Презентация к уроку по физике "Механические колебания"

Цель урока:

ввести понятие колебаний, механических колебаний, рассмотреть колебания на примере математического и пружинного маятников. В целях повышения интереса к теме, показать колебания тел на опытных примерах;

сформировать элементарные навыки и умения анализировать графические задачи, формулы;

воспитание интереса к предмету и  формирование творческих способностей учащихся.

Механические колебания – это движение или процессы, которые точно или приблизительно повторяются через определенные интервалы времени.

Примеры механических колебаний:

покачивание веток деревьев на ветру

вибрация струн у музыкальных инструментов

движение поршня в цилиндре двигателя     автомобиля,

качания маятника в настенных часах 

биения нашего сердца

движение качелей

Так что же такое колебания? (попробуйте выделить главный признак колебательного движения)

Колебательная система – система тел, способных совершать колебательные движения.

Пример: маятник.

Физические системы, в которых происходят колебания - МАЯТНИКИ.

Министерство образования Республики Коми

12/24/16

государственное автономное образовательное учреждение среднего профессионального образования Республики Коми

«Сыктывкарский колледж сервиса и связи»

(ГАОУ СПО РК «СКСиС»)

Выполнил преподаватель физики: Сметанина Т.В.

Механические колебания

«Мир, в котором мы живем, удивительно склонен к колебаниям»

Р. Бишоп

Колебания

Конь бежит, земля дрожит

Земля дрогнет, все сотрясет

Цель урока:

• ввести понятие колебаний, механических колебаний, рассмотреть колебания на примере математического и пружинного маятников. В целях повышения интереса к теме, показать колебания тел на опытных примерах;
• сформировать элементарные навыки и умения анализировать графические задачи, формулы;
• воспитание интереса к предмету и формирование творческих способностей учащихся.

Механические колебания. Виды колебании.

• Механические колебания – это движение или процессы, которые точно или приблизительно повторяются через определенные интервалы времени.

Примеры механических колебаний:

• покачивание веток деревьев на ветру
• вибрация струн у музыкальных инструментов
• движение поршня в цилиндре двигателя автомобиля,
• качания маятника в настенных часах
• биения нашего сердца
• движение качелей

• Так что же такое колебания? ( попробуйте выделить главный признак колебательного движения )

Механические колебания в природе и технике

Транспорт

Поршень

Качели

Отбойный молоток.

Колебания в живых организмах

легкие

сердце

Виды колебаний

Механические колебания

Вынужденные колебания - колебания, совершаемые телами под действием внешних периодически изменяющихся сил.

Свободные колебания -колебания, возникающие в системе благодаря начальному запасу энергии под действием внутренних сил.

Свободные колебания

К положению равновесия

Свободные колебания

Запас

энергии

Внутренние силы

Начальные условия

А=Хmax - амплитуда

Свободные колебания – это затухающие колебания.

Колебательные системы

• Колебательная система – система тел, способных совершать колебательные движения.

• Пример: маятник.

Физические системы, в которых происходят колебания - МАЯТНИКИ .

Маятник – твердое тело, подвешенное на нити или на пружине, или закрепленное на оси, совершающее колебание под действием силы тяжести.

r m гр. m нити Колебательная система – опора, тело, нить, Земля. " width="640"

• Математический маятник - это материальная точка, подвешенная на невесомой и нерастяжимой нити, находящаяся в поле тяжести Земли.

l r m гр. m нити

Колебательная система – опора, тело, нить, Земля.

Пружинный маятник - тело, подвешенное на пружине и совершающее колебания вдоль вертикальной оси под действием силы упругости пружины.

Колебательная система - опора, тело, пружина, Земля.

Основное свойство колебательных систем

Основное свойство колебательных систем – наличие положения устойчивого равновесия.

Колебания пружинного маятника

Гармонические колебания

• Гармонические колебания – колебания, происходящие под действием силы пропорциональной смещению колеблющейся точки и направленной противоположно смещению (или периодические изменения физической величины в зависимости от времени, происходящие по закону синуса или косинуса).

График колебаний

• Подвесим на нити воронку с песком.
• Под воронкой положим длинную доску. Толкнув воронку, заставим ее качаться влево - вправо. Будем равномерно вытягивать доску из под воронки.
• Струйка песка образует на доске линию, в математике называемую синусоидой .

Основные характеристики колебательного движения

1. Период - время одного полного колебания.

За период тело проходит расстояние, равное 4-м амплитудам

2. Линейная частота – число колебаний за 1 секунду.

– период и линейная частота взаимообратные величины.

Математический маятник с короткой нитью имеет большую линейную частоту колебаний, чем математический маятник с длинной нитью.

“ Т” и “ ” для данной колебательной системы – характерные только для данной системы величин.

3. Циклическая или круговая частота – число колебаний за 2π секунд.

4. Х [м] – смещение точки от положения равновесия в данный момент времени.

5. А=Хmax [м] – амплитуда – модуль максимального смещения тела от положения равновесия.

6. Фаза – физическая величина, описывающая состояние колебательной системы в данный момент времени.

– величина, стоящая под знаком синуса или косинуса.

Задания для самоконтроля:

Долгое время в Исаакиевском соборе находился один из маятников Фуко с длиной подвеса 98 метров, с помощью которого демонстрировалось вращение Земли вокруг оси. Определите период, частоту и циклическую частоту колебаний этого маятника.

2. По графику, приведенному на рисунке, определите амплитуду и период колебаний материальной точки (в СИ). Найдите частоту и циклическую частоту колебаний. Попробуйте записать уравнение Х(t) для этих колебаний.

Привести в соответствие:

Период измеряется в …

время одного колебания

Частота измеряется в …

наибольшее смещение от положения равновесия

Амплитуда измеряется в …

колебания, амплитуда которых с течением времени уменьшается

Период – …

Частота – …

в секундах

число колебаний в единицу времени

Амплитуда – …

в герцах

Свободные колебания – …

колебания, происходящие благодаря только первоначальному запасу энергии

Вынужденные колебания – …

колебания, совершаемые телом под действием внешней периодической силы

Затухающие колебания – …

в метрах

Чтение графиков

Графики

1.Определите период, частоту и амплитуду колебания.

Закрепление материала. Тест

ПОДУМАЙ!

• 1. График смещения точки представлен на рисунке.
• Закон движения тела имеет вид:
• х=0.2sin ωt
• x=20sin ωt
• x=0.2cos ωt
• X=20cos ωt

Закрепление материала

2.Грузик совершает колебания на нити. Как направлен вектор ускорения грузика в точке О?

• 1. 1
• 2. 2
• 3. 3
• 4. 4

2

1

T

4

ПОДУМАЙ!

3

A

A

0

Закрепление материала

4. Если длину математического маятника уменьшить в 4 раза, то период Т его свободных колебаний

1. увеличится в 2 раза

2. Увеличится в 4 раза

3. Уменьшится в 2 раза

4. Уменьшится в 4 раза

5. Верно утверждение:

Свободным является колебание

А. груза, подвешенного к пружине, после однократного его отклонения от ПУР.

Б. мембраны громкоговорителя во время работы приемника.

• Только А
• Только Б
• А и Б
• Ни А, ни Б

ПОДУМАЙ!

Экспериментальное задание

Пружинный маятник

Математический маятник

1 Запустить маятник.

2. Изобразить траекторию движения маятника, в 3-х точках указать направление скорости и силы.

1 Запустить маятник.

4. Определить амплитуду колебаний.

2. Изобразить траекторию движения маятника, в 3-х точках указать направление скорости и силы.

5. Определить период колебаний.

4. Определить амплитуду колебаний.

6. Сделать вывод об изменении характеристик колебания и зависимости периода Т.

5. Определить период колебаний.

6. Сделать вывод об изменении характеристик колебания и зависимости периода Т.

Подведем итоги:

• 1.При колебаниях маятников колеблются следующие величины:

• - смещение тела от положения равновесия(x)

• - скорость тела(v)
• - ускорение(a)
• - возвращающая сила(F)

• 2.Колебания математического и пружинного маятников являются гармоническими колебаниями , это значит , что колебания смещения, скорости,ускорения и возвращающей силы происходят по законам синуса или косинуса.
• 3. Характеристики колебаний всегда можно измерить или определить по графику.

Домашнее задание

• §18-23.
• Знать: определения и формулы
• Уметь: находить характеристики колебаний
• Решить: №411, 412, 431,

Дополнительно: Дополнительно: подобрать пословицы на колебания.