Цели урока: привести примеры
колебательных движений; дать определение
колебательного движения; изучить его
характеристики; развивать представления
учащихся о различных видах движения; воспитывать
умение наблюдать, слушать и делать выводы.
Оборудование: различные
колебательные системы, предметы, которые могут
совершать колебания, модель двигателя
внутреннего сгорания, видеомагнитофон и
телевизор, плакаты.
Ход урока
1. Вступительное слово учителя о новой
теме
2. Повторение
Что такое механическое движение? Как
понимать относительность движения? Дайте
определение пути, перемещения, траектории.
3. Изучение нового материала
Сообщение учащегося. Колебательное
движение – одно из самых распространённых в
природе и технике. Почти невозможно себе
представить такую область явлений, в которой бы
не встречались колебания. Колеблются деревья в
лесу, пшеница в поле, трава на лугу, листья на
деревьях. Колеблются струны музыкальных
инструментов, мембрана телефона, диффузор
громкоговорителя, звучащий колокол, двигатели
машин. Колеблются провода, телевышки, заводские
трубы, трубопроводы, плоскости самолёта, корпус
ракеты, поршни двигателей и т.д. Колебательные
движения происходят и на нашей планете
(землетрясения, приливы и отливы), и в космосе
(пульсирует Солнце, совершая одно колебание за 160
мин). С колебаниями мы встречаемся также в живых
организмах: биение сердца, дыхание, колебания
голосовых связок, движения конечностей при
ходьбе и плавании, движение глаз при чтении.
Колебания играют большую роль в жизни
человека. Без знания законов колебаний нельзя
было бы создать часы, радио, телевизор, телефон,
компьютер и многие другие современные
устройства и машины. Иногда колебания выступают
как друг и помощник человека, а иногда – как
коварный враг. (Демонстрирует видео с
разрушением моста через реку Тэкома-Нэрроуз в
США под действием колебаний, вызванных ветром.)
Неучтённые колебания могут привести к
разрушению сложных технических сооружений и
вызвать серьёзные заболевания человека. Всё это
делает необходимым их всестороннее изучение.
Учитель. Так что же такое колебания?
Эту тему не оставили без внимания поэты и
композиторы.
• Что стоишь, качаясь, тонкая рябина,
Головой склоняясь до самого тына?
• Голубой вагон бежит, качается,
Скорый поезд набирает ход.
Ах, зачем же этот день кончается?
Пусть бы он тянулся целый год.
• Качает, качает, качает
Задира-ветер фонари над головой.
Шагает, шагает, шагает
Весёлый парень по весенней мостовой.
Листает, листает, листает,
Учебник физики листает на ходу.
Не знает, не знает, не знает,
Что каждым утром я вслед за ним иду.
• Твист и чарльстон, вы заполнили шар земной.
Вальс оттеснён, без вины виноватый.
Но, затаён, он всегда и везде со мной.
И несёт он меня, и качает меня,
Как туманной волной.
• На закате ходит парень возле дома моего.
Поморгает мне глазами и не скажет ничего.
• Качается вагон, стучат колёса глухо,
И хочется сойти, но остановок нет.
От станции «Любовь» до станции «Разлука»,
У нас с тобой билет, у нас с тобой билет.
• Нас шторма солёные качали,
Обжигал горячим солнцем юг.
Не грусти, подруга, на причале,
Нет судьбы матросской без разлук.
• Корабль наш упрямо качает
Крутая морская волна.
Поднимет и снова бросает
В кипящую бездну она.
• Закачала волны синева
Скоростной огонёк самолёта.
До свиданья, до завтра, Москва,
Завтра снова с тобой на работу.
• Вспомним ночи холодные и костры над рекой,
Аппетиты огромные и мешки за спиной.
Вспомним, как под ёлками дрожали,
О постелях тёплых вспоминали
И о мутных струйках песню пели
Километрах в тридцати от цели.
• И пусть качает, качает волна морская
И далеко от нас родной маяк.
И пусть качает, качает, я твёрдо знаю,
Любые штормы может вынести моряк.
• Спелый хлеб закачается,
Жизнь – она не кончается.
Жизнь, она продолжается каждый раз.
Будут плыть в небе радуги,
Будет мир, будут праздники.
И шагнут внуки-правнуки дальше нас.
• О чём поёшь, моя берёза,
Качаясь тихо, как во сне?
И почему, не знаю, слёзы,
И почему, не знаю, слёзы
Приходят светлые ко мне.
• Далеко-далеко, где кочуют туманы,
Где от лёгкого ветра колышется рожь.
Там, в родимом краю, у степного кургана,
Обо мне вспоминая, как прежде, живёшь.
• Я качал тебя на своих руках,
То кляня судьбу, то моля.
Друг без друга нам не прожить никак.
Будем вместе жить, Земля.
• Мы рубим ступени… Ни шагу назад.
И от напряженья колени дрожат,
И сердце готово к вершине бежать из груди.
Весь мир на ладони – ты счастлив и нем
И только немного завидуешь тем,
Другим, у которых вершина ещё впереди!
• В мокрых палатках спят друзья,
Только дежурным спать нельзя.
Сосны качаются в ночи, словно орган, гудя.
А у костра ни сесть, ни лечь,
Сколько же может дождик сечь?
Слушай, давай станцуем вальс в ритме дождя.
• Я помню, медленно солнце садилось
В синеву, в синеву.
А может, мне это всё только снилось
Наяву, наяву.
Всё так же кружат стаи чаек
Белоснежны и легки.
Как будто ветер над морем качает
Белых роз лепестки.
• Астры осенние, грусти цветы,
Тихи, задумчивы ваши кусты.
Тихо качаетесь, грустно склоняясь,
Осенью поздней к земле.
• Солнце и утро снова встречу завтра.
Тёплоё море будет нас качать.
Снова твой голос я услышу завтра,
Только до завтра надо подождать.
• Пока качает полночь усталый материк,
Я солнце собираю на дорогах.
Потом его увозят на флагах корабли,
Сгрузив туман у моего порога.
• Над мостом сияющим кораблик раскачаю,
А потом, как с горки, с радуги скачусь.
Заберусь повыше звёзд, Луну толкну плечами,
А когда захочется, на Землю возвращусь.
• Сколько дорог нас по свету качали,
Сколько чудес мы в дороге встречали,
Сколько хороших друзей мы нашли – там вдали.
• А всё кончается, кончается, кончается.
Едва качается перрон и фонари.
Глаза прощаются, надолго разлучаются.
И так всё ясно, ничего не говори.
(Стихи читают ведущие по очереди.
Через 2–3 стихотворения повторяется вопрос: «Что
такое колебания? Какие движения называются
колебаниями?» Наконец ученики догадываются и
дают определение колебательным движениям.
Определение подрабатывается и записывается в
тетрадь: колебания – повторяющиеся движения.)
Учитель. Движения могут повторяться
строго одинаково. (Демонстрирует равномерные
движения деталей двигателя внутреннего сгорания.)
Движения могут повторяться с изменениями. (Демонстрирует
затухающие движения веток растения.)
Колебания могут быть свободными.
Свободные колебания протекают под действием
запаса энергии, полученного от тела, которое
возбудило колебания. Свободные колебания
затухают. Для вынужденных колебаний необходимо
постоянное поступление энергии, иначе они
прекращаются. (Демонстрирует свободные и
вынужденные колебания. Демонстрирует
видеофрагмент движения яхты при полном штиле,
малом и сильном волнении.) Чем отличаются
движения? Амплитуда – модуль наибольшего
смещения от положения равновесия. Амплитуда
обозначается А, Xm, Ym и
выражается в метрах. (Демонстрирует колебания
различных грузов на пружинах различной
жёсткости.)
Обратим внимание на характер
колебаний. Период – промежуток времени, за
которое происходит одно полное колебание. (Попутно
выясняет, как выглядит полное колебание –
ученики часто за колебание принимают половину
движения от одной крайней точки до другой или от
положения равновесия до ближайшего положения
равновесия.) Период всегда обозначается буквой
Т и выражается в секундах. Для нахождения
периода нужно время t наблюдения за
колебаниями разделить на количество колебаний N.
В СИ период выражается в секундах и определяется
по формуле T = t/N.
А теперь представим себе жаркий летний
день, лесную полянку, запахи цветов. Откуда-то
появляется шмель, он деловито гудит, кружится
между цветов и собирает пыльцу.
Становится жарко, и мы передвигаемся в
тень. Очень быстро появляются комары. Они
назойливо пищат, лезут в лицо. Цветы их совсем не
интересуют. Вопрос: почему шмель гудит, а комар
пищит? (Ученики быстро находят правильный
ответ: комар чаще машет крыльями, чем шмель.)
Ещё одна характеристика колебаний
называется частота – это количество
колебаний за 1 с. Чтобы найти частоту, нужно число
колебаний разделить на время, за которое
произошли эти колебания. Частоту мы обозначаем
греческой буквой ню, которая пишется так:  . Частота
определяется по формуле = N/t и выражается в с–1. 1 с–1
= 1 Гц. Единица названа герцем в честь
немецкого учёного Генриха Герца (1857–1894) за его
большие заслуги в изучении электромагнитных
колебаний и электромагнитных волн.
При изучении колебаний, при решении
задач на колебательные движения и в практической
деятельности часто применяется ещё
характеристика – циклическая частота.
Циклическая частота – количество колебаний за
6,28 – два  (пи)
секунд. Обозначается циклическая частота
греческой буквой  (омега). Циклическая
частота
определяется по формуле = 2 и выражается также
в с–1.
4. Физкультразминка (проводит
физорг класса)
1. Встать, выпрямиться, сделать вдох
через нос и выдох через рот. Руки поднять в
стороны ладонями вверх и оставить в
горизонтальном положении. Ладони поднять вверх
на 5 см, а затем опустить ниже исходного положения
на 5 см. Проделать упражнение 4 раза. Затем
проделать это упражнение, увеличив амплитуду
движений в 2 раза. Вернуться к первоначальной
амплитуде. Вернуться в исходное положение.
2. Руки вытянуть горизонтально перед
собой. Выполнить скрещение рук поочерёдно:
правая вверху, левая внизу, и наоборот. Выполнить
движение 4 раза. Повторить упражнение, увеличив
частоту в 2 раза. Вернуться к первоначальной
частоте. Вернуться в исходное положение.
3. Руки поставить на пояс. Выполнить
наклоны в сторону 8 раз. Повторить упражнение,
увеличив в 2 раза период и амплитуду движений.
Вернуться в исходное положение.
5. Продолжение урока
Учитель. Если колебания происходят с
небольшой амплитудой и не оставляют разрушений,
то невозможно определить, были колебания или не
были. Тем более трудно сказать, какими они были.
Часто бывает нужно изучить характер колебаний
после того, как они произошли. Для изучения
колебаний их записывают. Для этого к предмету,
который совершает колебания, прикрепляют перо
или другой предмет, который оставляет след на
движущейся ленте. Записанная картина колебаний
называется осциллограммой, или графикомкардиограммой.
(Демонстрирует кардиограмму. Для записи
колебаний используется капельница,
изготовленная из гибкого пузырька из-под
витаминов – капли воды падают на доску, которая
предварительно вытерта меловой тряпкой, чтобы
капли не растекались по поверхности. Учитель
демонстрирует запись колебаний капельницы и
осциллограмму из множества капель. затем
соединяет капли плавной кривой. А ученики
вспоминают, как называется такая кривая, –
синусоида. Таким образом, получается, что
колебания капельницы и другие похожие колебания
протекают по закону синуса или косинуса.)
колебаний. График колебаний сердца называется
6. Закрепление
Учитель. Что такое колебания? Какие
бывают колебания? Чем они отличаются? Приведите
примеры колебаний. Что такое амплитуда? Как
обозначается амплитуда? Что такое период? Как
обозначается период? Какова формула периода?
Какова единица периода? Что такое частота
колебаний? Когда удобно для характеристики
колебаний применять частоту, а когда – период?
Как обозначается частота? Какова формула
частоты? Какова размерность частоты? Какова
единица частоты? Что такое циклическая частота?
Какова формула циклической частоты? Какова
единица циклической частоты? Что такое
осциллограмма? Для чего нужны осциллограммы? Что
такое кардиограмма? Для чего нужны кардиограммы?
По каким законам протекают колебания?
Решите задачи:
1. За 5 с звучания струна совершила 2200
колебаний. Какова частота колебаний? Каков
период колебаний? Какая нота звучала?
2. Груз на пружине совершал колебания
амплитудой 5 см и периодом 2 с. Сколько колебаний
совершил груз за это время? Какой путь прошёл
груз за это время? Каково перемещение груза за
это время?
7. Итоги урока
(Выставление оценок, похвала в адрес
чтецов, физорга и помощников.)
ДЗ. Приведите по 10 примеров
свободных и вынужденных колебаний. Выучите
определения, формулы и единицы. Решите задачу:
груз на длинной нити за минуту совершает 20
колебаний; определите период, частоту и
циклическую частоту колебаний. Для желающих:
привяжите к ветке дерева на высоте около 1,5 м
нить с небольшим грузом и пронаблюдайте, как
зависят период и частота колебаний от длины нити
и от массы груза. Запишите выводы. Нарисуйте
картину наблюдений. |
