Конспект урока «Свободные механические колебания» по физике для 11 класса

Мальцева Людмила Анатольевна,

учитель физики,

первая квалификационная категория

муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Фёдоровская средняя общеобразовательная школа №5»

Сургутского района Ханты-Мансийского автономного округа - Югры Тюменской области

Урок физики по теме «Свободные механические колебания», 11 класс

Методический материал разработан для проведения урока изучения нового материала в 11 классе по учебнику Н.С. Пурышева, Н.Е. Важеевская «Физика 11 класс» (базовый уровень, учебник для общеобразовательных учреждений, - М.: Дрофа 2008г.; гл.3, §18). На данном уроке учащиеся знакомятся с понятиями колебательного движения и колебательной системы, свободных колебаний и условий существования свободных колебаний, рассматривают величины, характеризующие механические колебания: амплитуда, период, частота; исследуют зависимость периода нитяного и пружинного маятников от длины нити, массы груза и жесткости пружины. К уроку прилагаются материалы: презентация, задания исследовательского характера для работы в группах, рабочий лист для учащегося, буклет.

Методическая разработка урока

Урок в 11 классе

Тема: «Свободные механические колебания»

Триединая дидактическая цель:

образовательная:

- ввести понятия колебательного движения и колебательной системы;

- объяснить, что такое свободные колебания и условия существования свободных колебаний;

- рассмотреть величины, характеризующие механические колебания: амплитуда, период, частота;

- выяснить от каких величин зависит период нитяного и пружинного маятников;

развивающая:

-развивать логическое мышление, познавательный интерес, умение обобщать, сравнивать, сопоставлять, исследовать, анализировать, знать роль колебаний в жизни человека.

воспитывающая:

-продолжить воспитание аккуратности при работе с приборами, умение работать в группах, формировать коммуникативную компетентность.

Планируемые результаты:

Знать/ понимать понятия: свободные механические колебания, условия существования свободных колебаний, колебательная система, величины, характеризующие колебательные движения: период, частота, амплитуда, пружинный и математический маятник, роль колебаний.

Уметь: поставить цель, провести исследование, найти зависимость одной величины от другой, анализировать, сравнивать, делать выводы, решать качественные и количественные задачи по теме.

Тип урока: изучение нового материала

Методы обучения:

1. По способу передачи и восприятия информации

- словесные, наглядные, практические;

2. По характеру мыслительных операций

- репродуктивные (активное восприятие и запоминание информации);

- исследовательские (самостоятельная работа, работа в группах).

Межпредметные связи: биология, химия, экология

Комплексно - методическое обеспечение: мультимедийный проектор, компьютер, экран, штатив с муфтой и лапкой, пружинный и математический маятники, набор грузов, две пружины разной жесткости, секундомер, линейка.

Средства обучения:

• Н.С. Пурышева, Н.Е. Важеевская «Физика 11 класс» базовый уровень, учебник для общеобразовательных учреждений, -М.: Дрофа 2008г, гл.3, §18;

• раздаточный материал для работы в группах (маршрутный лист учащегося, исследовательское задание для группы).

Скажи мне – и я все забуду,

Покажи мне – и я запомню,

Дай мне действовать самому – и я научусь.

Ход урока:

I. Организационный момент (мотивация учебной деятельности).

Учитель: Мир удивителен и многообразен. По СМИ каждый день можно слышать и наблюдать информацию о колебании курса валют, колебаний цен на акции и пр.

Наблюдали ли вы колебания в жизни? Ответы учащихся.

Учитель: Еще с древних времен люди пытались представить мир в воображении, на основании фактов, полученных в результате наблюдения, исследований и опытов. Сегодня мы с вами вслед за учеными сделаем попытку заглянуть в него.

Исторические факты:

• Великий итальянский ученый Галилео Галилей всю жизнь посвятил физике и астрономии, сделав ряд важнейших открытий. Уже в студенческие годы Галилей увлекся изучением колебаний. Он обнаружил, что колебания маятника не зависят от его массы, а определяются длиной подвеса. Сохранилось придание о том, как молодой студент медицинского факультета Галилео Галилей в одно из воскресений 1583 года с интересом следил за качанием лампад в церкви. По ударам пульса он определил время, необходимое для полного размаха лампад. С этого времени ему пришлось медицину оставить и сосредоточиться на физике.

• Голландский физик и математик, механик и астроном Христиан Гюйгенс, опираясь на исследования Галилео Галилея, решил ряд задач механики и в 1656 году в возрасте 27 лет сконструировал первые маятниковые часы со спусковым механизмом.

II. Актуализация опорных знаний

Учитель: посмотрите на доску и скажите, в каком случае движение является колебательным, почему.

Вопросы (вспомните из курса физики основной школы):

1. Механические колебания.

2. Виды колебаний.

3. Пружинный и математический маятник.

4. Характеристики колебаний.

3. Изучение нового материала

   • Механическое колебание – это движение, которое точно или приблизительно точно повторяется через равные промежутки времени, при котором тело смещается относительно положения равновесия, отклоняясь от него, то в одну, то в другую сторону.

   • Особенность механических колебаний – периодичность.

   • Свободными колебаниями называют колебания, которые совершает система под действием внутренних сил.

   • Систему тел, которая способна совершать свободные колебания, называют колебательной системой.

   • Свободные колебания затухающие или нет? Свободные колебания рано или поздно затухают и прекращаются, т.к. энергия уменьшается с течением времени. Обычно затухание происходит под действием сил сопротивления среды.

   • Условия существования свободных колебаний:

- наличие состояния устойчивого равновесия;

- наличие внутренней силы, возвращающей систему в состояние равновесия;

- наличие инертности, благодаря которой она не остается в состоянии равновесия;

- малое трение.

• Величины, характеризующие колебательные движения:

Амплитуда (х_m)- максимальное расстояние, на которое тело отклоняется от положения равновесия.

Период (Т, ед. изм. с) - время одного полного колебания.

Т=t/n; Т=1/υ ;

Частота (υ, ед. изм. с^-1 или Гц) - число колебаний за единицу времени.

υ=n/t; υ=1/Т;

• Пружинный маятник – модель колебательной системы; груз, прикрепленный к пружине.

Период свободных колебаний пружинного маятника: Т=2π√m/k

• Математический маятник – модель колебательной системы; представляет собой небольшой груз, подвешенный на длинной нити.

Период свободных колебаний математического маятника: Т=2π√l/g

• Гармоническими колебаниями называются такие колебательные движения, при которых смещение тела от положения равновесия совершается по закону sin. или cos.

• Колебания играют большую роль в жизни человека, в природе, технике.

3. Работа в группах

Работа в группе заключается в выполнении 2 заданий: выполнить исследовательское задание, для этого: поставить цель к заданию, выполнить соответствующие измерения и вычисления, сравнить полученные результаты, обобщить и сделать вывод. Вторым заданием группы является решение задачи.

Исследовательское задание для 1 группы

Тема: Определение зависимости периода свободных колебаний нитяного маятника от длины нити.

Цель:__________

№ опыта

Длина нити, l, м	Число колебаний, n	Время колебаний, t, c	Период колебаний, T= t/n, с
1.
2.

Вычисления:__________

Вывод:____________

Задача: Если и длину математического маятника, и массу его увеличить в 4 раза, то период свободных гармонических колебаний маятника

1) увеличится в 2 раза

2) увеличится в 4 раза

3) уменьшится в 4 раза

4) уменьшится в 2 раза

Ответ:__________

Исследовательское задание для 2 группы

Тема: Определить, зависит ли период свободных колебаний нитяного маятника от массы груза.

Цель:____________

№ опыта

Вычисления:_____________

Вывод: __________

Задача: Массу математического маятника увеличили, оставив неизменной его длину. Как изменился при этом период его колебаний? Выберите вариант ответа:

1. не изменился

2. увеличился

3. уменьшился

4. ответ зависит от длины нити маятника

Ответ:____________

Исследовательское задание для 3 группы

Тема: Определение зависимости периода свободных колебаний пружинного маятника от массы груза.

Цель:___________

№ опыта

Вычисления:_______________

Вывод:____________________

Задача: За 1 минуту маятник совершает 12 полных колебаний. Какова частота груза на пружине?

Дано: СИ: Решение:

Ответ: ______________

Исследовательское задание для 4 группы

Тема: Определение зависимости периода свободных колебаний пружинного маятника от жесткости пружины.

Цель: _____________

Ход работы:

№ опыта

Вычисления:____________

Вывод:_______________

Задача: Как изменится период колебаний нитяного маятника (подвешенного на нити груза), если длину нити уменьшить в 4 раза, а массу груза увеличить в 4 раза? Маятник считать математическим. Выбрать вариант ответа:

1) увеличится в 4 раза

2) увеличится в 2 раза

3) уменьшится в 4 раза

4) уменьшится в 2 раза

Ответ:_________________

Физкультминутка

• Колебательные движения головы влево - вправо (5 раз)

• Вращательное движение головы, подбородком касаясь груди влево - вправо (5 раз)

• Наклоны влево - вправо (5 раз)