Урок физики в 9 классе "Механические колебания"

Урок физики в 9 классе

Тема урока: «Механические колебания»

Цели урока: формирование представлений о колебательном движении, его особенностях и свойствах.

Задачи урока:

- образовательные

познакомить учащихся с колебательным движением, его особенностями и основными характеристиками, рассмотреть виды колебаний и колебательных систем;

- развивающие

формировать логическое мышление учащихся, умение наблюдать и анализировать наблюдаемые явления;

- воспитательные

способствовать формированию умений работать самостоятельно и в парах, вести диалог при дискуссии.

Тип урока: усвоение новых знаний.

Формы работы: фронтальная, индивидуальная, в парах.

Методы обучения: объяснительно-иллюстративный, репродуктивный, частично-поисковый, дискуссия.

Ход урока.

1. Мотивация к учебной деятельности.

Учитель: Здравствуйте, ребята! У нас сегодня необычный урок. У нас сегодня на уроке присутствуют гости. Я надеюсь, что урок пройдет интересно, и мы покажем нашим гостям все свои знания по физике.

Начать урок я хотела бы с отрывка из стихотворения Николая Заболоцкого «Утро».

Сл.1

Рожденный пустыней,

Колеблется звук,

Колеблется синий

На ветке паук.

Колеблется воздух,

Прозрачен и чист,

В сияющих звездах

Колеблется лист.

- О чем говорится в стихотворении? Какие предметы, тела, вещества и формы материи объединил автор в своем стихотворении?

(о звуке, пауке, воздухе, листе)

- Что общего у воздуха и листа, звука и паука, что их объединяет?

(они движутся, колеблются).

- Как вы думаете, какой будет тема сегодняшнего урока?

(колебания)

Сл.2

- Тема нашего урока " Колебательное движение" и говорить мы сегодня с вами будем о колебательных процессах. Работать мы сегодня будем в рабочих картах. Они у вас на столе. Давайте запишем тему урока.

Сл.3

Колебания - один из самых распространенных процессов в природе и технике.

- Приведите примеры колебаний.

Колебания высоковольтных проводов под действием ветра, маятника часов, автомобиля на рессорах во время движения, уровня реки в течение года, температуры человеческого тела при болезни. К колебаниям также относятся звук, радиоволны, видимый свет. Землетрясения - колебания почвы, приливы и отливы - изменение уровня морей и океанов, вызываемое притяжением Луны, биение пульса - периодические сокращения сердечной мышцы человека. Даже каждодневное хождение в школу и возвращение домой можно рассматривать как колебательный процесс.

Колебания играют огромную роль в жизни человека. Без знания законов колебаний нельзя было создать радио, телевидение, многие современные устройства и машины.

- Интересна ли вам предложенная тема, считаете ли вы ее важной?

(формулируются и конкретизируются цели урока)

-В ходе урока мы постараемся понять, что такое колебания, каковы их особенности, основные виды колебаний и колебательных систем, характеристики, описывающие колебательное движение.

2. Актуализация и фиксирование индивидуального затруднения в пробном учебном действии.

Сл.4

Предлагаю вам выполнить первое задание. На слайде вы видите примеры механических движений. Вам надо распределить эти примеры на группы по объединяющим их признакам. А какие это будут признаки и сколько групп выделить вы должны определить сами.

- Машина едет по прямой дороге.

- На крутом повороте машину «занесло».

- Фигурное катание на льду.

- Движение качелей.

- Секундная стрелка движется по циферблату часов.

- Движение маятника часов.

- Паром переправляется через реку.

- Ветка дерева качается на ветру.

- На сколько групп вы распределили эти движения? По какому признаку вы их распределяли?

1 группа – прямолинейное движение (Машина едет по прямой дороге, паром переправляется через реку).

2 группа – криволинейное движение (На крутом повороте машину «занесло», фигурное катание на льду, секундная стрелка движется по циферблату часов).

3 группа – повторяющиеся движения (Движение качелей, движение маятника часов, ветка дерева качается на ветру).

3. Первичное усвоение учебных знаний.

- Движения, которые мы с вами определили в третью группу являются колебательными. Какой же главный признак колебательного движения?

(повторение движения через определенный промежуток времени, который называется периодом).

- Так давайте сформулируем определение колебательного движения.

Сл.5

Колебательное движение – это движение, которое повторяется через определенный промежуток времени.

Учащиеся записывают определение в рабочие карты.

- Как мы уже сказали, колебания очень распространены в природе и нашей жизни. Поэтому неудивительно, что многие ученые занимались изучением этого вида движения.

Сл.6

Сообщение учащегося.

Первыми учеными, изучавшими колебания, были Галилео Галилей и Христиан Гюйгенс. Галилео Галилей - великий итальянский ученый – один из создателей точного естествознания. Уже в студенческие годы Галилей увлекся изучением колебаний. Сохранилось предание о том, как молодой студент медицинского факультета Галилео Галилей в одно из воскресений 1583 года с интересом следил за качаниями зажженных лампад в церкви. По ударам пульса он определил время, необходимое для полного размаха лампад. С этого времени медицину пришлось ему оставить и сосредоточиться на физике.

Христиан Гюйгенс в возрасте 27 лет сконструировал первые маятниковые часы со спусковым механизмом и в своей работе «Маятниковые часы» исследовал ряд проблем, связанных с движением маятника. Создание часов, измеряющих время с невиданной точностью, имело большое значение для развития физического эксперимента и практической деятельности человека. До этого, время измеряли по истечению воды, горению факела или свечи.

Сл.7

- Системы тел, которые способны совершать колебания, называются колебательными системами. Мы будем изучать колебания с помощью систем, которые называются маятниками. На демонстрационном столе вы видите два основных вида маятников: нитяной и пружинный. Почему они так называются? (Ответы учеников).

- Как заставить эти маятники совершать колебания?

(вывести маятники из положения равновесия, сообщить маятникам первоначальный запас энергии).

- Что является основным условием возникновения колебаний? Для ответа на этот вопрос вернемся к стихотворению Заболоцкого. Благодаря чему колеблются паук и лист, кто заставляет их вновь и вновь совершать одно и тоже движение? (ветер)

(наличие внешней силы для вывода системы из равновесия и силы, стремящейся вернуть тело в положение равновесия.) 

- Благодаря каким силам совершают колебания нитяной и пружинный маятники?

(нитяной – сила тяжести, пружинный маятник – сила упругости).

- Колебания, которые мы с вами сейчас наблюдали с помощью маятников происходят благодаря тому первоначальному запасу энергии, который мы сообщили системе. Такие колебания называются свободными. Но такие колебания с течением времени прекращаются или, как говорят, затухают. Чтобы колебания были незатухающими, необходимо восполнять потери энергии. Это можно осуществить, воздействуя на колеблющееся тело периодически изменяющейся силой. Такие колебания называются вынужденными. Запишите в рабочей карте названия двух видов колебаний и выполните задание.

Задание. Определить, к какому виду колебаний – свободных или вынужденных – относятся следующие колебания:

- колебания листьев на деревьях во время ветра (с)

- биение сердца (в)

- колебания качелей (с)

- колебание груза на пружине (с)

- колебание струны после того, как её выведут из положения равновесия (с)

- колебания поршня в цилиндре двигателя внутреннего сгорания (в)

- колебание шарика на нити (с)

- колебание травы в поле на ветру (в)

- колебание голосовых связок (в)

- колебание поплавка на поверхности воды (в)

- Давайте немного отдохнем и послушаем интересный исторический факт о маятниках.

Сл.8

Сообщение учащегося о маятнике Фуко.

Для всех факт вращения Земли очевиден хотя бы потому, что день сменяет ночь, то есть за 24 часа совершается один полный оборот планеты вокруг своей оси. Вращение Земли можно доказать многими физическими опытами. Самым знаменитым из них был опыт, проведенный Жаном Бернаром Леоном Фуко в 1851 году в парижском Пантеоне в присутствии императора Наполеона. Под куполом здания физик подвесил металлический шар массой 28 кг на стальной проволоке длиной 67 м. Отличительной особенностью этого маятника было то, что он мог свободно качаться во всех направлениях. Под ним было сделано ограждение с радиусом 6 м, внутри которого насыпали песок, чьей поверхности касалось острие маятника. После того как маятник привели в движение, стало очевидно, что плоскость качания поворачивается относительно пола по часовой стрелке. Это следовало из того, что при каждом следующем качании острие маятника делало отметку на 3 мм дальше предыдущего. Это отклонение и объясняет то, что Земля совершает вращение вокруг своей оси. В 1887 году принцип действия маятника был продемонстрирован в Исаакиевском соборе Петербурга. Хотя сегодня увидеть его нельзя, так как теперь он хранится в фонде музея-памятника.

Сл.9

- Сегодня мы познакомились с новым видом движения – колебанием. Как и любой другой вид движения, колебания описываются различными характеристиками. Я вам предлагаю самостоятельно познакомиться с основными характеристиками колебаний и, используя материал параграфа 24, заполнить рабочие карты урока.

Самостоятельная работа учащихся с учебником, заполнение рабочих карт, устная проверка задания.

Амплитуда колебаний (х_m) – наибольшее (по модулю) отклонение колеблющегося тела от положения равновесия.

[x_m]= 1м

Период колебаний (Т) – промежуток времени, в течение которого тело совершает одно полное колебание.

[T] = 1с

T= 1/ν

Частота колебаний (ν) – число колебаний в единицу времени.

[ν] = 1Гц

ν = 1/Т

4. Первичная проверка понимания.

- Ребята, все ли пункты вашей рабочей карты вы смогли заполнить, работая с учебником?

(остались не заполненными пункты, касающиеся формул для расчета периода и частоты колебаний).

- Предложите способ более точного расчета периода и частоты колебаний.

(учащиеся предлагают формулы периода и частоты через время и число колебаний)

Сл.10

Т = t/N ν = N/t

- Запишите полученные формулы в рабочие карты.

5. Первичное закрепление.

Сл.11-13

Выполнение теста с дальнейшей проверкой.

1. Что является основным признаком, по которому можно отличить колебательное движение от других видов движения?

1) прямолинейность движения

2) криволинейность движения

3) повторяемость движения

4) движение по окружности

2. Какая из систем, изображенных на рисунке, является колебательной?

1) 2) 3)

3. Буквой ν обозначается

1)период колебаний

2)частота колебаний

3)скорость колеблющегося тела

4) амплитуда колебаний

4. Частота колебаний моста равна 3Гц. Период колебаний равен

1)6 с

2)1/3

3)1 с

4) 1/6 с

5. Амплитуда колебаний груза на пружине равна 4см. Какое расстояние проходит груз за одно полное колебание?

1) 4 см

2) 8 см

3) 12 см

4) 16 см

Ответы: 1 – 3, 2 – 2, 3 – 2, 4 – 2, 5 – 4.

6. Информация о домашнем задании, инструктаж к его выполнению.

§ 23,24, заполнить таблицу.

Примеры: работа сердца, вибрация станков на заводах, колебания голосовых связок, сильное раскачивание пароходов на волнах, катание на качелях, разрушение мостов, работа часов, колебания проводов в линиях электропередач, движение иглы швейной машины, дребезжание стекол при прохождении грузовиков, звучание музыкальных инструментов, землетрясения.

7. Рефлексия (подведение итогов урока).

Сл.14

Итак, сегодняшний урок мы посвятили разговору о колебаниях. И закончить его я хотела бы персидской пословицей:

«Хочешь сделать доброе дело – отбрось колебания».

Как вы понимаете смысл этой пословицы?

- Предлагаю вам поблагодарить себя за работу на уроке, совершить одно вынужденное колебание - похлопать в ладоши.

Приложение 1.

Рабочая карта урока

Тема урока ____________________________________________________

Колебательное движение – это движение, которое __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Виды колебаний

_____________________________ - колебания, происходящие только благодаря начальному запасу энергии.

_____________________________ - колебания, совершаемые телом под действием внешней периодически изменяющейся силы.

• колебания листьев на деревьях во время ветра

• биение сердца

• колебания качелей

• колебание груза на пружине

• колебание струны после того, как её выведут из положения равновесия

• колебания поршня в цилиндре двигателя внутреннего сгорания

• колебание шарика на нити

• колебание травы в поле на ветру

• колебание голосовых связок

• колебание поплавка на поверхности воды

Амплитуда (х_m) - _________________________________________________________

_________________________________________________________________________

Период (Т) - ______________________________________________________________

__________________________________________________________________________

[ T ] = T = T =

Частота (ν) - ______________________________________________________________

__________________________________________________________________________

[ ν ] = ν = ν =

Домашнее задание: § 23,24, заполнить таблицу

13