1 «МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ» Занятие №1 Тема занятия: «Колебательное движение. Гармонические колебания. Свободные механические колебания. Превращение энергии при колебательном движении. Свободные затухающие механические колебания» Группы: ИС-23-1, 2, ММР-23 ЦЕЛЬ: сформировать у учащихся представления о колебательном движении, его свойствах и основных характеристиках. ЗАДАЧИ ОБУЧЕНИЯ: а) общеобразовательные – формирование понятий о гармонических колебаниях, их свойствах и основных характеристиках; б) развивающие – развитие интереса учащихся к учению, познавательного интереса к физике; в) воспитательные – привитие учащимся желания на основе полученных знаний самостоятельно объяснять природу различных явлений в окружающем мире. УЧАЩИЕСЯ ДОЛЖНЫ ЗНАТЬ: понятия: гармонические колебания, амплитуда, период, частота, циклическая частота, фаза; формулу x A sin t 0 . УЧАЩИЕСЯ ДОЛЖНЫ УМЕТЬ: анализировать уравнение гармонических колебаний и его график. Ход занятия. I. Организационный момент. II. Анализ и итоги практической работы. III. Изложение нового материала. 1. Колебательное движение. 2. Условия существования колебаний в системе. 3. Гармонические колебания. 4. Основные характеристики гармонических колебаний: смещение, амплитуда, период, частота, циклическая частота, фаза. 5. Уравнение гармонических колебаний. IV. Решение задач. 1. Маятник совершил 20 колебаний за 1 минуту 20 секунд. Найти период и частоту колебаний. 2. Координата колеблющегося тела изменяются по закону x cos t . Чему равны амплитуда, период и частота колебаний, если в формуле все величины выражены в единицах СИ? Постройте график зависимости координаты от времени. 3. Амплитуда колебаний материальной точки равна 1 см, частота 0,5 Гц. Запишите закон движения и постройте график зависимости координаты точки от времени. Найдите фазу и смещение точки через промежуток времени 2,5 с V. Подведение итогов. Домашнее задание. Выучить конспект по §28-30. 2 Занятие №2 Тема: «Математический маятник. Пружинный маятник. Вынужденные механические колебания» Группы: ИС-23-1, 2, ММР-23 ЦЕЛЬ: ознакомить учащихся с математическим и пружинным маятником. Дать понятие вынужденных колебаний ЗАДАЧИ ОБУЧЕНИЯ: а) общеобразовательные – формирование понятий о гармоническом осцилляторе, пружинном маятнике и математическом маятнике; б) развивающие – формирование умения анализировать информацию, развитие логического мышления; в) воспитательные – формирование научного мировоззрения в ходе знакомства с историей человеческого познания. УЧАЩИЕСЯ ДОЛЖНЫ ЗНАТЬ: понятия: математический маятник, пружинный маятник; формулы: T 2 m l , T 2 . g k УЧАЩИЕСЯ ДОЛЖНЫ УМЕТЬ: решать задачи на определение жесткости пружины на основе применения закономерностей колебаний груза на пружине, решать задачи на использование формулы периода математического маятника. Ход занятия. I. Организационный момент. II. Проверка изученного материала. Решение задачи. На рисунке представлена зависимость координаты колеблющегося тела от времени. Найдите амплитуду колебаний, период, частоту, циклическую частоту. Запишите уравнение зависимости координаты колебаний от времени. Найдите смещение и фазу через 1 секунду. III. Изложение нового материала. 1. Колебательная система (гармонический осциллятор). 2. Пружинный маятник. 3. Математический маятник. IV. Решение задач. 1. Математический маятник длиной 2,45 м совершил 100 колебаний за 314 с. Определить ускорение свободного падения для данной местности. 2. Какова длина математического маятника, совершающего гармонические колебания с частотой 0,5 Гц на поверхности Луны? Ускорение свободного падения на поверхности Луны 1,6 м . с2 3. Груз массой 0,4 кг, подвешенный к невесомой пружине, совершает 30 колебаний в минуту. Чему равна жесткость пружины? 3 4. На пружине колеблется груз с частотой 0,62 Гц. Когда к нему прикрепляют дополнительную массу 700 г, частота колебаний становится равной 0,48 Гц. Чему равна масса груза? V. Подведение итогов. Домашнее задание. Выучить §31 4 Занятие №3. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №14 «РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ПО ТЕМЕ «ИЗУЧЕНИЕ ХАРАКТРЕРИСТИК КОЛЕБАНИЙ» Группы: ИС-23-1, 2, ММР-23 ЦЕЛЬ: проверить на практике справедливость теоретических соотношений по периоду колебаний нитяного маятника. ЗАДАЧИ ОБУЧЕНИЯ: а) общеобразовательные – углубление, расширение и закрепление знаний по теме «Гармонические колебания. Математический маятник»; б) развивающие – выработка у учащихся навыков экспериментальных исследований, привитие учащимся умения самостоятельно мыслить и применять знания при экспериментальных исследованиях; в) воспитательные – формирование навыков работы в парах, воспитание у учащихся стремления достигать поставленной цели. Ход ЗАНЯТИЯ. I. Организационный момент. II. Подготовка к проведению лабораторной работы. III. Инструктаж по технике безопасности. IV. Выполнение лабораторной работы по инструкции. Основные характеристики гармонических колебаний. Вариант 1. -2 1. Период колебаний тела 10 с. Чему равна частота колебаний? 2. Напишите уравнение гармонических колебаний, если частота равна 0,5 Гц, а амплитуда 80 см. 3. По графику, приведенному на рисунке, найти амплитуду, период и частоту колебаний. Написать уравнение гармонических колебаний. Вариант 2. 1. Частота колебаний тела 2000 Гц. Чему равен период колебаний? 2. Напишите уравнение гармонических колебаний, если за 1 мин совершается 60 колебаний. Амплитуда равна 8 см. 3. По графику, приведенному на рисунке, найти амплитуду, период и частоту колебаний. Написать уравнение гармонических колебаний. 5 Вариант 3. 1. Сколько колебаний совершит материальная точка за 5 с при частоте колебаний 440 Гц? 2. Дано уравнение колебательного движения x = 0,4 cos5πt. Определить амплитуду, период колебаний и смещение при t = 0,1 с 3. По графику, приведенному на рисунке, найти амплитуду, период и частоту колебаний. Написать уравнение гармонических колебаний. Вариант 4. 1. Определить период колебаний материальной точки, совершившей 50 полных колебаний за 20 с. 2. Амплитуда колебаний равна 12 см, а частота 50 Гц. Вычислите смещение колеблющейся точки через 0,4 с. 3. По графику, приведенному на рисунке, найти амплитуду, период и частоту колебаний. Написать уравнение гармонических колебаний. Вариант 5. 1. Материальная точка за 1 мин совершила 300 колебаний. Определить период и частоту колебаний. 2. Тело совершает гармонические колебания по закону x = 20 sinπt. Определить амплитуду, период колебаний и частоту 3. По графику, приведенному на рисунке, найти амплитуду, период и частоту колебаний. Написать уравнение гармонических колебаний. Вариант 6. Груз, колеблющийся на пружине, за 8 с совершил 32 колебания. Найти период и частоту колебаний. 2. Напишите закон гармонических колебаний для точки, если амплитуда ее колебаний 5 см, а период колебаний 1 с. 1. 6 3. По графику, приведенному на рисунке, найти амплитуду, период и частоту колебаний. Написать уравнение гармонических колебаний. № задания Цена задания 1 2 3 Сумма 1 2 3 4 7 10 12 15 18 20 4 8 8 Отметка 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 7 Занятие №4 (продолжение практического занятия) ЦЕЛЬ: повторить, углубить и систематизировать знания учащихся по теме «Механические колебания». Группы: ИС-23-1, 2, ММР-23 ЗАДАЧИ ОБУЧЕНИЯ: а) общеобразовательные – углубление и закрепление знаний по теме «Механические колебания»; б) развивающие – привитие учащимся умения самостоятельно мыслить и применять знания при решении физических задач; в) воспитательные – воспитание у учащихся стремления достигать поставленной цели. Ход занятия. I. Организационный момент. II. Проверка изученного материала. Фронтальный опрос: 1. В чем заключается явление резонанса? 2. К каким колебаниям – свободным или вынужденным – применимо понятие резонанса? 3. Приведите примеры, показывающие, что в одних случаях резонанс может быть полезным явлением, а в других – вредным. 4. Почему свободные колебания маятника затухают? При каких условиях колебания могут стать незатухающими? III. Решение задач. 1. Маятник совершил 180 колебаний за 72 с. Определите период и частоту колебаний. 2. Вычислите частоту свободных колебаний маятника, у которого нить имеет длину 1 м. Сколько времени будут длиться 10 колебаний этого маятника? 3. Как изменится период колебаний груза на пружине, если жесткость пружины увеличить в 4 раза? 4. Как изменится период колебаний математического маятника, если его длина уменьшится в 9 раз? 5. Период колебаний математического маятника на поверхности Земли равен 0,6 с. Каким будет его период колебаний на Марсе, где ускорение свободного падения равно 0,37g? 6. Один из двух математических маятников совершил за некоторое время 10 колебаний, второй за то же время – 8 колебаний. Разность длин маятников 20 см. Определите длину второго маятника. IV. Подведение итогов занятия. Домашнее задание. Решить задачу 4 (упр. 27).
