Маятник характеристики колебательного движения 9 класс конспект

Обновлено: 06.07.2024

Домашнее задание: § 26, Опорный конспект, упражнение № 24 Задача № 2.

Этапы урока:

1. Организационный момент (3 мин.)
2. Актуализация знаний (7 мин.)
3. Изучение нового материала (15 мин.)
а) амплитуда колебаний
б) период колебаний
с) частота колебаний
4. Закрепление знаний – решение задач (10 мин.)
5. Итог урока (5 мин.)

2. Тема нашего урока: Величины, характеризующие колебательное движение.

Движение, которое повторяется через определённый промежуток времени.
Как называются колебания, происходящие в системе без действия внешних сил.
Как называются колебания, происходящие в системе под действием внешних сил.
Колебательная система, состоящая из нити и шарика.

– Молодцы справились с заданием!
– Колебания играют большую роль в жизни человека. Без знания законов колебаний нельзя было бы создать часы, радио, телевизор, телефон, компьютер.
– Эту тему не оставили без внимания поэты и композиторы. Все вы знаете слова :
– Голубой вагон бежит, качается, Скорый поезд набирает ход.
Или слова.

– Качает, качает, качает
Задира-ветер фонари над головой.

3. Показываем колебательную систему – маятник, система находится в равновесии, выведем систему из состояния равновесия, отклоняя нить дважды на разные углы.

? Чем отличаются эти движения?
– Это расстояние и есть амплитуда колебания. Запишем определение.

Амплитуда – это модуль наибольшего смещения от положения равновесия.
амплитуда обозначается А
и выражается в метрах в системе СИ
Обратим внимание на характер колебаний. Посмотрите, как выглядит полное колебание – движение тела из крайней точки и обратно в эту крайнюю точку.
Период – это промежуток времени, за которое происходит одно полное колебание.

Период обозначается – Т
Единицы измерения – секунда

– Для нахождения периода нам необходимо измерить время t наблюдения за колебаниями и разделить его на число колебаний N.
– Запишем формулу и произведём расчет.

t – время наблюдения за колебаниями
N – число колебаний

– Чему равен период колебаний?
– Есть ещё, одна характеристика колебаний называется частота – это число колебаний за одну секунду.
Обозначается частота греческой буквой ? (ню).
Частота определяется по формуле , число колебаний разделить на время, за которое произошли эти колебания.
Единица измерения названа Герц в честь немецкого ученого Генриха Герца, за его большие заслуги в изучении колебаний.

Частота это величина обратная периоду

4. Ребята, а как изменится частота, если мы увеличим период в 3 раза?
– А если частоту увеличим в 3 раза, что произойдёт с периодом?
– Правильно, эти величины обратно пропорциональны друг другу.
– А отчего может зависеть частота и период колебаний математического маятника. Предлагаю вам эксперимент:
– Возьмём два маятника с разной длиной нити и выедем систему из состояния равновесия. Что вы замечаете?
– Эту зависимость мы исследуем на лабораторной работе.
– При изучении колебаний, при решении задач на колебательные движения часто применяется ещё характеристика – циклическая частота количество колебаний за 6,28 секунд – 2 секунд.
Обозначается циклическая частота греческой буквой омега и определяется по формуле:

Выражается в с –1

– Итак, мы познакомились с основными величинами, характеризующие колебательное движение.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Тема: Маятник. Характеристики колебательного движения

познакомить учащихся с величинами, характеризующими колебательное движение: амплитуда, частота, период, фаза колебаний;

формировать умения анализировать, сравнивать явления, выделять основное, устанавливать связи между элементами содержания ранее изученного материала;

научить применять свои знания для решения учебных задач различного характера;

показать значимость данной темы и связь ее с другими науками;

развивать умение работы с дополнительной литературой, учебником;

воспитывать самостоятельность, трудолюбие, терпимость к мнению другого, прививать культуру умственного труда и интерес к предмету.

Тип урока: изучение нового материала.

Добрый день! Я рада всех вас видеть. И желаю каждому хорошего настроения, а оно начинается с улыбки.

Когда мы улыбаемся,
Мы самоисцеляемся,
И с силой наполняется,
Дарующей успех.

Поработаем, ребята, сегодня для ума и души.

Я предлагаю отгадать кроссворд. О чем пойдет речь на нашем уроке, мы узнаем, разгадав кроссворд.

Вопросы к кроссворду:

1. Физическая величина, характеризующая быстроту движения?(1)

2. Физическая векторная величина, равная изменению скорости с течением времени?(2)

3. Характеристика взаимодействия тел?(3)

4. Физическая векторная величина, измеряющаяся в метрах?(4)

5. Как называется падение тел под действием силы тяжести?(5)

6. В каких единицах измеряют углы?(6)

7. Изменение положения тела в пространстве с течением времени называется…(7)

8. Явление, возникающее между двумя соприкасающимися телами?(8)

9. Физическая величина, единицами измерения которой является век, год.(9)

Назовите мне ключевое слово – Колебания.

Какие величины, характеризуют колебательное движение.

Нам предстоит выяснить на уроке.

Ребята, что мы должны сегодня на уроке выяснить?

Какими же характеристиками характеризуются колебательное движение?

3. Изложение нового материала.

Как и любое движение, колебательное движение характеризуется рядом величин. Основными такими величинами при колебательном движении являются: период, частота и амплитуда.

Определение: амплитудой называют максимальное смещение от положения равновесия.

А – амплитуда – [м]

Следующая характеристика, к которой мы переходим, называется период колебаний.

Определение: периодом колебаний называется промежуток времени, в течение которого совершается одно полное колебание.

Период измеряется в секундах. Здесь еще хотелось бы добавить одну интересную вещь.

Заключается она в том, что, чем больше мы берем колебаний, число колебаний за большее время, тем точнее мы определим период колебаний.

Следующая величина – это частота.

Определение: число колебаний, совершенных за единицу времени, называют частотой колебаний.

- частота – [c-1] Þ [Гц]

Посмотрите, не случайно мы расположили две величины – период и частоту – рядом.

Если вы посмотрите на эти величины, вы увидите, как они между собой связаны: - период [c]. - частота – [c-1] Þ [Гц]

Период и частота связанные, через число колебаний и время, в течение которых это колебание совершается. Для каждой колебательной системы частота и период есть величины постоянные. Связь между этими величинами довольно проста: .

В заключение рассмотрим еще одну характеристику колебаний – фазу. О том, что такое фаза, более подробно мы будем говорить в старших классах. Сегодня мы должны рассмотреть, с чем можно эту характеристику сравнить, сопоставить и как ее для себя определить. Удобнее всего фазу колебаний сопоставить со скоростью движения маятника.

Таким образом, мы изучили величины, характеризующие колебательное движение. Тогда проведем закрепление пройденного материала.

4. Закрепление нового материала. Решение задач.

Предлагаю всем сделать следующие вычисления N=? ν=?

Для вычисления нам потребуется количества колебания и время . Для подсчета время воспользуемся телефоном. Количество колебаний простой подсчет.

Один обучающийся считает количество колебаний второй время. Давайте ограничимся 1 минутой или 60 секунд.

Самостоятельно вычислить количество колебаний, время колебаний 1 минута

Маятник совершил 20 колебаний за 1 мин 20 с . Найти период и частоту колебаний.

Запишем условие задачи с помощью таблицы.

5. Самостоятельная работа с самопроверкой.

Из положения равновесия.

По кривой траектории.

В вертикальной плоскости.

Обладающее той или иной степенью повторяемости во времени.

1. Интервал времени, за который совершается одно полное колебание, – это…

2. Число полных колебаний за 1 с определяет …

2. Наибольшее отклонение тела от положения равновесия – это…

3. Частота свободных колебаний пружинного маятника равен 10 Гц. Чему равен период колебаний?

3. Период свободных колебаний нитяного маятника равен 5 с. Чему равна частота его колебаний?

4. За 6 секунд маятник совершает 12 колебаний. Чему равна частота колебаний?

4. За 5 секунд маятник совершает 10 колебаний. Чему равен период колебаний?

Вариант 1: 4,2,3,2. Вариант 2: 3.4,1,1.

Итог урока. Выставление оценок за работу в классе.

Сегодня на уроке я узнал…….

Знания, полученные сегодня на уроке, пригодятся……..

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).

Домашнее задание.§26, 27 .

Сердце — это орган, имеющий массу 300 г. С 15 до 50 лет оно бьется со скоростью 70 ударов в минуту. В период между 60 и 80 годами оно ускоряет свое движение, достигая примерно 79 ударов в минуту. В среднем это составляет 4,5 тысячи пульсаций в час и 108 тысяч в день. В обычном режиме этот орган перекачивает 360 литров крови в час, а за всю жизнь — 224 миллиона литров. Столько же, сколько река Сена за 10 минут!

Чему равен период колебаний работы сердца ?

Небольшие размеры колибри и их способность сохранять постоянную температуру тела требуют интенсивного обмена веществ. Ускоряются все важнейшие функции в организме, сердце делает до 1260 ударов в минуту, увеличивается ритм дыхания — до 600 дыхательных движений за одну минуту. Высокий уровень обмена веществ поддерживается интенсивным питанием — колибри почти непрерывно кормятся нектаром цветов. Определите частоту колебаний сердца колибри.

3. Определение цели урока

4. Усвоение новых знаний

5. Первичное закрепление знаний

Беседа, демонстрации, записи на доске, заполнение блок-схемы.

"Свои примеры", "Сортировки". Работа в парах, взаимопроверка.

6. Контроль и самопроверка знаний

"Цветная феерия" (штриховка блок-схемы разными цветами).

Самостоятельная работа в малых группах (экспериментальное задание)

7. Подбивание итогов урока

Игра "Алфавит" или

9. Информация о домашнем задании

Комментарий учителя; записи на доске и в дневниках (обязательная часть, творческое задание " Трейлер ")

Организация начала урока
Мотивация учебной деятельности

В Сибири относительно защиты диких пчел, которые строят свои ульи в дупле дерева, от медведя, лесники вешают на крепкой бечевке колоду. Ее размещают немного ниже дупла, именно на пути медведя. Медведь, влезая на дерево, отталкивает колоду в сторону.

Вопрос к классу 1. Что происходит дальше?

Действительно, колода возвращается и больно бьёт медведя. Это продолжается многократно, пока обессиленный медведь не падает с дерева.

Вопрос к классу 2. Как одним словом назвать движение, осуществляемое колодой?

Действительно. Это колебание . Оно и будет объектом нашего изучения на уроке.

1. Визитная карточка (оформляется на отдельном листе, зачитывается учеником или учителем).

· Колебания широко представлены как в живой, так и в неживой природе.

· Они проявляют себя и в масштабах атома, и в масштабах Вселенной.

· Колебания жизненно необходимы: благодаря им мы слышим, дышим, говорим.

· Они же могут стать причиной разрушений и катаклизмов;

· Знание о колебаниях необходимы специалистам при сооружении мостов и домов, судов и самолетов, радиотехнической и звуковой аппаратуры и так далее;

Вопрос к классу: Интересна ли вам предложенная тема, считаете ли вы ее важной, или вы отводите себе роль медведя?

Постановка учебной цели: в результате знакомства с физическим процессом колебаний, необходимо заполнить блок-схему, которая содержит основные виды колебаний, и их характеристики.

4. Этап усвоения новых знаний и первичное закрепление

Колеблются деревья в лесу, пшеница в поле, струны музыкальных инструментов, мембрана телефона, ритмично сокращается наше сердце.

1. Приведите свои примеры колебаний.

2. Найдите в предложенном ряду лишнее словосочетание:

движение поплавка на поверхности воды; движение Луны вокруг Земли; движение качелей; движение пилы при распиловке дров.

(Предложенные словосочетания являются примерами колебаний, за исключением движения Луны - это вращательное движение).

Учитель. Шарик на нити, груз на пружине, колода на бечевке - это примеры колебательных систем. В начальный момент времени колебательная система находится в положении равновесия

Вопрос к классу. Как заставить шарик на нити осуществлять колебание? (отклонить шарик в сторону от положения равновесия).

Демонстрация 1 . Колебание шарика на нити.

Вопрос к классу: Какая особенность у этого вида движения? Как двигается шарик? (Движения шарика периодически повторяются, шарик по очереди смещается в разные стороны от положения равновесия)

Формулируем определение: Механические колебания - это периодически повторяемые движения, при которых тело по очереди смещается в разные стороны от положения равновесия. (учащиеся заполняют блок 1)

Во время колебаний тело периодически отклоняется от своего положения равновесия. Это отклонение называют смещением, которое можно измерить.

Вопрос к классу: В каких единицах может быть измеренно смещение?

Максимальное отклонение тела от положения равновесия называют амплитудой колебаний (А)

Колебание - это периодический процесс, и характеризуется периодом и частотой.

Вопрос к классу: Что называют периодом вращения? Что называют частотой?

2. Записать формулы определения Т, ν и связь между ними.

Период (Т) - время одного полного колебания

Частота (ν) - количество колебаний за единицу времени

[ν] = 1Гц ν =N/t T = 1/ ν

Ученики заполняют блок 2.

Все колебания можно разделить на свободные и вынужденные.

Демонстрация 2. Колебание шарика на нити и поршня.

Вопрос к классу: Чем отличаются эти колебания? Какое, с вашей точки зрения, является свободным? Вынужденным? Почему?

(Шарик колеблется сам, без внешнего воздействия, эти колебания являются свободными; поршень колеблется в результате внешнего воздействия, его колебания является вынужденными).

Задание классу: Выберите из предложенных вариантов определение свободных и вынужденных колебаний.

1.Колебания, происходящие в колебательной системе за счет внутренних сил после выведения системы из положения равновесия - _________________

2.Колебания, происходящие в колебательной системе под действием периодических внешних сил - _______________________

Ученики заполняют блоки 3, 4.

Упражнение "Сортировки" (работа в парах, взаимопроверка): Из приведенных примеров выберите примеры свободных и вынужденных колебаний, дополните своими примерами (по одному примеру каждого вида) : движение иглы в швейной машинке;

движение цветка под действием ветра; движение автомобильных "дворников"; движение качели;

движение "куклы - Неваляшки"; движение пилы при распиловке дров.

Колебания могут затухнуть и быть незатухающими.

Вопрос класса: что произойдёт спустя некоторое время с колебаниями шарика на нити? Почему?

(Амплитуда колебаний будет уменьшаться и постепенно колебания прекратятся через наличие в системе трения).

Учитель. Такие колебания называются затухающими. Следовательно, свободные колебания затухают.

Вопрос классу: вынужденные колебания можно назвать затухающими? Почему?

(Нет. Их амплитуда остается постоянной, пока действует сила. То есть, они не затухают).

Запись в блоке 2, 3. Свободные колебания затухают, вынужденные колебания являются незатухающими.

Колебание можно записывать: прибор сейсмограф записывает колебания земной коры, которые передаются очень чувствительному самописцу. Кардиограф записывает колебание сердца, оставляя след на подвижной ленте бумаги.

6. Контроль и самопроверка знаний.

1. Вправа " Цветная феерия ":

Заштриховать разными цветами элементы блок- схемы и показать учителю.

Красный - "все понятно";

Оранжевый - "почти все понятно"

Зеленый - "кое-что понятно"

Синей - "ничего не понятно".

[Если преобладают красно-оранжевые тона, то можно переходить к следующему этапу.

Наличие сине-зеленых говорит учителю о необходимости повторить объяснение нужного блока].

2.Работа в группах. Экспериментальное задание

Класс разбивается на 3-4 группы (4-5 учеников в группе).

Задание группам записаны на отдельных листах.

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.

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);

Е* - количество колебаний за один период (одно);

Ж - десерт, который колеблется (желе);

З - свободные колебания называются (затухающими);

И - колеблется в швейной машинке (игла);

К - периодически повторяемые движения (колебания);

Л - осуществляет колебание на ветке дерева (лист);

М - осуществляет колебание в часах (маятник);

Н - название буквы, которая помечает частоту (ню);

О - еще один периодический вид движения (оборот);

П - время одного полного колебания (период);

Р - амплитуда по существу (размах)

С - единица измерения периода (секунда);

Т - причина угасания колебаний (трение);

У - колеблется с ответом около доски (ученик);

Ф - помогал записывать колебание на уроке (фломастер);

Х- период, амплитуда, частота - одним словом (характеристики);

Ц - возникают в океане в результате колебаний земной коры (цунами);

Ч - количество колебаний за единицу времени (частота);

Ш* - частота колебаний 1 герц, что это значит (1 колебание за секунду);

Щ - предмет гигиены, который осуществляет колебание утром и вечером (зубная щетка);

9. Домашнее задание

1. Визитная карточка

· Колебания широко представлены как в живой, так и в неживой природе.

· Они проявляют себя и в масштабах атома, и в масштабах Вселенной.

· Колебания жизненно необходимы: благодаря им мы слышим, дышим, говорим.

· Они же могут стать причиной разрушений и катаклизмов;

1. Приведите свои примеры колебаний.

2. Найдите в предложенном ряду лишнее словосочетание:

1. Приведите свои примеры колебаний.

2. Найдите в предложенном ряду лишнее словосочетание:

1. Приведите свои примеры колебаний.

2. Найдите в предложенном ряду лишнее словосочетание:

1. Приведите свои примеры колебаний.

2. Найдите в предложенном ряду лишнее словосочетание:

Шарик на нити, груз на пружине, колода на бечевке - это примеры колебательных систем. В начальный момент времени колебательная система находится в положении равновесия

Вопрос . Как заставить шарик на нити осуществлять колебание? ( отклонить шарик в сторону от положения равновесия).

Вопрос к классу: Какая особенность у этого вида движения? Как движется шарик? ( Движения шарика периодически повторяются, шарик по очереди смещается в разные стороны от положения равновесия )

Вопрос: Как же называется такой вид движения?

Механические колебания - это периодически повторяемые движения, при которых тело по очереди смещается в разные стороны от положения равновесия .

Вопрос к классу : В каких единицах может быть измеренно смещение?

Вопрос к классу : А что такое амплитуда колебаний ?

Максимальное отклонение тела от положения равновесия называют …. (А)

Колебание - это периодический процесс, и характеризуется периодом и частотой.

Вопрос к классу : Что называют периодомколебаний?

Вопрос к классу Что называют частотой?

2. Записать формулы определения Т, ν и связь между ними.

Период (Т) - время одного полного колебания

Частота (ν) - количество колебаний за единицу времени

[ν] = 1Гц ν =N/t T = 1/ ν

Упражнение "Сортировки " (работа в парах, взаимопроверка): Из приведенных примеров выберите примеры свободных и вынужденных колебаний, дополните своими примерами (по одному примеру каждого вида) : движение иглы в швейной машинке;