Конспект уроку "Коливальний рух"

ТЕМА. Коливальний рух. Вільні коливання. Вимушені коливання.  Амплітуда, період і частота коливань.

 МЕТА:

• ознайомити учнів з одним із найбільш поширених  рухів  у   природі й техніці – коливальним рухом; з’ясувати умови виникнення вільних та вимушених коливань; ввести основні характеристиками коливального руху;
• розвивати логічне мислення учнів, вміння аналізувати та пояснювати фізичні явища

ТИП УРОКУ: комбінований урок.

ОБЛАДНАННЯ:  тягарці, підвішені на нитці та пружині.

Хід уроку

1. Аналіз контрольної роботи
2. Вивчення нового матеріалу.

  Коливання — один з найпоширеніших видів руху в природі й техніці. Коливаються дерева в лісі, пшениця в полі, стру­ни музичних інструментів, мембрана телефону. Коливаються площини й фюзеляж літака, кузов автомобіля, поршні двигуна. Коливальні рухи відбуваються й у житті нашої планети (землетруси, припливи й відливи), і в астрономічних явищах. З коливаннями ми зустрічаємось і в живій приро­ді: биття серця, рух голосових зв'язок тощо.

Демонстрація коливання тягарця на пружині та нитці.

Коливаннями називаються фізичні процеси, які точно або наближено

повторюються через рівні інтервали часу.

Існують два види коливальних рухів: вільні та вимушені.

Вільні коливання — це коливання, які відбуваються в механічній си­стемі під дією внутрішніх сил системи після короткочасного впливу зов­нішньої сили.

До вільних коливань належать, наприклад,  тя­гарця на нитці, тягарця на пружині, шальки терезів тощо.

У разі відхи­лення системи від положення стійкої рівноваги рівнодійна всіх сил, при­ при­кладених до тіла, прагне повернути систему в початкове положення. Ця рівнодійна називається повертальною силою. Однак, повертаючись у по­ложення рівноваги, система внаслідок інерції проскакує його. Після цьо­го виникає повертальна сила, напрямлена тепер у протилежний бік, так і виникають коливання.

Щоб коливання продовжувалися тривалий час, необхідно, щоб сили тертя

або сили опору були достатньо малими. Таким чином, для виникнення в системі вільних коливань необхідне виконання двох умов:

1. Система повинна перебувати біля положення стійкої рівноваги.
2. Сили тертя (опору) повинні бути достатньо малими.

Характеристики коливальної системи:

1. Амплітуда коливань – модуль найбільшого зміщення від положення рівноваги.

[х_м, А]=м

2. Період коливань – це проміжок часу, за який відбувається одне повне коливання.

[Т] = с       , де t- час, протягом якого здійснюється N коливань.

3. Частота коливань – кількість повних коливань за одиницю часу.

[ν ] = Гц        

4. Циклічна частота – це кількість повних коливань за 2 секунд.

[ω ] = рад/с      ω=2ν;    ω=

5. Фаза коливань – це фізична величина, що характеризує стан коливальної системи в певний момент часу.

[φ]= рад           φ=ωt

Тіло або систему тіл можна змусити здійснювати коливання, доклада­ючи зовнішню періодичну силу. Скажімо, гойдалку можна розгойдувати, періодично її підштовхуючи.

Коливання, які виникають під дією зовнішніх сил, що змінюються з часом  за величиною і напрямом, називаються вимушеними.

• зовнішня сила задає коливальній системі частоту коливань;
• амплітуда вимушених коливань пропорційна амплітуді зовнішньої сили;
• втрата енергії в системі внаслідок тертя поповнюється за рахунок роботи зовнішньої сили;
• найбільші амплітуди вимушених коливань спостерігаються за частот, близьких до власної частоти коливальної системи.

3.  Закріплення вивченого матеріалу.

• Наведіть приклади вільних коливань.
• Наведіть приклади вимушених коливань.
• Розв’язування задач
  1.              Тіло за 10 с здійснило 50 коливань. Чому дорівнює період та частота коливань?
  2. Яка з кульок, зображених на рисунку, може здійснювати коливання? Чому?

4.Домашнє завдання

1.Опрацювати §42, 43;  вивчити формули.

2. Доберіть ілюстративний матеріал щодо вільних та вимушених коливань.