ФІЗИКА Розробки уроків
8 КЛАС

РОЗДІЛ I

МЕХАНІЧНИЙ РУХ

УРОК № 9/9

Тема уроку. Механічні коливання. Математичний маятник

Тип уроку: засвоєння нових знань.

Мета уроку: ознайомити учнів із коливальним рухом; формувати вміння спостерігати та аналізувати фізичні явища; показати, як на практиці застосовуються знання про коливальний рух. обладнання: кулька на нитці; тягарець на пружині.

План уроку

Хід уроку

I. Постановка навчальної проблеми

Бесіда

Сьогодні ми познайомимося ще з одним видом механічного руху — механічними коливаннями.

Демонстрація. Коливання кульки на нитці.

Питання класу: Яка особливість цього виду руху? (Цей рух періодично повторюється.)

Запис у зошит: Коливання — періодично повторювані рухи.

II. Вивчення нового матеріалу

Бесіда

Коливаються дерева під дією вітру, б’ється наше серце, коливається поплавець на поверхні води.

Завдання класу: Наведіть свої приклади коливального руху.

Під час коливання тіло періодично відхиляється від свого положення рівноваги.

Запис у зошит: Максимальне відхилення від положення рівноваги називають амплітудою коливань (А).

Питання класу: У яких одиницях СІ має вимірюватися амплітуда?

Всі коливання можна поділити на вільні та вимушені. У зошитах записуються означення вільних і вимушених коливань.

Завдання класу: Із наведених прикладів виберіть приклади вільних і вимушених коливань: рух пилки при розпилюванні дров; коливання іграшки неваляшки, рух гітарної струни; рух гілки під дією вітру, рух гойдалки на дитячому майданчику, рух голки у швейній машинці.

Коливання ще поділяються на затухаючі й незатухаючі. У зошитах записуються означення затухаючих і незатухаючих коливань.

Питання класу

✵ Чи можуть вільні коливання бути незатухаючими?

✵ Чи можуть вимушені коливання бути затухаючими?

Коливання, як уже було сказано,— це періодично повторюваний процес, отже, може характеризуватися періодом і частотою коливань.

Період (T) — час одного повного коливання:

[T] = с.

Частота (v) — кількість коливань за одиницю часу:

Зручніше за все вивчати коливальні рухи на прикладі маятників. Розрізняють пружинний і математичний маятники.

Демонстрація. Учитель демонструє зазначені вище маятники.

Більш докладно ми познайомимося з математичним маятником. Учні записують у зошитах означення математичного маятника.

Питання класу: Кульку на нитці можна вважати математичним маятником з певною натяжкою. Які характеристики математичного маятника (за означенням) не задовольняє кулька на нитці? (Кулька — не точкове тіло, а будь-яка реальна нитка — розтягується і має певну вагу.)

Голландський фізик і астроном Християн Гюйгенс (1629— 1695) у 1657 році винайшов маятниковий годинник. При цьому він детально вивчив коливальні рухи математичного маятника і встановив, що при малих амплітудах період коливань не залежить від амплітуди коливань, від маси маятника і цілком визначається довжиною нитки, на якій підвішано маятник.

Як видно з формули, на період коливання математичного маятника впливає значення g — прискорення вільного падіння.

Значення g визначається не тільки формою і масою Землі, але й залежить від наявності у надрах планети важких (метали) або легких (газ, нафта) речовин. Таким чином, маятник може полегшувати роботу геологів при дослідженні покладів корисних копалин.

III. Закріплення нового матеріалу

Питання класу

✵ Що таке період і частота коливань? Як вони пов’язані між собою?

✵ Назвіть основну одиницю частоти. Що означає твердження: «Тіло коливається із частотою 3 Гц»?

✵ Чим вільні коливання відрізняються від вимушених? затухаючі від незатухаючих?

✵ Якими мають бути кулька і нитка, щоб маятник вважався математичним?

✵ Як зміниться період коливання маятника, якщо масу кульки зменшити у 2 рази? збільшити у 2 рази?

✵ Де на практиці використовують математичний маятник?

✵ Як зміниться період коливання математичного маятника, якщо його довжину збільшити у 4 рази?

✵ Що відбудеться, якщо нитку, на якій коливається маятник, скласти вдвічі?

Розв’язування задач

Задача 1. Визначте період і частоту коливань маятника, довжина якого 1 м.

Задача 2. Період коливань математичного маятника дорівнює 1 с. Визначте довжину маятника.

Задача 3. Порівняйте періоди коливань математичного маятника довжиною 1 м на Землі і на Місяці. Прискорення вільного падіння на Місяці вважати таким, що дорівнює 1,62 Н/кг.

Відповідь: різниця у періодах коливань становить 2,94 с.

IV. Домашнє завдання

[1]: § 6; впр. № 6 (задачі 3, 5, 6).

[2]: § 5.

[3]: СР — задачі 6.1—6.5;

ДР — задачі 6.11—6.13; 6.15;

ВР — задачі 6.17; 6.19; 6.20.

Творче завдання. Підготувати коротке повідомлення за однією із запропонованих тем: «Маятник — не тільки в годиннику!», «Коливання у природі й техніці», «Як використовують коливання».

Підготуватися до лабораторної роботи № 3 за посібником [4]: домашняя работа № 3.

Скарбничка цікавих фактів

Ø  А все-таки вона крутиться!

За одну секунду наша Земля повертається на 1/240 частку градуса. Щоб переконатися в цьому, французький учений Фуко провів дослід з величезним маятником (такий маятник був підвішений під куполом Ісаакієвського собору в Санкт-Петербурзі). Маятнику надають коливального руху і через якийсь час помічають, що площина його коливань повільно повертається. Земля, обертаючись, йде з-під маятника. якби кінець маятника викреслював траєкторію свого руху, то ми побачили б картину, зображену на рисунку.