Programma delle lezioni di fisica. Argomento della lezione: Moto oscillatorio

1. Oscillazione armonica

Movimento oscillatorio- si tratta di un movimento che si ripete nel tempo, in cui un punto, uscito dalla posizione di equilibrio, si muove nello spazio in un certo intervallo limitato.

Oscillazioni sono chiamati gratuito , se si verificano a causa dell'energia inizialmente impartita nella successiva assenza di influenze esterne sul punto oscillante.

Se durante un movimento oscillatorio passa un certo tempo dopo il quale si ripete la posizione del punto nello spazio, tale oscillazione viene chiamata periodico.

I processi periodici sono molto diffusi in natura e tecnologia. Esempi di processi periodici sono la rotazione della Terra attorno al suo asse e attorno al Sole, il lavoro del cuore, l'oscillazione del pendolo, le onde sull'acqua, la corrente elettrica alternata, la luce, il suono, ecc.

Dei movimenti periodici, i più semplici sono vibrazioni armoniche – oscillazioni in cui la quantità oscillante cambia nel tempo secondo la legge del seno o del coseno. Qualsiasi vibrazione complessa può essere scomposta in una serie di vibrazioni armoniche.

Le oscillazioni armoniche sono oscillazioni periodiche con un periodo.

X - lo spostamento di un punto dalla posizione di equilibrio è determinato da seno o coseno.

A è l'ampiezza delle oscillazioni, la massima deviazione dalla posizione di equilibrio che si ottiene durante il movimento oscillatorio.

– fase di oscillazione. La fase caratterizza la frazione dell'ampiezza che lo spostamento avrà in un dato istante.

– la fase iniziale caratterizza la frazione dell'ampiezza che lo spostamento avrà nell'istante temporale iniziale.

Consideriamo sotto l'influenza di quali forze si verificano le oscillazioni. Per fare questo devi sapere M E X. Analizzando le oscillazioni del peso, vediamo che il peso si ferma in posizioni estreme e poi si muove nella direzione opposta, cioè il peso ha velocità e accelerazione variabili.

Velocità

Accelerazione

Dalla seconda legge di Newton:

Sotto forza

il carico è sottoposto a vibrazioni armoniche.

m e ω sono costanti,

Le vibrazioni armoniche si verificano sotto l'azione di forze elastiche o quasi elastiche.

Il ruolo di una forza quasi elastica può essere svolto dalla forza risultante:

O

L'equazione (7) è chiamata equazione differenziale della vibrazione armonica.

2. Pendolo fisico e matematico.

Consideriamo un pendolo fisico con un angolo di deflessione φ. Un pendolo fisico è un corpo che ha un asse di rotazione.

Per un pendolo fisico è necessario utilizzare l'equazione fondamentale della dinamica

Se designiamo la distanza dal centro di rotazione al punto di applicazione della forza - UN, spalla – p, allora il momento della forza può essere rappresentato:

Il segno meno mostra che il momento della forza porta ad una diminuzione dell'angolo di rotazione φ.

Dalla velocità angolare

Se l'angolo φ è piccolo, allora

(**)

Confrontiamo (*) e (**)

Periodo di oscillazione di un pendolo fisico

Il periodo di oscillazione di un pendolo fisico dipende dalla distribuzione della massa rispetto all'asse di rotazione per piccoli angoli di deviazione.

Esiste un pendolo matematico, un pendolo la cui lunghezza di sospensione è molte volte maggiore della dimensione del pendolo stesso. Permettere UNè la lunghezza del pendolo matematico, quindi il momento di inerzia del pendolo matematico:

Periodo di un pendolo matematico:

Il movimento di un pendolo matematico con ampi angoli di deflessione sarà periodico, ma non armonico (il periodo di oscillazione dipenderà dall'oscillazione). Le oscillazioni saranno armoniche a piccoli angoli di deflessione.

Data la lunghezza apr di un pendolo fisico è la lunghezza di un pendolo matematico tale che il periodo del pendolo fisico è uguale al periodo del pendolo matematico. T fisica = T mat

Viene chiamato un punto rimosso dal centro di rotazione di una quantità centro di laminazione. L'asse di laminazione ed il centro di laminazione sono reciprocamente reversibili.

3. Oscillazioni elettromagnetiche libere in un circuito oscillatorio

In un circuito contenente induttanza e capacità, possono verificarsi oscillazioni elettriche, in cui le quantità elettriche (cariche, correnti, tensioni) cambiano periodicamente e sono accompagnate da trasformazioni reciproche dell'energia dei campi elettrici e magnetici. Consideriamo un circuito costituito da una bobina con induttanza L, un condensatore con capacità C e un resistore con resistenza R collegati in serie (Fig. 1). Un circuito di questo tipo è detto circuito oscillatorio. Le oscillazioni nel circuito possono essere causate impartendo una certa carica iniziale ±q alle piastre del condensatore. Quindi, nell'istante iniziale t = 0, tra le armature del condensatore si forma un campo elettrico, la cui energia è . Poiché il condensatore è chiuso alla bobina di induttanza, inizierà a scaricarsi e la corrente elettrica I circolerà nel circuito, di conseguenza la carica sulle piastre del condensatore (e quindi l'energia del campo elettrico) diminuirà e l'energia del campo magnetico della bobina, che è uguale, aumenterà.

Lezione di fisica per l'undicesima elementare sull'argomento “Vibrazioni armoniche. Ampiezza, periodo, frequenza. Fase di oscillazione"

Lo scopo della lezione: introdurre gli studenti al concetto di oscillazioni armoniche, le condizioni in cui le oscillazioni sono considerate armoniche, le loro caratteristiche, dimostrare che le oscillazioni dei pendoli matematici e a molla sono armoniche, ricavare la formula per i periodi di questi pendoli, mostrare l'impossibilità di studiare fisica senza conoscenze della matematica, mostrano che il calcolo differenziale e il concetto di derivata sono potenti strumenti per lo studio e la ricerca di processi e fenomeni fisici.

Tipo di lezione: lezione per apprendere nuove conoscenze.

Durata della lezione: un'ora accademica.

Attrezzatura: pendoli matematici e a molla, un lungo nastro di carta largo 25 cm, un contagocce con inchiostro colorato, un proiettore multimediale con lavagna e un PC con il pacchetto installatoMicrosoft OfficeEUEGRAN1.

Struttura della lezione e tempo stimato

Approssimativo

tempo impiegato

IO. Organizzare il tempo

1 minuto

ІІ.

7 minuti

3.1 Motivazione delle attività di apprendimento degli studenti (messaggi sull'argomento, scopo, obiettivi della lezione e motivazione delle attività di apprendimento degli scolari)

3.2 Percezione e consapevolezza primaria di nuovo materiale, comprensione di connessioni e relazioni negli oggetti di studio

3.4 Risoluzione dei problemi

30 minuti

(5 minuti +

15 minuti

2 minuti

8 minuti)

IV.Riassumendo la lezione

( messaggio e riflessione sui compiti a casa)

7 minuti

Epigrafe per la lezione : “La scienza è una e indivisibile”
Vladimir Ivanovich Vernadsky (1863-1945), accademicoAccademia Russascienze , , cofondatore e primo presidente .

Durante le lezioni

IO. Organizzare il tempo

ІІ. Controllare i compiti, riprodurre e correggere le conoscenze di base degli studenti ( OPR frontale sistema operativo ).

1. In quali unità si misurano gli angoli nel SI? (SI

2. Come si chiama 1 radiante? (φ== =rad=360 0 ⇒ 1 rad = ≈

≈57,3 0)

3. Come si chiama la velocità angolare e quali sono le sue unità SI?

ω= ==2πυ ; (SI)

4. Come cambiano le coordinate di un punto quando si muove attorno a un cerchio? (x=R=x massimo =x massimo ; sì=R=sì massimo sì massimo )

5. Come si chiama la derivata di una funzione?f(x)? Qual è la formula della derivata?

( X )=

6. Qual è la derivata ((=)

((=)

X N (() ׳ = N )

nx ( ( nx ) ׳ = N )

7. Qual è il significato fisico (meccanico) del derivato?

a) moto uniforme:x=x ) + vt ( X ׳ ( T )=( X 0 + vt ) ׳ = v .

b) moto uniformemente accelerato:X =x 0 + v 0 T + ( X ׳ ( T )= (X 0 + v 0 T +) ׳ = v 0 + A = v .

Conclusione n. 1 : La derivata prima delle coordinate del corpo rispetto al tempo è uguale alla velocità del movimento del corpo.

V)(X ׳׳ ( T )= (X 0 + v 0 T +) ׳׳ =( v 0 + A ) ׳ =a

Conclusione n. 2 : І І La derivata -esima delle coordinate del corpo rispetto al tempo è uguale all'accelerazione del corpo. Con movimento uniformeX ׳׳ ( T )= (X 0 + v 0 T ) ׳ =a=0 non c'è accelerazione.

III. Imparare nuovo materiale

3.1 Motivazione per le attività di apprendimento degli studenti (messaggi sull'argomento, scopi, obiettivi della lezione e motivazione per le attività educative degli scolari -determinare insieme agli studenti, prestare attenzione al significato dell'epigrafe, al fatto che il materiale della lezione come oggetto di studio sarà considerato non solo dal punto di vista fisico, ma anche matematico (algebrico), dove la matematica funge da strumento).

3.2. Percezione e consapevolezza primaria di nuovo materiale, comprensione delle connessioni e delle relazioni negli oggetti di studio .

3.2.1. Cos'è l'oscillazione? (periodicamente movimento ripetitivo)

3.2.2. Quali sono le caratteristiche delle oscillazioni (quali sono le caratteristiche delle oscillazioni)? (coordinata, ampiezza, velocità, periodo, frequenza)

3.2.3 Di conseguenza, quali funzioni, dal punto di vista matematico, dovrebbero descrivere le oscillazioni: lineari, non lineari (potenza, logaritmica, trigonometrica (periodica))? - logicamente, poiché l'oscillazione è cosaperiodicamente si ripete, quindi, periodicamente.

3.2.4. Delle funzioni sopra indicate, quali sono considerate periodiche? (trigonometrico )

3.2.5. Quali funzioni trigonometriche periodiche conosci? ()

3.2.6. Cosa ne pensi, durante le oscillazioni del pendolo, come cambiano le sue coordinate, velocità e accelerazione - in modo continuo o brusco (discretamente)? (Cambiamento di coordinate, velocità e accelerazionecontinuamente )

3.2.7. E poiché è continua, quale delle 4 funzioni trigonometriche () dovrebbero essere descritte le quantità che caratterizzano qualsiasi processo oscillatorio? (SoltantoPerchésono continui eavere un divario -mostrare grafici ).

3.2.8. Definizione di vibrazioni armoniche.

Una quantità X (grandezza fisica) si considera oscillante (variabile) armonicamente se la derivata 2 di tale quantità è proporzionale a questa stessa quantità x, presa con il segno opposto:

(*) X - diff. eq. 2° ordine (condizione di armonicitàX )

3.2.9. Dimostriamo che solo le equazioni del tipo:x=x massimo peccato ω T e x=x massimo cos ω T

soddisfare l'equazione (*): =(peccato ω T ) ’ = ω X massimo cos ω T .

=( ω X massimo cos ω T ) ’ = - ω 2 X massimo peccato ω T = - ω 2 X .

=( cos ω T) ’ =- ω X massimo peccati ω T.

=(- ω X massimo peccato ω T) ’ = - ω 2 X massimo codice ω t= - ω 2 X. CON Perciò :

Conclusione: equazioni comex=x=x massimo peccato ω T peccato ω T E x=x massimo cos ω T Sonoarmonico.

3.2.10. Caratteristiche delle equazioni armoniche

x=x massimo peccato ω T

x=x massimo cos ω T , X massimo – ampiezza della vibrazione,ω T – fase di oscillazione,

ω – frequenza ciclica delle oscillazioni.

SI - rad, SI - rad/s, SI - m (se parliamo di oscillazioni meccaniche)

Definizione 1 : Ampiezza vibrazioni armonicheX massimo viene chiamato il valore più grande della quantità fluttuante che appare prima che venga chiamato il segnopeccato Ocos nell'equazione delle equazioni armoniche.

Definizione 2 : Il periodo delle oscillazioni armoniche T è il tempo di un'oscillazione

T = ; SI - s

Definizione 3 : Frequenza armonicaυ è chiamato numero di oscillazioni nell'unità di tempo.

υ = ; SI - s -1 ; Hz

Definizione 4 : Fase armonicaφ è la grandezza fisica sotto il segnopeccato Ocos nell'equazione delle equazioni armoniche e che, per una data ampiezza, determina in modo univoco il valore della grandezza oscillante.

φ = ω T ; SI - felice.

3.2.11. Dimostriamo che le oscillazioni dei pendoli sono armoniche:

una primavera: F controllo = -kx = ma; ⇒ UN = - X ; Perché UN = X ” , Poi abbiamo:

X ” = - X ⇒ primavera ω 2 = ⇒ ω = = ; DoveT = 2 π - formula per il periodo di oscillazione di un pendolo a molla.

b) matematico (un carico sospeso su un filo senza peso ed inestensibile, le cui dimensioni possono essere trascurate rispetto alla sua lunghezza)

F equinodo = -mgsin φ = mamma ; ⇒ - gsin φ = UN = X ” ; Perché peccato φ = ⇒ - G = “ X = - ω 2 X ; ⇒ matematico Il pendolo oscilla armoniosamente. Perchéω 2 = ⇒ ω = = ; DoveT = 2 π - formula per il periodo di oscillazione di un pendolo matematico.

3.2.12. Sperimenta con un pendolo per calamaio (sandbox).

Conclusione: L'esperienza conferma che il pendolo oscilla armoniosamente (poiché la traccia ha la forma di una sinusoide).

3.3 Riassumendo un breve riassunto dello studio del materiale teorico.

3.4 Risoluzione dei problemi

3.4.1 Compito sperimentale: trovare sperimentalmente il periodo di oscillazione di un pendolo a molla, il suoX massimo , annota l'equazione delle sue oscillazioni e trovav massimo EUN massimo .(molla con rigidità 40 N/m, carico 400 g)

T ≈ 0,67 secondi ⇒ υ == ≈ 1,5 Hz ⇒ x =0,05cos2 π 1,5 T = 0,05 cos 3 π T .

V= (t)= - 0,15 π peccato3 π T ; a=(t)=-0,45 π 2 cos3 π T

3.4.2 Problemi n. 4.1.5 e 4.1.6 (Raccolta di problemi di fisica, O.I. Gromtseva,

Esame, Mosca, 2015), p.67

3.4.3 Problemi n. 4.2.1 e 4.3.1. – per gli studenti deboli;

№ 4.3.12 e n. 12.3.2 - per studenti medi e forti.

IV .Riassumendo la lezione (messaggio e riflessione sui compiti).

4.1 D.z.§ 13,14,15, pagina 65 (Problemi dell'Esame di Stato unificato n. A1, A3), pagina 68 (compiti per soluzione indipendente - due problemi a scelta dello studente).

4.2 Riflessione

.

Insegnante di fisica :

Quando risolviamo qualsiasi problema, possiamo seguire due percorsi: induttivo e deduttivo. Il percorso induttivo presuppone la possibilità di generalizzazione nell'analisi della soluzione di problemi particolari; con il metodo deduttivo si può passare dai principi generali a quelli specifici.

Quale metodo è preferibile nel nostro caso?

Discuti la domanda in coppia ed esprimi la tua opinione.

Quindi, in base ai risultati della discussione, possiamo concludere che in questo caso dobbiamo utilizzare il metodo induttivo; dobbiamo ottenere tecniche comuni a qualsiasi oscillazione che ci permettano di descrivere lo statosistema oscillatorio in un momento arbitrario.

Pertanto, inizieremo la discussione con un problema particolare.

Compito 1.

La carica sulle piastre del condensatore cambia secondo la legge:

πt+

In quali momenti del periodo la corrente nel circuito è al suo valore massimo? Qual è la tensione in questi momenti? Quale frazione del massimo è in questi momenti di tempo? La capacità del condensatore nel circuito è 2 μF.

Offri uno schema per risolvere il problema, prova a trovare diversi approcci alla soluzione. (Lavoro in coppia)

Quindi mettiamo insieme i risultati della tua discussione. (Le idee proposte da varie coppie vengono raccolte alla lavagna, discusse e, di conseguenza, si formano due approcci alla risoluzione del problema: analitico e grafico).

Quali azioni sono necessarie per implementare la soluzione analitica?

Insegnante di matematica:

Studiando le leggi fisiche che collegano i cambiamenti di carica e di corrente in un circuito, sei giunto alla conclusione che

( T)= io( T) , quindi è necessario ricordare come trovare la derivata di una funzione trigonometrica.
-Ricordiamo le formule per le derivate delle funzioni trigonometriche e le derivate delle funzioni complesse.
-Trova le derivate delle seguenti funzioni (Diapositiva n. 6)

Insegnante di fisica:

Quindi, i principi matematici per trovare la derivata di una funzione trigonometrica complessa sono applicabili alla risoluzione del nostro problema.

Scrivi tu stesso l'equazione per modificare la forza attuale.

Presenta i tuoi risultati per la discussione generale.

Quindi, l'equazione per modificare la forza attuale è la seguente:

i(t)= - 0,03πsen(πt+3π).

Utilizzando il fatto che l'intensità della corrente al momento desiderato proviene dal valore massimo pari a 0,03π, creiamo l'equazione

0,03πsen(πt+3π).

Insegnante di matematica:

Questo tipo di equazione è trigonometrica.

Quali tipi di equazioni trigonometriche conosci e quali sono i metodi per risolverle?
-Risolvi tu stesso le equazioni proposte
(Diapositiva n. 8)

È possibile risolvere l'equazione del problema in modo simile?

Insegnante di fisica:

- Risolviamo la nostra equazione trigonometrica e troviamo i momenti di tempo richiesti. (Uno studente viene chiamato alla lavagna).

Per trovare la tensione sul condensatore in un dato momento, è necessario ottenere l'equazione di dipendenzatu( T). Conoscendo la relazione tra carica e tensione del condensatore, ottieni un'equazione e trova il valore di tensione desiderato. (Le attività vengono completate in modo indipendente nel foglio Appendice).

Creiamo un algoritmo di soluzione basato sulle capacità dell'analisi matematica.

1.Scriviamo le equazioni

cambiamenti nell'intensità della corrente nel tempo, utilizzando la relazione matematica tra i cambiamenti di carica e l'intensità della corrente.

2. Sapendo che l'intensità attuale nel momento desiderato è 1/6 del valore massimo, comporremo e risolveremo un'equazione trigonometrica e troveremo i momenti temporali corrispondenti.

3. Scriviamo l'equazione per la variazione di tensione e calcoliamola ai tempi precedentemente trovati.

Uno schema di soluzione simile può essere utilizzato per analizzare qualsiasi processo oscillatorio.

Come compito a casa ti viene assegnato il compito 2:

Il punto esegue oscillazioni armoniche con un periodo di 2 secondi, un'ampiezza di 50 mm e la fase iniziale è zero. Trovare la velocità e l'accelerazione del punto nel momento in cui lo spostamento del punto dalla posizione di equilibrio è di 25 mm.

Passiamo al secondo metodo per risolvere il problema originale: graficamente.

Insegnante di matematica:

Cosa devi sapere per rappresentare graficamente questa funzione?

Quale funzione è il grafico originale??

Quali trasformazioni del grafico devono essere apportate per rappresentare graficamente una funzione?

I (t)= - 0,03πsen(πt+3π)?

Come costruire i grafici delle funzioni mostrati nella diapositiva numero 10?

Insegnante di fisica:

Usiamo un grafico della funzione che riflette i cambiamenti di carica e corrente nel tempo (Diapositiva n. 12. Quali informazioni sulle condizioni del problema ti diranno i grafici? Rispondi tu stesso alla domanda del problema, utilizzando il foglio Appendice.

Le risposte sono le stesse?

Quale metodo è preferibile e perché?

Esiste un'altra soluzione? Pensa a questa domanda a casa.

Il metodo induttivo viene spesso utilizzato quando è necessario analizzare e confrontare i dati di un esperimento o di un'osservazione. In una delle lezioni precedenti abbiamo condotto un lavoro di laboratorio per studiare la dipendenza del periodo di oscillazione di un pendolo matematico dalla sua lunghezza. Come compito aggiuntivo, hai tracciato la dipendenza delle coordinate di un pendolo oscillante dal tempoX( T)=0,1 costo. Usiamo questo grafico per rispondere alle seguenti domande:

In quale parte del periodo un corpo che esegue oscillazioni armoniche percorrerà il seguente percorso:

dalla posizione intermedia all'estrema

la prima metà del viaggio

la seconda metà del viaggio

È possibile stimare sperimentalmente questi intervalli di tempo?

In quale periodo di tempo la velocità del corpo è inferiore a 2 volte la sua velocità massima?

Quali metodi matematici dovrebbero essere utilizzati per rispondere alle domande poste?

DIPARTIMENTO DI ISTRUZIONE E SCIENZE DELLA REGIONE DI KEMEROVSK Istituto scolastico statale di bilancio di istruzione professionale secondaria "TECNICA BELOVSKY DEL TRASPORTO FERROVIARIO" Reshetnyak Natalya Aleksandrovna, insegnante VIBRAZIONI ARMONICHE SVILUPPO METODOLOGICO DI UNA LEZIONE DI FISICA APERTA Belovo 2013 Nota esplicativa Lo sviluppo metodologico è destinato alla conduzione di una lezione di fisica lezione sul tema "Oscillazioni armoniche" in gruppi di studenti che studiano presso l'istituto scolastico di istruzione professionale secondaria nelle professioni 150709.02 Saldatore (lavori di saldatura elettrica e saldatura a gas), 230103.02 Maestro dell'elaborazione delle informazioni digitali, 140446.03 Elettricista per la riparazione e la manutenzione di apparecchiature elettriche ( per settore). Piano della lezione Argomento: oscillazioni meccaniche Argomento della lezione: oscillazioni armoniche Tipo di lezione: apprendimento di nuovo materiale Obiettivi della lezione: * Gli studenti padroneggiano le conoscenze necessarie sull'argomento della lezione * Formare esperienza pratica affinché gli studenti possano applicare le conoscenze teoriche acquisite nella pratica * Formare la capacità di pianificazione degli studenti le loro attività * Formazione gli studenti hanno esperienza pratica nell'esecuzione di un esperimento fisico * Formazione negli studenti a trarre conclusioni indipendenti sulla base degli esperimenti * Formazione negli studenti la capacità di difendere il proprio punto di vista * Formazione della capacità di organizzare il lavoro in gruppo, distribuire ruoli in una squadra * Formazione negli studenti della capacità di valutare il proprio lavoro e il lavoro degli altri studenti della lezione KMO: programma delle lezioni, elenco degli studenti, lavagna, gesso, domande per sondaggio frontale, carte con compiti sull'argomento “Libero e oscillazioni forzate", schede con compiti per compiti sperimentali, foglie, treppiedi con giunti, un carico su una molla, una sfera di metallo sospesa, un metro a nastro, un contenitore con acqua, fili, nastro adesivo, forbici, magneti, quaderni di esercizi, libri di testo (Myakishev, G.Ya., Fisica. 11° grado [Testo]: libro di testo. per l'istruzione generale istituzioni: nozioni di base e profilo. Livelli / G.Ya.Myakishev, B.B. Bukhovtsev, V.M. Charugin; a cura di N.A.Parfentieva. - 21a ed. - M.: Education, 2012. - 399 p., ill.) articoli di cancelleria (penne, matite, righelli), calcolatrici, cronometri (nei cellulari). Durata della lezione: 45 minuti Sede: ufficio n. 13 Livello studenti: 2° anno. Insegnante: Reshetnyak N.A. Mappa tecnologica della lezione Tempo Contenuto parte della lezione Attività del docente Attività degli studenti Supporto didattico 3 min Parte organizzativa 1. Saluto 2. Appello 3. Definizione degli obiettivi Saluto Appello Saluto Appello Elenco degli studenti 37 min Parte principale 8 min Aggiornamento di base conoscenza 1. Sondaggio frontale 2. Lavoro su carte Sondaggio Risposte dal luogo Lavoro su un quaderno Appendice A Appendice B8 min Studio di nuovo materiale 1. Le vibrazioni libere si verificano secondo la legge del seno o del coseno 2. Definizione delle vibrazioni armoniche 3. Ampiezza delle vibrazioni armoniche 4. Frequenza delle vibrazioni armoniche 5. Una piccola digressione storica Racconto, dialogo, dimostrazione Ascolto, partecipazione al dialogo, annotazione di definizioni e formule di base su un quaderno Appendice B21 min, di cui: 4 min 5 min 4 min 8 min Consolidamento del materiale appreso Risoluzione di problemi sperimentali 1. Istruzioni, distribuzione di schede di compito 2. Conduzione di esperimenti 3. Registrazione dei risultati su un quaderno 4. Difesa del lavoro Briefing Consultazione se necessario Ascolto, valutazione Lavoro in piccoli gruppi Difesa del lavoro, valutazione reciproca Appendice D5 minParte finale Riflessione . Compiti a casa Forma finale di cortesia Valutazione della lezione Valutazione della lezione Domande per la riflessione - Appendice E Elenco di riferimenti e fonti 1. Myakishev, G.Ya., Physics. 11° grado [Testo]: libro di testo. per l'istruzione generale istituzioni con agg. per elettrone media: base e profilo. livelli / G.Ya.Myakishev, B.B.Bukhovtsev, V.M. Charugin; a cura di N.A.Parfentieva. - 21a ed. - M.: Educazione, 2012. - 399 p., l. malato. - (Corso classico). 2. Volkov, V.A. Sviluppi della lezione universale in fisica [Testo]: 11a elementare. /V.A. Volkov. - M.: VAKO, 2011. - 464 pag. - (Per aiutare l'insegnante di scuola). 3. Kabardin, O.F. Fisica [Testo]: Riferimento. materiali. Manuale manuale per gli studenti. / DI. Cabardin. - M.: Educazione, 1985. - 359 p., ill. 4. Landau, L.D. Fisica per tutti [Testo]: / L.D. Landau, A.I. Kitaygorodskij. - 3a ed., cancellata. - M.: Nauka, 1974. - 392 p., illustrato. 5. Fisica. 11° grado Livello base [Testo]: / cartella di lavoro per il libro di testo. - M.: VAP, 1994. - 286 p., illustrato. 6. Grigoriev, V.I. Forze della natura [Testo]: / V.I. Grigoriev, G.Ya. Myakishev. - 5a ed., rivista. - M.: Nauka, 1977. - 416 p., illustrato. 7. Moshchansky, V.N. Storia della fisica nella scuola secondaria [Testo]: / V.N Moshchansky, E.V. Savelova. - M.: Educazione, 1981. - 205 p., riprodotta. 8. Enochovich, A.S. Manuale di Fisica [Testo]: / A.S. Enochovich. - 2a ed., rivista. e aggiuntivi - M.: Educazione, 1990. - 384 p., ill. Appendice A Domande per rilievo frontale 1. Quali vibrazioni meccaniche si chiamano libere, forzate, smorzate? Dare esempi. 2. Cos'è un pendolo matematico? Elencare le caratteristiche di un pendolo matematico. 3. Come cambiano la velocità e l'accelerazione di un pendolo durante un periodo? Cosa succede all'energia del pendolo in questo momento? Appendice B Schede con compiti sull'argomento “Oscillazioni libere e forzate” Quali delle oscillazioni elencate sono libere e quali sono forzate? Opzione 1 a) Fluttuazioni delle foglie sugli alberi durante il vento. b) Battito cardiaco. c) Oscillazioni di un carico su una molla. d) Vibrazioni della corda di uno strumento musicale dopo che questo è stato tolto dalla sua posizione di equilibrio e lasciato a se stesso. e) Vibrazioni dell'ago nella macchina per cucire. Opzione 2 a) Vibrazioni del pistone nel cilindro. b) Vibrazioni di una palla sospesa ad un filo. c) Vibrazioni delle corde vocali durante il canto. d) Oscillazioni di spighe di grano in un campo al vento. e) Oscillazioni dell'altalena. Appendice B Testo di una digressione storica Galileo stabilì l'indipendenza del periodo di oscillazione di un pendolo dall'ampiezza e dalla massa, osservando durante una funzione nel Duomo di Pisa come oscillavano le lampade su una lunga sospensione, e misurò il tempo con il battito della sua proprio polso. Appendice D Soluzione di problemi sperimentali sul tema “Vibrazioni meccaniche” Opzione 1 Realizzare due pendoli con i mezzi disponibili con pesi della stessa dimensione e con sospensioni della stessa lunghezza, ma uno con massa maggiore dell'altro. Deviarli con lo stesso angolo dalla posizione di equilibrio. Calcolare i periodi delle loro oscillazioni. Confronta i valori ottenuti. Trarre una conclusione. Le oscillazioni si fermeranno nello stesso momento? Spiega perchè. Opzione 2 Realizza un pendolo di ferro con i materiali disponibili. Calcolare il periodo delle sue oscillazioni. Il periodo cambierà se si mette un magnete sotto il pendolo? Verifica sperimentalmente la tua ipotesi (posiziona il magnete a una distanza di 5-10 mm dal pendolo). Spiegare i risultati dell'esperimento. Opzione 3 Realizza un pendolo con i materiali disponibili. Calcolare il periodo delle sue oscillazioni. Quanto tempo ci vorrà perché le vibrazioni si estinguano? Abbassare il pendolo nell'acqua e misurare nuovamente il periodo di oscillazione e il tempo di decadimento. Confronta i valori ottenuti. Spiegare i risultati dell'esperimento. Opzione 4 Realizza un pendolo con i materiali disponibili. Calcolare il periodo delle sue oscillazioni. Come si dovrebbe modificare la lunghezza del pendolo affinché il periodo raddoppi? Verifica sperimentalmente la tua ipotesi. Trarre una conclusione su come il periodo di oscillazione di un pendolo dipende dalla sua lunghezza. Opzione 5 Realizza un pendolo con i materiali disponibili. Calcolare la frequenza delle sue oscillazioni. Come dovrebbe essere modificata la lunghezza del pendolo in modo che la frequenza raddoppi? Verifica sperimentalmente la tua ipotesi. Trarre una conclusione su come il periodo di oscillazione di un pendolo dipende dalla sua lunghezza. Appendice E Domande per la riflessione - Cosa ti ha interessato di più in classe oggi? - Come hai imparato il materiale trattato? - Quali sono state le difficoltà? Sei riuscito a superarli? - La lezione di oggi ti ha aiutato a comprendere meglio le problematiche dell'argomento? - Le conoscenze acquisite nella lezione di oggi ti saranno utili? 2

Tipo di lezione: lezione sulla formazione di nuova conoscenza.

Obiettivi della lezione:

• formazione di idee sulle vibrazioni come processi fisici;
• chiarimento delle condizioni per il verificarsi delle oscillazioni;
• formazione del concetto di vibrazione armonica, caratteristiche del processo oscillatorio;
• formazione del concetto di risonanza, sua applicazione e metodi per affrontarlo;
• sviluppare un senso di assistenza reciproca, la capacità di lavorare in gruppi e coppie;
• sviluppo del pensiero indipendente

Attrezzatura: pendoli a molla e matematici, proiettore, computer, presentazione dell'insegnante, CD “Biblioteca di ausili visivi”, foglio di apprendimento per lo studente, carte con simboli di quantità fisiche, testo “Fenomeno di risonanza”.

Su ogni tavolo è presente una scheda di acquisizione delle conoscenze per ogni studente, un testo riguardante il fenomeno della risonanza.

Durante le lezioni

I. Motivazione.

Insegnante: Per capire cosa verrà discusso nella lezione di oggi, leggi un estratto dalla poesia "Mattina" di N.A. Zabolotskij

Nato dal deserto
Il suono fluttua
Il blu vacilla
C'è un ragno su un filo.
L'aria vibra
Trasparente e pulito
Nelle stelle splendenti
La foglia oscilla.

Quindi oggi parleremo di fluttuazioni. Pensa e nomina dove si verificano le fluttuazioni nella natura, nella vita, nella tecnologia.

Gli studenti nominano diversi esempi di oscillazioni(diapositiva 2).

Insegnante: Cosa hanno in comune tutti questi movimenti?

Studenti: Questi movimenti vengono ripetuti (diapositiva 3).

Insegnante: Tali movimenti sono chiamati oscillazioni. Oggi parleremo di loro. Annota l'argomento della lezione (diapositiva 4).

II. Aggiornamento delle conoscenze e apprendimento di nuovo materiale.

Insegnante: Dobbiamo:

1. Scopri cos'è l'oscillazione?
2. Condizioni per il verificarsi delle oscillazioni.
3. Tipi di vibrazioni.
4. Vibrazioni armoniche.
5. Caratteristiche della vibrazione armonica.
6. Risonanza.
7. Risoluzione dei problemi (diapositiva 5).

Insegnante: Osserva le oscillazioni del pendolo matematico e a molla (le oscillazioni vengono dimostrate). Le oscillazioni sono assolutamente ripetibili?

Studenti: NO.

Insegnante: Perché? Si scopre che la forza di attrito interferisce. Allora cos'è l'esitazione? (diapositiva 6)

Studenti: Le oscillazioni sono movimenti che si ripetono esattamente o approssimativamente nel tempo.(diapositiva 6, clic del mouse). La definizione è scritta su un quaderno.

Insegnante: Perché l’oscillazione continua così a lungo? (diapositiva 7) Utilizzando pendoli a molla e matematici, viene spiegata con l'aiuto degli studenti la trasformazione dell'energia durante le oscillazioni.

Insegnante: Scopriamo le condizioni per il verificarsi delle oscillazioni. Cosa occorre perché le oscillazioni abbiano inizio?

Studenti: Devi spingere il corpo, applicargli forza. Per far durare a lungo le oscillazioni è necessario ridurre la forza di attrito (diapositiva 8), le condizioni si annotano su un quaderno.

Insegnante: Ci sono molte fluttuazioni. Proviamo a classificarli. Vengono dimostrate le oscillazioni forzate e le oscillazioni libere su pendoli a molla e matematici (diapositiva 9). Gli studenti annotano i tipi di vibrazioni sui loro quaderni.

Insegnante: Se la forza esterna è costante, le oscillazioni vengono chiamate automatiche (clic del mouse). Gli studenti annotano sui loro quaderni le definizioni di vibrazione libera (slide 10), forzata (slide 10, clic del mouse), automatica (slide 10, clic del mouse).

Insegnante: Le oscillazioni possono anche essere smorzate o non smorzate (slide 11 con un clic del mouse). Le oscillazioni smorzate sono oscillazioni che, sotto l'influenza di forze di attrito o di resistenza, diminuiscono nel tempo (diapositiva 12); tali oscillazioni sono mostrate nel grafico della diapositiva.

Le oscillazioni continue sono oscillazioni che non cambiano nel tempo; Non ci sono forze di attrito o resistenza. Per mantenere le oscillazioni non smorzate è necessaria una fonte di energia (diapositiva 13); tali oscillazioni sono mostrate nel grafico della diapositiva.

Vengono forniti esempi di oscillazioni (diapositiva 14).

1 opzione scrive esempi oscillazioni smorzate.

opzione 2 scrive esempi oscillazioni non smorzate.

1. vibrazioni delle foglie sugli alberi durante il vento;
2. battito cardiaco;
3. vibrazioni oscillanti;
4. oscillazione del carico sulla molla;
5. riorganizzazione delle gambe quando si cammina;
6. vibrazione della corda dopo averla tolta dalla posizione di equilibrio;
7. vibrazioni del pistone nel cilindro;
8. vibrazione di una pallina su un filo;
9. l'ondeggiare dell'erba in un campo al vento;
10. vibrazione delle corde vocali;
11. vibrazioni delle spazzole dei tergicristalli (tergicristalli di un'auto);
12. vibrazioni della scopa del custode;
13. vibrazioni dell'ago della macchina da cucire;
14. vibrazioni della nave sulle onde;
15. oscillare le braccia mentre si cammina;
16. vibrazioni della membrana del telefono.

Studenti Tra le oscillazioni indicate, scrivono esempi di oscillazioni libere e forzate a seconda delle opzioni, quindi si scambiano informazioni e lavorano in coppia (diapositiva 15). Negli stessi esempi eseguono anche compiti sulla divisione in oscillazioni smorzate e non smorzate, quindi si scambiano informazioni e lavorano in coppia.

Insegnante: Vedi che tutte le oscillazioni libere sono smorzate e le oscillazioni forzate non sono smorzate. Trova le oscillazioni automatiche tra gli esempi forniti. Gli studenti si attribuiscono un voto sulla scheda di padronanza delle conoscenze al punto 1 della scheda di padronanza delle conoscenze ( Allegato 1)

Insegnante: Tra tutti i tipi di oscillazioni si distingue un tipo speciale di oscillazione: armonica.

Il manuale “Biblioteca degli ausili visivi” mostra un modello di oscillazioni armoniche (meccanica, modello 4 oscillazioni armoniche) (diapositiva 16).

Quale funzione matematica è rappresentata graficamente dal modello?

Studenti: Questo è un grafico della funzione seno e coseno (fare clic sulla diapositiva 16).

Studenti annotare le equazioni delle vibrazioni armoniche su un quaderno.

Insegnante: Ora dobbiamo esaminare ciascuna quantità nell'equazione della vibrazione armonica. (Lo spostamento X è mostrato sul pendolo matematico e a molla) (diapositiva 17). Lo spostamento X è la deviazione di un corpo dalla sua posizione di equilibrio. Qual è l'unità di spostamento?

Studenti: Misuratore (diapositiva 17, clic del mouse).

Insegnante: Sul grafico delle oscillazioni, determinare lo spostamento ai tempi 1 s, 2 s, 3 s, 4 s, 5 s, 6 s, ecc. (diapositiva 17, clic del mouse). Il valore successivo è X max. Cos'è questo?

Studenti: Spostamento massimo.

Insegnante: Lo spostamento massimo è chiamato ampiezza (slide 18, clic del mouse).

Studenti L'ampiezza delle oscillazioni smorzate e non smorzate viene determinata sui grafici (slide 18, clic del mouse).

Insegnante: Prima di considerare la quantità successiva, ricordiamo i concetti di quantità studiati nel 1° anno. Contiamo il numero di oscillazioni di un pendolo matematico. È possibile determinare il tempo di un'oscillazione?

Studenti: SÌ.

Insegnante: Il tempo di un'oscillazione completa è chiamato periodo - T (diapositiva 19, clic del mouse). Misurato in secondi (diapositiva 19, clic del mouse). Puoi calcolare il periodo utilizzando la formula se è molto piccolo (diapositiva 19, clic del mouse). I punti sono contrassegnati in diversi colori sul grafico.

Studenti Il periodo viene determinato sul grafico trovandolo tra punti di colori diversi.

Insegnante su un pendolo matematico mostra frequenze diverse per diverse lunghezze del pendolo. Frequenza ν– il numero di oscillazioni complete per unità di tempo (slide 20).

L'unità di misura è Hz (scorrere 20 clic del mouse). Esistono formule di relazione tra periodo e frequenza. ν=1/Ò Ò=1/ν (scorrimento di 20 clic del mouse).

Insegnante: La funzione seno e coseno viene ripetuta fino a 2π. Frequenza ciclica (circolare) ω(omega) oscillazioni è il numero di oscillazioni complete che si verificano in 2π unità di tempo (diapositiva 21). Misurato in rad/s (diapositiva 21, clic del mouse) ω=2 πν (diapositiva 21, clic del mouse).

Insegnante: Fase di oscillazione– (ωt+ φ 0) è una quantità sotto il segno seno o coseno. Si misura in radianti (rad) (diapositiva 22).

Viene chiamata la fase di oscillazione all'istante iniziale (t=0). fase iniziale – φ 0. Si misura in radianti (rad) (diapositiva 21, clicca).

Insegnante: Ora ripetiamo il materiale.

a) Agli studenti vengono mostrate le carte con le quantità, loro nominano queste quantità. ( Appendice 2)

b) Agli studenti vengono mostrate delle carte con le unità di misura delle grandezze fisiche. Dobbiamo dare un nome a queste quantità.

c) A ogni quattro studenti viene consegnata una carta con un valore, devono raccontarla secondo il piano della diapositiva 23. Quindi i gruppi si scambiano le carte con un valore e completano lo stesso compito.

Studenti assegnarsi i voti sulla pagella (clausola 2, Appendice 1)

Insegnante: Oggi abbiamo lavorato con pendoli a molla e matematici; le formule per i periodi di questi pendoli si calcolano utilizzando formule. Su un pendolo matematico dimostra periodi di oscillazione a diverse lunghezze del pendolo.

Studenti scopri che il periodo di oscillazione dipende dalla lunghezza del pendolo (diapositiva 24)

Insegnante su un pendolo a molla dimostra la dipendenza del periodo di oscillazione dalla massa del carico e dalla rigidità della molla.

Studenti scopri che il periodo di oscillazione dipende dalla massa in proporzione diretta e dalla rigidezza della molla in proporzione inversa (slide 25)

Insegnante: Come si fa a spingere fuori un'auto se è bloccata?

Studenti: Devi far oscillare la macchina a comando.

Insegnante: Giusto. In tal modo, utilizziamo un fenomeno fisico chiamato risonanza. La risonanza si verifica solo quando la frequenza delle oscillazioni naturali coincide con la frequenza della forza motrice. La risonanza è un forte aumento dell'ampiezza delle oscillazioni forzate (diapositiva 26). Il manuale “Biblioteca degli ausili visivi” illustra un modello di risonanza (meccanica, modello 27 “Oscillazione di un pendolo a molla” con una frequenza di >2Hz).

Per studenti Si propone di evidenziare il testo sull'influenza della risonanza. Mentre il lavoro viene eseguito, suonano la Sonata al chiaro di luna di Beethoven e il Valzer dei fiori di Čajkovskij ( Appendice 4). Il testo è segnalato con i seguenti segni (si trovano nello stand in ufficio): V – interessato; + sapevo; - non sapevo; ? – Vorrei saperne di più. Il testo rimane nel quaderno di ogni studente. Nella prossima lezione, dovresti tornare sull'argomento e rispondere alle domande degli studenti se non trovano le risposte a casa.

III. Fissare il materiale.

avviene sotto forma di compiti (diapositiva 27). Il problema viene discusso in consiglio.

Per studenti Si propone di risolvere autonomamente i problemi in base alle opzioni presenti nelle schede di avanzamento (diapositiva 28) A seguito del lavoro svolto durante la lezione, l'insegnante assegna un voto complessivo.

IV. Riepilogo della lezione.

Insegnante: Cosa hai imparato di nuovo in classe oggi?

V. Compiti a casa.

Tutti imparano gli appunti della lezione. Risolvi il problema: utilizzando l'equazione della vibrazione armonica, trova tutto ciò che puoi (diapositiva 29). Trova le risposte alle domande quando contrassegni il testo. Chi lo desidera può trovare materiale sui benefici della risonanza e sui pericoli della risonanza (puoi scrivere un messaggio, un abstract o preparare una presentazione).