Методический электронный образовательный центр Министерства образования Оренбургской области и Оренбургского государственного университета
Методический электронный образовательный центр Министерства образования Оренбургской области и Оренбургского государственного университета
Название предмета - физика Класс - 9 УМК (название учебника, автор, год издания) - Физика. 9 кл.: учебник/ А.В. Перышкин, Е.М. Гутник. - М.: Дрофа, 2014. Уровень обучения (базовый, углубленный, профильный) - базовый Тема урока - Величины, характеризующие колебательное движение. Общее количество часов, отведенное на изучение темы - 1 Место урока в системе уроков по теме - 25/2 Цель урока – изучить свойства и основные характеристики периодических (колебательных) движений. Задачи урока - Ввести понятия амплитуды, периода и частоты колебаний; сформировать представление о гармонических колебаниях. Развивать у учащихся навыки к анализу и построению логических умозаключений на примере колебательного движения. Воспитывать аккуратность, бережное отношение к оборудованию кабинета, умения слушать и быть услышанным. Учить работать в группе, формировать коммуникативные компетенции учащихся. Планируемые результаты - —Определять колебательное движение по его признакам; —описывать величины свободных колебаний пружинного и математического маятников; Техническое обеспечение урока - компьютер, мультимедийный проектор. Лабораторное оборудование - штативы, груз на длинной нити, груз на пружине. Дополнительное методическое и дидактическое обеспечение урока (возможны ссылки на интернет-ресурсы) – презентация к уроку с диска «Физика 9 класс» от VIDEOUROKI.NET https://videouroki.net/look/diski/fizika9/index.html Содержание урока 1. Организационный этап 1. Взаимное приветствие учителя и обучающихся; проверка отсутствующих по журналу. 2. Актуализация субъектного опыта обучающихся Тест 26 Колебательное движение. Свободные колебания. Колебательные системы. 3. Изучение новых знаний и способов деятельности (работа со слайдами презентации) Тема сегодняшнего урока «Гармонические колебания. Амплитуда, период и частота колебательного движения» На прошлом уроке мы познакомились с новым видом механического движения — колебательным. Давайте вспомним, что это за движение. Механическое колебательное движение — это движение, при котором состояния тела с течением времени повторяются, причем тело проходит через положение устойчивого равновесия поочередно в противоположных направлениях. Если колебания происходят в системе только под действием внутренних сил, то такие колебания называют свободными. Колебательной системой мы назвали такую физическую систему, в которой при отклонении от положения равновесия возникают и существуют колебания. А также дали определение маятника. Напомним, что это твердое тело, совершающее под действием приложенных сил колебания около неподвижной точки или вокруг оси. Сегодня мы с вами рассмотрим простейший вид колебательного движения — гармонические колебания. Гармонические колебания — это колебания, при которых смещение колеблющейся точки от положения равновесия изменяется с течением времени по закону синуса или косинуса. Смещение от положения равновесия при гармонических колебаниях описывается уравнениями вида: икс равно А косинус омега тэ плюс фи нулевое; или икс равно А синус омега тэ плюс фи нулевое. Эти уравнения называют кинематическим законом гармонического движения. Покажем, что гармонические колебания действительно подчиняются закону синуса или косинуса. Для этого рассмотрим следующую установку. Возьмем нитяной маятник, а в качестве груза к нему выберем небольшой массивный сосуд с маленьким отверстием снизу и насыплем в него песок. А под полученную систему положим длинную бумажную ленту. Если ленту перемещать с постоянной скоростью в направлении, перпендикулярном плоскости колебаний, то на ней останется волнообразная дорожка из песка, каждая точка которой соответствует положению колеблющегося груза в тот момент, когда он проходил над ней. Из опыта мы видим, что след, который оставляет песок на листе бумаги, есть некая кривая. Она называется синусоидой. Например, по графику колебаний, изображенному на рис., определяем: А = 0,1 м, T = 0,8 с, v = 1 /T = 1,25 Гц. Из курса математики старших классов вы узнаете о том, что аналогичные графики имеют функции типа игрек равно синус икс или игрек равно косинус икс при переменной икс. Значит, графически зависимость смещения колеблющейся точки от времени изображается синусоидой или косинусоидой. Через точки, соответствующие положению равновесия маятника, проведена ось времени t, а перпендикулярно ей — ось смещения икс. График дает возможность приблизительно определить координату груза в любой момент времени. А теперь давайте разберемся с величинами, входящими в уравнение колебательного движения. Икс — это смещение — величина, характеризующая положение колеблющейся точки в некоторый момент времени относительно положения равновесия и измеряемая расстоянием от положения равновесия до положения точки в данный момент времени. «А» — это амплитуда колебаний — максимальное смещение тела от положения равновесия. . Период Т - время одного полного колебания: где t - все время движения, N — количество колебаний. В СИ период колебаний выражается в секундах: [Т] = с. Частота колебаний Частота v - число полных колебаний за единицу времени: где N — количество колебаний, t - время движения. В СИ частота выражается в герцах: [v] = с-1 = Гц. Колебательное движение характеризуются также циклической частотой: Таким образом, любое колебательное движение характеризуется амплитудой, частотой (или периодом) и фазой колебаний. При совершении телом гармонических колебаний не только его координата, но и такие величины, как сила, ускорение, скорость, тоже изменяются по закону синуса или косинуса. Это следует из известных вам законов и формул, в которых указанные величины попарно связаны прямо пропорциональной зависимостью, например законом Гука или вторым законом Ньютона. Из этих формул видно, что сила и ускорение достигают наибольших значений, когда колеблющееся тело находится в крайних положениях, где смещение наиболее велико, и равны нулю, когда тело проходит через положение равновесия. Что же касается скорости, то она, наоборот, в крайних положениях равна нулю, а при прохождении телом положения равновесия достигает наибольшего значения. Практически, колебания, близкие к гармоническим, совершает тяжелый шарик, подвешенный на легкой и малорастяжимой нити, длина которой значительно больше диаметра шарика. Такую колебательную систему называют математическим маятником. Математический маятник — это материальная точка, подвешенная на невесомой нерастяжимой нити, прикрепленной к подвесу и находящейся в поле силы тяжести. Также гармонические колебания может совершать груз подвешенный на пружине, совершающий колебания в вертикальной плоскости. Такую колебательную систему называют пружинным маятником — это система, состоящая из материальной точки массой «эм» и пружины. Чему же равны период и частота колебаний математического маятника, пружинного маятника? а) Для пружинного маятника: где m - масса груза, k - жесткость пружины. Тогда частота колебаний: б) Для математического маятника: где l - длина нити, g - ускорение свободного падения Частота колебаний: Необходимо отметить отличие гармонических колебаний от негармонических. Период гармонических колебаний не зависит от способа выведения системы из положения равновесия (например, от амплитуды колебаний). В этом можно будет легко убедиться на следующем уроке в ходе лабораторной работы. 4. Закрепление материала . Решение задач Задача 1 Маятник совершил 20 колебаний за 1 мин. 20 с. Найти период и частоту колебаний. (Ответ: T = 4 с; v = 0,25 Гц.) Задача 2 Амплитуда незатухающих колебаний точки струны 2 мм, частота колебаний 1 кГц. Какой путь пройдет точка струны за 0,4 с? Какое перемещение совершит эта точка за один период колебаний? (Ответ: l = 3,2 м; S = 0.) Задача 3 Координата колеблющегося тела изменяется по закону: х = 5cosπt. Чему равны амплитуда, период и частота колебаний, если в формуле все величины выражены в единицах СИ? (Ответ: А = 5 м; Т = 2 с; v = 0,5 Гц.) Задача 4 Математический маятник длиной 2,45 м совершил 100 колебаний за 314 с. Определить ускорение свободного падения для данной местности. (Ответ: g = 9,8 м/с2.) Задача 5 Какова длина математического маятника, совершающего гармонические колебания с частотой 0,5 Гц на поверхности Луны? Ускорение свободного падения на поверхности Луны 1,6 м/с2. (Ответ: l = 0,16 м.) Задача 6 Груз массой 0,4 кг, подвешенный к невесомой пружине, совершает 30 колебаний в минуту. Чему равна жесткость пружины? (Ответ: k = 4 Н/м.) 5. Обобщение и систематизация И так, подведем итоги урока. Гармонические колебания — это колебания, при которых смещение колеблющейся точки от положения равновесия изменяется с течением времени по закону синуса или косинуса. Любое колебательное движение характеризуется амплитудой, частотой (или периодом) и фазой колебаний. Амплитуда колебаний — максимальное смещение тела от положения равновесия. Промежуток времени, в течение которого тело совершает одно полное колебание, называется периодом колебаний. Число колебаний в единицу времени называется частотой колебаний. Фаза колебаний — это аргумент периодической функции, который при заданной амплитуде колебаний определяет состояние колебательной системы в любой момент времени. Математический и пружинный маятники — это простейшие идеализированные колебательные системы, подчиняющиеся закону синуса или косинуса. Математический маятник — это материальная точка, подвешенная на невесомой нерастяжимой нити, прикрепленной к подвесу и находящейся в поле силы тяжести. Пружинный маятник — это система, состоящая из материальной точки массой «эм» и пружины, которая совершает колебания в вертикальной плоскости. Вопросы - Какое движение называют колебательным? - Что называют колебанием тела? - Что называют амплитудой колебания? Периодом? Смещением? - Что такое маятник? Какой маятник называют математическим? - Какой маятник называют пружинным? - Какие из перечисленных ниже движений являются механическими колебаниями: а) движение качелей; б) движение мяча, падающего на землю; в) движение звучащей струны гитары? 6. Домашнее задание §24-25, упражнение 24 (№1-4)
Автор(ы):
Скачать: Физика 9кл - Конспект.docxАвтор(ы):
Скачать: Физика 9кл - Презентация к уроку.pptxАвтор(ы):
Скачать: Физика 9кл - Тест.zip
