Колебательное движение. Свободные колебания. Величины, характеризующие колебательное движение
план-конспект урока по физике (9 класс)

Технологическая карта урока физики

ДОСКА: 1;        2;        3;        4;

НА ПАРТАХ: № ГРУПП; КАРТОЧКИ.

1. Организационный момент.

Учитель. Здравствуйте, садитесь! Сегодня у нас особый урок. У нас гости – завучи школ города Кызыла.

А эпиграф к уроку таков: «Я слышу и забываю. Я вижу и запоминаю. Я делаю и понимаю»

Конфуций

Последуем совету великого мыслителя.  

  Обобщающий урок на тему «Колебательное движение. Свободные колебания. Величины, характеризующие колебательное движение». (Слайд 1)

Этапы урока (для себя):

1. АОЗ. Колебания в окружающем нас мире.
2. Фронтальный опрос.
3. Из истории
4. Величины, характеризующие колебательное движение
5. Объясни причину… Защита опытов.
6. Решение задач.

На каждом этапе есть свои вопросы.

2. Актуализация опорных знаний

Учитель: С какими видами неравномерного движения вы уже знакомы? (Отв: Равноускоренное движение).

Учитель: Еще какой вид неравномерного движения вы изучили на прошлом уроке? (Отв: Колебательное движение). 

Сформулируйте задачи урока (учитель корректирует). … 1) закрепление понятий: колебательная система, нитяной, пружинный маятники;

2) прививать навыки вычислений характеристик колебательного движения: формула периода, частоты колебаний при решении задач.

Учитель: Мы ТРАДИЦИОННО ЗАКРЕПЛЯЕМ МАТЕРИАЛ РАБОТАЯ В ГРУППАХ, КАЖДЫЙ ИЗ ВАС ЗНАЕТ СВОИ ОБЯЗАННОСТИ.

Группы №1- историки, № 2 проектировщики, №3 - экспериментаторы, №4 экспериментаторы , №5 - теоретики. Напоминаю, что в группе оценивается работа каждого. Работу оформляем в тетрадях.

Оценивание. Ученики, работающие письменно в тетради, приводящие примеры устно - получают оценки «3», ученик, который отвечает на вопросы устно и письменно работает в тетради получает на уроке оценку – «4», а ученик, который покажет опыт, кроме того еще и решит задачу на доске – «5».

- Давайте, вспомним, что мы с вами изучали на прошлом уроке. Приведите примеры колебаний в окружающем нас мире: (движение качелей, маятника часов, вагона на рессорах, нефтяная качалка,…(Слайд 2, 3)

Учитель: Кто приведет пример колебательного движения в природе?                 Ученик читает стихотворение Заболоцкого "Утро" (слайд 4).

Рождённый пустыней,

Колеблется звук,

Колеблется синий

На нитке паук.

Колеблется воздух,

Прозрачен и чист,

В сияющих звёздах

Колеблется лист.

Учитель: Какие примеры колебательного движения приводятся в стихотворении?

Учитель: К какому виду колебаний относятся явления в стихотворении?

(Отв: Свободных колебаний).

Фронтальный опрос:

Ответить на вопросы

1. Что называется механическими колебаниями?

(Отв: Повторяющиеся во времени движения, при которых тело многократно и в разных направления проходит положение равновесия, называют механическими колебаниями).

Внимание на экран.  Продолжите фразу: (Слайд 5)

2.Основной признак  колебательного движения…. (Отв: Основной признак колебательного движения — периодичность).                                        

3. Колебания, происходящие только благодаря  начальному запасу энергии, называются…..(Отв: Свободными колебаниями)

4. Колебательной системой называется…. (Отв: системы тел, которые способны совершать свободные колебания).

Необходимые условия для возникновения свободных колебаний:

• Наличие положения устойчивого равновесия, при котором равнодействующая сила равна нулю.
• Хотя бы одна сила должна зависеть от координаты, например, Fупр=-kх.
• Наличие в колеблющемся теле избыточной энергии. Если вывести тело из положения равновесия, то равнодействующая уже не будет равна нулю
• Силы трения в системе достаточно малы.    

   В отсутствии этих условий колебания быстро затухают или не возникают вообще.

ИТАК, МЫ ПОВТОРИЛИ ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ КОЛЕБАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ. А ТЕПЕРЬ СООБЩЕНИЯ ИЗ …

3. Из истории (Слайд 6).

Учитель: Группа историков расскажет об ученых, сделавших открытия в области колебаний.

Галилео Галилей  (1564 – 1642). Открыл соотношение между длиной маятника и временем каждого качания.

Христиан Гюйгенс (1629 – 1692) - изобрел первые часы с маятником и нашел центр качания физического маятника

4. Величины, характеризующие колебательное движение. (Слайд 7).

Учитель: Сейчас мы повторим Величины, характеризующие колебательное движение. Нужно назвать величины, характеризующие колебательное движение, дать определение, назвать единицу измерения, написать на доске обозначение и формулу для вычисления. (с. 125)

Что называют Амплитудой колебаний? - наибольшее (по модулю) отклонение колеблющегося  тела от положения равновесия (А,м)

- Периодом колебаний?- промежуток времени, в течение которого тело совершает одно полное колебание (Т,с)

Частотой колебаний? - число колебаний в единицу времени (ν,Гц)

Какие колебания называют собственными? (Отв: Свободные колебания в отсутствие трения и сопротивление воздуха называют собственными колебаниями).

Что называют собственной частотой колебательной системы? (Отв: Собственной частотой колебательной системы называют частоту собственных колебаний малой амплитуды, зависящей только от параметров системы, но не зависящей от амплитуды колебаний.

Фаза колебаний. Колебания могут происходить в одинаковых, противоположных фазах и с разностью фаз.

Работа 4х цилиндровых двигателей. (Слайд 8)

Мы знаем о том, что поршень ДВС совершает колебания вверх и вниз. Наиболее распространенными в автомобильной промышленности являются 4 цилиндровые двигатели. 4 цилиндра одной системы работают последовательно. В рядном 4 цилиндровом двигателе реализован порядок работы по схеме 1-3-4-2.

ИТАК, МЫ ПОВТОРИЛИ ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ КОЛЕБАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ. А ТЕПЕРЬ …

ИНСТРУКТАЖ ПО ТБ.

5. ДЕМОНСТРАЦИЯ КОЛЕБАНИЙ….Защита опытов (Слайд 9).        

1. Опыт с двумя маятниками. (стр 127). а) Два одинаковых маятника на нитях равной длины одновременно начинают движение с разных (противоположных) сторон – один из крайнего левого положения вправо, а второй из крайнего правого положения влево. Оба маятника колеблются с одной и той же частотой, тогда говорят, маятники колеблются в противоположных фазах.

б) Маятники начинают колебание с одной стороны. Тогда говорят, что они колеблются в одинаковых фазах.

1. Пружина с грузом неподвижна. Как называется система тел? Как называется состояние, при котором пружина  с висячим грузом неподвижна? (Отв: Пружинный маятник. Равновесие). Положение равновесия — это положение, в котором ускорение тела равно нулю, так как результирующая всех сил, действующих на тело в этой точке, равна нулю. А, поскольку ускорение тела в этой точке равна нулю, то скорость тела будет максимальной
2. Когда пружинный маятник начнет совершать колебания? (Отв: с. 122.  Первоначально мы совершаем работу по растяжению пружины, сообщив ей некоторый запас энергии).

Посчитайте колебания пружинного маятника.

3. Нитяной маятник. Как называется система тел? (Отв: Нитяной маятник). Когда нитяной маятник начнет совершать колебания? (Первоначально мы совершаем работу по натяжению нити, сообщив ей некоторый запас энергии). Посчитайте, сколько колебаний совершит нитяной маятник?

4. Метроном. Как  называется прибор? (Слайд 10)

Метроном в Ленинграде называли «пульсом города». В блокадном Ленинграде звук метронома круглосуточно передавали по городской радиосети. 50 ударов в минуту означали, что всё спокойно. Если ритм учащался, возможен был налет или артобстрел. «Тиканье» метронома означало, что город держится, воюет и живёт. Даже в самое тяжёлое время, когда от голода, холода и бомбёжек погибали тысячи людей, жизнь в городе не прекращалась.

Можно ли жителей блокадного Ленинграда Героями? Почему?

Задание: Рассчитайте частоту колебаний метронома за 5 с. Время измеряйте с помощью часов на стене.

Отв:

5. Машина волновая – устройство для моделирования волн на панели. Белые шарики моделируют частицы среды при колебании. Шарики согласованно (последовательно, друг за другом, поочередно) движутся вдоль стержня. Их движение напоминает волновую картину на поверхности воды. Каждый шарик движется то вверх, то вниз. 2 крайних шарика с одинаковыми периодами и амплитудами, в верхнем и нижнем положении оказываются одновременно.

ИТАК, МЫ ПРИ ПОМОЩИ ДЕМОНСТРАЦИОННЫХ ОПЫТОВ ПОВТОРИЛИ НЕКОТОРЫЕ ВИДЫ КОЛЕБАТЕЛЬНИЙ. А ТЕПЕРЬ …

Гимнастика (выбрать подходящие).

6. Решение задач (Слайд 10). Стр. 128. Упр 28. № 1 (у). №5, 6.

№1. На рис 58 изображены пары колеблющихся маятников. В каких случаях два маятника колеблются: в одинаковых фазах по отношению друг к другу? В противоположных фазах?   (Отв: в одинаковых фазах по отношению друг к другу – б), в противоположных фазах – а, в, г.

а) Углы отклонения грузов одинаковы по модулю и противоположны по направлению, грузы движутся в разные стороны (навстречу друг к другу), значит маятники колеблются в противоположных фазах;

б) Оба груза находятся в положении равновесия и движутся в одном направлении, значит, маятники колеблются в одинаковых фазах;

в) Оба груза находятся в положении равновесия и движутся в противоположном направлении, значит, маятники колеблются в противоположных фазах;                

г) Оба груза находятся в положении равновесия и движутся в противоположном направлении (навстречу друг к другу), значит, маятники колеблются в противоположных фазах;

на рис д), е) углы отклонения грузов различны, значит колебания маятников происходят с разностью фаз.

№ 5. Амплитуда колебаний груза на пружине равна 10 см. Какой путь от положения равновесия пройдет груз за  Т; Т; Т; Т?

№ 6. Амплитуда колебаний груза на пружине равна 10 см, частота 0,5 Гц. Какой путь от положения равновесия пройдет груз за 2 с?

ПОСТАВИТЬ ОЦЕНКИ!!!!!! ЗА РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ У ДОСКИ!!!!!

ИТАК, МЫ РЕШИЛИ ЗАДАЧИ НА ВЫЧИСЛЕНИЕ ВЕЛИЧИН, ХАРКТЕРИЗУЮЩИХ КОЛЕБАНИЯ. А ТЕПЕРЬ …

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ: §27,28, упражнение №28 (2,3,4) на стр.128. 

 В чем причина возникновения колебания? 

Ответ: А) На рисунке даны тела, которые совершают свободные колебания. Первоначально тело будет находиться в равновесии. Система тел начнет колебаться, когда мы совершаем работу по растяжению пружины (натяжению нити), сообщив ей некоторый запас энергии. Движение шарика из положения равновесия в крайнее (нижнее или правое) положение приведет к растяжению пружины (натяжению нити). Вследствие чего возникает сила упругости, возвращающая тело в положение равновесия. 

1. Основное свойство всех колебательных систем заключается в возникновении в них силы, возвращающей систему в положение устойчивого равновесия.
2. Для вертикального пружинного маятника. Уравновешивающие друг друга силы, это начальная сила упругости, возникшая после прикрепления груза к подвешенной пружине (она же когда-то была нерастянута) упр0 и сила тяжести . После того как тело, прикрепленное к пружине, толкнуть в какую-либо сторону вдоль оси OX (т.е. вывести его из положения устойчивого равновесия, сообщив телу кукую-то скорость или передав энергию) оно начнет совершать колебания в окрестности точки, называемой положением равновесия.

Тест. На ваших партах находятся карточки. Возьмите карточку №1. Отвечаете на вопросы теста. Напоминаю, что в группе оценивается работа каждого. Работу оформляем в карточках. Напишите фамилию, имя.  (приложение 1).

Приступаем к работе. Время – 5 мин.

Карточка № 1. Тест. 5 мин (слайд 11-13)

Взаимопроверка, ответы (Слайд 15)

Вариант 1

Продолжите фразу:

1. Нитяной маятник – это…

А. Груз на пружине

В. Шар на нити

С. Груз совершающий периодическое  движение

D.  Колебательная система, состоящая из шарика, нити с закрепленным концом и Земли

2. Повторяющиеся во времени движения, при которых тело многократно и в разных направления проходит положение равновесия называются…

А. Вынужденными колебаниями

В. Механическими колебаниями

С. Периодическим движением

D. Свободным движением

3. Период колебания равен …

А. числу колебаний в единицу времени                                         

В. Максимальное смещение от положения равновесия

С. Время пяти колебаний

D. Промежутку времени, в течение которого тело совершает одно полное колебание

4. Открыл соотношение между длиной маятника и временем каждого качания…

A. Исаа́к Нью́то́н                                                                                                B. Галилео Галилей                                                                                        C. Христиан Гюйгенс                                                                                         D. Генрих Герц

5. Сколько колебаний совершит материальная точка за 5с при частоте колебаний 400 Гц

Вариант 2

Продолжите фразу:

1. Пружинным маятником называется….

1. Колебательная система, состоящая из пружины с закрепленным концом и грузом (и Земли) 
2. Шарик на нити
3. Пружина
4. Нить и часы.

2. Колебания, происходящие только благодаря  начальному запасу энергии, называются …

А. механическими                                                                                                 В. Свободными колебаниями                                                                                C. совершение грузом  вынужденных колебаний                                                        D. Вынужденными колебания

2. Частота равна …

А. Максимальное смещение от положения равновесия

В. Промежутку времени, в течение которого тело совершает одно полное колебание

С. Времени половины колебания

D. числу колебаний в единицу времени

4.  Первые часы с маятником изобрел …

А. Исаа́к Нью́то́н                                                                                                В. Галилео Галилей                                                                                        С. Христиан Гюйгенс                                                                                         D. Генрих Герц

5. Определить период и частоту колебаний  материальной точки, совершающей 50 полных колебаний за 20 с.

Ответы:1 вариант: 1.D,   2. B.   3.D   4. В. №5: 2000 колебаний

2 вариант: 1.A,   2. B.   3.D 4. С. № 5: Т = t/n – период Т=0,4 с, v = n/t – частота 2,5 Гц.

 Взаимопроверка. Карточки с тестами передаете соседям по кругу. Проверяете тест карандашом. Правильный ответ отмечаете знаком «+», неправильный – «-». После проверки считаете количество правильных ответов. Поставьте оценки.                                Оценка: все ответы правильные – «5», 4 правильных ответа -  «4», три правильных ответа –    «3», меньше 3х правильных ответов -  «2»

6. Рефлексия. Карточка № 2. (Слайд 16).

Продолжите фразу:

Сегодня на уроке я узнал…….

Теперь я могу……….

Было интересно…….. 

Знания, полученные сегодня на уроке, пригодятся……..

Подведение итогов урока: Учитель: Что вам (запомнилось) понравилось больше всего на уроке?

Поставить оценки.

Карточка № 1.

Класс _______        Ф. И. ___________________________________

Тест

Вариант 1

Продолжите фразу:

6. Нитяной маятник – это…

А. Груз на пружине

В. Шар на нити

С. Груз совершающий периодическое  движение

D.  Колебательная система, состоящая из шарика, нити с закрепленным концом и Земли

7. Повторяющиеся во времени движения, при которых тело многократно и в разных направления проходит положение равновесия называются…

А. Вынужденными колебаниями

В. Механическими колебаниями

С. Периодическим движением

D. Свободным движением

8. Период колебания равен …

А. числу колебаний в единицу времени                                         

В. Максимальное смещение от положения равновесия

С. Время пяти колебаний

D. Промежутку времени, в течение которого тело совершает одно полное колебание

9. Открыл соотношение между длиной маятника и временем каждого качания…        A. Исаа́к Нью́то́н                                                                                        B. Галилео Галилей                                                                                 C. Христиан Гюйгенс                                                                                 D. Генрих Герц

10. Сколько колебаний совершит материальная точка за 5с при частоте колебаний 400 Гц

ОЦЕНКА:

ПРОВЕРИЛ: ____________________________________

                                Ф. И.        

Карточка № 1.

Класс _______        Ф. И. ___________________________________

Тест

Вариант 2

Продолжите фразу:

1. Пружинным маятником называется….

1. Колебательная система, состоящая из пружины с закрепленным концом и грузом (и Земли) 
2. Шарик на нити
3. Пружина
4. Нить и часы.

2. Колебания, происходящие только благодаря  начальному запасу энергии, называются …                                                                                                 А. механическими                                                                                        В. Свободными колебаниями                                                                        C. совершение грузом  вынужденных колебаний                                                D. Вынужденными колебания

3. Частота равна …

А. Максимальному смещению от положения равновесия

В. Промежутку времени, в течение которого тело совершает одно полное колебание

С. Времени половины колебания

D. числу колебаний в единицу времени

4.  Первые часы с маятником изобрел …                                                                        А. Исаа́к Нью́то́н                                                                                                В. Галилео Галилей                                                                                        С. Христиан Гюйгенс                                                                                         D. Генрих Герц

5. Определить период и частоту колебаний  материальной точки, совершающей 50 полных колебаний за 20 с.

ОЦЕНКА:

ПРОВЕРИЛ: ____________________________________

                                Ф. И.        

Карточка № 2.        Рефлексия.

Продолжите фразу:

Сегодня на уроке я узнал…….

Теперь я могу……….

Было интересно…….. 

Знания, полученные сегодня на уроке, пригодятся…

Карточка № 2.        Рефлексия.

Продолжите фразу:

Сегодня на уроке я узнал…….

Теперь я могу……….

Было интересно…….. 

Знания, полученные сегодня на уроке, пригодятся…

Карточка № 2.        Рефлексия.

Продолжите фразу:

Сегодня на уроке я узнал…….

Теперь я могу……….

Было интересно…….. 

Знания, полученные сегодня на уроке, пригодятся…

Карточка № 2.        Рефлексия.

Продолжите фразу:

Сегодня на уроке я узнал…….

Теперь я могу……….

Было интересно…….. 

Знания, полученные сегодня на уроке, пригодятся…

Литература:

1. Юю
2. ..
3. ..

1. Поурочные разработки по физике. 9 класс. В.А. Волков. М. «ВАКО», 2005, 2Е ИЗДАНИЕ, ИСПРАВЛЕННОЕ, ДОПОЛНЕННОЕ. 364 С