Открытый урок физики по теме: «Свободные электромагнитные колебания. Колебательный контур»

Открытый урок физики

по теме: «Свободные электромагнитные колебания. Колебательный контур».11 класс

Цели урока: повторить и обобщить знания об электромагнитных колебаниях и волнах.

Задачи:

-стимулировать познавательный интерес учащихся к данной теме и предмету в целом;

-создать условия для практического применения знаний, умений, навыков по изученным темам;

-развивать интерес к изучению окружающего мира через уроки физики;

-развивать самостоятельность мышления, воспитать чувство ответственности, культуру умственного труда.

1. Орг. Момент.

Сегодня мы познакомимся с особенностями распространения электромагнитных волн, отметим этапы создания теории электромагнитного поля и экспериментального подтверждения этой теории, остановимся на некоторых биографических данных.

2. Повторение.

Для осуществления целей урока нам необходимо повторить некоторые вопросы:

Что такое волна, в частности механическая волна? (Распространение колебаний частиц вещества в пространстве)

Какие величины характеризуют волну? (длина волны, скорость волны, период колебаний и частота колебаний)

Какая математическая связь между длиной волны и периодом колебаний? (длина волны равна произведению скорости волны и периода колебаний)

3. Изучение нового материала.

Электромагнитная волна во многом схожа с механической волной, но есть и различия. Основное отличие состоит в том, что для распространения этой волны не нужна среда. Электромагнитная волна - результат распространения переменного электрического поля и переменного магнитного полей в пространстве, т.е. электромагнитного поля.

Электромагнитное поле создается ускоренно движущимися заряженными частицами. Его наличие относительно. Это особый вид материи, является совокупностью переменных электрического и магнитного полей.

Электромагнитная волна - распространение электромагнитного поля в пространстве.

Рассмотрим график распространения электромагнитной волны.

Получить электрические магнитные колебания также легко, как и заставить колебаться математический или пружинный маятники, но наблюдать эти колебания без специальных устройств невозможно.

Какие же величины могут периодически изменятся в электрических цепях?

Опр. 1. Периодические или почти периодические изменения , и напряжения называются электромагнитными колебаниями.

В классической механике - это низкочастотные колебания.

В квантовой механике - это высокочастотные колебания.

Из вывода Максвелла следует, что в природе существует единое электромагнитное поле.

Рис. 2

Опр. 2. Одновременное периодическое изменение связанных между собой электрического и магнитного полей называется электромагнитными колебаниями.

Как  механические и электромагнитные колебания могут быть:

- свободными (затухающими)
- вынужденными (незатухающими)

а) Свободные электромагнитные колебания возникают в колебательном контуре после однократного подведения энергии.

Рис. 3

Как всегда в любом разделе физики, мы стараемся изучить протекающие процессы на модели.

Рассмотрим электромагнитные колебания с точки зрения преобразования энергии в колебательном контуре.

Объяснение явления: На обкладках конденсатора сосредоточен электрический заряд, после того как колебательному контуру предоставляется самостоятельность, конденсатор разряжается через катушку индуктивнос-ти, в которой возникает электрический ток. В конденсаторе сосредоточено электрическое поле с энергией W, которая по мере разрядки конденсатора, а в катушке возрастанию тока способствует магнитной энергии W.

Если контур реальный, то потери энергии электромагнитного поля неизбежны, т.к. частично энергия электромагнитного поля переходит во внутреннюю энергию проводников, диэлектрика, а также выделяется в виде джоулевого тепла на активной нагрузке (омическом сопротивлении R). В результате, в реальном контуре возникают свободные электромагнитные колебания, которые являются затухающими.

Вывод: (делают ученики) Свободные колебания, возникающие при разрядке конденсатора через катушку — затухающие электромагнитные колебания.

Демонстрация:

Затухающие электромагнитные колебания на экране осциллографа, где Up – напряжение развертки.

Рис. 4

2. В идеальном колебательном контуре (R=0) возникают свободные электромагнитные колебания , которые являются гармоническими.

В Дайте определение гармоническим колебаниям.

Отв (ученик).Гармонические колебания - это такие колебания, при которых физическая величина изменяется по закону Sin или Cos.

Воспользуемся аналогией между механическими и электромагнитными колебаниями и найдем зависимость от времени для электрических характеристик идеального колебательного контура.

Дополнительная справка (ученик)

Аналогия - один из методов научного познания, который широко применяется при изучении физики. В основе аналогии лежит сравнение. Если обнаруживается, что два или более объектов имеют сходные признаки, то делается вывод и о сходстве других признаков. Вывод по аналогии может быть как истинным, так и ложным, поэтому он требует экспериментальной проверки. (Г. Галилей – основоположник научного метода познания).

Для облегчения изучения электромагнитных колебаний удобно использовать электромеханические аналогии, поскольку теория колебаний имеет универсальный характер, т.е. колебательные и волновые процессы различной природы подчиняются общим закономерностям.

4. Подведем итог: (обобщают ученики)

Колебательные процессы различной природы описываются одинаковыми по виду уравнениями и имеют тождественные графические интерпретации.

Академик Мандельштам отмечал: “Теория колебаний объединяет, обобщает различные области физики... Каждая из областей физики — оптика, механика, акустика — говорит на своем “национальном” языке. Но есть “интернациональный” язык, и это - язык теории колебаний... Изучая одну область, вы получаете тем самым интуицию и знания совсем в другой области”.

Анализ формулы Томсона.

, где - сосредоточенные параметры колебательного контура идеального.

если , то медленно до 0, т.е. период колебаний возрастает.

Если , то медленно до т.к. мешает эдс самоиндукции, хотя , но период колебаний укорачивается.

Чем больше С, тем больше времени необходимо для перезарядки конденсатора.

В реальном колебательном контуре происходят затухающие колебания, которые описываются экспоненциальным законом: .

Рис. 5

t - время релаксации, t - время, за которое амплитуда колебаний в е раз.

- декремент - количественная характеристика быстроты затухания.

(Понятие декремента, времени релаксации и график затухающих колебаний - объясняют ученики)

Вывод: Свободные колебания тока, заряда, напряжения из-за энергических потерь не будут строго гармоническими.

В реальном колебательном контуре при малом R, колебания будут происходить с длительным периодом, а при большом R могут вообще не возникнуть, т.е. конденсатор разрядится через катушку, а перезарядки не последует.

5. Закрепление материала.

Решение задачи у доски

6.Рефлексия.

- Что заинтересовало вас на уроке больше всего?
- Как вы усвоили пройденный материал?
- Какие были трудности? Удалось ли их преодолеть?
-Помог ли сегодняшний урок лучше разобраться в вопросах темы?
- Пригодятся ли вам знания, полученные сегодня на уроке?

7.Домашнее задание.
§§ 18-20, с 53-58

Отзыв коллег об открытом уроке физики

на тему:

«Свободные электромагнитные колебания.

Колебательный контур».

Данный урок является одним из уроков обобщающего повторения в 11 классе. Обобщающее повторение позволяет целеноправлено подготовить учащихся к сдаче экзамена в формате ЕГЭ в базовом классе. Последовательно и логически построена схема урока, видно чётко электрическую цепь, а также удобная навигация между слайдами. Урок способствовал формированию знаний об электромагнитных колебаниях, волнах, напряжениях, умения применять знания для измерения напряжения в цепи. У учащихся закрепились умения решать задачи, находить по формуле напряжение. Материал урока способствовал развитию творческих сил и способностей учащихся.Урок состоял из теоретической части, где учитель в форме эвристической беседы с учениками напоминает материал по теме повторения. Учащиеся делают записи в тетради с использованием слайдов. Далее даётся алгоритм решения задач по данной теме и учитель вместе с учащимися коллективно решают задачи. Далее учащиеся индивидуально выполняют самостоятельную работу. Работа тестовая в формате ЕГЭ, выполняется на отдельных листах. После проводится рефлексия. Комментируются оценки. На последнем этапе задаётся домашнее задание, которое поясняется учителем. Задачи домашнего задания представляют собой тестовые задания по данной теме так же в формате ЕГЭ. Активное повторение начинается с просмотра совместной презентации, каждый слайд комментируется авторами. Таким образом, проговариваются все основные знания, которые должны быть усвоены учащимися по данной теме. В случае необходимости другие учащиеся могут внести исправления, дополнения. Учащиеся задают приготовленные вопросы для взаимоконтроля

В изложении материала применялся ранее изученный материал, использовались межпредметные связи – знания по математике: умение переводить физические величины в СИ, выражать из формул одну величину через другую; знания по ОБЖ – оказание первой доврачебной помощи при поражении человека электрическим током. Урок способствовал развитию интереса учащихся к учению, к изучаемому предмету, к окружающим физическим явлениям. Фронтальная работа позволила применить новые знания при решении задачи сильным ученикам и поучиться этому у других. На данном этапе  у детей формировался умение применять формулы при решении задачи, оценивать результаты своей работы. У учащихся произошло осознание значимости изученных понятий в повседневной жизни, формировалась потребность объяснять происходящие в окружающем мире явления. Они анализировали задачи и находили формулы, позволяющие решить их. Учащиеся, демонстрирующие решение задач на доске, показали умение пояснять, отстаивать полученные результаты. У учащихся в ходе беседы развиваю коммуникативные навыки, активизирую мыслительную деятельность.

Отобранное содержание урока, оборудование урока, организация активной мыслительной деятельности учащихся на всех этапах урока, индивидуальные, парные и фронтальные формы организации учебной деятельности школьников, применение словесных, наглядных методов способствовали достижению образовательных целей урока, стимулировали познавательные интересы учащихся. Изучаемый материал соответствовал возрасту учащихся, их интересам, ступени обучения.

Уровень самостоятельного мышления школьников, их познавательную активность, уровень усвоения и использования материала мы оцениваем как хороший.

Отзыв родителей об открытом уроке физики на тему:

«Свободные электромагнитные колебания.

Колебательный контур».

На уроке были использованы следующие методы обучения: беседа, объяснение, рассказ учителя с применением презентации «Электромагнитные колебания», практические задания, демонстрационные опыты. Эти методы обучения обеспечивали поисковый и творческий характер познавательной деятельности учащихся. Рассказ Марижат Зияродиновны начался  с применением слайдов презентации «Электромагнитные колебания» и демонстрационные опыты способствовали активизации учения учащихся и были самыми эффективными из всех использованных методов.

Осуществлялась постановка учебных задач на каждом этапе, сочетались разные формы работы на уроке: индивидуальная, групповая, классная. Осуществлялось развитие логического мышления, умений сравнивать, делать выводы у учащихся. Были подведены итоги каждого этапа, а затем и всего урока. Осуществлялось чередование разных видов деятельности обучающихся.

Урок прошел организованно, был логический переход от одного этапа к другому, было четкое управление учебной работой учащихся, владение классом, соблюдение дисциплины. Был правильно определен объем учебного материала на уроке, умелое распределение времени, характер обучения был демократичным, объективным. На уроке царила доброжелательная атмосфера, и учащиеся чувствовали себя достаточно свободно.

Речь Марижат Зияродиновны  была грамотной, доступной, точной, содержательной, выразительной и эмоциональной.

Учащиеся были очень активны и организованны на разных этапах урока, были доброжелательны к учителю, показали умения творческого применения знаний, умений и навыков самостоятельно делать выводы.