Открытый урок "Динамика свободных колебаний". 10-й класс

Разделы: Физика

Класс: 10

Цели урока:

  1. Систематизация, углубление и расширение знаний учащихся.
  2. Отработка применения элементов математического анализа.
  3. Развитие навыков исследовательской работы.

ХОД УРОКА

I. Организационный момент.

II. Повторение.

  1. Вспомним, что называется колебательным движением.
  2. Каковы основные характеристики колебательного движения? (Амплитуда, период, частота + единицы измерения в СИ.)
  3. Какие виды колебаний вы знаете?

III. Изложение нового материала. 

1. После того, как учащиеся занесут в конспект уже известные характеристики колебательного движения, вводится понятие циклической частоты, ее формула, единицы измерения и физический смысл.

2. Установление связи между основными характеристиками колебательного движения:

3. Введение понятия гармонических колебаний.

4. Динамика свободных колебаний. Пружинный маятник.

а) рассмотрение горизонтального пружинного маятника (силы трения не учитываются, деформации пружины невелики и считаются упругими)

б) вывод уравнения свободных колебаний пружинного маятника.

в) анализ выведенной зависимости:

- каков физический смысл производной? (Учащиеся должны подойти к тому, что ускорение – вторая производная от координаты по времени.)

- обратить внимание учащихся на тот факт, что в данном случае вторая производная некоторой функции пропорциональна самой функции, взятой с противоположным знаком. Какая функция обладает таким свойством?

- учащиеся делают вывод о характере свободных колебаний пружинного маятника и о графике, при помощи которого могут быть представлены последние.

г) анализ коэффициента k/m, подведение учащихся к выводу (по единицам измерения k и m) о равенстве:

д) вывод формулы периода свободных колебаний пружинного маятника

5. Динамика свободных колебаний. Математический маятник.

а) запись (без вывода и анализа) уравнения свободных колебаний математического маятника

б) запись без вывода формулы периода свободных колебаний математического маятника

IV. Решение задач.

  1. Уравнение свободных колебаний пружинного маятника имеет вид: ax= - 25x. Определите циклическую частоту, частоту и период колебаний. Какова жесткость пружины этого маятника, если масса груза 100 г?
  2. Уравнение свободных колебаний математического маятника имеет вид: ax= - 81x. Определите циклическую частоту, частоту и период колебаний этого маятника. Какова длина его нити?

V. Подведение итогов.

VI. Домашнее задание.

  1. §§ 36–37.
  2. Осуществить вывод и анализ уравнения свободных колебаний математического маятника. Результаты занести в конспект (в качестве образца – вывод и анализ уравнения свободных колебаний пружинного маятника).
  3. Составить и решить 2 задачи на работу с уравнениями свободных колебаний пружинного и математического маятников.