План конспект урока по физике в 11 классе

План-конспект урока по физике в 11 классе

Тема урока: Гармонические колебания

Цели урока:

Образовательные:

Познакомить учащихся с гармоническими колебаниями и параметрами гармонических колебаний

Воспитательные:

Продолжить воспитание отношения к физике, как к интересной и необходимой науке;

Формировать у учащихся аккуратность, при работе с записями в тетради.

Развивающие:

Продолжить формирование умения высказывать умозаключения;

Развитие самостоятельности в суждениях;

Ход урока

1. Организационный момент

Приветствие, выявление отсутствующих, проверка готовности учащихся к уроку.

2. Опрос домашнего задания

Движение в жидкостях и газах.

Уравнение Бернулли

3. Объяснение новой темы

Некоторые движения, встречающиеся в быту, за равные промежутки времени повторяются. Такоедвижение называется периодическим движением. Часто встречается движение, при котором телоперемещается то в одну, то в другую сторону относительно равновесного состояния. Такое движениетела называется колебательным движением или просто колебанием.

Колебания, совершаемые телом, которое выведено из равновесного состояния в результате действиявнутренних сил, называются собственными (свободными) колебаниями. Величина удаления отравновесного состояния колеблющегося тела называется его смещением (х). Самое большое отдалениеот равновесного состояния называется амплитудой колебания (А).

Для наблюдения механических колебаний ознакомимся с колебаниями груза, закрепленного на концепружины. На этом рисунке груз, закрепленный на пружине, сможет двигаться без трения сгоризонтальным стержнем, так как силу тяжести шарика приводит в равновесие реакционная силастержня.

Коэффициент упругости пружины – k, а ее масса ничтожна мала и можно ее не учитывать.Считаем, что масса системы сосредоточена в грузе, а упругость в пружине.

Если груз,

который находится

в

равновесии,

потянем вправо на

расстояние А и отпустим, то под действием силы упругость, которая появляется впружине, груз смещается в сторону равновесного состояния.

F_упр= – kA (1)

С течением времени смещение груза уменьшается относительно А, но скорость груза приэтом увеличивается. Когда груз доходит до равновесного состояния, его смещение (х)равняется нулю и соответственно сила упругости равняется нулю. Но груз по инерцииначинает двигаться в левую сторону. Модуль силы упругости, которая появляется впружине, тоже растет. Однако из-за того, что сила упругости постоянно направленапротив смещения груза, она начинает тормозить груз. В результате движение грузазамедляется, и, в результате, прекращается. Теперь груз под воздействием эластическойсилы сжатой пружины начинает двигаться в сторону равновесного состояния.

Для определения закономерности изменения в течение времени системы, котораяпериодически совершает колебания, заполним воронку песком, подвесим на веревке,подложим бумагу под систему и раскачаем воронку. В ходе колебания начинаем равномерно вытягивать бумагу из-под системы. В результате мы увидим, что следы пескана бумаге образуют синусоиду. Из этого можно сделать следующий вывод: смещениепериодически колеблющегося тела по истечении времени изменяется по законусинусов и косинусов. При этом самое большое значение смещения равняется амплитуде(А):

x = Asin(ω₀t + φ₀), (2)

здесь: ω₀ – циклическая частота, зависящая от параметров колеблющихся тела систем,

φ₀ – начальная фаза ,

(ω₀ t + φ₀ ) – фаза колебания с течением времени t.

Из математики известно, что sin α= cos(α− π/2)

поэтому формулу (1.) можно записать в виде x=Acos(ω₀ t + φ₀ − π/2) (3)

Колебания, в которых с течением времени параметры меняются по закону синуса иликосинуса, называются гармоническими колебаниями. Значит, пружинный маятник, вышедший из равновесного состояния, совершает гармоническое колебание.

Для того чтобы система совершала гармоническое колебание:

1) при выходе тела из равновесного состояния, для возвращения его в

равновесное состояние должна появиться внутренняя сила;

2) колеблющееся тело должно обладать инертностью и на него не должны

оказывать воздействие силы трения и сопротивления.

Эти условия называется условиями проявления колебательных движений.

Основные параметры гармонических колебаний:

А)период колебания Т – время одного полного колебания: T=t/N

Б)частота колебания ν – количество колебаний, совершаемых за 1 секунду: ν=N/t

Единица [ν] = c^-1== герц (Гц)

В) циклическая частота ω – количество колебаний за 2 π секунд:

Большинство величин, количественно описывающих гармонические колебания, смещения которых с течением времени меняются по закону синусов или косинусов(скорость, ускорение, кинетическая и потенциальная энергия), тоже гармоническименяются

4.Решение задач

Точка совершает гармоническое колебательное движение. Максимальное смещение искорость соответственно равны 0,05 м и 0,12 м/с. Найдите максимальное ускорение искорость колебательного движения, а также ускорение точки в момент, когда смещениеравно 0,03 м