fokinax

Муниципальное общеобразовательное учреждение
«Заречная средняя общеобразовательная школа»
Калужская область, Ульяновский район
Урок физики в 9 классе
«Колебания и волны»
Учитель 1 категории Фокина М.А.
Заречье 2014 г.
Цели урока:
а)общеобразовательные: продолжить знакомство обучающихся с общенаучными методами
познания; повторить все основные понятия по теме «Механические колебания и волны»; выяснить
основные характеристики этих физических процессов; экспериментально проверить теоретические
закономерности; подготовиться к контрольной работе.
б)развивающие: развитие у учащихся познавательных способностей, умение логически рассуждать,
выделять главные причины и выводы, развитие обобщающих навыков, самостоятельного мышления
и памяти, внимания и сообразительности.
в)воспитательные: формирование мировоззрения у обучающихся путем усвоения принципа
следственных связей между явлениями; формирование в ходе урока трудолюбия, внимательности.
Оборудование: цифровая лаборатория «Научные развлечения»
1. Самоопределение к деятельности. Мотивация.
(слайд 1)
Учитель: Не будет преувеличением сказать, что среди процессов, как свободно
протекающих в природе, так и используемых в технике, колебания и волны ,
понимаемые в широком смысле этого слова, занимают во многих отношениях
выдающееся и часто главенствующее место .
На сегодняшнем уроке мы с вами повторим все, что мы знаем о колебаниях и волнах.
Вам представляется возможность подготовиться к контрольной работе, принимая
активное участие в решении вопросов.
Вначале мы послушаем сообщения обучающихся, которые расскажут нам о плюсах и минусах волн
- Выступление Насти:
(слайд 2-4)
Мы живем в пространстве, которое наполнено большим количеством разного
вида волн.
Это солнечный свет – электромагнитная волна, звук – продольная механическая
волна, современные средства связи, система из двух нейтронных звезд порождает
среду — «рябь» пространства-времени
Некоторые явления также называют волнами, однако каждая из них обладают
собственной спецификой. Так, с определёнными оговорками, говорят про:
температурные волны, волны вероятности электрона и других частиц, волны
горения, волны химической реакции, волны плотности реагентов, волны
плотности транспортных потоков.
Но некоторые явления, выглядящие как волны, но не способные сами
распространяться (как, например, песчаные дюны), волнами не являются.
Волна́— изменение состояния среды (возмущение или колебание),
распространяющееся в этой среде и переносящее с собой энергию.
Без волн жизнь на земле была бы невозможна.
- Выступлением Артема
(слайд 5-6)
Но волны – это не всегда благо.
В природе существуют волны аномально большой амплитуды, такие как, например, - цунами или
волны-убийцы - гигантские одиночные волны, высотой 20-30 метров, обладающие нехарактерным
для морских волн поведением
Эти волны могут появляться при малых ветрах и относительно слабом волнении, что приводит к
идее о том, что само явление «волн-убийц» связано
с особенностями динамики самих морских волн
и их трансформации при распространении в океане.
Океанские суда, получают удары многометровых волн.. Вода врывается на мостик и в каюты, в
результате чего гибнут люди; повреждаются и гибнут суда.
Небольшие корабли такая волна опрокидывает килем вверх и они бесследно исчезают в морской
пучине.
Крупные суда могут получить разломы корпуса.
Ученые исследуют причины появления таких волн.
2. Актуализация знаний
Ребята, Мы увидели, какое многообразие волн существует в природе.
Но законы, по которым они существуют, одинаковы для всех видов волн.
А теперь мы с вами повторим теоретический материал по теме, перед вами листок с вопросами,
По очереди отвечаем на поставленный вопрос, стараемся не разорвать цепочку:
(слайд 7)
Что называется волной?
Какие вы знаете виды волн?
Какая волна называется продольной?
В каких средах она возникает?
Какие силы вызывают колебания в продольной волне?
Как называют эти волны по виду деформации?
Примеры продольных волн Какая волна называется поперечной?
В каких средах она возникает?
Какие силы вызывают колебания в поперечной волне?
Как называют эти волны по виду деформации?
Примеры поперечных волн Отгадайте загадки: По морю идёт, а до берега дойдёт – тут и пропадёт.
Без крыльев, без тела
За тысячу вёрст прилетела
Но это все слова, а физика точная наука, любит строгий расчет и мы знаем формулы, позволяющие
рассчитывать параметры волновых процессов.
Повторим Формулы.
Не зная формул, пропадёшь, когда в мир знаний ты войдёшь!
Вставить в таблицу пропущенные величины.
(слайд 8)
Физическая величина.
Условное обозначение.
Единица измерения.
Длина волны.
Период
Частота
м
Формула.
λ = vT
𝑽
λ=
𝒗
𝟏
Т
Т=𝒗
Гц
v
Скорость волны.
м/с
𝝀
v = 𝑻 = 𝝀𝒗
Проверим по образцу правильность заполнения таблицы. (слайд 9) Были ошибки? Главное, что мы
их исправили.
-
А теперь давайте поищем ошибки в записи утверждений о колебаниях и волнах.
(слайд 10)
Найди ошибку.
1. Период свободных колебаний груза на нити зависит от массы груза, чем больше масса, тем
меньше период.
2. Волны распространяются в средах с большим ускорением.
3. Во время грозы мы сначала видим вспышку молнии и лишь через некоторое время слышим
раскаты грома.
4. За одно колебание маятник проходит расстояние равное двум амплитудам.
5. За одно колебание маятник два раза проходит положение равновесия.
6. Человеческое ухо воспринимает ультразвук.
А теперь мы с вами выполним самостоятельную работу, решим несколько задач на
вычисление параметров колебательного и волнового движения.
Алгоритм решения задач.
1. Определить известные величины, величины, которые необходимо найти.
2. Записать данные, перевести их в систему интернациональную.
3. Выбрать формулу, включающие известные и неизвестные величины.
4. Выразить неизвестную величину если это необходимо.
5. Выполнить расчет.
6. Записать ответ.
(слайд 11)
Уровень 1.
1. Период колебаний пружинного маятника 0, 5 с. Найти частоту колебаний маятника.
2. Длина волны 10 м. Период колебаний в волне 5с. Найти скорость распространения
волны.
3. Частота колебаний в волне 2 Гц. Скорость волны 2 м/с. Найти длину волны.
Уровень 2
1. Длина нити маятника равна 0,9 м. Найти период колебаний маятника.
2. Рыбак заметил, что время между последовательными всплесками волн о берег равно 6
с. Расстояние между соседними гребнями волн 42 см. Найти скорость распространения
волны.
3. Инфракрасное излучение распространяется в виде волны, расстояние между гребнями
которой 1,2 мкм. Скорость распространения волны 3 00 000 000 м/с. Найти частоту
колебаний в волне.
Решение:
Уровень 1.
№ 1.
Дано:
Т = 0,5 с
Решение:
𝟏
𝟏
v = Т; v = 𝟎,𝟓 𝒄 = 𝟐 Гц
Ответ 2 Гц.
v -?
Дано:
λ = 10 м
Т = 5 с.
V -?
Дано:
v = 2 Гц
V = 2м/ с.
λ -?
№ 2. Решение:
Решение:
𝝀
𝟏𝟎м
V= Т; V = 𝟓 𝒄 = 𝟐 м/с
Ответ 2 м/с.
№ 3. Решение:
Решение:
𝑽
𝟐м/𝒄
λ =  ; λ = 𝟐Гц = 𝟏м
Ответ 1 м.
Уровень 2. 10 м/с2
№ 1.
Дано:
l = 0,5 м
Т-?
Решение:
𝒍
Т= 2 π √𝒈
Ответ 1,44 с.
𝟎,𝟓м
Т= 2 3,14 √𝟏𝟎м/с = 1,44 с
с
Дано:
λ = 0,42 м
Т = 6 с.
V -?
№ 2. Решение:
Решение:
𝝀
𝟎,𝟒𝟐м
V= Т; V = 𝟔 𝒄 = 𝟎, 𝟎𝟕 м/с
Ответ 0,07 м/с.
№ 3. Решение:
Дано:
Решение:
𝑽
𝑽
𝟑 𝟏𝟎 𝟖м/ с
-6
λ = 1,2 10 м
λ =  ; v = 𝝀 ; v = 𝟏,𝟐 𝟏𝟎−𝟔 м = 2,51014 Гц.
V = 3 10 8м/ с.
Ответ : 2,51014 Гц.
v -?
3. Локализация затруднений с построением проекта преодоления затруднений
обобщения затруднений во внешней речи.
Проверка решенных заданий в соответствии с образцом, указание способов
действий в которых допущены ошибки.
Решение задач, подобных тем, в которых допущены ошибки.
Самостоятельная работа с проверкой по эталону.
Уровень 1.
1. Период колебаний маятника на нити 0, 4 с. Найти частоту колебаний маятника.
2. Длина волны 100 м. Период колебаний в волне 20с. Найти скорость распространения
волны.
3. Частота колебаний в волне 10 Гц. Найти длину волны.
Уровень 2
1. Длина нити маятника равна 1,6 м. Найти период колебаний маятника.
2. Рыбак заметил, что время между последовательными всплесками волн о берег
равно 2 с. Расстояние между соседними гребнями волн 10 см. Найти скорость
распространения волны.
3. Ультрафиолетовое излучение распространяется в виде волны, расстояние между
гребнями которой 0,6 мкм. Скорость распространения волны 3 00 000 000 м/с. Найти
частоту колебаний в волне.
Сверка решения с алгоритмом.
Решившие правильно, выполняют творческое задание:
В Исакиевском соборе Санкт-Петербурга есть знаменитый маятник Фуко,
длиной 100 м. Найдите период его колебаний.
𝟏𝟎𝟎 м
Решение. Т= 2 3,14 √𝟏𝟎м/с = 6,28 3,1 = 19,5с
с
(слайд 12)
4. Включение в систему знаний и повторение.
Ребята решили задачу на определение периода колебаний маятника Фуко,
используя формулу, которой не было в перечне составленном нами.
𝒎
Аналогичная формула есть и для вычисления маятника на пружине – Т = 2π√ 𝒌
Мы рассчитали период маятника на пружине теоретически.
Сейчас наша задача экспериментально определить период колебаний
пружинного маятника с помощью нашей цифровой лаборатории . проведем
мини-лабораторную работу «Определение периода колебаний маятника
на пружине»
Порядок выполнения работы:
1. Соберите установку, установив скамью почти вертикально, продев в два
отверстия в скамье штифт и зажав его в лапке штатива. Закрепите в
верхнем краю скамьи крючок и повесьте на него пружину. Вложите
брусок в скамью и подвесьте его на петлю пружины. Отпустите брусок и
дождитесь, пока он займет положение равновесия. Установите один из
герконов на магнитной ленте на боковой поверхности скамьи около
магнита. USB-кабель датчика подключите к компьютеру.
2. Измерьте жесткость пружины, для этого учтите, что масса бруска m = 52
г. Подвесив груз на пружину, измерьте удлинение пружины ∆х. Тогда
𝑚𝑔
жесткость пружины к= . Занесите значение массы в граммах и
∆𝑥
коэффициента жесткости в Н/м в таблицу «Исходные данные».
3. Рассчитайте период колебаний такого маятника по известной формуле
𝒎
Т = 2π√ 𝒌 . Занесите это значение в соответствующую желтую ячейку на вкладке
«Таблица». При верном расчете ячейка окрасится в зеленый цвет.
4. Измерьте период колебаний маятника, образованного пружиной и грузом.
Для этого запустите программу «Практикум», выберите сценарий работы
«Определение периода колебаний пружинного маятника». Оттяните
брусок на пружине так, чтобы они коснулся поверхности стола,
запустите регистрацию с датчиков и отпустите груз. При прохождении
грузом положения равновесия в одном и другом направлении на экране
будут возникать импульсы замыкания геркона. После появления на
экране 11 импульсов (5 полных колебаний) остановите измерения.
5. Выделите область графика, содержащую первые 9 импульсов и увеличьте
эту область на весь экран. Измерьте время 4 полных колебаний
(установите зеленый вертикальный маркер на левую границу первого
импульса, а желтый на левую границу 4 импульса). Отправьте
измеренное значение времени в таблицу на вкладке «Обработка
измерений», нажав кнопку +. Внесите во второй столбец таблицы число
колебаний, соответствующих измеренному промежутку времени и
экспериментальное значение периода колебаний будет рассчитано
автоматически.
6. Повторите измерение периода колебаний еще 2 раза, заполняя
следующие строки таблицы на вкладке «Обработка». Среднее значение
измерений будет рассчитано автоматически.
7. Внесите фото установки, сделанное с помощью ВЕБ камеры, кривую,
получаемую с датчиков, таблицу со значениями расчетного и
измеренного периода в электронный отчет. Сделайте и запишите в отчет
вывод, сравнив экспериментально полученное значение периода
колебаний с теоретическим значением, вычисленным ранее.
1.11. Определение периода колебаний маятника на пружине
Выполнил:
Дата:
16.01.2013
Описание установки.
размеры
масса
Жесткость пружины
Период колебаний
52 грамма
15 н/м
1,1 с
Регистрация данных.
Обработка полученных данных.
Почему же результат теоретического расчета и результат эксперимента не
совпадают?
Выводы. Экспериментально полученное значение периода колебаний маятника не совпадает с
расчетным из-за погрешности установки, больших потерь на трение
5. Итог урока. Рефлексия.
Ребята мы сегодня с вами выполнили большую работу. Нашей целью было
повторение материала и подготовка к контрольной работе. По результатам
сегодняшней работы заполните таблицу.
«+» - делал (участвовал).
«-» - не делал (не участвовал).
«?» - в случае сомнения.
Приводил
факты
Обосновывал
их
Применял
теорию на
практике
Проводил
эксперимент
Узнал что-то
новое
Если останется время:
Совместное обсуждение и решение теста.
1. Период свободных колебаний нитяного маятника зависит от ...
а) массы груза;
б) частоты колебаний;
в) длины его нити.
2. Период свободных колебаний нитяного маятника 5 с. Чему равна его частота?
а) 0,2 Гц;
б) 20 Гц;
в) 5 Гц.
3. Как изменится период колебаний нитяного маятника при увеличении длины нити в 4 раза?
а) увеличится в 4 раза;
б) уменьшится в 4 раза;
в) увеличится в 2 раза;
г) уменьшится в 2 раза;
д) не изменится.
4. Как изменится период колебаний нитяного маятника при увеличении массы груза в 4 раза?
а) увеличится в 4 раза;
б) уменьшится в 4 раза;
в) увеличится в 2 раза;
г) уменьшится в 2 раза;
д) не изменится.
5. Какие из приведённых ниже волн является упругими?
а) звуковые;
б) элекромагнитные;
в) волны на поверхности жидкости.
6. Упругие продольные волны могут распространяться ...
а) только в твёрдых телах;
б) в любых средах;
в) только в газах.
7. Какие силы вызывают колебания в продольных волнах
а) тяжести
б) нормального давления
в) упругости.
1. Задание на дом.
Подготовиться к контрольной работе:
1) повторить теорию по учебнику;
2) проанализировать урок;
3) решить задачи на карточках.
Домашнее задание: (слайд 14)
Таблица формул
Сборник задач А.П. Рымкевич
№ 419, 424