Механические колебания. 9-й класс

Возраст учащихся от 25 лет до 30 лет. 

За партами сидят люди, совершившие тяжкие преступления. Поэтому, важной воспитательной задачей каждого учебного предмета, является необходимость осужденного в получении  образования. Данный урок способствует развитию интереса учащихся к учению, к изучаемому предмету, к окружающим физическим явлениям. На уроке развиваются познавательные способности учащихся, речь, память, внимание, воображение, восприятие нового материала. На уроке учитель развивает у учащихся навыки самоконтроля и самооценки своей деятельности.

Презентация используется на разных этапах урока дозировано (Слайды работают по щелчку).

(Сл.2)

Тип урока: Урок «открытия новых знаний».

Цель урока:  Создать условия для прочного осознанного восприятия темы данного урока. Продолжение формирование целостной картины мира на примере процесса колебаний.

Задачи урока:

• Предметные: Ввести в мир колебательного движения (мотивация). Сформировать у обучающихся представление о колебательном движении, выяснить условия возникновения и существования колебаний, изучить основные характеристики колебаний.
  Учить учащихся правильно использовать формулы при решении задач и помочь обучающимся осмыслить практическую значимость данного изучаемого материала.
• Метапредметные: Продолжать развивать у обучающихся познавательный интерес к предмету, используя данные о применении изучаемых явлений в окружающей среде, прививать культуру умственного труда, развивать мышление. Учить уметь ставить перед собой цели занятий, слушать, воспринимать, анализировать, сравнивать, наблюдать, обобщать, делать самостоятельно выводы, оценивать полученный результат.
• Личностные: Продолжать развивать у обучающихся коммуникативные компетенции: речь, память, использование физической символики. Продолжать развивать креативные способности: мышление, воображение, самоконтроль. Учить извлекать пользу из образовательного процесса для себя.

Технология: ИКТ.

Оборудование для урока: демонстрационное: шарик на нити, груз на пружине, сосуд (кювета) с растительным маслом (вязкая жидкость), компьютер.

Презентация: «Механические колебания».

Ход урока

1. Организационный момент.
2. Актуализация опорных знаний. Сообщение темы урока.
3. Изучение новых  знаний. Мотивация.
4.  Закрепление изученного материала.
5. Рефлексия. Подведение итогов урока.

Ожидаемые результаты:

Обучающиеся должны научиться:

1. Формулировать определение механических колебаний, выделять главный признак колебательного движения, распознавать колебательные процессы в окружающем нас мире по его определению, описанию, характерным признакам на основе имеющихся знаний, приводить примеры колебательных движений, грамотно и чётко выражать свои мысли, делать самостоятельно выводы.
2. Понимать смысл физических величин, которые характеризуют механические колебания, самостоятельно добывать новые знания об этих физических величинах с помощью эксперимента.
3. Решать простейшие задачи с применением формул, которые связывают характеристики колебаний, все результаты выражать в системе СИ.

Конспект урока

1. Орг. момент ( 1 мин.)

2. Актуализация опорных знаний. Сообщение темы урока.

Вопросы для кроссворда:

1. Физическая величина, которая характеризует быстроту движения тела?
2. Изменение скорости с течением времени – это……
3. Физическая величина, характеризующая взаимодействие тел?
4. Линия, по которой движется тело.
5. Падение тел под действием силы тяжести
6. Прибор для измерения длины тела.                                                                    
7. Единица измерения силы.
8. Изменение положения тела в пространстве с течением времени – это….
9. Что упало на голову Ньютону, и после этого был открыт закон Всемирного тяготения.   (Сл.4 ).

3. Изучение новых знаний. Мотивация.

1. Мы живём в мире, где всё находиться в движении. Из всех видов движений особое место для нас сейчас занимают колебательные движения – оно самое распространённое в природе и технике, в окружающем нас мире.

Колеблются деревья, трава на лугу, струны музыкальных инструментов, поршень двигателя внутреннего сгорания, пульсирует Солнце, сердце нашего организма, движение голосовых связок, движение наших внутренних органов, клеточки головного мозга и  т.д.

Колебания многогранны. Иногда они выступают как друг и помощник человека, а иногда как коварный враг.

Неучтённые колебания могут привести к разрушению сложных технических сооружений, вызвать серьёзные заболевания человека. Всё это делает необходимым, чтобы их изучили.

Примеров колебаний мы привели много, и, несмотря на это,  все колебания имеют общие признаки и описываются одинаковыми математическими уравнениями.

Нам с вами надо выяснить, что такое колебания? По какому признаку мы их можно отличить от других видов движения?

2. Слайд 5

А) колебание шарика на нити

Б) колебание маятника часов

В) колебание груза на пружине

Г)  колебания крыльев насекомых и птиц

Д) биение нашего сердца

Е) движение автомобиля на рессорах

Учитель: Вы видите примеры движения тел. Посмотрев внимательно, скажите: Что общего в этих примерах?

Учащиеся: Все движения повторяются.

Учитель: А как они повторяются?

Учащиеся: Через определённое время.

Учитель: А как эти движения можно назвать?

Учащиеся: Колебания.

Учитель: Сделайте вывод из сказанного.

Учащиеся делают вывод.

Учащиеся под диктовку учителя записывают в тетрадь определение колебания и основной признак.

Колебания – это движение, которое периодически повторяется через определённые промежутки времени.

Основной признак колебаний – повторяемость или периодичность. (Сл.6)

3. Проведите эксперимент: 

А) груз на нити  выведите из состояния покоя

Б) книгу, с помощью вашей руки «заставьте» совершать колебания

Учитель: Эти виды колебаний чем-то отличаются друг от друга?

Учащиеся делают вывод, что шарик на нити после первоначального на него воздействия движется (совершает колебания) сам по себе, а книга совершает движения (колебания) под воздействием внешней силы (под действием силы руки).

Учитель: Верно, эти колебания совершенно разные. Шарик на нити совершает колебания свободно, а книга – под действием руки -  т.е. её вынуждают, заставляют совершать колебания – они и называются вынужденными. В зависимости, какие силы действуют на тело,  различают свободные и вынужденные колебания. (Сл.7).

Учащиеся делают запись в тетрадь.

1.) Свободные колебания  - это колебания, происходящие под действием внутренних сил.

2) Вынужденные колебания = это колебания, происходящие под действием внешних сил, выводящей тело из положения равновесия.

3) Система тел, способная совершать свободные колебания, называется колебательной системой.

Учитель: Приведите примеры различных видов колебаний. (Сл.8)

Учитель: А теперь выясним условия возникновения и существования колебаний.

Демонстрация: шарик на нити, я его отклоняю, но не отпускаю. Чтобы шарик на нити совершал колебания, мы должны подействовать силой. На шарик действует сила, но колебаний нет. Почему?

Учитель: Само по себе тело будет двигаться?

Учащиеся: Нет.  Нужна сила, которая будет его возвращать в состояние равновесия, т.е. наличие «возвращающей силы».

Учитель:  Правильно. Это первое условие.

Учитель: Как долго тело будет совершать колебания? Почему оно останавливается?

Учащиеся: колебания  прекращаются, т.к. трение существует.

Учитель: Как вы думаете, как будет вести себя  шарик на нити, если его поместить в растительное масло?

Эксперимент: шарик на нити, кювета с растительным маслом.

Учащиеся: делают вывод из эксперимента:  Колебания сразу прекращаются, т.к. возникает большое сопротивление движению.

Учитель: Вот вам и второе условие.

Так, какие условия необходимо создать, чтобы возникали и существовали механические колебания?

Учащиеся: Отвечают и делают запись в тетрадях: (Сл.9)

1) Наличие «возвращающей « силы, стремящейся вернуть колебательную систему в положение равновесия

2) В колебательной системе должно быть малое трение.

Учитель: Колебательное движение, как и любое другое движение, характеризуется физическими величинами. Вот сейчас и поговорим о характеристиках колебательного движения.

Эксперимент:  У вас на столах шарики на нити разной длины. Приведите их, пожалуйста, в движение.

Ох, «размах» колебаний у вас у всех получился разный.

1. Вот этот «размах» колебаний в физике определяют физической величиной, которую называют – АМПЛИДУДА. (Сл 10).

Хм  ( или А) - амплидуда - это максимальное отклонение от положения равновесия (м).

Учитель: Эксперимент: Теперь все вместе получите колебания с амплитудой 15 см, используйте для этого линейку. МОЛОДЦЫ!

2. Внимательно, наблюдайте за колебаниями системы. Что вы заметили?

Учащиеся:  положение тела изменяется относительно равновесия.

Учитель: Да, за каждый момент времени колеблющееся тело занимает определённое положение относительно положения равновесия.

Введём новую характеристику – СМЕЩЕНИЕ.

Х – смещение – это отклонение колеблющейся точки от положения равновесия в данный момент времени  (м) (это координата тела).
Основными величинами при колебательном движении являются: период, частота.

Период – это время, за которое совершается одно полное колебание – Т (сек). (Сл 11)

Эксперимент №1.  Выполните следующее задание. Будьте внимательны:

Отклонив маятник на 15 см от положения равновесия, подсчитайте число  n полных колебаний, за время  t =20 сек.

Запишите:  n =……..

№ 2. Выведите формулу для периода колебаний. Ещё раз внимательно прочитайте определение периода, которое мы записали.

№ 3. Определите период колебаний вашей системы.

Частота колебаний – это число колебаний совершаемых за 1 сек. - n (ню) (Гц)

№ 4. Определите частоту колебаний по своим данным.  (Сл.12).

Период и частота колебаний, величины взаимно обратные, т. е. (связаны между собой следующей зависимостью).  (Сл.13.).

Учитель: Ребята у  вас по результатам  эксперимента получились разные результаты. Как вы думаете, почему?

Ученики: Наверное, разные длины маятника.

Учитель:  Да, вы правы. Мы этот ответ запомним, и будем работать с ним на следующем уроке.

Учитель: Вот мы и изучили колебательное движение, рассмотрели  физические величины, характеризующие колебательное движение.

Теперь проведём закрепление пройденного материала.

4. Закрепление изученного материала.

Исследование: проводят учащиеся самостоятельно: (сл. №14).

Подсчитайте частоту и период колебаний собственного сердца, результаты запишите в тетрадь.

Порядок исследования:

1. Положите левую руку удобно на стол и расслабьтесь.

2. Нащупайте пульс пальцами правой руки.

3. Подсчитайте число пульсаций крови за 1 мин.

4. Определите период колебаний вашего сердца – Т

5. Определите частоту колебаний вашего сердца. - n.

6. При вычислении соблюдайте систему СИ.

7. Сравните  свой пульс с нормальным пульсом у людей в возрасте от 18 до 30 лет.

Нормальный пульс у людей в возрасте от 20 до 30 лет 72 – 85 частота ударов в минуту.

Это надо знать:  Пульс – это количество ударов сердца в минуту (периодические колебания стенок сосудов, вызванные изменениями давления крови в течении одного сердечного цикла.

5. Рефлексия. Подведение итогов урока: (сл.15).

Учитель: Всюду в нашей жизни   мы  встречаемся с колебательными движениями: пульсируют сердце и лёгкие, колеблются ветки деревьев при порыве ветра, ноги и руки при ходьбе, пульсируют звёзды, а возможно и вся наша Вселенная, колеблются атомы в узлах кристаллической решётки.

Л.И.Мандельштам говорил, что если посмотреть историю физики, то можно увидеть, что главные открытия были связаны по существу с колебаниями. Предела для знания нет.

Урок наш подошёл к концу, и мы должны подвести итоги нашей работы на уроке.

Вместе подумаем  - всё ли нам удалось на уроке, продуктивно ли мы поработали. Думаю, на уроке вы не скучали. Работали все с интересом.

1. А вы как оцениваете свою работу на уроке?

2. Данный материал вам пригодиться в жизни?

3. Где именно, можете мне это сказать?

4. Вспомните наш девиз к уроку:

«Знание – столь драгоценная вещь, что его не зазорно добывать из любого источника».

5. Он соответствует нашему уроку?

6. Почему Вы так думаете?

Да, мы свои знания о колебаниях пополнили и использовали разные источники.

На следующих уроках мы продолжим пополнять наши знания о механических колебаниях.

Ваши оценки за урок:… (учитель выставляет оценки за работу на уроке).…

(Д/З в нашей школе учащимся на дом не даётся).

Спасибо за урок! Всего вам доброго! (Сл.16)

Используемая литература для подготовке к уроку.

1. «Ф-9», А.В.Пёрышкин, Е.М.Гутник, М. «Дрофа». 2007г.
2. Презентация «Механические колебания»
3. Интернет-ресурсы.