Изучение резонанса в колебательном контуре с помощью средств MS Excel
план-конспект урока по физике (11 класс) на тему

Конспект открытого урока по теме:

«Изучение резонанса в колебательном контуре с помощью средств MS Excel»

Цель урока: Раскрыть физическую сущность процессов, происходящих при электрическом резонансе; показать возможности компьютерного моделирования при изучении закономерностей физических явлений.

Тип урока: урок изучения нового материала и первичного закрепления.

Учебно-методическое обеспечение: фронтальная лабораторная работа «Изучение резонанса в последовательном колебательном контуре», MS Escel.

Ход урока:

1. Орг.момент. Приветствие. (1 мин)
2. Актуализация знаний (2 мин)

Мы живем в мире колебаний. По современным воззрениям, все звуковые, тепловые, световые, электрические и магнитные явления, сводятся к различным формам колебания материи. Речь, музыка, которая вызывает у людей сложные эмоции – это все колебания.  Колебания струн, воздуха, пластин и других упругих тел.   Колебания играют важную роль в таких ведущих областях техники, как электричество и радио, выработка, передача и потребление электрической энергии, телефония, радиовещание, телевидение, радиолокация - все эти важные отрасли основаны на использовании электрических и электромагнитных колебаний. Трудно назвать такую отрасль, где колебания не играли бы существенной роли.

При вынужденных колебаниях любого вида возможно явление, называемое резонансом (от лат. resono - звучу в ответ, откликаюсь)..

Сегодня на занятии мы должны с Вами изучить основные особенности переменного электрического тока на реальном участке цепи и раскрыть физическую сущность процессов, происходящих при электрическом резонансе.

Итак, давайте вспомним.

Фронтальный опрос

1. Что представляет собой колебательный контур? (система, состоящая из конденсатора емкостью С и катушки индуктивностью L)
2. Какие процессы происходят в колебательном контуре? (После зарядки конденсатора, в колебательном контуре вследствие явления самоиндукции происходят периодические превращения энергии электрического поля заряженного конденсатора в энергию магнитного поля катушки с током.)
3. Какой колебательный контур называется закрытым и почему он мало излучает электромагнитной энергии? (В закрытом колебательном контуре электрическое поле сосредоточено между обкладками конденсатора, а магнитное - внутри и вокруг катушки. Поэтому в окружающее пространство закрытый колебательный контур практически электромагнитную энергию не излучает.)
4. Какие колебания называются затухающими? В чем их причина? (Затухающие колебания — колебания, энергия которых уменьшается с течением времени.)

Постановка цели: В действительности участок цепи, по которому протекает переменный электрический ток, обладает свойствами активного, емкостного и индуктивного сопротивлений, правда, в разной степени. В каких-то случаях тем или иным сопротивлением можно пренебречь – в зависимости от решаемой задачи. Сегодня на уроке мы должны рассмотреть как меняется значение силы тока в последовательном колебательном контуре в зависимости от параметров его элементов. И с помощью средств MS Excel построить график зависимости I(v).

3. Изучение нового материала.

Для изучения данной зависимости мы проведем фронтальную практическую работу. Мне помогут Солдатов Виктор и Бойкова Лиза. У каждого из вас есть лист с таблицей, в которую вы будете вносить полученные данные и указания к работе. Затем, вы проходите за свои места за компьютерами и выполняете математическое моделирование данного процесса.

- выполнение ФПР

В результате опыта следует, что на низких частотах емкостное сопротивление Хс конденсатора переменному току очень велико. С увеличением частоты это сопротивление падает, следовательно увеличивается сила тока.

Индуктивное сопротивление катушки на низких частотах мало, но увеличивается с ростом частоты.

При некоторой частоте Хс=Хl, ее называют резонансной.

Что же происходит с силой тока?? Приглашаю уч-ся за компьютеры.

- выполняют практическую работу на компьютере

Итак, сравните полученный результат с графиком на слайде. Сделайте вывод. (Видим на графике возрастание силы тока в цепи и последующее ее уменьшение. Точное равенство недостижимо, т.к. емкость конденсатора в эксперименте меняется не непрерывно, а дискретно с шагом 1мкФ.)

При какой частоте происходит резонанс? (при совпадении частоты внешнего переменного напряжения с частотой свободных незатухающих колебаний в контуре)

Резонанс – резкое возрастание амплитуды колебаний. В случае электрического резонанса возрастает амплитуда силы тока в цепи.

4. Бунаева Лена и Богомолова Рая сообщение по презентации.
5. Подведение итогов.

Мини-тест из 5 вопросов. Ответы дать на доске. Сразу выставляем оценку.

Какую цель сегодня мы ставили на урок? Достигли мы ее?

Оцените свою работу на уроке. Раздаю вопросы для самооценки.

6. Домашнее задание.  

1. Построить графическую модель изменения напряжения и силы тока в цепи переменного тока, содержащей конденсатор для различных значений электрической емкости.  (Воспользоваться исходными данными, используемые на уроке).
2. Применение резонанса и борьба с ним. Сообщения.