Конспект урока 11 класс аналогия между механическими и электромагнитными колебаниями

Физика: 11 класс

Тема: Аналогия между механическими и электромагнитными колебаниями.

Дата:

Тип урока: Комбинированный урок.

Цель урока: - Образовательная: объяснение сути и доказательство аналогии между электромагнитными колебаниями и колебаниями пружинного маятника с использованием динамической колебательной модели "Аналогия между механическими и электромагнитными колебаниями";

- Развивающая: развитие умения правильно анализировать, сопоставлять, обобщать, развитие умения переносить знания в иную ситуацию, развитие интереса к природе и физике, как науке, изучающей природу.;

- Воспитательная: воспитание культуры мышления на уроках физик, формирование мировоззренческих идей о материальности и познаваемости окружающего мира.

Оборудование: учебник, компьютер.

Ход урока

1. Орг. момент.

2. Опрос домашней темы по следующему плану:

• понятие колебательного контура;

• понятие идеального колебательного контура;

• условия возникновения колебаний в к/к;

• понятия магнитного и электрического полей;

• колебания как процесс периодического изменения энергий;

• энергия контура в произвольный момент времени;

• понятие (свободных) электромагнитных колебаний.

_{3. Проведение физ.диктанта.}

_{4. Разбор диктанта. Обобщение ошибок.}

_{5.Объяснение новой темы.}

На этом уроке мы рассмотрим аналогию между механическими и электромагнитными колебаниями. В качестве механической колебательной системы будем рассматривать пружинный маятник.

(На рисунке учебника вы видите модель, которая демонстрирует аналогию между механическими и электромагнитными колебаниями. Она поможет нам разобраться в колебательных процессах, как в механической системе, так и в электромагнитной).

Итак, в пружинном маятнике упруго деформированная пружина сообщает скорость прикрепленному к ней грузу. Деформированная пружина обладает потенциальной энергией упругодеформированного тела :

,

движущийся груз обладает кинетической энергией .

Превращение потенциальной энергии пружины в кинетическую энергию колеблющегося тела является механической аналогией превращения энергии электрического поля конденсатора в энергию магнитного поля катушки. При этом аналогом механической потенциальной энергии пружины является энергия электрического поля конденсатора, а аналогом механической кинетической энергии груза является энергия магнитного поля, которая связана с движением зарядов. Зарядке конденсатора от батареи соответствует сообщение пружине потенциальной энергии (например, смещение рукой).

Сопоставим формулы и выведем общие закономерности для э/м-ых и механических колебаний.

ПРУЖИНА КОНДЕНСАТОР

ГРУЗ КАТУШКА

Из сопоставления формул следует, что аналогом индуктивности L является масса m, а аналогом смещения х служит заряд q, аналогом коэффициента k служит величина, обратная электроемкости, т. е. 1/С.

Моменту, кода конденсатор разрядится, а сила тока достигнет максимума, соответствует прохождение телом положения равновесия с максимальной скоростью.

Далее при перезарядке конденсатора тело будет смещаться влево от положения равновесия. Через промежуток времени, равный t=T/2, конденсатор полностью перезарядится и сила тока в цепи станет равной нулю.

Как уже было сказано на прошлом занятии, движение электронов по проводнику является условным, ведь для них основным видом движения является колебательное движение около положения равновесия. Поэтому иногда еще электромагнитные колебания сравнивают с колебаниями воды в сообщающихся сосудах, где каждая частица совершает колебания около положения равновесия.

Итак, мы выяснили, что аналогией индуктивности является масса, а аналогией перемещения является заряд. Но вед вы прекрасно знаете, что изменение заряда в единицу времени - это не что иное, как сила тока, а изменение координаты в единицу времени - скорость, то есть q^'= I, а x^'= v. Таким образом, мы нашли еще одно соответствие между механическими и электрическими величинами.

6. Закрепление новой темы - составление таблицы, которая поможет нам систематизировать связи механических и электрических величин при колебательных процессах.

Cоставим таблицу.

Таблица соответствия между механическими и электрическими величинами при колебательных процессах.

7. Решение качественных и количественных задач по новой теме.

1.Найти энергию магнитного поля катушки в колебательном контуре, если её индуктивность равна 5 мГн,а max сила тока - 06мА.

2.Чему был равен max заряд на обкладках конденсатора в том же колебательном контуре, если его емкость рана 0,1пФ ?

8. Выставление оценок в журнал.

9. Домашнее задание. п.1.5.