Колебания.Характеристики колебаний.
план-конспект урока по физике (8 класс) на тему

Тема урока: Колебания. Характеристики колебания.

Цель урока: ознакомление с понятиями: колебательное движение, свободные колебания, колебательная система, маятник, развитие зрительного восприятия, внимания, смысловой и опосредованной памяти, логического мышления; повышение мотивации к учению через формирование отношения к материалу урока.

Задачи урока: 

1) рассмотреть процесс колебаний и его особенностей на примере нитяного маятника;

2) сформировать представление о колебательном движении и его особенностях;

3) выяснить условия возникновения свободных колебаний;

4) развивать способность и умение наблюдать природные явления и процессы;

5) проанализировать факторы взаимодействия человека и природы;

6) обсудить экологические проблемы, связанные с изучением механики: строительство высотных сооружений и сейсмическая неустойчивость, механические колебания сооружений и их влияние на окружающую среду.

Оборудование:метроном, игрушка – неваляшка, пружинный и нитяной маятники, камертон, к/ф «Колебания в физике», металлический шарик, наклонная плоскость, широкая чашка, сосуд с водой, поплавок.

Ход урока

I . Оргмомент

II. Актуализация знаний (фронтальный опрос)

1. Дать определение механического движения. Примеры.

(это изменение положения тела в пространстве с течением времени относительно других тел).

2. Какие виды механического движения Вы знаете?

(равномерное и неравно мерное). Примеры.

3. Что называется равномерным движением?

(движение без ускорения, т.е. движение с постоянной скоростью), т.е. а = 0.

4. Дать определение неравномерного движения. Привести примеры.

(это движение с ускорением, т.е. с изменяющейся скоростью, причем скорость может меняться как по модулю, так и по направлению).

5. Назовите виды неравномерного движения.

(равноускоренное и криволинейное). Примеры.

6. Каким видом движения является свободное падение тел? Почему?

(равноускоренным, т.к. , т.е.  сонаправлены).

7. Почему движение тела, брошенного вертикально вверх, является равнозамедленным?

(, т.е. векторы скорости тела и ускорения направлены противоположно).

8. Как направлены векторы скорости и ускорения при криволинейном движении?

(они перпендикулярны по отношению друг к другу, т.е.  )

9. Как называется движение, которое возникает при отделении от тела какой-либо части или в результате присоединения к телу другой части? Примеры.

(реактивное). (Движение ракет, реактивных самолетов, каракатиц, кальмаров, осьминогов и т.д.)

10. Какие величины являются общими для вышеперечисленных видов движения?

(скорость, ускорение, перемещение, траектория)

11. Какими величинами дополнительно характеризуется криволинейное движение?

(период, частота, угловая скорость, угол поворота)

12. Заполнить таблицу (поэтапно)

III. Изложение нового материала

1. Создание проблемной ситуации (показ фрагмента из к/ф «Колебания в физике» или демонстрация колебаний: игрушка – неваляшка, маятник нитяной и пружинный, метроном

Вопрос: Как называется такой вид движения?

Ответ: Колебания

Вопрос: Чем этот вид движения отличается от других видов движения?

Ответ: Повторяемостью или периодичностью, следовательно –

Колебания – это движение или процессы, которые точно или приблизительно повторяются через определенные промежутки времени.

Примеры колебательных движений: качели, маятник часов, приливы и отливы, восход и заход Солнца, землетрясения, ветви деревьев и т.д.

Общей чертой разнообразных колебаний является периодичность.

Вопрос: Что такое период?

Ответ: Промежуток времени, через который движение повторяется (T)

Важно! За период тело дважды проходит положение равновесия.

Колебания могут быть свободными и вынужденными (примеры: движение нитяного маятника – это свободные колебания, движение иглы швейной машины – вынужденное колебание)

За положение равновесия принимается точка, в которой при отсутствии движения результирующая сила равна 0.

Рисунок 1.

Свободные колебания – это колебания, происходящие благодаря первоначальному запасу энергии.

Обсуждение вопроса: могут ли возникнуть колебания в системах, изображенных на рисунке?

Рисунок 2

Проверить экспериментально.

Вывод: колебания возникают не во всех системах, а только в колебательных.

Системы тел, которые способны совершать свободные колебания, называются колебательными системами.

Условия возникновения свободных колебаний

- наличие устойчивого равновесия;

- силы трения в системе достаточно малы;

- наличие первоначального запаса энергии.

Колебательные системы – это довольно широкое понятие, применимое к разнообразным явлениям. Рассмотренные нами колебательные системы называются маятниками. Существуют несколько типов маятников: нитяные и пружинные.

Маятник – это твердое тело, совершающее под действием приложенных сил колебания около неподвижной точки или вокруг оси.

Общее свойство всех колебательных систем – это возникновение в них сил, возвращающих систему в положение устойчивого равновесия.

При колебаниях непрерывно меняется направление силы, а значит и ускорения, а также меняется направление и значение скорости, следовательно, .

Таким образом, колебания являются очень распространенным видом движения. Без колебаний невозможна работа наших внутренних органов, работа многих механизмов (отбойный молоток, швейная машинка) невозможны многие природные явления (приливы и отливы, восход и закат), но, с другой стороны, не было бы такого грозного и разрушительного явления, как землетрясение (сообщение Дичкевича Д.)

Землетрясение – это мощные толчки и колебания земной поверхности, возникающие в результате внезапных смещений и разрывов в земной коре. Чаще всего землетрясения бывают в районах горообразования. Земля резко сотрясается, появляются трещины. Они бывают настолько широкими, что в них может провалиться автомобиль. Землетрясения, в свою очередь, вызывают такие страшные явления, как цунами (гигантская волна, ее высота может достигать свыше 60 метров) и грязекаменные потоки (сели), снежные лавины, способные привести к катастрофическим разрушениям и жертвам.

Механические колебания конструкций не всегда благоприятно для окружающей среды. В настоящее время при возведении крупных сооружений и конструкций обязательно проводится исследование местности на сейсмоустойчивость. Так, например, в районе Советской площади планировалось возведение крупного высотного сооружения – торгово–развлекательного комплекса. Но это пока под вопросом, т.к. предварительные исследования показывают, что этот район сейсмически неустойчив. С учетом того, что наш город расположен в сейсмически неустойчивой местности, новые дома возводятся по специальным проектам, т.е. сейсмоустойчивые. Так, в районе Новобайдаевки возведено два таких дома, в районе Изумрудного города все дома сейсмоустойчивые.

IV. Закрепление

1) О каком новом виде движения вы узнали на этом уроке?

2) Чем этот вид движения отличается от других?

3) Назовите виды колебаний.

4) … Бунтует вихорь в поле чистом

И на краю седых небес

Качает обнаженный лес…

(какой это вид колебаний?)

5) В каких пословицах и поговорках говорится о колебаниях:

-  конь бежит, земля дрожит;

- земля дрогнет, все сотрясет.

6) Каковы условия возникновения колебаний?

7) Назовите общее свойство всех колебательных систем.

8) Заполните таблицу «Все виды движения и их особенности» (взаимоконтроль!)

9) Упр. 23 (1), стр. 92

V. Подведение итога урока

- комментирование оценок.

- д/з «Подготовится к «Аукциону колебаний».