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

Длина нити,

l, м

Масса груза,

m, кг

Число колебаний, n

Время колебаний,

t, c

Период колебаний,

T= t/n, с

1.

2.

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

Масса груза,

m, кг

Число колебаний, n

Время колебаний,

t, c

Период колебаний,

T= t/n, с

1.

2.

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

Масса груза,

m, кг

Число колебаний, n

Время колебаний,

t, c

Период колебаний,

T= t/n, с

1.

2.

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)

3. Отчет группы.

4. Закрепление знаний, умений и навыков. Работа с карточкой.

Обобщение результатов выполнения исследовательских заданий. Учащиеся заполняют пустые строки таблицы.

Математический маятник

Пружинный маятник

При увеличении длины нити период колебаний увеличивается

При увеличении коэффициента жесткости пружины период колебаний уменьшается

Период колебаний не зависит от массы груза

При увеличении массы груза период колебаний увеличивается

Период колебаний не зависит от амплитуды

Период колебаний не зависит от амплитуды

Т=2π√l/g

Т=2π√m/k

Работа с сигнальной карточкой

Верны ли утверждения?

Учитель: Если вы согласны с данным утверждением, поднять - красную сигнальную карточку, если не согласны, то - синюю.

• Колебания качелей, раскачиваемых человеком, стоящим на земле являются свободными.

• Колебания груза, подвешенного к пружине, после однократного выведения его из положения равновесия являются вынужденными.

• Амплитуда – это наименьшее отклонение от положения равновесия.

• Период – число всех колебаний.

• Период – время всех колебаний.

• Частота – число всех колебаний.

• Скорость колебаний – 0 в точке равновесия.

• Скорость колебаний – 0 в крайних точках.

• Колебания груза на нити, один раз отведенного от положения равновесия и отпущенного совершают вынужденные колебания.

• Свободными колебаниями называются колебания, которые происходят под действием внутренних сил.

• Амплитуда – это наибольшее отклонение от положения равновесия.

• Период – это время одного полного колебания.

• Период – число одного колебания.

3. Рефлексия.

3. Итоги урока. Выставление оценок.

Дифференцированное домашнее задание:

§18, знать понятия, раб.тетр.№102, №103, №105 – 1 уровень на «3»

§18, знать понятия, раб.тетр.№105, №106, упр. 15(1,3,4)- 2,3 уровень на «4,5»

Мальцева Людмила Анатольевна, учитель физики

МБОУ «Федоровская общеобразовательная школа №5» 9