Поурочный планпо физике девятого класса потеме : "Колебательное движение. Основные характеристики колебательногодввижения"

Физика Класс 9 Дата 05.12.17

№ 26 Тема «Колебательное движение. Основные величины, характеризующие колебательное движение. (Амплитуда, период, частота.). Уравнение колебательного движения.»

Цели:
познакомить учащихся с величинами, характеризующими колебательное движение, выяснить от чего зависит период колебаний;
развить умения применять знания на практике, включать в разрешение учебных проблемных ситуаций, развивать логическое мышление;
воспитать познавательный интерес, активность, интерес к познанию нового учебного материала.
Тип урока: изучение нового материала.

Ход урока

1. Организационный момент

2. Актуализация знаний. Проверка д/з упр20,зачет стр 101-102

3. Объяснение новой темы

. Усвоение новой темы

1. Диалог учитель - ученики

Тема сегодняшнего урока не раз воспевалась в стихах, песнях, поэмах. ?

. Речь пойдет о колебаниях (слайд 1,2).

Тема урока – Колебательное движение. Это новый вид движения, который мы изучаем впервые. Как вы думаете, что мы должны сегодня о нем узнать?

- Ученики формулируют задачи урока, учитель помогает наводящими вопросами, в результате на экран выводится слайд с задачами урока (слайд 2)

Выводы.

2 Колебательное движение

Колебательные движения вы наверняка хоть раз в жизни видели в качающемся маятнике часов или ветки деревьев на ветру. Скорее всего, вы хотя бы однажды дергали за струны гитары и видели, как они вибрируют. Очевидно, что даже если вы не видели воочию, то хотя бы представляете себе, как двигается игла в швейной машинке или поршень в двигателе.

Колебания или колебательные движения

Во всех перечисленных случаях мы имеем какое-либо тело, периодически совершающее повторяющиеся движения. Вот именно такие движения и называются в физике колебаниями или колебательными движениями. Колебания встречаются в нашей жизни очень и очень часто.

Они могут быть очень разнообразными, но объединяет их одна общая главная характеристика периодически повторяющиеся движения. Эти движения повторяются через равные промежутки времени, называющиеся периодом колебания.

В движении колеблющегося тела различают три точки: положение равновесия и две крайних точки.

Положение равновесия это точка, в которой находилось бы тело, если бы оно находилось в состоянии покоя. Во время колебания тело периодически проходит через положение равновесия.

А крайние точки это величина максимального отклонения от положения равновесия. Расстояние от положения равновесия до крайних точек называют амплитудой колебаний.

Свободные колебания

В процессе совершения колебаний тело все время стремится к положению равновесия. Колебания и возникают по причине того, что кто-то или что-то отклонили данное тело от его положения равновесия, придав, таким образом, телу энергию, которая и обусловливает его дальнейшие колебания.

Колебания, которые происходят только вследствие этой изначальной энергии, называют свободными колебаниями. Это означает, что им не требуется постоянная помощь со стороны для поддержания колебательного движения.

Большинство колебаний в реальности жизни происходят с постепенным затуханием, вследствие сил трения, сопротивления воздуха и так далее. Поэтому часто свободными колебаниями называют такие колебания, постепенными затуханиями которых на время наблюдений можно пренебречь.

Колебательные системы: маятник

При этом все тела, связанные и непосредственно участвующие в колебаниях, называют в совокупности колебательной системой.

В частности, если колеблется на нити свободно подвешенное тело, то в колебательную систему войдет само тело, подвес, то к чему крепится подвес и Земля с ее притяжением, которое и заставляет тело колебаться, постоянно возвращая в состояние покоя.

Такое тело является маятником. В физике различают несколько типов маятников нитяные, пружинные и некоторые другие. Все системы, в которых колеблющееся тело или его подвес можно условно представить в виде нити, являются нитяными.

Ну а пружинные маятники, как легко догадаться, состоят из тела и некой пружины, которая и обусловливает колебания.

Что характеризует колебательное движение

Рассмотрим следующий рисунок:

На нем представлены  Как видно из рисунка, первый маятник колеблется с большим размахом, чем второй. То есть другими словами, крайние положения которые занимает первый маятник находится на большем расстоянии друг от друга, чем у второго маятника.

Амплитуда

Амплитуда колебания – наибольшее по модулю отклонение колеблющегося тела от положения равновесия.

Обычно, для обозначения амплитуды колебаний используют букву А. Единицы измерения амплитуды совпадают с единицами измерения длины, то есть это метры, сантиметры, и т.д. В принципе, амплитуду можно записывать в единицах плоского угла, так как каждой дуге окружности будет соответствовать единственный центральный угол.

Говорят, что колеблющееся тело совершает одно полное колебание, когда оно проходит путь равный четырем амплитудам.

Период колебания

Период колебания – промежуток времени, за которое тело совершает одно полное колебание.

Период колебания обозначают буквой Т. Единицами измерения периода колебаний Т являются секунды.

Если мы подвесим два одинаковых шарика на разной длинны нитях, и приведем их в колебательное движение, мы заметим, что за одинаковые промежутки времени, они будут совершать различное число колебаний. Шарик, подвешенный на короткой нити будет совершать больше колебаний, чем шарик, подвешенный на длинной нити.

Частота колебаний

Частотой колебаний называется количество колебаний которое было совершено в единицу времени.

Частота колебаний обозначается буквой ν (читается как  «ню»). Единицы частоты колебаний называются Герцами. Один герц означает одно колебание в секунду.

Период и частота колебаний связаны между собой следующим соотношением:

T=1/ ν.

Частота свободных колебаний называется собственной частотой колебательной системы. Каждая система имеет свою собственную частоту колебаний.

Фаза колебаний

Существует еще такое понятие как фаза колебаний. Два маятника могут иметь одинаковую частоту колебаний, но приэто они могут колебаться в разных фазах, то есть их скорости в любой момент времени будут направлены в противоположных направлениях.

Если скорости маятников в любой момент времени будут направлены одинаково, то говорят, что маятники колеблются в одинаковых фазах колебаний.

Маятники также могут колебаться с некоторой разностью фаз, в таком случае в некоторые моменты времени направление их скоростей будут совпадать, а в некоторые нет..Разбить класс на 2 группы Групповая работа

Давайте познакомимся с колебательным движением. Для этого в течение 4 минут вы должны составить «фоторобот» колебательного движения, выделить «особые приметы». Затем каждая команда защищает свой фоторобот. На защиту не более 1 минуты).

Выводы: каковы главные признаки колебательного движения?

Оцените команды и вручите «звездочку» той, которая, по вашему мнению, составила лучший фоторобот. Ученики вручают звездочку, обосновывая свой выбор – эта команда была более доказательной или понятнее, красочнее и т.п.

3. ДжигСо(мозаика)

Каждая команда получает текст (приложение 2) – часть теории колебательного движения. В течение 4-х минут команды разбирают его и готовятся к объяснению материала другим ребятам. каждый ученик должен объяснить свой вопрос остальным (5 минут).

Выводы: оцените работу своих товарищей и вручите лучшему звездочку

Приложение 2

Текст для команды 1

Период

Общим признаком механических колебаний как физи¬ческого процесса является повторяемость движения через определенный промежуток времени. Минимальный интер¬вал времени, через который происходит повторение движе¬ния, называется периодом колебаний. Говоря по-другому, период колебания — это продолжительность по времени одного полного колебания. Обозначают период колебания буквой Т и выражают в секундах (с).

Процесс движения от некоторой точки до той же точки при повторении движения составляет один цикл. Один оборот тела по окружности называют циклом. Тогда время, за которое совершается один цикл – это период.

Если тело совершает n колебаний за t (с), то период T=t/n.

Скорость и ускорение

Как и любое другое движение, колебательное характе¬ризуется скоростью и ускорением. Однако при колебатель¬ном движении эти величины меняются от точки к точке. Так, скорость колеблющегося тела в точках максимального отклонения от положения равновесия (при хmax = А и хmax = -А) равна нулю, т. е. в этих точках тело на мгновение останав¬ливается, а затем движется в обратном направлении. Когда же оно проходит положение равновесия (х = 0), его скорость максимальна.

Ускорение, наоборот, равно нулю в момент прохождения телом положения равновесия, потому что в этом положении сила равна нулю. В точках же, соответствующих максималь¬ному отклонению от положения равновесия (при хmax = А и хmax = -А), ускорение максимальное, потому что в этих точках сила упругости максимальна.

Итак, скорость и ускорение в колебательном движении изменяются периодически: через каждый период Тнаправ¬ление и модуль векторов скорости и ускорения повто¬ряются.

Текст для команды 2

Частота

Частота колебаний — это число колебаний в единицу вре¬мени. Обозначается частота колебаний греческой буквой ν (ню).

За единицу частоты принимают частоту такого коле¬бания, при котором за 1 с совершается одно полное колебание. В честь немецкого ученого Генриха Герца эта единица назы¬вается герц (Гц): 1 Гц = 1/с=1 с-1.

В практике применяют также килогерц (1кГц =103Гц) и мегагерц (1МГц =106Гц).

Если тело совершает n колебаний за t (с), то частота коле¬баний ν равна ν=n/t, а период T=t/n.

Отсюда видно, что между периодом колебаний Т и частотой ν существует очень простая связь: частота есть величина, обратная периоду, период — величина, обратная частоте:

T=1/ν и ν=1/T

Амплитуда

Одна из основных величин, характеризующих коле¬бательное движение, — амплитуда. Амплитудой колебания называется наибольшее по модулю смещение тела от по¬ложения равновесия. Она обозначается буквой А, т. е. А = хmax. Амплитуда колебаний зависит только от того, как далеко было расположено тело от положения равновесия до начала движения.

В приведенном на рисунке примере амплитудой является отрезок АВ или отрезок АС

График колебательного движения

Для наглядного представления о движении тела при механических колебаниях можно провести следующий опыт. Прикрепим к грузу на пружине кисть с краской и при колебаниях груза будем перемещать горизонтально лист бумаги с постоянной скоростью перед кистью. Тогда кисть оставит на бумаге след в виде непрерывной линии (рис. 80). Если затем остановить груз в положении равновесия и еще раз провести горизонтально лист бумаги перед кистью, то на бумаге останется след в виде прямой горизонтальной линии. Если эту прямую принять за ось абсцисс, то по ней можно отсчитывать время, прошедшее с момента начала равно¬мерного движения листа бумаги. Кривая, полученная на листе при колебаниях груза, дает график зави¬симости координаты х, отсчитанной от положения равновесия груза, от времени t.

По графику определяют время одного колебания – период и амплитуду колебаний – максимальное отклонение от положения равновесия

Отвветы проверяют по слайдам 6-11 ,а также по карточкам

III. Закрепление новой темы

1. Карусель (слайд 12)

Каждая команда получает текст (приложение 3) задач и коллективно их решает на листе А-4 (3 минуты). Затем команды обмениваются решениями и проводят формативную оценку работ друг друга (2 минуты). После возвращения работ команда может согласиться или не согласиться с оценкой, внести изменения и затем производится самооценка - сравнение с правильными ответами на слайде(13).

Выводы: какие ошибки были допущены, их разбор. Вручите «звездочку» тому участнику команды, который внес наибольший вклад в решение задач.

2. Диагностический тест

Каждый ученик получает тест (2 варианта) и листок для ответов (приложение 4). И в течение 5 минут решает его. Затем самопроверка по слайду14. Работа сдается учителю для определения уровня усвоения темы, какие вопросы еще требуют рассмотрения на следующих уроках, а какие усвоены хорошо.

Выводы: насколько усвоена тема (можно попросить поднять руки учеников, не допустивших ошибок, допустивших 1, 2, 3 ошибки). Необходимо похвалить за хорошую работу.

1. РЕФЛЕКСИЯ слайд 16

2. Закрепление. Итоги урока.слайд 15

3. Домашнее задание

6