Открытый урок по физике Динамика свободных колебаний 10 класс

Урок по теме: "Динамика свободных колебаний", 10-й класс

Ахметова Айзаря Занифовна, учитель физики Старошешминской СОШ

Цели и задачи урока:

Образовательные:

• добиться усвоения учащимися вывода уравнения движения пружинного и математического маятников и формул периода колебаний;

• продолжить формирование понятия о гармоническом колебании;

• познакомить учащихся с причинами и особенностями колебаний пружинного и математического маятников;

• продолжить развивать умения сравнивать явления, выделять основное, применять законы механики к анализу колебательного движения;

• сформировать умение решать задачи по данной теме.

Развивающие:

• развивать мотивацию изучения физики, используя разнообразные приемы.

Воспитательные:

• используя опережающие задания, развивать умение работы с дополнительной литературой;

• способствовать развитию умения самостоятельной работы с учебником.

Тип урока: комбинированный урок изучения нового материала.

Оборудование: учебник "Физика-10" В.А. Касьянова, тестовое задание, слайды, нитяной и пружинный маятники.

Эпиграф:

"Науку все глубже постигнуть стремись,
Познанием вечного жаждой тянись.
Лишь первых познаний блеснет тебе свет,
Узнаешь: предела для знания нет."

Фирдоуси (персидский и таджикский поэт 940-1030 гг.)

План урока:

ХОД УРОКА

1. Организационный момент.

Здравствуйте, ребята и уважаемые гости. Я рада приветствовать вас на уроке физики. Физики, которую любят многие, и на уроке, которого ждут с нетерпением. (Слайд)

2. Мотивация и целеполагание.

Всюду в нашей жизни мы встречаемся с колебательными движениями: периодически движутся участки сердца и легких, колеблются ветви деревьев при порыве ветра, ноги и руки при ходьбе, колеблются струны гитар, колеблется спортсмен на батуте и школьник, пытающийся подтянуться на перекладине, пульсируют звезды (будто дышат), а возможно и вся Вселенная, колеблются атомы в узлах кристаллической решетки…Остановимся! На прошлом уроке мы познакомились с кинематическими характеристиками колебаний. Тема сегодняшнего занятия "Динамика свободных колебаний". Запишем ее в тетрадь. Ученый Л.И. Мандельштам говорил, что если посмотреть историю физики, то можно увидеть, что главные открытия были связаны по существу с колебаниями. И нам тоже сегодня предстоят открытия. (Слайд 1 с эпиграфом) (Слайд 2 с целью урока) Цель нашего урока - проанализировать причины и основные закономерности свободных колебаний.

3. Актуализация знаний.

Для достижения цели урока нам необходимо вспомнить материалы прошлых занятий.

Фронтальная беседа.

- Что такое механические колебания? (это движения, которые точно или приблизительно повторяются через определенный интервал времени)

- Какие колебания называют свободными?(это колебания, которые происходят в системе под действием внутренних сил в системе, выведенной из положения равновесия и представленной самой себе).

- Какие условия необходимы для возникновения свободных колебаний?(вывести из положения равновесия)

- Перечислите основные кинематические характеристики колебательного движения.

Вставка к понятию амплитуда: амплитуда колебаний вершины Останкинской башни в Москве (высота 540 м) при сильном ветре около 2,5 м.

- По графику определить основные кинематические характеристики колебательного движения, давая им определения. Получить уравнение зависимости х от t (Слайд 3 с графиком). Учащиеся в тетрадях выполняют работу, один у доски, одновременно даются определения величинам.

4. Эксперимент.

Демонстрация колебательных систем: пружинный и математические маятники.

- Что общего у этих колебательных систем?

Условия возникновения механических колебаний:

• наличие положения устойчивого равновесия, при котором равнодействующая равна нулю.

• Хотя бы одна сила должна зависеть от координат.

• Наличие в колеблющейся материальной точке избыточной энергии.

• Если тело вывести из положения равновесия, то равнодействующая не равна нулю.

• Силы трения в системе малы.

Рассмотрим свободные колебания горизонтального пружинного маятника. Обратимся к рисунку 136 из учебника на стр.170.

Объяснение материала.

Что же увидим?

Увидим линию, т.к. тележка движется ,значит изменяется координата. Линия будет выражать зависимость координаты от времени. Пунктирная линия- косинусоида. Свободные колебания пружинного маятника являются гармоническими.

Зависимость координаты от времени можно записать так:

x= A cos w t

x=X_m cos w t,

где A и X_m - амплитуды (максимальное отклонение от положения равновесия).

Т.к. косинус изменяется от -1 до 1 ,то координата лежит в промежутке

-А<=X<=А

Такой величиной может быть не только координата от давления ,но и сила тока, напряжение и т.д.

w- циклическая частота.

Найдем период по IIзакону Ньютона:

F_упр= ma, F_упр= -kx (карточка 1)

-mw²Acos wt= -k A cos w t / -1 и A cos w t

mw²=k

w=

Связь периода свободных колебаний с циклической частотой :

T=2π/w

T=2π

Период определяется собственными характеристиками колебательной системы, т.е. зависит только лишь от массы груза, которая характеризует инертные свойства маятника и коэффициента жесткости пружины, характеризующая силу взаимодействия.

Устали? Тогда я предлагаю отвлечься на небольшую динамическую паузу:

ХУДОЖНИКИ

Мы глазами поколдуем.

Круг огромный нарисуем!

Нарисуем мы окно

И большущее бревно.

Нарисуем лифта бег:

Глазки вниз, глазки вверх!

Все зажмурились: раз-два!

Закружилась голова.

Мы глазами поморгали,

Вмиг гирлянды засверкали.

Смотрим прямо и вперёд -

Это мчится самолёт…

Раз моргнули, два моргнули -

Наши глазки отдохнули!

Энергия свободных колебаний.

Рассмотрим взаимосвязь энергии и амплитуды собственных колебаний пружинного маятника. В отсутствии сил трения система является консервативной(КОНСЕРВАТИВНАЯ СИСТЕМА(от лат. conservo -сохраняю), механич. система, для которой имеет место закон сохранения механич.энергии, т. е. сумма кинетич. энергии и потенц. энергии системы постоянна).

E _k+E_p= E _k0+E_p0

Согласно уравнению потенциальной энергии для пружинного маятника E_p= kx²/2

E_p= kA²/2

E ₌ E_p0

A=

Из формулы видно, ,что чем жестче пружина тем меньше амплитуда колебаний.

Воспользуемся полученными знаниями для решения задач

5. Закрепление изученного материала

№1 и №2 на странице 174 учебника.

6. Первичная проверка усвоения материала.

Тестовое задание с взаимопроверкой. Варианты правильных ответов на слайде 10. По количеству правильных ответов поставьте оценку соседу по парте.

Предлагаю поднять руки учащимся, получившим те или иные оценки.

6 . Рефлексия. (заполнить анкету, нужное подчеркнуть)

1.На уроке я работал
2.Своей работой на уроке я
3.Урок для меня показался
4.За урок я
5.Мое настроение
6.Материал урока мне был


7.Домашнее задание мне кажется

активно / пассивно
доволен / не доволен
коротким / длинным
не устал / устал
стало лучше / стало хуже
понятен / не понятен
полезен / бесполезен
интересен / скучен
легким / трудным
интересно / не интересно

7. Итоги урока. Оценки за урок.

8. Домашнее задание: §38,задача №3(Слайд 11).

Физик видит то, что видят все: предметы и явления. Он, так же как все восхищается красотой и величием мира, но за этой, всем доступной красотой, ему открывается еще одна: красота закономерностей в бесконечном разнообразии вещей и событий. Физику доступна редкая радость - понимать Природу и даже беседовать с ней. Вспомним Ф.И.Тютчева.

Не то, что мните вы, природа:
Не слепок, не бездушный лик.
В ней есть душа, в ней есть свобода,
В ней есть любовь, в ней есть язык…

Язык Природы - это язык предметов и явлений, и "беседовать" с Природой можно только на этом языке.