План-конспект уроку фізики «Коливальний рух. Амплітуда коливань. Період коливань. Маятники.»

План-конспект уроку є дипломантом ІІ ступеня Всеукраїнського конкурсу на кращий план-конспект уроків природничих дисциплін із елементами медіаграмотності для 1-11 класів у 2018/19 н.р. («Фізика»)

Тема: Коливальний рух. Амплітуда коливань. Період коливань. Маятники.

Мета:

- навчальна: розглянути коливальний рух як приклад криволінійного руху; навчити відрізняти коливальний рух від інших видів руху; вияснити, що таке «маятник», які види маятників існують та яка поміж ними різниця; вивчити основні характеристики коливального руху – період і частоту коливання, та  як їх знаходити на практиці; вивести експериментальним шляхом формулу для періоду коливань математичного маятника;

- розвивальна: продовжувати формувати в учнів уміння спостерігати фізичні явища, користуватися приладами, самостійно визначати мету діяльності, організовувати навчальну діяльність у взаємодії, працювати самостійно з підручником, порівнювати, встановлювати зв’язки між новими та засвоєними знаннями, застосовувати аналогію як засіб засвоєння нового; розвивати інтелектуальні та творчі здібності, мислення, увагу, пам’ять, робити висновки, аналізувати;

- виховна: виховувати пізнавальний інтерес, такі якості як вміння співпрацювати з іншими учнями, комунікативність та розвивати грамотну мовну культуру.

Тип уроку: урок засвоєння нових знань.

Обладнання: математичний маятник, фізичні та пружинні маятники, комп’ютер, мультимедійна дошка, проектор, мультимедійна презентація, нитки різної довжини;  секундомір (електронний годинник); підручники з фізики; мультимедійна дошка; відеофрагмент «Коливальний рух в природі»,  відеофрагмент «Руйнування моста»; буклет.

Демонстрації:

       коливальний рух фізичного тіла навколо осі обертання;

       обертання математичного маятника;

       коливання тягарця на пружині.

«СВІТ, В ЯКОМУ МИ ЖИВЕМО,

ДИВОВИЖНО СХИЛЬНИЙ

ДО КОЛИВАНЬ»  Р.  БІШОП

Хід уроку

І. Організаційний момент

Вчитель створює в класі доброзичливу, творчу, робочу атмосферу. Наголошує на тому, що оцінювання за урок буде відбуватися за допомогою картки самооцінювання. Зараз перевіримо домашнє завдання, грою «Спіймай помилку», у кожного з Вас на парті лежить картка з кількістю помилок, ви зараз проглянете репортаж, пояснення механічного руху Тимуром своєму молодшому братові Євгену. Всі помилки, які ви знайдете під час  перегляду репортажу занесіть будь-ласка до картки.

ІІ. Актуалізація опорних знань.

Гра «Спіймай помилку!» в репортажі.

Репортаж заключається в тому, що учень 7-го класу Тимур вирішив своєму меншому братові Євгену розповісти про механічний рух: «Ось у тебе є машинка, якщо її штовхнути, то вона почне рухатися відносно підлоги. Давай у машинку посадимо ведмедика і знову штовхнемо її – тепер рухається і ведмедик відносно машинки та відносно підлоги. Тепер уважно подивися, по якій лінії він рухається. Лінія називається траєкторією. Якщо ця лінія пряма, то рух називають прямим, якщо буде крива, то рух називають кривим. Тепер покружляймо машинкою по колу. Тут треба знати, що таке період і частота. Період – це кількість коливань за одиницю часу, а частота – час, за який здійснюється одне повне коливання. Ну, ось ти вже й фізик і в школу не треба ходити!»

Після перегляду репортажу вчитель з учнями обговорюють  і аналізують помилки, які допустив Тимур.

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності

Бесіда з учнями. Чи знаєте ви про те, що 100 років тому в Америці в  Оклахомі зруйнувався міст? Давайте подивимось відео. (Відео «Руйнування моста»).

Вчитель: Чому це сталося? (Очікувана відповідь: Тому що міст коливався!) Тема уроку: Коливальний рух. Амплітуда коливань. Період коливань. Маятники.

Як ви думаєте, яка мета нашого уроку?

Мета уроку: вивчити поняття коливального руху, властивості та основні характеристики цього руху (амплітуда, частота, період); ознайомитися з математичним та пружинним маятниками.

IV. Сприймання і первинне усвідомлення нового матеріалу.

Вчитель: Чи часто ми стикаємося з коливальними рухами? (Очікувана відповідь: Дуже часто.)

Пропоную Вам відчути себе «Папарацці» я буду показувати фотографії, а ви будете описувати зображене на картинці явище.

(Учням вчитель роздає буклети по темі уроку в вигляді опорного конспекту до уроку, який учні забирають додому і конспектують головне по темі уроку)

Коливаються мости, коли по ним походять потяги, частини працюючих механізмів, голосові зв’язки, коли ми розмовляємо, високовольтні дроти під дією вітру, струни на музикальних інструментах. Тобто,  якщо тіло здійснює рухи, що повторюються через однакові проміжки часу і проходить через положення рівноваги, то воно коливається або здійснює коливальні рухи. Іноді коливання корисні, і тоді їх використовують для практичних цілей, іноді – шкідливі, і тоді намагаються їх зменшити або усунути. Наприклад, це коливання дерев’яного моста під ногами людей, коливання листя дерев та крил птиці під час польоту, коливається серце людини, механічний годинник з маятником і т. д.

Коливання можуть бути механічними, електромагнітними, термодинамічними, хімічними та ін.

Сьогодні на уроці будемо розглядати тільки механічні коливання. Розглянемо коливання кульки на нитці. (Вчитель демонструє коливання кульки на нитці). Яка особливість цього виду руху? (Очікувана відповідь: Цей рух повторюється через певний інтервал часу)

Коливаннями називаються фізичні процеси, які точно або приблизно повторюються через однакові проміжки часу.  Найпростіше досліджувати коливальні рухи за допомогою маятників.

Тягарець, що коливається на нитці, приклад найпростішого маятника.

Маятник — це тверде тіло, яке здійснює коливання під впливом притягання до Землі або під впливом дії пружини.

Фізичні маятники – це маятники, які коливаються під впливом притягання до Землі.

Пружинні маятники – це маятники, в яких тіло коливається завдяки дії пружини.

Для дослідження коливального руху створили фізичну модель – математичний маятник.

Математичний маятник — це фізична модель, яка являє собою матеріальну точку, підвішену на тонкій, невагомій і нерозтяжній нитці.

Наприклад математичним маятником можна вважати  металеву кульку діаметром 1-2 см підвішену на  нитці довжиною 1-2 м.

Механічні коливання - такі рухи тіл, за  яких через рівні інтервали часу координати тіла, що рухається, його швидкість і прискорення приймають вихідні значення. Які бувають коливання?  (Учні знаходять в буклеті відповідь на дане запитання).

Виведемо маятник зі стану рівноваги та відпустимо. Маятник почне коливатися. Такі коливання називають вільними.

Якщо маятника не торкатися, то через певний час амплітуда його коливань помітно зменшиться, а ще через якийсь час коливання припиняться зовсім.

Затухаючі коливання – це коливання, амплітуда яких із часом зменшується.

Затухають із плином часу вільні коливання гойдалки і дзвоника, коливання струни гітари і гілки дерева тощо. Коли ви зафарбовуєте щось олівцем, то олівець під дією вашої руки здійснює вимушені коливання. Ці коливання триватимуть увесь час, поки ви дієте на олівець, і не затухатимуть.

Незатухаючі коливання — це коливання, амплітуда яких не змінюється з часом.

Наприклад, доки працює механізм швацької машинки, голка здійснює вимушені незатухаючі коливання.

Характеристики коливального руху:

1. Амплітуда коливань — це фізична величина, що дорівнює максимальній відстані, на яку відхиляється тіло від положення рівноваги під час коливань.

Амплітуду коливань позначають символом А.

Одиниця амплітуди коливань в СІ — метр:

[A] = м.

За одне повне коливання тіло проходить шлях l₀ , який приблизно дорівнює чотирьом амплітудам:

l₀ =4A

2. Період коливань — це фізична величина, яка дорівнює часу, за який відбувається одне повне коливання.

Період коливань позначають символом Т (те). Одиниця періоду коливань в СІ — секунда:

[T] = с

      3. Частота коливань — це фізична величина, яка чисельно дорівнює кількості повних коливань, які здійснює тіло за одиницю часу.

Позначають частоту коливань символом ν («ню») (Вчитель учням: знайдіть в буклеті за якою формулою обчислюють частоту і яка одиниця частоти коливань і названа на честь якого вченого?). Очікувана відповідь: Формула за якою обчислюється частота коливань:

Одиниця частоти коливань в СІ — герц (Гц):

Одиниця частоти коливань в СІ — герц (Гц); вона названа так на честь видатного німецького фізика Генріха Герца.

(Вчитель: Знайдіть в буклеті Як між собою пов’язані період  коливань та  частота коливань?)

Очікувана відповідь:

V. Повторення і систематизація знань учнів.

1. Заповніть таблицю:

2. Гра «Фейк чи правда» Учням даються картки червоного і зеленого кольору. На кожне висловлювання учні повинні дати відповідь, якщо твердження вірне, то учні показують зелену картку, якщо твердження – фейк, то червону картку.

1. Період коливань математичного маятника залежить від довжини нитки. (Очікувана відповідь: Правда)
2. Якщо за 2 с маятник здійснив 8 коливань, то період коливань 4 с. (Очікувана відповідь: Фейк)
3. 220 коливань здійснить матеріальна точка за 5 с, якщо частота коливань становить 440 Гц. (Очікувана відповідь: Фейк)
4. У природі існують вільні коливання. (Очікувана відповідь: Правда)
5. Хід годинника з металевим маятником при підвищенні температури змінюється. (Очікувана відповідь: Правда)
6. Період коливань позначають символом А. (Очікувана відповідь: Фейк)
7. Частоту коливань позначають символом Т. (Очікувана відповідь: Фейк)

3. Розв’язання задач

1. Гойдалка за 1,5 хвилини здійснила 15 повних коливань. Знайдіть період та частоту коливань гойдалки. (Очікувана відповідь: Т=6с; n=0,17 Гц)
2. Частота коливань математичного маятника дорівнює 8 Гц. Знайдіть період коливань маятника. Скільки коливань здійснить маятник за 2 хвилини? (Очікувана відповідь: Т=0,125с; N=960)
3. Тіло, що коливається, за чотири періоди проходить 16 см. З якою амплітудою коливається тіло?

VІ. Підсумки уроку.

Рефлексія: метод зарядка

Пропоную через виконання певних рухів дати рефлексійну оцінку. Можуть бути запропоновані наступні рухи:

-  присісти навприсядки  - дуже низька оцінка, нега­тивне відношення;

- присісти, трішки зігнувши ноги в колінах, - невисока оцінка, байдуже відношення;

- звичайна поза стоячи, руки по швам - задовільна оцінка, спокійне відношення;

-  підняті руки в ліктях - гарна оцінка, позитив­не відношення;

- підняті руки вгору, плескання в долоні, підняття на ціпочки - дуже висока оцінка, дуже сподобався урок.

Виставлення позитивних оцінок, аналіз активізації взаємодій учнів, наскільки були рівноправними учень і вчитель у взаємонавчанні, наскільки учні розуміли, що вони роблять, що розв’язували задачі не для запам’ятовування, а для формування звички  міркувати, пояснювати, шукати раціональні шляхи розв’язання життєвих проблем.

Задається учням домашнє завдання. Якщо залишився час на уроці можна розповісти цікаве з фізики.

VІІ. Домашнє завдання (Записане в буклеті і на слайді)

1. Опрацювати параграф 15. Вправа 15 (1, 3)
2. Наведіть 10 прикладів коливальних рухів.
3. Розв’язати задачі: 1) Визначити період коливань, якщо за 6с маятник робить 30 коливань. 2) Визначити частоту коливань, якщо за 20с маятник робить 80 коливань.
4. Скласти комікс про Коливання.

VІІІ. Цікаво знати

У другій половині 19ст. відомий французький вчений Фуко побудував маятник, за допомогою якого можна переконатися, що Земля обертається.  Це відбулося в Паризькому Пантеоні. Під його куполом він підвісив металевий шар, вагою 28 кг з закріпленим на ньому вістрям на сталевій проволоці довжиною 67 м. Кріплення маятника дозволило його вільно коливатися у всіх напрямках. Під точкою кріплення було зроблено кругове огородження діаметром 6м, по краю огородження була насипана пісочна доріжка так, щоб маятник при своєму русі міг при її перетинання прочерчувати на піску відмітки. Період коливань маятника при такій довжині підвісу склав 16,4 секунд, при кожному коливання відхилення від попереднього перетину пісочної доріжки складало приблизно 3мм, за годину площина коливань маятника повернулася більш ніж на 11º по годинниковій стрілці, тобто приблизно за 32 години здійснила повний поворот та повернулося в попереднє положення.

Також за допомогою маятника обирають місце для закладення розвідувальної свердловини. Тяжіння важких мас збільшує силу тяжіння. Тому маятник, що знаходиться на земній поверхні над скупченням важких руд, коливається швидше, ніж в інших місцях.

Це один із багатьох прикладів корисного використання маятника.

Додаток 1. Картка самооцінювання

Прізвище, ім'я учня _________________________________  Дата _________

Додаток 2. Гра «Спіймай помилку»

Прізвище, ім'я учня _________________________________  Дата _________

Додаток 3. «Заповни таблицю»

Прізвище, ім'я учня _________________________________  Дата _________

Додаток 4. Буклет

Додаток 5. Буклет продовження

Список використаних джерел

1. https://www.youtube.com/watch?v=cHYy6XtP8q0
2. В. Г. Бар’яхтар, С. О. Довгий, Ф. Я. Божинова, Ю. І. Горобець, І. Ю. Ненашев, О. О. Кірюхіна «Фізика» підручник для 7 класу загальноосвітніх навчальних закладів (За редакцією В. Г. Бар’яхтара, С. О. Довгого, Видавництво «Ранок», 2015).

Презентація до уроку>>>

Розробила: Рибенцева Альона Геннадіївна, учитель фізики, вчитель І категорії, Барвінківська філія опорного закладу Барвінківська загальноосвітня школа І-ІІ ступенів №4 Барвінківської районної ради Харківської області