Тема урока: Величины, характеризующие колебательное движение. 9 класс

Тема урока:

Величины, характеризующие колебательное движение

Цель урока:  ознакомление  с величинами, характеризующими колебательное движение: А, Т, ν, φ; умение  пользоваться ими для характеристики этих движений; развитие умения рассуждать и делать выводы

Задачи:

Познакомить обучающихся с величинами, характеризующими   колебательное движение; продолжить развивать представления о колебательном движении; развивать общеучебные умения и навыки: сравнивать, анализировать, делать выводы; продолжить  воспитывать культуру речи, интерес к предмету, умение взаимодействовать в группах и парах.

Необходимое оборудование:два длинных нитяных маятника, один короткий; два пружинных маятника и два груза различной массы, нить, грузы различной формы и массы

Организационный момент.   2 мин. Здравствуйте, ребята!  Сегодня я хотел бы, чтобы во время нашего урока, мы с вами интересно провели бы время и продуктивно поработали.

Всем, наверное, знакомы эти стихотворные строки:

О, сколько нам открытий чудных готовят просвещенья дух

И опыт, сын ошибок трудных. И гений, парадоксов друг.

И случай, бог изобретатель.    А.С. Пушкин

 -Ребята! Кто написал эти строки… Правильно А.С. Пушкин.

Как удивительно точно подметил поэт характер научной деятельности.

Сегодня на уроке, мы попытаемся совершить небольшие, но зато самостоятельные открытия.

1. Актуализация знаний  учащихся о колебательных движениях. 5 мин     Выявление уровня знаний о колебательных движениях  и определение типичных недостатков знаний. На уроке мы будем работать с рабочими листами.

Опрос: продолжи фразу: (слайд 2)

1.Движения или процессы, которые точно или приблизительно повторяются называются …(колебаниями)…………

2.Общая черта разнообразных колебаний – их (периодичность)……..

3. Колебания происходящие только благодаря начальному запасу энергии называются (свободными)…………….

4.системы тел, которые способны совершать свободные колебания, называются (колебательными)………

5.твердое тело, совершающее под действием приложенных сил колебания вокруг неподвижной точки или вокруг оси называется …(маятник)

Выберите правильный ответ:  (слайд 3)

1. Какие из перечисленных ниже движений являются механическими колебаниями?

А. Движение качелей.  Б. Движение мяча, падающего на землю.

В. Движение звучащей струны гитары

2. Свободными называют колебания, которые происходят под действием…

А. … силы трения     Б. … внешних сил      В. … внутренних сил

2.    Мотивационный момент.       5 мин      

 Создание ситуации (опыт) из которой обучающиеся самостоятельно формулируют тему урока. 

   С помощью данных предметов сделать  маятники и заставить их совершать колебательное движение.

 Для этого разделимся на  группы. Подводим обучающегося к выводу:

Вопросы: 

 - Чем отличаются ваши маятники? В связи с этим, как они колеблются?  Почему?

(Обучающиеся демонстрируют маятники (различной длины, различные грузы)

Экспериментируют, качая из стороны в сторону и т. П.  Каждая группа демонстрирует свой маятник.  Делают выводы. 

Ответ: длина различная, разный и вес груза,  разные пружины)

 - По-разному, потому что все маятники разные.

- А чем именно отличаются их колебания?  (одни быстрее совершают колебания, другие медленнее)

- Как вы думаете, о чем мы с вами сегодня будем говорить?  Какая будет у нас тема урока?

Подготовка к восприятию нового материала 

Помогает сформулировать тему.

 - Запишем  тему  урока  «Величины, характеризующие колебательное движение» : (слайд 4)

Изложение нового материала. 15 мин Сегодня на уроке мы должны дать определения физическим величинам: амплитуда, период, частота.

Сегодня вы будете добывать знания через гипотезу и эксперимент, т. Е. продолжаем знакомиться с методами научного познания.

(Первичное восприятие и усвоение нового теоретического учебного материала) 

- Давайте вспомним, что мы назвали на прошлом уроке  - колебанием? (возвращение в исходную точку)

 - Одинаково ли все ваши маятники это делали? Чем отличались? Показать колебание

 - Таким образом, первой величиной является…(период)   .

- Что же такое период? Сегодня мы даем точное определение: Период колебаний – промежуток времени, в течение которого тело совершает одно полное колебание.

 - Что теперь мы должны узнать о новой физ. величине?

1. Каким способом можно найти период колебаний ? (Измерив, время одного колебания секундомером).

2. А что бы было точнее, лучше отсчитать несколько колебаний и найти время, за которое они совершены. Разделив это время на число колебаний, мы найдем период колебаний

 - Как вы думаете, какие единицы измерения у периода?

Молодцы! В системе СИ: 1[Т]=1[с].    (слайд 5)

Опыт:  пробуем  и приходим к выводу от чего же зависит колебание. Направляю на формулирование вывода.

Какая зависимость?

А) Длинный и короткий маятники , значит, чем больше длина нити, тем больше Т.

Б) грузы различной массы,  значит, чем больше масса, тем больше период. 

 - А где в живой природе часто встречаются колебания? Мы их наблюдаем ежедневно.

Приводят примеры колебаний крыльев птиц (колибри, орла и т.п.), комара, мухи, стрекозы.

 - В чем явная разница этих колебаний?

 - Таким образом, есть еще величина , которая характеризует колебание. Это число колебаний за одну секунд. 

В физике есть величина:  Частота (ν)- число колебаний за 1с.

В системе СИ какие единицы как вы думаете?              1[ν]=1[Гц]=1[ 1/c].  (слайд 6)

Проверим на опыте: возвратимся к опытам с маятниками, только один с очень короткой нитью, а другой с длинной. Какой же из них совершит больше колебаний за равное время? (Ответ: короткий) Значит, у какого маятника частота больше?

 - Ребята, одинаково ли зависят период и частота маятника от длины нити, массы груза? (Нет)

Какая же зависимость между Т и ν ?  (Ответ: обратно-пропорциональная)

Т=1/ ν   и   ν=1 /Т  схема , слайд 7

- Итак, давайте возвратимся к птицам, которые совершают колебания с разным периодом, а значит и с разной частотой.

Число колебаний крыльев  птиц и насекомых за 1 секунду:Аист=2; Колибри=35-50; Шмели=180-240; Мухи=190-330.Число колебаний голосовых связок за 1 секунду:  Бас=80-350; Дети=260-1050.

Амплитуда (А) – наибольшее по модулю отклонение тела от положения равновесия. В системе СИ: 1[А]=1[м]. (слайд 8)

  Рассмотрим колебания двух одинаковых маятников. 

Проводим  опыты: 1.синхронно два маятника,        2. в разные стороны, 3. с запазданием. Скажите, чем отличаются данные движения?

Формулирует вывод. Вывод:

 - Должна существовать физическая величина, характеризующая эти отличия 

Фаза  – показывает какая часть периода прошла с момента начала колебания (слайд 9) Значит, колебания могут осуществляться: в противофазе;с некоторой разностью фаз;в одинаковых фазах (синфазно).

Теперь я вам предлагаю на время стать экспериментаторами. Ребята! Работать вы будете в группах. Вам необходимо исследовать зависимость периода колебаний:

1. Исследуйте зависимость периода колебаний маятника от длины нити.
2. Исследуйте зависимость частоты колебаний маятника от длины нити.
3. Исследуйте зависимость периода от амплитуды.
4. Исследуйте зависимость периода от массы груза.
5. А пятая группа будет практиками. Они определят частоту сокращения сердечной мышцы в спокойном состоянии и в активном состоянии  и придумают

Учащиеся приводят свои выводы.Результат проведенного эксперимента согласуется с выводами, которые дает теория. А это означает, что опыт и теория подтверждают гипотезу.

Рабочий лист по заданиям группы «Гипотеза»

– Сейчас мы решим несколько задач по пройденной теме в группе: 4 мин

1гр . Маятник совершил 20 колебаний за 80 секунд. Найти период и  частоту колебаний? (4с, 0,25Гц )
2гр. Период колебаний равен 5 с. Чему равна частота? (0,2Гц)
3гр. Частота колебаний равна 25 Гц. Определить период? (0,04с)
4гр. Сколько колебаний совершает маятник за 40 секунд, если известно, что время одного колебания равно 5 секунд.(8 колебаний)

5 гр. Игла швейной машины делает  600 колебаний в минуту. Какова частота колебаний иглы.(10 Гц)

Выйти записать решения. 5 групп. Проверяем.

Оценки вы получаете в группах.

Итак, ребята: Что нового мы сегодня узнали:

С какими величинами мы познакомились?

Какие зависимости мы установили?

А как мы  с вами это установили?

Каким  методом?

Мы экспериментировали, мы проводили опыты, мы даже выдвигали гипотезы

 Итог урока. Выставление оценок за работу в классе.

Всюду в нашей жизни мы встречаемся с колебательными движениями: периодически движение участков сердца и легких, колеблются ветви деревьев при порыве ветра, ноги и руки при ходьбе, пульсируют звезды (будто дышат), а возможно и вся Вселенная, колеблется 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.

“ Науку все глубже постигнуть стремись,
Познанием вечного жаждой тянись
Лишь первых познаний блеснет тебе свет,
Узнаешь: предела для знания нет”
Фирдоуси (персидский поэт).

       Подведение итога проводится в форме игры «Алфавит». В игре участвуют 5 учеников: по одному представителю от каждой группы. При затруднении игрок может брать помощь группы, но, при условии, что ответ будет показан жестами.

    Например:

А- размах колебаний (амплитуда)

Б – колебание сердца, пульса (биение);

В – два вида колебаний (свободные и вынужденные);

Г – единица измерения частоты (герц);

Д – количество колебаний за 1 секунду, если период равняется 0,5 сек. (два);

Ж – десерт, который колеблется (желе);

З  - свободные колебания называются (затухающими);

И – колеблется в швейной машинке (игла);