Lekcja fizyki dla klasy 11 na temat „Drgania harmoniczne. Amplituda, okres, częstotliwość. Faza oscylacji”
Cel lekcji: zapoznanie studentów z pojęciem drgań harmonicznych, warunki, w których drgania są uważane za harmoniczne, ich charakterystykę, udowodnienie, że drgania wahadeł matematycznych i sprężynowych są harmoniczne, wyprowadzenie wzoru na okresy tych wahadeł, wykazanie niemożność studiowania fizyki bez znajomości matematyki, aby pokazać, że rachunek różniczkowy i pojęcie pochodnej - to najpotężniejsze narzędzia do badania i badania procesów i zjawisk fizycznych.
Rodzaj lekcji: lekcja uczenia się nowej wiedzy.
Czas trwania lekcji: jedna godzina akademicka.
Sprzęt: wahadło matematyczne i wahadło sprężynowe, długa taśma papierowa o szerokości 25 cm, kolorowy zakraplacz, projektor multimedialny z tablicą i komputer z zainstalowanym pakietemBiuro MicrosoftIUE GRAN1.
Struktura lekcji i szacowany czas
orientacyjnynakład czasu
I. Organizowanie czasu
1 minuta
ІІ.
7 minut
3.1 Motywacja aktywności edukacyjnej uczniów (przesłania tematu, celu, zadań lekcji i motywacji aktywności edukacyjnej uczniów)
3.2 Postrzeganie i pierwotna świadomość nowego materiału, rozumienie powiązań i relacji w obiektach badań
3.4 Rozwiązywanie problemów
30 minut
(5 min +
15 minut
2 minuty
8 minut)
IV.Podsumowanie lekcji
( sprawozdanie z pracy domowej i refleksja)
7 minut
Epigraf do lekcji
:
„Nauka jest jedna i niepodzielna”
Władimir Iwanowicz Wernadski (1863-1945), akademikAkademia RosyjskaNauki ,
, współzałożyciel i pierwszy prezes .
Podczas zajęć
I. Organizowanie czasu
ІІ. Sprawdzanie prac domowych, odtworzenie i korekta podstawowej wiedzy uczniów ( czołowy ODA os ).
1. W jakich jednostkach są wartości kątów mierzone w SI? (SI
2. Jak nazywa się 1 radian? (φ== = rad=360 0 ⇒ 1 rad = ≈
≈57,3 0)
3. Co nazywa się prędkością kątową i jakie są jednostki jej miary w SI?
ω===2πυ ; (SI)
4. Jak zmieniają się współrzędne punktu, gdy porusza się on po okręgu? (x=R=x maks = x maks ; tak=R=tak maks tak maks )
5. Co nazywa się pochodną funkcjif(x)? Jaki jest wzór na pochodną?
( x )=
6. Jaka jest pochodna ((=)
((=)
x n (() ׳ = n )
nx ( ( nx ) ׳ = n )
7. Jakie jest fizyczne (mechaniczne) znaczenie pochodnej?
a) ruch jednolity:x=x ) + vt ( x ׳ ( T )=( x 0 + vt ) ׳ = v .
b) ruch jednostajnie przyspieszony:x =x 0 + v 0 T + ( x ׳ ( T )= (X 0 + v 0 T +) ׳ = v 0 + w = v .
Wniosek nr 1 : І-ta pochodna współrzędnej ciała względem czasu jest równa prędkości ciała.
w)(X ׳׳ ( T )= (X 0 + v 0 T +) ׳׳ =( v 0 + w ) ׳ =a
Wniosek nr 2 : І І Pochodna współrzędnej ciała względem czasu jest równa przyspieszeniu ciała. Z ruchem jednostajnymx ׳׳ ( T )= (X 0 + v 0 T ) ׳ =a=0 brak przyspieszenia.
III. Nauka nowego materiału
3.1 Motywacja aktywności edukacyjnej uczniów (przesłania tematu, cele, cele lekcji i motywacja działań edukacyjnych dzieci w wieku szkolnym -ustalić wspólnie z uczniami, zwrócić uwagę na znaczenie epigrafu, na fakt, że materiał lekcji jako przedmiot badań będzie rozpatrywany nie tylko z fizycznego, ale także matematycznego (algebraicznego) punktu widzenia, gdzie matematyka działa jako narzędzie).
3.2. Postrzeganie i pierwotna świadomość nowego materiału, rozumienie powiązań i relacji w obiektach badań .
3.2.1. Co nazywa się oscylacją? (cyklicznie Powtarzalny ruch)
3.2.2. Jakie są cechy oscylacji (jakie są cechy oscylacji)? (współrzędna, amplituda, prędkość, okres, częstotliwość)
3.2.3 A zatem, z punktu widzenia matematyki, jakie funkcje powinny opisywać oscylacje – liniowe, nieliniowe (potęgowe, logarytmiczne, trygonometryczne (okresowe))? - logicznie, bo wahanie jest czymcyklicznie powtarza się zatem okresowo.
3.2.4. Które z powyższych funkcji są okresowe? (trygonometryczny )
3.2.5. Co wiesz o okresowych funkcjach trygonometrycznych? ()
3.2.6. Jak myślisz, podczas oscylacji wahadła, jak zmienia się jego współrzędna, prędkość i przyspieszenie - w sposób ciągły lub skokowy (dyskretnie)? (Zmiana pozycji, prędkości i przyspieszenia)bez przerwy )
3.2.7. A ponieważ jest ciągła, to która z 4 funkcji trygonometrycznych () czy należy opisać wielkości charakteryzujące każdy proces oscylacyjny? (Tylkodlategosą ciągłe imieć lukępokaż wykresy ).
3.2.8. Definicja drgań harmonicznych.
Wielkość X (wielkość fizyczna) uważa się za oscylującą harmonicznie (zmieniającą się), jeżeli 2. pochodna tej wielkości jest proporcjonalna do tej samej wielkości x, wziętej z przeciwnym znakiem:
(*) x - rozn. równ. Drugie zamówienie (warunek harmonii)x )
3.2.9. Udowodnijmy, że tylko równania typu:x=x maks grzech ω T i x=x maks sałata ω T
spełnij równanie (*): =(grzech ω T ) ’ = ω x maks sałata ω T .
=( ω x maks sałata ω T ) ’ = - ω 2 x maks grzech ω T = - ω 2 x .
=( sałata ω T) ’ =- ω x maks grzechy ω T.
=(- ω x maks grzech ω T) ’ = - ω 2 x maks kod ω t=- ω 2 x. OD w konsekwencji :
Wyjście: równania typux= x=x maks grzech ω T grzech ω T I x=x maks sałata ω T sąharmoniczny.
3.2.10. Charakterystyka równań harmonicznych
x=x maks grzech ω T
x=x maks sałata ω T , X maks – amplituda drgań,ω T - faza oscylacji,
ω to częstotliwość oscylacji cyklicznych.
SI -rad, SI -rad/s, SI - m (jeśli mówimy o drganiach mechanicznych)
Definicja 1 : Amplituda drgania harmonicznex maks nazywana największą wartością zmiennej wielkości, która znajduje się przed znakiemgrzech lubsałata w równaniu równań harmonicznych.
Definicja 2 : Okres oscylacji harmonicznych T to czas jednej oscylacji
T = ; SI - z
Definicja 3 : Częstotliwość harmonicznaυ nazywany liczbą oscylacji na jednostkę czasu.
υ = ; SI - z -1 ; Hz.
Definicja 4 : Faza harmonicznaφ nazywana wielkością fizyczną pod znakiemgrzech lubsałata w równaniu równań harmonicznych i który dla danej amplitudy jednoznacznie określa wartość wielkości oscylacyjnej.
φ = ω T ; SI - cieszę się.
3.2.11. Udowodnijmy, że drgania wahadeł są harmoniczne:
wiosna: F były = -kx = ma; ⇒ a = - x ; Dlatego a = x ” , potem będzie:
x ” = - x ⇒ wiosna ω 2 = ⇒ ω = = ; gdzieT = 2 π - wzór na okres drgań wahadła sprężynowego.
b) matematyczne (ładunek zawieszony na nieważkości i nierozciągliwej nici, którego wymiary w porównaniu z długością można pominąć)
F równonody =-mgsin φ = mama ; ⇒ - gsin φ = a = x ” ; Dlatego grzech φ = ⇒ - g = “ x = - ω 2 x ; ⇒ matematyczny wahadło kołysze się harmonijnie. Dlategoω 2 = ⇒ ω = = ; gdzieT = 2 π - wzór na okres drgań wahadła matematycznego.
3.2.12. Doświadczenie z kałamarzem wahadłowym (piaskownica).
Wyjście: Doświadczenie potwierdza, że wahadło drga harmonicznie (ponieważ ślad ma kształt sinusoidy).
3.3 Podsumowując krótkie podsumowanie opracowania materiału teoretycznego.
3.4 Rozwiązywanie problemów
3.4.1 Zadanie eksperymentalne: eksperymentalnie znaleźć okres drgań wahadła sprężynowego, jegox maks , zapisz równanie jego oscylacji i znajdźv maks Ia maks .(sprężyna o sztywności 40 N/m, waga 400g)
T ≈ 0,67 s ⇒ υ == ≈ 1,5 Hz ⇒ x \u003d 0,05 cos2 π 1,5 T = 0,05 sałata 3 π T .
V= (t)= - 0,15 π grzech3 π T a=(t)=-0,45 π 2 cos3 π T
3.4.2 Zadania nr 4.1.5 i 4.1.6 (Zbiór problemów z fizyki, O.I. Gromtseva,
Egzamin, Moskwa, 2015), s.67
3.4.3 Zadania 4.2.1 i 4.3.1. - dla słabych uczniów;
№ 4.3.12 i nr 12.3.2 - dla uczniów przeciętnych i silnych.
IV .Podsumowanie lekcji (sprawozdanie z pracy domowej i refleksja).
4.1 Dz.§ 13,14,15, s. 65 (zadania USE Nr A1, A3), s. 68 (zadania do samodzielnego rozwiązania - dwa zadania do wyboru przez ucznia).
4.2 Odbicie
.
DZIAŁ EDUKACJI I NAUKI REGIONU KEMEROWO państwowa budżetowa instytucja edukacyjna średniego szkolnictwa zawodowego „TECHNIKA BIEŁOWSKA TRANSPORTU KOLEJOWEGO” Reszetniak Natalia Aleksandrowna, grupy nauczycielskie uczniów OU SPO dla zawodów 150709.02 Spawacz (spawanie elektryczne i spawanie gazowe), 230103.02 Magister w cyfrowe przetwarzanie informacji, 140446.03 Elektryk do naprawy i konserwacji sprzętu elektrycznego (wg branż). Plan lekcji Temat: Drgania mechaniczne Temat lekcji: Drgania harmoniczne Rodzaj lekcji: nauka nowego materiału Cele lekcji: * Opanowanie niezbędnej wiedzy na temat lekcji * Formowanie praktycznego doświadczenia dla uczniów w celu zastosowania wiedzy teoretycznej zdobytej w praktyce * Kształtowanie umiejętności uczniów planowanie swoich działań kształtowanie u uczniów praktycznego doświadczenia w przeprowadzaniu eksperymentu fizycznego kształtowanie u uczniów samodzielnego wyciągania wniosków na podstawie przeprowadzonych eksperymentów kształtowanie umiejętności obrony przez uczniów ich punktu widzenia kształtowanie umiejętności organizowania pracy w grupie, podział ról w zespole * Kształtowanie umiejętności oceny przez uczniów własnej pracy i pracy innych uczniów lekcji CMO: scenariusz lekcji, lista uczniów, tablica, kreda, pytania do ankiety czołowej, karty z zadaniami na temat „Wibracje swobodne i wymuszone”, karty z zadaniami do zadań eksperymentalnych, ulotki, statywy ze złączami, waga na sprężyna, metalowa kulka na zawieszeniu, taśma miernicza, pojemnik z wodą, nici, taśma klejąca, nożyczki, magnes., zeszyty ćwiczeń, podręczniki (Myakishev, G.Ya., Fizyka. Klasa 11 [Tekst]: podręcznik. dla kształcenia ogólnego instytucje: podstawowe i profilowe. Poziomy / G.Ya.Myakishev, B.B.Bukhovtsev, V.M. Charugina; wyd. N.A. Parfenteva. - 21. ed. - M.: Edukacja, 2012. - 399 s., il.) artykuły papiernicze (długopisy, ołówki, linijki), kalkulatory, stopery (w telefonach komórkowych). Czas trwania lekcji: 45 minut Miejsce: Sala nr 13 Poziom studentów: II rok. Wykładowca: Reszetniak N.A. Mapa technologiczna lekcji CzasTreść lekcji Aktywność nauczyciela Aktywność uczniówWsparcie dydaktyczne3 minCzęść organizacyjna 1. Powitanie 2. Apel 3. Wyznaczanie celów Powitanie Apel Powitanie Apel Lista uczniów 37 min Część główna 8 min Aktualizacja podstawowej wiedzy 1. Ankieta frontalna 2. Praca na kartach Ankieta Odpowiedzi z miejsca Praca w zeszycie Dodatek A Dodatek B8 min Nauka nowego materiału 1. Drgania swobodne wykonujemy zgodnie z prawem sinusa lub cosinusa 2. Wyznaczanie drgań harmonicznych 3. Amplituda drgań harmonicznych 4. Częstotliwość drgań harmonicznych 5. Mała dygresja historyczna Opowieść, dialog, demonstracja Słuchanie, udział w dialogu, zapisywanie w zeszycie podstawowych pojęć i formuł Załącznik B21 min, w tym: 4 min 5 min 4 min 8 min Utrwalanie badanego materiału Rozwiązywanie problemów eksperymentalnych 1. Odprawa, rozdanie kart z zadaniami 2. Przeprowadzanie eksperymentów 3. Sporządzanie wyników w zeszycie 4. Obrona prac Odprawa Konsultacje w razie potrzeby Wysłuchanie, ocena Praca w mikrogrupach Obrona prac, wzajemna ocena Załącznik G5 min Część końcowa Odbicie. Praca domowa Ostateczna forma grzeczności Ocena lekcji Ocena lekcji Pytania do refleksji - Załącznik E Spis odniesień i źródeł 1. Myakishev, G.Ya., Fizyka. Klasa 11 [Tekst]: podręcznik. dla kształcenia ogólnego instytucje z przym. do elektronu. media: podstawa i profil. poziomy / G.Ya.Myakishev, B.B.Buchowtsev, V.M. Charugina; wyd. N.A. Parfenteva. - 21. ed. - M.: Edukacja, 2012. - 399 s., L. chory. - (Kurs klasyczny). 2. Wołkow, W.A. Uniwersalne opracowania lekcji z fizyki [Tekst]: Klasa 11. / V.A. Wołkow. - M. : VAKO, 2011. - 464 s. - (Aby pomóc nauczycielowi w szkole). 3. Kabardin, OFM Fizyka [Tekst]: Odn. materiały. Proc. dodatek dla studentów. / Z. Kabardin. - M.: Oświecenie, 1985. - 359 s., il. 4. Landau, L.D. Fizyka dla wszystkich [Tekst]: / L.D. Landau, AI Kitajgorodski. - 3. ed., skasowane. - M.: Nauka, 1974. - 392 s., il. 5. Fizyka. 11 komórek Poziom podstawowy [Tekst]: / skoroszyt do podręcznika. - M. : VAP, 1994. - 286 s., ch. 6. Grigoriev, V.I. Siły w naturze [Tekst]: / V.I. Grigoriev, G.Ya. Miakiszewa. - wyd. 5, poprawione. - M.: Nauka, 1977. - 416 s., il. 7. Moshchansky, V.N. Historia fizyki w szkole średniej [Tekst]: / VN Moshchansky, E.V. Sawełow. - M.: Oświecenie, 1981. - 205 s., il. 8. Enohovich, A.S. Podręcznik fizyki [Tekst]: / A.S. Enochowicz. - wyd. 2, poprawione. i dodatkowe - M.: Oświecenie, 1990. - 384 s., il. Dodatek A Pytania do badania czołowego 1. Jakie drgania mechaniczne nazywamy swobodnymi, wymuszonymi, tłumionymi? Daj przykłady. 2. Co to jest wahadło matematyczne? Wymień cechy wahadła matematycznego. 3. Jak zmienia się prędkość i przyspieszenie wahadła w ciągu jednego okresu? Co dzieje się w tym czasie z energią wahadła? Załącznik B Karty z zadaniami na temat „Wibracje swobodne i wymuszone” Które z wymienionych drgań są swobodne, a które wymuszone? Opcja 1 a) Wibracje liści na drzewach podczas wiatru. b) bicie serca. c) Wahania obciążenia sprężyny. d) Drgania struny instrumentu muzycznego po wyprowadzeniu jej z równowagi i pozostawieniu samej sobie. e) Drgania igły w maszynie do szycia. Wariant 2 a) Drgania tłoka w cylindrze. b) Drgania kuli zawieszonej na nitce. c) Drgania strun głosowych podczas śpiewu. d) Wibracje uszu na polu na wietrze. e) Oscylacje kołysania. Dodatek B Tekst dygresji historycznej Galileusz ustalił niezależność okresu drgań wahadła od amplitudy i masy, obserwując podczas nabożeństwa w katedrze w Pizie, jak lampy kołyszą się na długim zawieszeniu, i mierzył czas za pomocą bicie własnego pulsu. Dodatek D Rozwiązanie problemów eksperymentalnych na temat „Drgania mechaniczne” Opcja 1 Zrób dwa wahadła o ciężarach tej samej wielkości iz zawieszeniami o tej samej długości, ale jedno o większej masie niż drugie. Odchyl je o ten sam kąt od pozycji równowagi. Oblicz okresy ich oscylacji. Porównaj otrzymane wartości. Wyciągnij wniosek. Czy wibracje ustaną w tym samym czasie? Wyjaśnij dlaczego. Opcja 2 Zrób żelazne wahadło z improwizowanych środków. Oblicz okres jego oscylacji. Czy okres zmieni się, jeśli pod wahadełkiem znajdzie się magnes? Sprawdź swoje założenie eksperymentalnie (umieść magnes w odległości 5-10 mm od wahadła). Wyjaśnij wyniki eksperymentu. Opcja 3 Zrób wahadło z improwizowanych środków. Oblicz okres jego oscylacji. Jak długo trwa zanikanie oscylacji? Opuść wahadło do wody i ponownie zmierz okres jego oscylacji i czas zaniku. Porównaj otrzymane wartości. Wyjaśnij wyniki eksperymentu. Opcja 4 Zrób wahadło z improwizowanych środków. Oblicz okres jego oscylacji. Jak zmienić długość wahadła, aby okres się podwoił? Przetestuj swoje przypuszczenia eksperymentalnie. Wyciągnij wniosek, w jaki sposób okres drgań wahadła zależy od jego długości. Opcja 5 Zrób wahadło z improwizowanych środków. Oblicz częstotliwość jego oscylacji. Jak zmienić długość wahadła, aby podwoić częstotliwość? Przetestuj swoje przypuszczenia eksperymentalnie. Wyciągnij wniosek, w jaki sposób okres drgań wahadła zależy od jego długości. Dodatek E Pytania do refleksji – Co najbardziej Cię zainteresowało podczas dzisiejszej lekcji? - Jak nauczyłeś się materiału, który studiowałeś? - Jakie były trudności? Czy udało Ci się je pokonać? - Czy dzisiejsza lekcja pomogła ci lepiej zrozumieć zagadnienia tematu? - Czy wiedza zdobyta na dzisiejszej lekcji będzie dla Ciebie przydatna? 2
LEKCJA 2/24
Temat. Wibracje harmoniczne
Cel zajęć: zapoznanie studentów z pojęciem drgań harmonicznych.
Rodzaj lekcji: lekcja nauka nowego materiału.
PLAN LEKCJI
Kontrola wiedzy |
1. Drgania mechaniczne. 2. Główne cechy drgań. 3. Swobodne wibracje. Warunki występowania swobodnych oscylacji |
|
Demonstracje |
1. Swobodne drgania obciążenia na sprężynie. 2. Rejestracja ruchu oscylacyjnego |
|
Nauka nowego materiału |
1. Równanie ruchu oscylacyjnego obciążenia sprężyny. 2. Wibracje harmoniczne |
|
Konsolidacja badanego materiału |
1. Pytania jakościowe. 2. Naucz się rozwiązywać problemy |
BADANIE NOWEGO MATERIAŁU
W wielu układach oscylacyjnych, przy niewielkich odchyleniach od położenia równowagi, moduł siły obrotowej, a tym samym moduł przyspieszenia, jest wprost proporcjonalny do modułu przemieszczenia względem położenia równowagi.
Pokażmy, że w tym przypadku przesunięcie zależy od czasu zgodnie z prawem cosinusowym (lub sinusoidalnym). W tym celu analizujemy oscylacje obciążenia sprężyny. Jako punkt początkowy wybierzmy punkt, w którym środek masy obciążenia sprężyny znajduje się w położeniu równowagi (patrz rysunek).
Jeżeli ładunek o masie m zostanie przesunięty z położenia równowagi o x (dla położenia równowagi x = 0), to działa na niego siła sprężystości Fx = - kx, gdzie k jest sztywnością sprężyny (znak „-” oznacza, że siła jest skierowana w dowolnym momencie w kierunku przeciwnym do przesunięcia).
Zgodnie z drugim prawem Newtona Fx = m ah. Zatem równanie opisujące ruch ładunku ma postać:
Oznacz ω2 = k / m . Wtedy równanie ruchu ładunku będzie wyglądało następująco:
Równanie tego rodzaju nazywa się równaniem różniczkowym. Rozwiązaniem tego równania jest funkcja:
Zatem dla pionowego przemieszczenia obciążenia na sprężynie z położenia równowagi, będzie ono swobodnie oscylować. Współrzędna środka masy w tym przypadku zmienia się zgodnie z prawem cosinusów.
Można eksperymentalnie zweryfikować, czy oscylacje występują zgodnie z prawem cosinusa (lub sinusa). Wskazane jest, aby uczniowie pokazali zapis ruchu oscylacyjnego (patrz rysunek).
Ø Oscylacje, w których przemieszczenie zależy od czasu zgodnie z prawem cosinusowym (lub sinusoidalnym), nazywane są harmonicznymi.
Drgania swobodne obciążenia na sprężynie są przykładem mechanicznych drgań harmonicznych.
Niech w pewnym momencie t 1 współrzędną obciążenia oscylacyjnego będzie x 1 = xmax cosωt 1 . Zgodnie z definicją okresu oscylacji, w czasie t 2 \u003d t 1 + T, współrzędna ciała musi być taka sama jak w czasie t 1, to znaczy x2 \u003d x1:
Okres funkcji cosωt jest równy 2, zatem ωТ = 2, lub
Ale ponieważ T \u003d 1 / v, to ω \u003d 2 v, czyli częstotliwość oscylacji cyklicznych ω to liczba pełnych oscylacji wykonanych w ciągu 2 sekund.
PYTANIE DO UCZNIÓW PODCZAS PREZENTACJI NOWEGO MATERIAŁU
Pierwszy poziom
1. Podaj przykłady drgań harmonicznych.
2. Ciało wykonuje niezakłócone drgania. Które z wielkości charakteryzujących ten ruch są stałe, a które się zmieniają?
Drugi poziom
Jak zmienia się siła działająca na ciało, jego przyspieszenie i prędkość podczas realizacji drgań harmonicznych?
KONFIGURACJA BADANEGO MATERIAŁU
1. Napisz równanie oscylacji harmonicznej, której amplituda wynosi 0,5 m, a częstotliwość 25 Hz.
2. Wahania obciążenia sprężyny opisuje równanie x \u003d 0,1 sin 0,5. Określ amplitudę, częstotliwość kołową i częstotliwość drgań.
Prywatna instytucja edukacyjna „Crimean Republican
Konsola gimnazjno-szkolno-ogrodowa»
Symferopol
Republika Krymu
Streszczenie otwartej lekcji zbudowanej w technologii blokowo-modułowej z fizyki w klasie 11
Temat lekcji „Wibracje harmoniczne”
Opracowane przez nauczyciela fizyki
Rzodkiewki.
Październik, 2016
Rodzaj lekcji: lekcja tworzenia nowej wiedzy
Cel lekcji: kształtowanie pojęcia oscylacji harmonicznej, charakterystyka procesu oscylacyjnego.
Cele Lekcji:
Edukacyjny:
powtarzać
rodzaje wahań;
najprostsze układy oscylacji mechanicznych;
wykresy sinus i cosinus;
Wchodzić
pojęcie oscylacji harmonicznych;
równanie ruchu drgań harmonicznych;
charakterystyka drgań
uczyć się
rozwiązywać problemy na temat „Drgania harmoniczne”;
podać przykłady z życia wzięte.
Rozwijanie: rozwój samodzielnego myślenia.
Wychowawcze: kształtowanie poczucia wzajemnej pomocy, umiejętność pracy w grupach, parach.
Forma pracy: Grupa.
Zasoby (sprzęt): podręcznik 11 komórek. w fizyce G.Ya. Myakishev, książka informacyjna o fizyce B.M. Yavorsky, encyklopedia fizyki elementarnej S.V. Gromov, zbiór problemów A.P. Rymkiewicz, papierowy stożek na nitce z otworem, suchy piasek, papierowa taśma.
Podczas zajęć:
| № p/p | Moduł lekcji, czas | Działania nauczyciela | Akcja studencka |
| Organizowanie czasu (5 minut) | powitanie studentów; brak znaku w dzienniku nauczyciel opowiada o formie pracy na lekcji, wprowadza arkusze tras i zasady pracy z nimi (ale nie rozdzielaj ich na grupy!!!), ustanawia system oceniania. | powitanie nauczyciela; opiekun informuje o nieobecności; Uczniowie, uważnie słuchając nauczyciela, poznają organizację pracy na lekcji. |
|
| Aktualizacja (2 minuty) | Ankieta ustna na temat poprzedniej lekcji. | Odpowiedz ustnie na pytania nauczyciela na temat poprzedniej lekcji. |
|
| Ustalanie celów (10 minut) | demonstruje doświadczenie: stożek z piaskiem, kołysząc się, rysuje trajektorię swojego ruchu – funkcja harmoniczna (cosinus lub sinus); Nauczyciel zadaje pytania prowadzące w celu sformułowania tematu i celu lekcji. (Jaki wykres funkcji wygląda trajektoria „narysowana” przez stożek? Jak nazwiemy oscylacje, których ruch opisuje funkcja harmoniczna?) Za pomocą pytań wiodących nauczyciel pomaga uczniom sformułować cel lekcji, ustala go na tablicy. | obserwować zjawisko fizyczne; odpowiedzieć na pytania nauczyciela; harmoniczny; harmoniczny; uczniowie zapisują datę i temat lekcji w zeszycie; określ cel lekcji. |
|
| Odkrywanie nowej wiedzy (15 minut) | dystrybuuje arkusze tras i przypomina zasady pracy z nimi; kontroluje wykonanie zadań każdej grupy uczniów w arkuszu trasy; po każdym module da poprawny wynik. | arkusze tras studiów; wykonywać zadania w arkuszu trasy; grupy wymieniają się listami tras, sprawdzają poprawność wykonania modułu i przyznają punkty zespołowi. |
|
| Kotwiczenie (8 min) |
|||
| Odbicie (3 min) | podsumowuje pracę uczniów; prosi uczniów o ustne odpowiedzi na pytania z arkusza marszruty. | policz liczbę punktów; odpowiedz na pytania w arkuszu trasy, notując najtrudniejsze etapy lekcji, |
|
| Praca domowa (2 minuty) | pisze zadanie na tablicy, komentuje jego wykonanie (sporządź podsumowanie w zeszycie, naucz się formuł i definicji; wykonaj zadanie). | zapisz DZ w pamiętniku, zadawaj pytania. |
dodatek
Arkusz trasy nr 1
| Moduł i jego zadanie | Akcja studencka | Czas wykonać akcję | ||
| Powtórzenie Zadanie: | ||||
| Odkrywanie nowej wiedzy Zadanie: | Napisz definicję strona 59 w podręczniku | |||
| Odkrywanie nowej wiedzy Zadanie: | Napisz równanie za pomocą strona 59 w podręczniku | |||
| Odkrywanie nowej wiedzy Zadanie: | Wypisz definicje i formuły ze stron 109 - 115 podręcznika | |||
| Odkrywanie nowej wiedzy Zadanie: | ||||
| Kotwiczenie Zadanie: utrwalić zdobytą wiedzę | ||||
| Odbicie Zadanie: podsumować | Całkowity: |
Arkusz trasy nr 2
| Moduł i jego zadanie | Akcja studencka | Czas wykonać akcję | Maksymalna liczba punktów za zadanie |
|
| Powtórzenie Zadanie: powtórz wykres funkcji sinus i cosinus. | Narysuj wykres funkcji cosinus i sinus, określ ich okres. | |||
| Odkrywanie nowej wiedzy Zadanie: wprowadzić pojęcie oscylacji harmonicznych | Znajdź definicję w podręczniku | |||
| Odkrywanie nowej wiedzy Zadanie: wprowadzić równanie ruchu oscylacji harmonicznych | Strona 59 w podręczniku | |||
| Odkrywanie nowej wiedzy Zadanie: wprowadź charakterystykę drgań harmonicznych | Strona 60 - 61 w podręczniku | |||
| Odkrywanie nowej wiedzy Zadanie: wprowadzić pojęcie fazy oscylacji | Przestudiuj strony 62-64 w podręczniku, zapisz definicję i wzór | |||
| Kotwiczenie Zadanie: utrwalić zdobytą wiedzę | Rozwiąż problem z kolekcji numer 945 | |||
| Odbicie Zadanie: podsumować | Czy osiągnąłeś swój cel? Jaka była najtrudniejsza rzecz do zrozumienia lub zrobienia? | Całkowity: |
Podsumowanie grupy
| Efekt pracy nad modułem | ||
Odesłanie do weryfikacji nr 1
| Efekt pracy nad modułem | ||
| T= | ||
| Oscylacje harmoniczne to okresowe zmiany wielkości fizycznej w zależności od czasu, zachodzące według wzoru sinusa lub cosinusa. | ||
| Okres to czas jednej pełnej oscylacji. Okres drgań wahadła matematycznego Okres oscylacji wahadła sprężynowego Częstotliwość to liczba pełnych oscylacji na jednostkę czasu. |
Rodzaj lekcji: lekcja tworzenia nowej wiedzy.
Cele Lekcji:
Sprzęt: wahadełko sprężynowe i matematyczne, rzutnik, komputer, prezentacja nauczyciela, dysk „Biblioteka pomocy wizualnych”, arkusz przyswajania wiedzy przez uczniów, karty z symbolami wielkości fizycznych, tekst „Zjawisko rezonansu”.
Na każdym stoliku znajduje się arkusz do nauki dla każdego ucznia, tekst o zjawisku rezonansu.
Nauczyciel: Aby zrozumieć, o czym będzie dzisiejsza lekcja, przeczytaj fragment wiersza „Poranek” N.A. Zabołocki
Zrodzony z pustyni
Dźwięk oscyluje
fluktuuje na niebiesko
Pająk na nitce.
Powietrze drga
Przejrzysty i czysty
W lśniących gwiazdach
Liść się trzęsie.
Więc dzisiaj porozmawiamy o fluktuacjach. Pomyśl i nazwij, gdzie występują fluktuacje w przyrodzie, w życiu, w technologii.
Uczniowie wymieniają różne przykłady wibracji(slajd 2).
Nauczyciel: Co mają ze sobą wspólnego wszystkie te ruchy?
Studenci: Te ruchy są powtarzane (slajd 3).
Nauczyciel: Takie ruchy nazywane są oscylacjami. Dziś o nich porozmawiamy. Zapisz temat lekcji (slajd 4).
Nauczyciel: Powinniśmy:
Nauczyciel: Spójrz na drgania wahadełka matematycznego i sprężynowego (oscylacje są pokazane). Czy wibracje dokładnie się powtarzają?
Studenci: Nie.
Nauczyciel: Czemu? Okazuje się, że interferuje siła tarcia. Czym więc jest wahanie? (slajd 6)
Studenci: Oscylacje to ruchy, które powtarzają się dokładnie lub w przybliżeniu w czasie.(slajd 6, kliknij). Definicja jest zapisana w zeszycie.
Nauczyciel: Dlaczego wahania trwają tak długo? (slajd 7) Na sprężynie i wahadle matematycznym z pomocą uczniów wyjaśniono przemianę energii podczas oscylacji.
Nauczyciel: Poznajmy warunki występowania oscylacji. Co trzeba zrobić, aby rozpocząć fluktuacje?
Studenci: Musisz popchnąć ciało, przyłożyć do niego siłę. Aby oscylacje trwały długo, konieczne jest zmniejszenie siły tarcia (slajd 8), warunki zapisuje się w zeszycie.
Nauczyciel: Jest wiele wahań. Spróbujmy je sklasyfikować. Wykazano drgania wymuszone, na wahadłach sprężynowych i matematycznych - drgania swobodne (slajd 9). Uczniowie zapisują rodzaje drgań w zeszycie.
Nauczyciel: Jeśli siła zewnętrzna jest stała, oscylacje nazywane są automatycznymi (kliknięcie myszą). Uczniowie zapisują w zeszycie definicje oscylacji swobodnych (slajd 10), wymuszonych (slajd 10, kliknięcie myszą), oscylacji automatycznych (slajd 10 jednym kliknięciem myszki).
Nauczyciel: Istnieją również drgania tłumione i nietłumione (slajd 11 po kliknięciu myszką). Drgania tłumione to oscylacje, które pod wpływem sił tarcia lub oporu zmniejszają się w czasie (slajd 12), drgania te są pokazane na wykresie na slajdzie.
Oscylacje ciągłe to oscylacje, które nie zmieniają się w czasie; siły tarcia, brak oporu. Aby utrzymać nietłumione oscylacje, potrzebne jest źródło energii (slajd 13), te oscylacje są pokazane na wykresie na slajdzie.
Podano przykłady fluktuacji (slajd 14).
1 opcja wypisuje przykłady tłumione wibracje.
Opcja 2 wypisuje przykłady nietłumione oscylacje.
studenci wśród podanych oscylacji wypisane są przykłady oscylacji swobodnych i wymuszonych wg opcji, następnie wymieniają się informacjami, pracują w parach (slajd 15). Wykonują również zadania podziału na drgania tłumione i nietłumione w tych samych przykładach, następnie wymieniają się informacjami, pracują w parach.
Nauczyciel: Widzisz, że wszystkie drgania swobodne są tłumione, a drgania wymuszone nie są tłumione. Znajdź automatyczne oscylacje wśród podanych przykładów. Uczniowie oceniają siebie na arkuszu do nauki w paragrafie 1 arkusza do nauki ( Załącznik 1)
Nauczyciel: Wśród wszystkich rodzajów oscylacji wyróżnia się specjalny rodzaj oscylacji - harmoniczny.
Podręcznik „Biblioteka pomocy wizualnych” przedstawia model drgań harmonicznych (mechanika, model 4 drgań harmonicznych) (slajd 16).
Jaka funkcja matematyczna jest wykreślona na modelu?
Studenci: Jest to wykres funkcji sinus i cosinus (slajd 16 po kliknięciu myszą).
studenci zapisz w zeszycie równania drgań harmonicznych.
Nauczyciel: Teraz musimy rozważyć każdą wielkość w równaniu harmonicznym. (Przemieszczenie X jest pokazane na wahadłach matematycznych i sprężynowych) (slajd 17). Przemieszczenie X - odchylenie ciała od pozycji równowagi. Jaka jest jednostka przemieszczenia?
Studenci: Miernik (slajd 17, kliknięcie myszą).
Nauczyciel: Na wykresie oscylacji określ przesunięcie dla czasów 1 s, 2 s, 3 s, 4 s, 5 s, 6 s i tak dalej. (slajd 17, kliknij). Następna wartość to X max. Co to jest?
Studenci: Maksymalne przesunięcie.
Nauczyciel: Maksymalne przesunięcie nazywa się amplitudą (slajd 18, kliknięcie myszą).
studenci na wykresach wyznaczana jest amplituda drgań tłumionych i nietłumionych (slajd 18, kliknięcie myszką).
Nauczyciel: Zanim rozważymy kolejną wartość, przypomnijmy sobie pojęcia wielkości studiowane w 1. kursie. Policzmy liczbę drgań wahadła matematycznego. Czy można określić czas jednej oscylacji?
Studenci: TAk.
Nauczyciel: Czas jednej pełnej oscylacji nazywany jest okresem - T (slajd 19, kliknięcie myszką). Mierzone w sekundach (slajd 19, kliknięcie myszą). Możesz obliczyć okres za pomocą wzoru, jeśli jest bardzo mały (slajd 19, kliknięcie myszką). Na wykresie punkty są oznaczone różnymi kolorami.
studenci na wykresie okres określa się, znajdując go między punktami o różnych kolorach.
Nauczyciel na matematycznym wahadle pokazuje różne częstotliwości dla różnych długości wahadła. Częstotliwość v- liczba pełnych oscylacji na jednostkę czasu (slajd 20).
Jednostką miary jest Hz (20 slajdów myszy). Istnieją formuły zależności między okresem a częstotliwością. ν=1/T T=1/ν (20 slajdów myszy).
Nauczyciel: Funkcja sinus i cosinus powtarza się do 2π. Częstotliwość cykliczna (okrągła) ω(omega) oscylacje to liczba pełnych oscylacji, które występują w 2π jednostkach czasu (slajd 21). Mierzone w rad/s (slajd 21, kliknięcie myszą) ω=2 πν (slajd 21, kliknij).
Nauczyciel: Faza oscylacji- (ωt + φ 0) to wartość pod znakiem sinusa lub cosinusa. Mierzone w radianach (rad) (slajd 22).
Faza oscylacji w początkowym czasie (t=0) nazywa się faza początkowa - φ 0 . Mierzone w radianach (rad) (slajd 21, kliknięcie myszą).
Nauczyciel: A teraz powtarzamy materiał.
a) Uczniom pokazuje się karty z wartościami, nazywają te wartości. ( Załącznik 2)
b) Uczniowie otrzymują karty z jednostkami miary wielkości fizycznych. Musisz nazwać te wartości.
c) Każda czwórka uczniów otrzymuje kartę z pewną wartością, musisz o niej wszystko opowiedzieć zgodnie z planem na slajdzie 23. Następnie grupy zamieniają się kartami z wartościami i wykonują to samo zadanie.
studenci wystawiają sobie oceny na arkuszu postępów (paragraf 2 Załącznika 1)
Nauczyciel: Dziś pracowaliśmy z wahadłami sprężynowymi i matematycznymi, wzory na okresy tych wahadeł są obliczane za pomocą wzorów. Na wahadle matematycznym pokazuje okresy oscylacji na różnych długościach wahadła.
studenci dowiedz się, że okres oscylacji zależy od długości wahadła (slajd 24)
Nauczyciel na wahadle sprężynowym pokazuje zależność okresu drgań od masy obciążenia i sztywności sprężyny.
studenci dowiedz się, że okres drgań zależy od masy wprost proporcjonalnie i od sztywności sprężyny odwrotnie proporcjonalnie (slajd 25)
Nauczyciel: Jak wypchnąć samochód, jeśli się zaciął?
Studenci: Konieczne jest wspólne rozkołysanie samochodu na komendę.
Nauczyciel: Prawidłowy. W tym celu wykorzystujemy zjawisko fizyczne zwane rezonansem. Rezonans występuje tylko wtedy, gdy częstotliwość drgań własnych pokrywa się z częstotliwością siły napędowej. Rezonans to gwałtowny wzrost amplitudy wymuszonych oscylacji (slajd 26). Biblioteka pomocy wizualnych demonstruje model rezonansu (Mechanika, Model 27 "Swinging a Spring Pendulum" przy >2Hz).
Dla uczniów proponuje się zaznaczenie tekstu o wpływie rezonansu. W trakcie prac Sonata Księżycowa Beethovena i Walc Kwiatowy Czajkowskiego ( Dodatek 4). Tekst oznaczony jest następującymi znakami (znajdują się na stoisku w biurze): V - zainteresowany; + wiedział; - nie wiedziałem; ? - Chciałbym wiedzieć więcej. Tekst pozostaje z każdym uczniem w zeszycie. Na kolejnej lekcji trzeba do niej wrócić i odpowiedzieć na pytania uczniów, jeśli nie znajdą odpowiedzi w domu.
odbywa się w formie zadań (slajd 27). Problem jest omawiany na tablicy.
Dla uczniów proponuje się samodzielne rozwiązywanie zadań zgodnie z opcjami na kartach postępów (slajd 28) W wyniku pracy na lekcji nauczyciel wystawia ocenę ogólną.
Nauczyciel: Czego nowego nauczyłeś się na dzisiejszej lekcji?
Wszyscy poznają podsumowanie lekcji. Rozwiąż problem: zgodnie z równaniem oscylacji harmonicznej znajdź wszystko, co jest możliwe (slajd 29). Znajdź odpowiedzi na pytania podczas zaznaczania tekstu. Ci, którzy chcą, mogą znaleźć materiały o korzyściach z rezonansu i niebezpieczeństwach rezonansu (możesz zrobić wiadomość, streszczenie, przygotować prezentację).
