Колебания в деталях: изучаем амплитуду, период, частоту и фазу в 9 классе

КОНСПЕКТ УРОКА

№

Этап урока

Деятельность учителя

Деятельность ученика

1.

Актуализация знаний

Рассказ учителя о колебательных движениях:

Колебательные движения часто встречаются в нашей жизни:

- колеблется пшеница в поле, трава на лугу, листья на ветках, деревья в лесу

Колеблется корпус самолета в полете, фундаменты турбины,поршень в ДВС

Приведите пример известных Вам колебаний?

Пульсируют звезды (будто дышат), а возможно и вся Вселенная

- колеблются атомы в узлах кристаллической решетки.

Ученый Л.И. Мандельштам говорил, что если посмотреть историю физики, то можно увидеть, что главные открытия были связаны по существу с колебаниями. Сегодня на уроке мы познакомимся с величинами, которые характеризуют колебательное движение.

Приводят примеры:

Периодические колебания участков

- сердца и легких

- крови в сосудах

- колеблются голосовые связки.

2

Проверка знаний. Физический диктант

А сейчас предлагаю физический диктант(приложение №1), задания на карточке, работаем индивидуально.

Осуществите взаимопроверку по эталону

Дополняют предложения, а затем поменяемся вариантами и проверим

Осуществите взаимопроверку по эталону

Изучение нового материала

3

Начнем изучение нового материала со строк Николая Заболотского

Рожденный пустыней,

Колеблется звук.

Колеблется синий,

На ветке паук.

Колеблется воздух

Прозрачен и чист,

В сияющих звездах

Колеблется лист.

Слушают стихи

4

Демонстрация опыта

Опыт « Маятник» Рассмотрим физические величины, которые характеризуют данные колебательные движения. Смотрим – отклоняю маятник на небольшой угол от положения устойчивого равновесия и на больший угол. Чем отличаются эти движения?

Наблюдают за проведением эксперимента.

Ответы учащихся:

Ответ: Маятник в обоих случаях проходит разное расстояние. Это расстояние и есть амплитуда колебания.

5

Вывод формулы

Амплитуда колебаний обозначается А. Измеряется в метрах, сантиметрах. Получаем определение Дf……

Смотрим на рисунок (рисунок на доске, на А-4)

А2

Видно, что А1

Обратим внимание на характер колебаний. Посмотрите, как выглядит полное колебание – движение тела из крайней точки и обратно в эту крайнюю точку. Сколько амплитуд проходит тело за одно полное колебание?

И так одно полное колебание равно 4А

Ответ 4А

6

Промежуток времени, в течение которого совершается одно полное колебание называется периодом колебаний – это вторая физическая величина, характеризующая колебательное движение Обозначается Т. Измеряется в сантиметрах.

Для нахождения периода нам необходимо измерить время наблюдения за колебаниями и сосчитать число полных колебаний, а затем это время разделить на число колебаний и найдем период Т.

Т

Записи в тетради

7

Постановка опыта

Отклоним и отпустим маятники на короткой и длинной нити от положения устойчивого равновесия. Чем отличаются эти движения? Короткий маятник совершит больше колебаний, чем длинный.

Наблюдают за проведением эксперимента.

8

Вывод формулы

Число колебаний в единицу времени называется частотой колебаний

- это третья физическая величина, характеризующая колебания движения. Обозначается

Измеряется в Гц 1 Гц

Названа в честь немецкого физика Г. герца за его большие заслуги в изучении колебаний.

Допустим маятник совершил за 1 секунду 5 колебаний т.е.

Чему равен Т колебаний? Т

Следовательно чтобы найти Т мы т.е. Т

Или

Т и находятся в обратно - пропорциональной зависимости.

Записи в тетради

9

Постановка опыта

Берем 2 одинаковых маятника, один отклоним влево, другой вправо от положения устойчивого равновесия на одинаковое А и отпустим

Чем отличаются эти движения?

Обратите внимание на рисунок 54.

Наблюдение за экспериментом.

Примерный ответ учащегося. Направлением скорости направлены в противоположные стороны. В этом случае говорят, что колебания маятников происходит в противоположных фазах. ;-ая физическая величина характеризующая колебательное движение – это фаза колебаний. Обозначается – . Измеряется в радиусе – угловая мера времени.

10

Постановка опыта

Отклоним 2 одинаковых маятника в одну сторону и от пустим. Что видим?

Рассмотрим еще один случай. Рисунок 57. Скорости маятников направлены вправо, но через некоторое время они будут направлены в разные стороны. В этом случае колебания происходят с некоторой разностью фаз.

Более подробно о фазе колебаний будет рассмотрено в 11 классе.

Итак сделаем вывод:

Анализ проведенного опыта.

Ответ – маятники колеблются одинаково, т.е. в одинаковых фазах.

Колебательное движение характеризуется амплитудой, периодом, частотой и фазой колебаний.

11

Организация исследований

Итальянский ученый Г. Галилей в 1583 году установил от чего зависит и не зависит Т колебаний маятника. Ответим на этот вопрос опытным путем. Эксперимент проведем по рядам ( приложение №2 алгоритм выполнения опыта)

Проведение эксперимента

Вывод: Т колебаний маятника на нити не зависит от

- амплитуды колебаний

- массы маятника

А зависит

- от длинны нити

12

Представление результатов исследований

Учитель предлагает учащимся прокомментировать опыты.

1 ряд

Чем больше длина нити, тем больше период колебания

2 ряд

Нить зависит от амплитуды колебания

3 ряд

Чем больше частота, тем меньше период колебаний

13

Сообщения учащихся

Учитель предоставляет слово учащимся « Из истории маятниковых колебаний»

Сообщение №1

« Из истории маятниковых колебаний»

Сообщение№2

« Маятниковые часы»

1 вариант

1.Движения или процессы, которые точно или приблизительно повторяются называются ……. Колебаниями

2.Колебания, происходящие только благодаря начальному запасу энергии называются ……. Свободными

3.Сила, вызывающая колебательные движения направлена ….. к положению равновесия

4.Твердое тело, совершающее колебания под действием приложенных сил называется …. Маятником

5.Нитяной маятник состоит из ….. шарика. Нити, штатива и Земли

2 вариант

1.общая черта разнообразных колебаний – их ….. периодичность

2.Системы тел, которые способны совершать свободные колебания называются ….. колебательными

3.Колебание тела через определенный промежуток времени …. Повторяется

4.Маятник бывает ….. нитяной и пружинный

5.Пружинный маятник состоит из …. Шарика, пружины и штатива

1 ряд

Определить зависимость периода колебаний маятника на нити от его массы. Оборудование: штатив, маятник на нити, набор грузов, секундомер.

Ход работы:

1.Укрепите нить маятника в штатива лапке.

2.определите промежуток времени за который маятник совершил 10 полных колебаний

T1 …… с

3.Рассчитайте Т колебаний

Т1 где N 10 колебаний.

4.Увеличив массу маятника, а длину нити не меняя вновь укрепите на нить в лапке штатива.

5.определите промежуток времени, за который маятник своершил 10 полных колебаний t2 ….с

6.Рассчитайте Т колебаний

Т2 где N равно 10 колебаниям.

7.Сравните результаты ответов. Сделайте вывод

Т маятника на нити не зависит от его массы.

2 ряд

Определить зависимость периода колебаний маятника на нити от амплитуды колебаний.

Оборудование: штатив, маятник на нити, транспортир, секундомер.

Ход работы

1.Укрепите нить маятника в лапке штатива.

2.отклоните маятник на угол 30гр. от вертикали и отпустите

3.определите промежуток времени за который маятник совершил 15 полных колебаний

T1…. С

4.Рассчитывайте Т колебаний Т1где N равно 15 колебаний

5. Повторите опыт, отклонив маятник на угол 60гр. рассчитайте Т2где N равно 15 колебаний

6. Сравните результаты опытов сделайте вывод

Т маятника на нити не зависит от А колебаний

3 ряд

Определить зависимость периода колебаний маятника на нити от его длинны

Оборудование: штатив, маятник произвольной длинны, линейка, секундомер.

Ход работы:

1.Укрепить маятник в лапке штатива длинна нити 20 см.

2.отклоните нить маятника от вертикали на 2 см и отпустите

Определите промежуток времени, за который маятник совершил 20 колебаний.

T1…. С

3.рассчитайте Т колебаний

Т1где N равно 20 колебаний

4.Повторите опыт изменив длину маятника l2 равно 45 см.. рассчитайте Т2где N равно 20 колебаний

5. сравните результаты опытов. Сделайте вывод

Чем больше длинна нити тем больше Т колебаний и тем меньше колебаний