Открытый урок физики в 11 классе по теме: «Свободные электромагнитные колебания. Колебательный контур».

МКОУ «Ленинаульская СОШ №2 имени героя Российской Федерации Юрия Салимханова» Открытый урок   физики в 11 классе по теме: «Свободные электромагнитные колебания. Колебательный контур». Урок разработала и провела учитель физики Кудиева М.З. 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 индуктивнос­ти, 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  , которые являются гармоническими. колебания  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. , то  медленно  до  , но период  Если  колебаний укорачивается. Чем больше С, тем больше времени необходимо для перезарядки конденсатора. В реальном колебательном контуре происходят затухающие колебания, которые  т.к. мешает эдс самоиндукции, хотя  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 из­за 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. §§ 18­20, с 53­58 Директор МКОУ «ЛСОШ№2»  ___________  Зияродинова Н. Р. Зам.директор по УВР МКОУ «ЛСОШ№2» ____________ Шамирзаева  П. М.