Урок в 11 классе с использованием НИТ

Урок в 11 классе с использованием НИТ (31.10.2008)
Тема: «Колебания».
Цель: обобщить и систематизировать, проверить знания учащихся и выяснить степень усвоения материала по данной
теме.
Задачи: показать универсальность основных закономерностей колебательных процессов для колебаний любой
физической природы, убедиться в единстве законов физики, увидеть единую картину мира, в которой колебания
занимают очень большое место.
Тип урока: обобщающий
Оборудование: математический маятник, метроном, компьютер, телевизор, видеомагнитофон, дидактические пособия
для самостоятельной работы.
(видео 1 и музыка «Природа»), учитель читает стихотворение
Рожденный пустыней колеблется звук,
Колеблется синий на нитке паук,
Колеблется воздух - прозрачен и чист,
В сияющих звездах колеблется лист
(Н. Заболотский)
Доброе утро! Как вы догадались, мы продолжаем тему «колебания». Сегодня на уроке мы
обобщим и систематизируем полученные ранее знания, дадим сравнительную характеристику
механических колебаний, которые мы легко наблюдаем и ЭМК, наблюдать которые можно только
с помощью осциллографа (видео 2). Еще раз убедимся в единстве законов физики, увидим
единую картину мира, в которой колебания занимают очень большое место.
Итак: КОЛЕБАНИЯ –это…(Уч-к: повторяющиеся во времени изменения колебательной системы)
Например…
Уч- к: механические (показ маятника и метронома)повторяющиеся отклонения в
ту и другую сторону; ЭМК (осциллограф приложение2)периодические изменения во времени
заряда, силы тока и напряжения.
Колебания почти всегда связаны с периодическими изменениями энергии одного вида в другой:
механич. Уч-к:Wk→Wp→…
ЭМК : Уч-к:Wэ→Wм→… (графики изменения энергии на ПК из Л.Р.приложение 4)
Колебания различной физической природы имеют много общих закономерностей: на примере
«.».». математического и пружинного маятников, а так же RCL- контура проследим это: (У-к
на доске заполняет таблицу, а класс отслеживает это по своим таблицам лист №1 см. прилож.)
Вопрос
- ответ
Какие бывают колебания:
свободные и вынужденные
словия выполнения свободных
- выведение системы из положения
колебаний
равновесия
- наличие внутренних сил, возвр….
математический и пруж.маятники
RCL- контур
отклонение маятника
зарядка конденсатора
величины, характеризующие
колебания: период
частота колебаний
циклическая частота
;
T
√
w
√=
;
v=
;
w=
v=
w=
w=
Колебания листочка не всегда подчиняются гармоническим законам, но колебания
маятника или RCL- контура – гармонические
(выходит другой уч-к к доске)
Уравнения
колебаний X(t)?q(t)?
X/(t)? q/(t)?
X(t) )= x mCosw0t
q(t) =q mCosw0t
v(t ) )= vmCos(w0t+ )
i(t) = I mCos(w0t+ )
X//(t)? q//(t)?
a(t)= a mCos(w0t+ )
u(t)=.U mCos(w0t+
Вы уже заметили, что между гармоническими колебаниями различной природы
существует глубокая математическая закономерность. (табл №1 см.прилож.таблицы)
Какие конкретные аналогии мы видим?
X
q
V= X/
i= q/(t)
a= X//
esi/L= I /= q //(t)
m
L
k
1/C
Fупр=kx
U=
p=mv
Ф=Li
q
Сравните теперь графики гармонических колебаний – еще одно подтверждение общего
математического механизма (лист1см. прилож.табл.)
Но это графики незатухающих колебаний, а в природе чаще можно встретить…..(диск
2.2.3 прилож.№3)
Причина этого?…
У-к: трение µ
активное сопротивление Ra
Выход из этого?..
У-к: АКС – это системы в которых поддерживаются
вынужденные колебания,
примеры: голосовые связки, органные трубы в мех. к. и ГВЧК (источник переменного тока) в ЭМК.
В АКС будут совершаться вынужденные колебания только при условии совпадения w 0=wв.с., а
это?... У-К: РЕЗОНАНС (диск 2.3.4 прилож.№3)
А теперь проверим как вы выучили теорию (лист№2 прил.). Возьмите тест т ответьте на
вопросы. Через 5 минут проверим (обмен с соседом, ответы на тест на доске).
Решая задачи на колебания вы, наверное, уже заметили общие черты в методах подхода –
алгоритм? Сформулируем его окончательно. (на экране алгоритм решения задач) (лист№3
прилож.)
Проговариваем основное.А теперь проверим как вы умеете применять это на практике. (лист
№4 прилож.). Решаем на том же листочке 10-15 мин.
Я благодарю всех за работу, окончательные итоги подведем на следующем уроке по
результатам контрольного задания. Сдайте листки с ответами и записывайте домашнее
задание (Д/З: сб.задач УГНТУ стр. 233 №19,21,22,16 и стр.237 № 3,9)
Приложения к уроку.
1. Видеофрагмент «Времена года», Ридерз Дайджес;(видео 1)
2. Видеофрагмент работы осциллографа; лабораторные работы по физике 10 класс;
3. Открытая физика. Версия 2,5, часть 1 и 2, под редакцией МФТИ Козел С.М.,
Физикон;
4. Л.Я. Боревский, Курс физики XXI века для школьников и абитуриентов, часть 2,
Термодинамика и электродинамика. Медиахауз;
5. 1С: Школа «Физика», библиотека пособий 7-11 класс, Дрофа FORMOZA;
6. Лабораторное оборудование: математический маятник, метроном;
7. Приложения в таблицах (см. далее)
ПРИЛОЖЕНИЯ таблицы и листы
Таблица 1.
лист №1
Лист №2
Лист №3
Алгоритм
решения задач по теме «Колебания».
При решении задач на тему «механические колебания»
рекомендуется:
1.
2.
3.
4.
Записать заданное в задаче уравнение и уравнение гармонических колебаний в общем виде,
сопоставить эти уравнения и определить основные характеристики (смещение, амплитуду, период,
частоту, фазу) в соответствии с условием задачи.
Скорость и ускорение материальной точки при гармонических колебаниях, а так же максимальное
значение этих величин, определяют из уравнения гармонических колебаний, параметры которого
соответствуют данным задачи.
Период колебаний определяется по формуле T 
2n
, в разных ситуациях по формулам периода
w
колебаний математического и пружинного маятника.
Пользоваться законом сохранения и превращения энергии в задачах о математических пружинах и
маятниках.
При решении задач на тему «электромагнитные колебания»
рекомендуется:
1.
2.
3.
При рассмотрении процессов, происходящих в колебательном контуре, использовать закон
сохранения и превращения энергии, а так же общий подход, применяемый при решении задач на
гармонические колебания.
Учесть, что переменный ток – вынужденные электромагнитные колебания, для которых
применимы те же характеристики, что и для механических колебаний.
Помнить, что электромагнитные волны распространяются в вакууме со скоростью света.
Лист №4
Задания для самостоятельного решения.
Вариант 1.
Сила тока в колебательном контур, содержащем катушку индуктивности 10мГц, меняется по закону:
i  0,01sin( 10 4 Пt) A .
Найдите: амплитудное значение силы тока; период, частоту и циклическую
частоту колебаний; амплитудное значение заряда и напряжения на конденсаторе; напишите уравнение
зависимости заряда и напряжения на обкладках конденсатора от времени:
q = q (t), u = u (t).
Как изменится циклическая частота, если в колебательном контуре заменят конденсатор на другой
меньшей в 36 раз емкостью?
Вариант 2.
Заряд на обкладках конденсатора колебательного контура, содержащего катушку индуктивности 0,01Гц
меняется по закону q=2*10-6cos(104 Пt) Кл. Найдите амплитуду колебаний заряда qm; период и частоту
колебаний. Запишите уравнение зависимости напряжения на конденсаторе от времени и силы тока в
контуре от времени u= u(t), i= i(t).
Как изменится период колебаний в идеальном колебательном контуре, если емкость конденсатора
уменьшится в 9 раз?
Вариант 3.
Сила тока в колебательном контур, содержащем катушку индуктивности 5мГц, меняется по закону:
i=0,25sin50Пt. амплитудное значение силы тока; период, частоту и циклическую частоту колебаний;
амплитудное значение заряда и напряжения на конденсаторе; напишите уравнение зависимости заряда и
напряжения на обкладках конденсатора от времени: q = q (t), u = u (t).
Как изменится циклическая частота, если в колебательном контуре заменят конденсатор на другой
меньшей в 16 раз емкостью?
Вариант 4.
Напряжение на обкладках конденсатора колебательного контура, содержащего катушку индуктивности
0,01Гц меняется по закону u=20cos105Пt . Найдите амплитуду колебаний напряжения; период и частоту
колебаний. Запишите уравнение зависимости заряда на конденсаторе от времени и силы тока в контуре от
времени q= q(t), i= i(t).
Как изменится период колебаний в идеальном колебательном контуре, если индуктивность катушки
увеличится в 9 раз?