Тема уроку: Аналогія між механічними і електромагнітними коливаннями.

Мета уроку:

      пояснити суть і доказ аналогії між електромагнітними коливаннями і коливаннями пружинного маятника з використанням динамічної коливальної моделі "Аналогія між механічними і  електромагнітними коливаннями";  

      розвивати логічне і абстрактне мислення; навички оперування фізичними величинами та порівнювати їх;

      виховувати  вміння сприймати теоретичний матеріал, толерантно ставитись до опонента при доведенні власної точки зору; політехнічне сприйняття цілісної фізичної картини світу.

Методично-дидактичне  забезпечення:  Бар’яхтар В. Г. Фізика. 11 клас. Академічний рівень. Профільний рівень: Підручник для загальноосвіт. навч. закладів / В. Г. Бар’яхтар, Ф. Я. Божинова.— Х.: Видавництво «Ранок», 2011.— 320 с.: іл., цифровий вимірювальний комплекс Еinstein™ ., демонстраційні  таблиці, презентація до уроку Power Point

 

Сценарій уроку:

І.  Етап орієнтації  учнів.

     Організаційний момент.

     Рефлексія готовності до уроку ( учні креслять шкалу у зошитах, на якій вказують рівень своїх знань на початок уроку синим кольором та простим олівцем вказують рівень знань, що вони очікують отримати в процесі навчання).

ІІ.  Етап цілепокладання

       Розкрити практичне значення у повсякденному житті електромагнітних коливань і електромагнітних хвиль. (слайд 1,2)

ІІІ.  Етап проектування.

Перед початком нашої співпраці я пропоную познайомитися з тими завданнями, які на Вас чекають протягом уроку

1.      Перевірка домашнього завдання (контрольно-змістова фаза)

    1.1. Фронтальне опитування у вигляді фізичного диктанту;

2. Пояснення нового матеріалу (змістово-пошукова фаза)

    2.1. Порівняння енергії механічної у електромагнітній та коливальних систем;

3.      Закріплення нової теми (адаптивно-перетворююча фаза)
   1.     Складання таблиці аналогії механічних і електричних величин при коливальних процесах;
   2.     Розв’язування якісних та кількісних задач
4. Домашнє завдання.

 

 

Рефлексія  готовності до уроку:

         

ІV  Організація  виконання  плану  діяльності

1.Перевірка домашнього завдання

Ми проведемо його у  формі гри «Товариші для навчання». Учні створюють групи по чотири або п’ять учнів, які розподіляються за принципом: об’єднання за допомогою різнокольорових карток (з одного боку малюнок, а з іншого колір). Кожен має право вибору кольору, який відповідає одній групі. Малюнок несе змістову інформацію про матеріал, який раніше вивчався. (Додаток № 1)

Бліц-опитування  (слайд 3)

1. Що таке коливальний контур?
2. Що таке період коливань?
3. Що таке гармонічні коливання?
4. Що таке частота?
5. Як визначити частоту?
6. Що таке фаза коливань?
7. Що таке електромагнітні коливання?
8. Як відбуваються електромагнітні коливання?
9. Чому дорівнює енергія електричного поля конденсатора?
10. Чому дорівнює енергія магнітного поля котушки?
11. Чому дорівнює повна енергія коливального контуру?
12. Які перетворення енергії в коливальному контурі?

2.Пояснення нового матеріалу

На цьому уроці ми розглянемо аналогію між механічними і електромагнітними коливаннями. Як механічна коливальна система розглядатимемо пружинний маятник.  На малюнку підручника (с. 61)  ви бачите модель, яка демонструє аналогію між механічними і електромагнітними коливаннями. Вона допоможе нам розібратися в коливальних процесах, як в механічній системі, так і в електромагнітній.

Як бачимо, в пружинному маятнику пружно деформована пружина повідомляє швидкість  прикріпленому до неї вантажу. Деформована пружина володіє потенційною енергією пружно деформованого тіла (слайд 4)

вантаж, що рухається, володіє кінетичною енергією. (слайд 5)

(слайд 6)Перетворення потенційної енергії пружини в кінетичну енергію тіла, що коливається, є механічною аналогією перетворення енергії електричного поля конденсатора в енергію магнітного поля котушки.

 При цьому аналогом механічної потенційної енергії пружини  є енергія електричного поля конденсатора, а аналогом механічної кінетичної енергії вантажу є енергія магнітного поля, яка пов'язана з рухом зарядів. При зарядці конденсатора від батареї відповідає повідомлення  пружині потенційної енергії (наприклад, зсув рукою).

 Зіставимо формули і виведемо загальні закономірності для електромагнітних  і механічних коливань. (слайд 7)

 

 

 

Пружина   конденсатор

                                    

Тягарець                      котушка

                                       

Із зіставлення формул виходить, що аналогом індуктивності L є маса m,  а аналогом зсуву х служить заряд q, аналогом коефіцієнта k слугує  величина, зворотна електроємності, тобто .

Моменту, коли конденсатор розрядиться, а сила струму досягне максимуму, відповідає проходження тілом положення рівноваги з максимальною швидкістю.

  Далі при перезарядці конденсатора тіло зміщуватиметься ліворуч від положення рівноваги. Через проміжок часу, рівний , конденсатор повністю перезарядиться і сила струму в ланцюзі стане рівною нулю.

 Як вже було сказане на минулому занятті, рух електронів по провіднику є умовним, адже для них основним видом руху є коливальний рух біля положення рівноваги. Тому іноді ще електромагнітні коливання порівнюють з коливаннями води в судинах, що повідомляються, де кожна частинка створює коливання біля положення рівноваги.

 Отже, ми з'ясували, що аналогією індуктивності є маса, а аналогією переміщення є заряд. Але  ви чудово знаєте, що зміна  заряду в одиницю часу - це не що інше, як сила струму а зміна координати в одиницю часу - швидкість, тобто 

. Таким чином, ми знайшли ще одну відповідність між механічними і електричними величинами.

3. Закріплення знань, умінь:

Продовжуємо працювати у тих групах, які  ми створили на початку уроку.

 Завдання групам: провести аналогію між механічними та електричними величинами  в електромагнітних процесах. Результати  узагальнити в таблиці. 

Таблиця відповідності між механічними і електричними величинами при коливальних процесах. (слайд 8)

 

Механічні величини	Електричні величини
Координата, х	Заряд, q
Швидкість, υх	Сила струму, І
Маса, m	Індуктивність, L
Потенційна енергія,	Енергія електричного поля,
Жорсткість пружини, k	Величина, зворотна місткості,
Кінетична енергія,	Енергія магнітного поля,

Учні записують таблицю в зошити.

 

 

 

 

V.   Контрольно-оцінювальний етап.

Розв’язування  якісних і кількісних  задач з нової  темі.

(слайд 9)Учені  розв’язують задачі в групах, а  потім звіряють з правильним розв’язком на екрані.

1. Знайти енергію магнітного поля котушки в коливальному контурі, якщо її індуктивність рівна 5 мГн, а максимальна сила струму – 0,6 мА.

 

 

 

 

 

(слайд 10)Наступну задачу діти розв’язують самостійно і звіряють результат з розв’язком  на екрані.

2. Чому був рівний максимальний заряд на обкладаннях конденсатора в тому ж  коливальному контурі, про який йдеться у попередній задачі, якщо його ємність дорівнює 0,1пФ?

Рефлексія задоволення працею на уроці:

– Діти, чи здійснилися ваші очікування? Продовжить речення «Сьогодні на уроці Я …»

       

(слайд 11)Домашнє завдання:

Вивчити §26,

виконати Впр. 22 (4,5) при цьому треба дотримуватися алгоритму розв’язування задач:

1. Провести аналіз задачі;
2. Створити фізичну модель задачі;
3. Створити математичну модель задачі;
4. Виконати  математичні розрахунки;
5. Записати відповідь.

 

 

 

Додатки №1