Колебания математического и пружинного маятников

Бисимбаева Жибек Балташевна учитель физики высшей категории, учитель школа-гимназии №2 имени Г.Кайрбеков г.Астана

 Дисциплина: Физика

Тема: Колебания математического и пружинного маятников

Цель урока: сформировать понятие математического и пружинного маятников.

Задачи урока: — рассмотреть примеры практического использования; активировать и систематизировать знания учащихся о механических колебаниях; показать аналогичность колебательных процессов различной природы;

— развивать умения анализировать, устанавливать связи между элементами содержания ранее изученного материала;

— воспитать наблюдательность, навыки и культуру проведения физического эксперимента, учить делать выводы по результатам, способствовать развитию самостоятельности.

Оборудование для демонстраций: шарик на нити, грузы на пружинах на разной жесткости, метроном, модель ДВС, мультимедийный проектор, компьютер, экран, штативы, комплект тестирования «ACTIVot».

Оборудование для фронтального эксперимента: шарик на нити, груз на пружине, штатив.

План урока

1. Организационный момент. Повторение.
2. Опрос по домашнему заданию.
3. Объяснение нового материала.
4. Закрепление материала.
5. Домашнее задание.
6. Подведение итогов урока.
7. Рефлексия.

Ход урока:

Организационный момент.

Повторение.

Урок начинается с демонстраций: 1) Колебание груза на пружине. 2) Колебание шарика на нити. 3) Работа метронома. 4) Работа двигателя внутреннего сгорания.

Учитель: Что общего в этих движениях?

Учащиеся: Повторение

Учитель: Как можно назвать эти движения?

Учащиеся: Колебания

Учитель: Какие тела совершают колебания?

Учащиеся приводят примеры колеблющихся тел из демонстраций, которые они наблюдали и из окружающей жизни.

Опрос по домашнему заданию.

На интерактивную доску проектируется таблица с заданиями каждой группе и раздаются карточки с этими же заданиями. Каждая группа должна выполнить экспериментальное задание, решить задачу и сделать сообщение по заранее заданной теме.

№

Экспериментальное задание

Задача

Теоретическое задание

1

Определить период колебаний груза, подвешенного на пружине.

Найти период колебаний шарика, подвешенного на нити, если частота колебаний равна 0,25 Гц.

Вибрационные машины и вибрационная обработка деталей.

2

Определить период колебаний груза, подвешенного на пружине

Определить кинетическую энергию колеблющегося шарика, подвешенного на нити в момент прохождения положения равновесия, если масса его равна 200 г, а скорость 0,5 м/с

Вибрационные транспортные средства

3

Определить период шарика, подвешенного на нити

Найти коэффициент жесткости колеблющегося груза, подвешенного на пружине, если он верхней точке имел потенциальную энергию, равную 10 Дж, а величина удлинения пружины равнялось 2 см.

Медицинские виброприборы

4

Определить период колебания шарика, подвешенного на нити.

Определить массу колеблющегося груза, подвешенного на нити с максимальной энергией 5 Дж и скоростью 5 м/с.

Бытовые электроприборы.

5

Определить период колебаний шарика, подвешенного на нити

Определить величину деформации груза, подвешенного на пружине, если он в крайней нижней точке имел потенциальную энергию 2Дж, а коэффициент жесткости составлял 400 Н/м

Маятник Фуко

Подведение итогов групповой работы. Сообщение по заданной теме, учащиеся объясняют ход выполнения эксперимента, решение задач демонстрацией слайдов.

Объяснение материала.

Далее учащимся предлагается выяснить, от чего зависит период колебаний математического маятника. Для этого, приведя шарик на нити в колебательное движение, уменьшают длину подвеса. Заметно, что период колебаний уменьшается с уменьшением длины. При увеличении длины нити, период колебаний увеличивается. Выводится формула периода колебаний математического маятника.

Объяснение сопровождается показом слайдов.

При выяснении величин, от которых зависит период колебаний пружинного маятника, учащимся предлагается рассмотреть колебания одного и двух грузов на пружине. Заметно, что при увеличении массы груза, период колебаний возрастает. Затем демонстрируется колебания одинаковых грузов на пружинах разной жесткости. Учащиеся делают вывод, что на пружине с большей жесткостью период колебаний меньше. Выводится формула периода колебаний пружинного маятника. В ходе объяснения материала демонстрируются слайды.

Закрепление материала. Тестирование при помощи ACTIVot. Результаты тестирования учащиеся видят на экране.

1. Как называется движение, при котором траектория движения тела повторяется через одинаковые промежутки времени?

А) Поступательное;

В) равномерное;

С) свободное падение;

Д) механические колебания

2. Амплитуда – это …?

А) наибольшее по модулю смещение тела от положения равновесия;

В) расстояние, которое тело проходит за время, равное периоду колебаний;

С) расстояние, которое тело проходит от крайнего левого положения тела до правого положения тела;

Д) это перемещение тела за единицу времени.

3. При свободных колебаниях шар на нити проходит от левого крайнего положения до правого крайнего положения за 0.4 с. Каков период колебаний шара?

А) 0.4 с

В) 0.8 с

С) 1 с

Д) 1.6 с

4. Каков основной отличительный признак механических колебаний?

А) Изменение скорости тела с течением времени;

В) повторение движения тела через одинаковые промежутки времени;

С) скорость тела не меняется;

Д) изменение координаты тела с течением времени.

5. Какие из перечисленных ниже условий необходимы для возникновения свободных механических колебаний тела?
6. Сила, возвращающая тело в положение равновесия. 2) Силы трения в системе. 3) Наличие внешней силы, периодически действующей на тело. 4) Наличие внешней силы, выводящей тело из положения равновесия один раз.

А) 1,2,3;

В) 1,2,4;

С) 2,4;

Д) 1,3

6. Как изменится период колебаний математического маятника, если длину нити увеличить?

А) уменьшится;

В) увеличится;

С) не изменится;

Д) сначала увеличится, потом уменьшится.

 

Как изменится период колебаний математического маятника, если его перенести на Луну?

А) уменьшится;

В) увеличится;

С) не изменится;

Д) сначала увеличится, потом уменьшится.

8. В Исаакиевком соборе в Петербурге висел маятник. Чему равен период его колебаний, если частота колебаний 2Гц.

А) 2 с;

В) 20 с;

С) 0.5 с;

Д) 10 с.

9. Как изменится период колебаний пружинного маятника, если массу тела увеличить в 4 раза?

А) уменьшится в 4 раза;

В) увеличится в 4 раза;

С) уменьшится в 2 раза;

Д) увеличится в 2 раза.

10. Как изменится период колебаний пружинного маятника, если коэффициент жесткости увеличить в 9 раз?

А) уменьшится в 9 раз;

В) увеличится в 9 раз;

С) уменьшится в 3 раза;

Д) увеличится в 3 раза.

11. Формула потенциальной энергии — …

А) Е=mgh B) E=kx²/2

1. C)Е=mgh, E=kx²/2Д) E=mv²/2

12. Формула кинетической энергии — ….

А) Е=mgh B) E=kx²/2

1. C)А=mghД) E=mv²/2

13. Что называется потенциальной энергией?

А) Это энергия движущего тела;

В) энергия колебательного движения;

С) энергия которая зависит от взаимного расположения частей тела и взаимодействия тел.

Д) внутренняя энергия.

14. Закон сохранения энергии.

А) Энергия иногда не сохраняется;

В) Энергия переходит от более нагретого к холодному;

С) Сумма кинетической и потенциальной энергии в замкнутой системе остается постоянной;

Д) Энергия бесследно не исчезает.

15. Какие колебания называются гармоническими?

А) Механические колебания, которые происходят под действием силы, пропорциональной смещению и направленной противоположно ему;

В) Механические колебания, которые происходят под действием силы тяжести;

С) Механические колебания, которые происходят под действием постоянно действующей силы;

Д) Механические колебания, совершаемые телом под действием периодически изменяющей силы.

Домашнее задание.

Подведение итогов урока.

Рефлексия.