Відкритий урок «Математичний маятник. Період коливань математичного маятник».

Відкритий урок з предмета
«Фізика »

на тему: «Математичний маятник. Період коливань математичного маятник».

Анотація

Урок на тему «Математичний маятник. Період коливань математичного маятника» з використанням інноваційних технологій пропонується, щоб сформувати поняття «математичний маятник», дослідити, від чого залежить період коливань математичного маятника, формувати в учнів уміння спостерігати фізичні явища, користуватися приладами, самостійно проводити вимірювання періода коливань математичного маятника.

Засвоєння нових знань у такій формі допомагає  формувати компетентність та вводити в навчальний процес інноваційні технології.

При підготовці уроку викладачем ретельно проведено відбір матеріалу, засобів, методів і форм діяльності, які допомагають учням досягти головних цілей навчання.

 На уроці використовуються нестандартні форми навчальної роботи учнів:

•              вправа «Пізнай себе»;
•              вправа «Гарний початок-половина справи;
•              вправа «Фізичний пінг-понг»;
•              вправа «Фізичне відео»;

•              вправа «Фізична лабораторія»;

•              вправа «Поле чудес»;
•              вправа «Вишиванка».

Інноваційний урок побудований на основі урахування можливостей учнів та творчого потенціалу викладача.

Використання інформаційно-комунікаційних технологій робить урок яскравим, оригінальним, дозволяє підвищити рівень предметних компетенцій учнів.

Урок сприяє особистісному розвиткові учнів, забезпечує формування пізнавальної діяльності і засвоєння знань на високому рівні.

 

Конспект відкритого уроку з предмета «Фізика»

Тема уроку: «Математичний маятник. Період коливань математичного маятника»

(Слайд №1 презентації «Математичний маятник. Період коливань математичного маятника» )

Навчальна мета: сформувати поняття «математичний маятник», дослідити, від чого залежить період коливань математичного маятника, формувати в учнів уміння спостерігати фізичні явища, користуватися приладами, самостійно проводити вимірювання періода коливань математичного маятника.

Розвиваюча мета: розвивати інтелектуальні та творчі здібності, робити висновки, аналізувати, наводити приклади коливального руху в природі та техніці.

Виховна мета: створити умови для пізнавального інтересу, виховувати такі якості як самостійність, почуття колективізму

(Слайд №2 презентації «Математичний маятник. Період коливань математичного маятника» )

Матеріально-технічне забезпечення: ПК, мультимедійний проектор, екран, дві моделі математичного маятника..

Навчально-методичне забезпечення: підручник : Фізика 11 кл. : підруч. для загальньоосвіт. навч. закладів: рівень стандарту/ Л .Е. Генденштейн, М. В. Бондаренко, О. М. Євлахова. - Х. : Гімназія, 2011. -320 с. : іл., плакат «Математичний маятник», відеоролик №1 "Застосування маятника в годиннику",          відеоролик №2 "Захоплюючий ефект маятників ", картки до вправи "Вишиванка", презентація " Математичний маятник . Період коливань математичного маятника", опорні конспекти «Математичний маятник

 

Епіграф уроку:

"Недостатньо лише здобути знання, треба також уміти їх застосовувати. Недостатньо лише бажати,треба діяти "

Й.В.Гете

(Слайд №3 презентації «Математичний маятник. Період коливань математичного маятника» )

 

Тип уроку: комбінований

План – схема уроку

 

Етап уроку	Час, хв.	Форми і методи діяльності викладача	Результат діяльності
I. Організаційний момент.	2 хв.	Привітання. Вправа «Пізнай себе». Відмітка присутніх в журналі.	Організувати початок роботи.
ІІ. Актуалізація опорних знань.	8 хв.	Вправа «Гарний початок-половина справи». Вправа «Фізичний пінг-понг».	Повторення вивченого матеріалу, розвиток логічного мислення.
IIІ. Мотивація навчальної діяльності.	3 хв.	Постановка проблемних   питань.	Мотивація до навчальної діяльності учнів.
IV. Сприйняття та засвоєння вивченого матеріалу.	15 хв.	Пояснення викладача.	Засвоєння навчального матеріалу.
V. Узагальнення знань.	10 хв.	Вправа «Фізичне відео». Вправа «Поле чудес». Вправа «Фізична лабораторія».	Узагальнення матеріалу.
VІ. Підсумки уроку.	5 хв.	Аналіз очікуваних результатів. Вправа «Вишиванка». Виставлення оцінок.	Оцінка ефективності уроку.
VIІ. Оголошення домашнього завдання.	2 хв.	Завдання репродуктивного характеру.	Повторення вивченого матеріалу.

 

Хід уроку

 

1.                Організаційний момент

•              Привітання.

Викладач.  Дзвоник всім нам дав наказ:

До роботи швидше в клас!

Біля парти станем чемно –

Плине час хай недаремно.

Будемо уважні і старанні всі.

Сядемо рівненько на місця свої.

            ****

Усі сідайте тихо, діти.

Домовляймось – не шуміти,

Руку гарно підіймати,

На уроці не дрімати,

А знання мерщій хапати –

Щоб не було нам мороки.

Всі готові до уроку?

Тож, гаразд. Часу не гаймо

І урок наш починаймо.

Викладач. Якось у відомого мислителя Сократа спитали, що на його думку найлегше робити у світі. Він відповів: « Найлегше – повчати інших, а найважче – пізнати самого себе». Я вам пропоную виконати вправу «Пізнай себе». (Слайд №4 презентації «Види матеріалів, з яких виготовляється столовий посуд, його призначення та характеристика»)

Витягніть, будь – ласка, руки перед собою. Подивіться: у багатьох долоні догори. Це означає , що ви відкриті для того, щоб  поділитися своїми знаннями, здобути нові знання, ви готові до діалогу. Сподіваюся, це прагнення збережеться до кінця уроку.

•              Відмітка присутніх в журналі. 

ІІ.      Актуалізація опорних понять

•             Вправа « Гарний початок - половина справи».

          Викладач. На дошці записані слова :« знання та мислення», « формула - це »,« успіху», « Найголовніша». (Слайд №5 презентації «Математичний маятник. Період коливань математичного маятника» )

Завдання учням: із запропонованих слів скласти речення, яке стане гаслом нашого уроку(відповідь: « Найголовніша формула успіху – це знання та мислення»). (Слайд №6 презентації «Математичний маятник. Період коливань математичного маятника» )

Викладач. Учні. Відомими співаками, художниками, акторами, математиками, фізиками не народжуються, ними стать. Але стають лише ті , хто цього дужу прагне. Кожен із вас унікальна особистість і якщо ви будете наполегливо і невтомно працювати і упевнено іти до своєї мети, то в майбутньому  , маючи міцні знання, зможете  приносити користь не лише собі , але і іншим людям  і тоді вас по праву можна буде назвати талановитими. Тож  уперед  за знаннями. Але перш ніж перейти до вивчення нової теми я пропоную вам виконати вправу «Фізичний пінг-понг».

 (Слайд №7 презентації «Математичний маятник. Період коливань математичного маятника» )

•             Вправа «Фізичний пінг-понг».

Викладач. Вашим домашнім завданням було виконати вправи №1 - №4 на стор. 165. Якість виконання вами домашнього завдання перевіримо у вигляді вправи «Фізичний пінг-понг». Ви будете одне одному ставити питання і називати учня, який буде відповідати на них.

Учні.

 1. Що називають затухаючими коливаннями?(Правильна відповідь: коливання ,амплітуда яких поступово зменшується)

2.   Яка причина затухання коливань?( Правильна відповідь: наявність сил тертя).

3. Що називають вимушеними коливаннями? (Правильна відповідь: коливання, що здійснюються під дією зовнішньої сили, яка періодично змінюється) .

4. Що таке резонанс?(Правильна відповідь:частота зовнішньої сили збігається з частотою власних коливань, амплітуда вимушених коливань різко зростає)

(Слайд №8 презентації «Математичний маятник. Період коливань математичного маятника» )

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності

Викладач : Сьогодні на уроці ми з вами спробуємо з’ясувати :

•            Чому під час битви при Ватерлоо Наполеон та його солдати грали з «йо-йо»?
•            У якому році були  сконструйовані перші  маятникові годинники?
•            Дізнаємось ім’я вченого, який вивів формулу для знаходження періода коливань математичного маятника?

(Слайд №9 презентації «Математичний маятник. Період коливань математичного маятника» )

IV. Сприйняття та засвоєння вивченого матеріалу.

Викладач : Як відомо, під час битви при Ватерлоо Наполеон та його солдати грали з «йо-йо» і таким чином відпочивали перед битвою. Ця іграшка розсіює втомлюваність від розумової праці. Ніхто не знає, де і коли було придумано «йо-йо», але на стінках єгипетських храмів було знайдено його рисунки. Античні лікарі рекомендували використовувати такі іграшки в якості тренажера при лікуванні різних захворювань, наприклад, поліартриту.

Який рух, крім обертального, здійснює ця іграшка? (правильна відповідь коливальний»)

Прототипом якого відомого вам пристрою є «йо-йо?» (правильна відповідь «математичного маятника»)

А чи знаєте ви, що про математичний маятник складено дуже багато віршів і зараз вашій увазі пропонується прослухати один із них під назвою

  «Я маятник».

Учень.

Я – маятник!

Гойдаюся

На нитці…

 На довгій. Невагомій. Нерозтяжній.

І нехтують параметри мої!

В умовах цих, умовно-ідеальних,

Вивчаю гравітацію Землі.

 Усе те, що всім давно відоме,

Собою маю перевірити я знов.

У формули підставить намагаюсь…

Під коренем - ненависть? Чи любов?

 А похибки вилазять і вилазять.

Вже вкотре підганяю результат.

Затиснутий законами безжально…

Як важко обійтись мені без втрат!

 Колись та й лусне ідеальна нитка,

І сторч мій полетить потенціал.

Тяжіння сила неймовірно швидко

З душі моєї візьме інтеграл.

 А поки що

Гойдаюся

На нитці.

Гойдаюся…

Гойдаюся…

На нитці…

Викладач. Математичним маятником називається ідеалізована коливальна система без тертя, що складається з невагомої й нерозтяжної нитки, на якій підвішена матеріальна точка. (Слайд №10 презентації «Математичний маятник. Період коливань математичного маятника» )

Щоб знайти період коливань вантажу, підвищеного на нитці, необхідно трішки « ідеалізувати» завдання.

По-перше, будемо вважати, що розмір ватажу набагато менше за довжину нитки, а нитка – нерозтяжна й невагома.

По-друге, будемо вважати кут відхилення маятника  досить малим ( не більше 10-15⁰). (Слайд №11 презентації «Математичний маятник. Період коливань математичного маятника» )

Розрахунки показують, що

•              Період коливань математичного маятника дорівнює:

(Слайд №12 презентації «Математичний маятник. Період коливань математичного маятника» )

Ми можемо на дослідах переконатися, що період коливань математичного маятника не залежить від маси вантажу й визначають його за довжиною нитки.

(Відеоролик 3 «Період коливань математичного маятника»)

Оскільки період коливань математичного маятника залежить від прискорення вільного падіння g , то за допомогою маятника можна робити точні виміри g.

Відомо, що в різних точках земної кулі прискорення вільного падіння різне. Воно залежить не тільки від форми Землі, але й від наявності в її надрах важких (метали) або легкі( газ, нафта) речовин. Отже, виходить, що і період коливань маятника в різних точках  буде різний. Цю  властивість використовують, зокрема, для визначення покладів корисних копалин.

Формула періода коливань математичного маятника  вперше була встановлена голландським ученим Християном Гюйгенсом . Одержавши цю формулу, Гюйгенс тим самим довів , що малі коливання  маятника  відбуваються з періодом, що не залежить від їхньої  амплітуди. Використовуючи цю властивість і назвавши її ізохронністю маятника, Гюйгенс у 1657 року сконструював перші маятникові годинники (відеоролик №1 "Застосування маятника в годиннику").

V. Узагальнення знань.

           Викладач. Отже, тепер давайте повернемось до питань, поставлених на початку уроку і спробуємо на них відповісти:

1.               Іграшка «йо-йо» розсіює втомлюваність від розумової праці.
2.               1657 рік.
3.               Християн Гюйгенс.

•                   Вправа «Фізичне відео»

Викладач. Вашій увазі пропонується переглянути відеофрагмент (відеоролик №2 "Захоплюючий ефект маятників") та пояснити його, використовуючи ті знання, які ви отримали сьогодні на уроці. (Слайд №13 презентації «Математичний маятник. Період коливань математичного маятника» )

Учень. 12 маятників, які мають різну довжину нитки виконують коливні рухи. Як видно із відеофрагмента, чим довшу довжину нитки має маятник, тим меншу кількість коливань за певний проміжок часу він здатний виконати.)

•             Вправа « Поле чудес»

Викладач. На дошці зашифроване слово, яке безпосередньо стосується теми нашого уроку . Кожній літері цього слова відповідає номер питання, яке знаходиться на сторінці 159  підручника : Фізика 11 кл. : підруч. для загальньоосвіт. навч. закладів: рівень стандарту/ Л .Е. Генденштейн, М. В. Бондаренко, О. М. Євлахова. - Х. : Гімназія, 2011. -320 с. : іл.. Учні відповідають на поставлені питання . За правильну відповідь вам дозволяється  відкрити одну літеру зашифрованого слова. (Слайд №14 презентації «Математичний маятник. Період коливань математичного маятника» )

 

 

1

2

3

4

5

6

 

П

Е

Р

І

О

Д

1.               Що називають коливаннями?( літера «П». Відповідь:Періодичний або майже періодичний рух тіла.)
2.               Що називають вільним коливанням?(літера «Е» Відповідь: коливання які здійснюються під дією внутрішніх сил системи.)
3.               Якою літерою позначається  прискорення вільного падіння в даному місці?( літера « Р» Відповідь: «g» )

4.   Від яких фізичних величин залежить період малих коливань математичного маятника? ( літера « І» Відповідь: «g ,l»)

5.       Що називають гармонічними коливаннями ?( літера « О» Відповідь : Коливання, що відбувається за законом синуса або косинуса)

6.    Що  називають математичним маятником ?( літера «Д» Відповідь: модель ниткового маятника ( вантажу, підвішеного на нитці), для якого можна знехтувати розміром вантажу порівняно з довжиною нитки , а масою нитки -  порівняно з масою вантажу). (Слайд №15 презентації «Математичний маятник. Період коливань математичного маятника» )

ФІЗКУЛЬТХВИЛИНКА

(учні виконують динамічні вправи під музику) (Слайд №16 презентації «Математичний маятник. Період коливань математичного маятника» )

Учень. Щось не хочеться сидіти,

Треба трохи відпочити.

Руки вгору, руки вниз,

Руки вгору, руки вниз,

На сусіда подивись.

Руки вгору, руки в боки.

Руки вгору, руки в боки.

Вище руки підніміть,

А тепер їх опустіть.

Плесніть, учні, кілька раз,

           За роботу, все гаразд.

 (Слайд №17 презентації «Математичний маятник. Період коливань математичного маятника» )

Вправа « Фізична лабораторія»

Викладач. Група поділена на дві команди. На столах  у кожної команди знаходяться математичні маятники. (Слайд №18 презентації «Математичний маятник. Період коливань математичного маятника» )

Ваше завдання :

•             Виміряти довжину нитки математичного маятника  за допомогою  лінійки та знайти період його коливань.
• Маятник здійснює 7 повних коливань. Виміряти час за допомогою секундоміра та обчислити період  коливань математичного маятника. (Слайд №19 презентації «Математичний маятник. Період коливань математичного маятника» )

VІ. Підсумки уроку

Викладач . Наш урок добігає кінця. У тій атмосфері, у якій ми сьогодні працювали , кожен із вас почувався по-різному . І зараз  мені хотілося б , щоб ви оцінили наскільки  внутрішньо комфортно почувався  на цьому уроці кожен із вас і чи сподобалась вам справа, якою ми сьогодні займалися. Мені б хотілося почути ваші відгуки про сьогоднішній урок шляхом виконання вправи «Вишиванка». (Слайд №20 презентації «Математичний маятник. Період коливань математичного маятника» )

•             Вправа «Вишиванка»

У вас на партах лежать різнокольорові листочки, які відповідно  означають :

•              червоний – урок цікавий;
•              жовтий – дізнались багато історичних фактів;
•              зелений – сподобалось проводити експериментальні дослідження;

Я вам буду задавати питання, відповідаючи на які, ви будете піднімати кольорові листочки:

•              Чи цікаво вам було на уроці ?
•              Чи багато нового ви дізналися ?
•              Чи задоволені ви своєю роботою на уроці ?

Викладач. Часто кажуть у народі:

Що посієш - те й пожнеш.

Лиш озброївшись знаннями,

Впевнено вперед підеш.

Тож бажаю вам щасливої подорожі по «країні знань»! (Слайд №21 презентації «Математичний маятник. Період коливань математичного маятника» )

VIІ. Оголошення домашнього завдання

§19, завдання №10 - №11.

 (Слайд №22 презентації «Математичний маятник. Період коливань математичного маятника» )

 

 

 

 

 

 

Висновки

Під час уроку методи, які застосовувались відповідають меті, завданням уроку, змісту і характеру навчального матеріалу, готовності учнів до засвоєння.

Саме використання вище перелічених методів і приймів навчання, що напрямлені на створення ситуацій успіху на уроках фізики дозволяють учневі:

1. Постійно розвивати відчуття реальності, вміння орієнтуватися у фізичних величинах та застосовувати їх в повсякденному житті.
2. Спонукати учнів до щоденного виконання домашнього завдання.
3. Стимулювати самостійну та дослідницьку (проектну) діяльність на уроках.
4. Розвивати вміння виділяти головне (складати опорні конспекти з різних тем).