Главная
страница 1
Н.В.Плешко, ГОУ № 448 ВАО, г. Москва
Механические колебания. РЕЗОНАНС”


Цели урока:
а) повторение пройденного теоретического материала по теме “Механические колебания”;

б) познакомиться с явлением резонанса.




Как-то раз к одной старушке,

Славившейся ворожбой,

Обратились две подружки,

Чтоб дала совет им свой.

Дали чаю ей сначала.

И просили об одном,

Чтоб она им погадала:

До чего, мол, доживем.


“ Погадать? Ну что ж, давайте!

Мне такое не впервой,

Перво-наперво узнайте:

У кого жених какой.

Заодно уж, “на второе”,

Вам детей наговорю.

Ничего от Вас не скрою,

Все секреты применю”.


Сняв с руки кольцо простое,

Привязала за шнурок:

Ничего от Вас не скроет

Сей волшебный перстенёк”.

Раскачала и следила,

Как колеблется оно.

Тихо-тихо говорила,

Что подружкам суждено.


Кто же хочет ради знаний

Бабкин фокус разгадать,

Амплитуду колебаний

Только должен подсчитать.

Перстенек смещала бабка

Так, на сантиметров пять.

В радианах угол альфа

Всем Вам надо измерять.

Пи на шесть – такой сей угол,

Что здесь больше говорить?!


А известным двум подругам

Надо физику учить!



- Нас повсюду в повседневной жизни окружают колебания. Мы их наблюдаем каждый день, зачастую даже не замечая их, проходим мимо, или наоборот задаемся вопросом: “А почему это так происходит?”
-Посмотрите видеосюжет о колебаниях, окружающих нас. Внимание на экран. (видеосюжет о колебании)

Суметь увидеть, пронаблюдать и объяснить физическое явление помогает нам знание теории.


- Повторять теоретическую часть мы будем, работая в парах.



(высветить заставку по теории)
Я буду зачитывать Вам вопрос с экрана (этот же вопрос написан у Вас на карточке), а вы, посовещавшись с напарником, выберите правильный ответ из предложенных Вам.

Каждый Ваш ответ принесет нам слово, из которых мы составим афоризм – краткое выразительное изречение, имеющее законченную мысль.

Итак приступим!
ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОВТОРЕНИЯ

1. Период колебания математического маятника длиной 1м в Осло и в Токио различаются на 0,002с. С чем связано это различие?
1) это связано с тем, что ускорение свободного падения, входящего в формулу для расчета периода математического маятника, зависит от географической широты. (ЛЕНЬ)

2) т.к. в Осло и в Токио различный климат. (МЫ)

3) это связано с тем, что период колебания математического маятника зависит от массы маятника. (РАЗУМ)
2. Сердце – это орган, имеющий массу 300г. С 15 до 50 лет оно совершает 70 ударов в минуту.

(В обычном режиме этот орган перекачивает 360 литров крови в час, а за жизнь – 224 миллиона литров. Столько же, сколько река Сена за 10 минут!)

Давайте подумаем: Чему равна частота колебаний работы сердца?
1) 6 Гц (ЧЕЛОВЕКА)

2) 70 Гц (МОЖЕМ)

3) 1,17 Гц (ДЕЛАЕТ)
Покажите формулу, по которой вы рассчитали частоту колебания.
3. (видео вопрос) Рассмотрим два маятника. Длина нитей обоих одинаковая. Но один – это пробирка с жидкостью, а другой - пустая. Отклоним их на одинаковый угол от положения равновесия.

Почему периоды колебания маятников одинаковые?
1) т.к у всех маятников период колебания всегда одинаков.(СИЛЬНЕЕ)

2) т.к. объем пробирок одинаковый. (СТОЛЬКО)

3) т.к.период колебания не зависит от массы. (ВСЯКОЕ)
Докажите это с помощью формулы.
4. А.С. Пушкин. Руслан и Людмила.
Бунтует вихорь в поле чистом

И на краю седых небес

Качает обнаженный лес…
Какой вид колебательного движения описывает поэт в данном отрывке?
1) свободные колебания (ЕГО)

2) вынужденные колебания (ДЕЛО)

3) затухающие колебания (СКОЛЬКО)

5. На рисунке представлен график зависимости координаты тела Х от времени, совершающего гармонические колебания вдоль оси ОХ.

Чему равен период колебаний тела?
1) 4с (ТРУДНЫМ)

2) 0,2с (ЗНАЕМ)

3) 9с (КУЛАКОВ)

6. Д

ано уравнение колебательного движения: Х= 0,4 cost (м)



Определить амплитуду колебания.
1) 16м (ФРАНСУА РАБЛЕ)

2) 0,4м (БЕНДЖАМИН ФРАНКЛИН)

3) 5м (ФРЕНСИС БЭКОН)

Ключевая фраза:

ЛЕНЬ ДЕЛАЕТ ВСЯКОЕ ДЕЛО ТРУДНЫМ.

БЕНДЖАМИН ФРАНКЛИН

ВЫВЕСТИ ФОТО ФРАНКЛЕНА НА ЭКРАН



Вернемся к колебаниям, которые встречаются в повседневной жизни. (показ слайдов с мостами)

Висячие через реки мосты. Они колеблются под порывами ветра, под проезжающим транспортом…
В 1940 г в штате Вашингтон рухнул мост TACOMA NARROWS.

Это случилось всего лишь через 4 месяца после его возведения. Третий по величине в мире висячий мост строили 3 года.

Одной из причин обрушения моста считается сильный ветер, который ввел в резонанс конструкции моста.
Египетский висячий мост построенный в 1828 году в Петербурге, через реку Фонтанка…

20 января 1905 г стал для моста роковым. Проходящий по нему кавалерийский эскадрон тоже ввел конструкцию в резонанс и мост оборвался. В один миг люди оказались в ледяной воде реки Фонтанки.



(отключить слайды)
-Сегодня на уроке мы познакомимся с таким явлением, как РЕЗОНАНС и узнаем, только ли вред он может причинять.
ТЕМА УРОКА: “ РЕЗОНАНС”. ( у вас на столе лежат опорные конспекты, с которыми мы будем работать)
-Мы знаем, что колебания бывают свободными и вынужденными.

Остановимся подробнее на вынужденных колебаниях, когда колебание тела происходит под действием периодически меняющейся внешней силы. Такие силы вызывают периодическое движение даже таких тел, которые сами не являются колебательными системами (вспомним движение иглы в швейной машинке – она движется только потому, что на нее действует периодич. внешняя сила. Причем частота колебания иглы = частоте вынуждающей силы).

Интереснее обстоит дело в том случае, если периодическая внешняя сила действует на колебательную систему, которая имеет свою собственную частоту колебания.
ДЕМ. (2 колеб. системы с разной собственной частотой колебания: грузы на пружинах разной жесткости). Показать, что любая колебательная система имеет свою собственную частоту.
Проследим по графику, как зависит амплитуда колебания от частоты внешней силы.

График зависимости амплитуды колебания от частоты:




Х,MAХ


При увеличении частоты внешней силы амплитуда колебания растет. Она достигает максимума, когда внешняя сила действует в такт со свободными колебаниями груза. При дальнейшем увеличении частоты амплитуда установившихся колебаний опять уменьшается. При очень больших частотах внешней силы амплитуда стремиться к нулю, т.к. тело вследствие своей инертности не успевает заметно смещаться за малые промежутки времени и “дрожит на месте”.


ОПР. РЕЗКОЕ ВОЗРАСТАНИЕ АМПЛИТУДЫ ВЫНУЖДЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ ПРИ СОВПАДЕНИИ ЧАСТОТЫ ВНЕШНЕЙ СИЛЫ (νвн), ДЕЙСТВУЮЩЕЙ НА СИСТЕМУ, С СОБСТВЕННОЙ ЧАСТОТОЙ СИСТЕМЫ (ν0) НАЗ. РЕЗОНАНСОМ.

Условие резонанса: ν вн= ν 0 (запишите условие резонанса в конспект)

В чем же причина явления резонанса? Почему растет амплитуда колебаний, когда частота вынуждающей силы приближается к частоте собственной?
При совпадении частот, F упр в самой системе действует “в такт” с вынуждающей силой. Действуя в одном направлении, они складываются и их действие усиливается.

Вспомните, как мы раскачиваемся на качелях, устремляясь то назад, то вперед, стремясь попасть в такт колебания качелей. И амплитуда при этом возрастает.

Существенное влияние оказывает на резонанс трение в системе. Сила трения направлена противоположно F упругости, движению тела =>мешает росту амплитуды колебания.

Т.е. если те же качели раскачивать в воде, действуя той же внешней силой, что и в воздухе, то амплитуда будет меньше.


- Посмотрим, как выглядят резонансные кривые при разных коэффициентах трения.



?- Как Вы думаете, какой из графиков соответствует колебанию с большим коэффициентом трения? (2) т.к. амплитуда при резонансе мала.
Только ли вред несет явление резонанса?
НЕТ, резонанс нашел своё применение в различных приборах и в жизни. Например, Тяжелый язык большого колокола может раскачать даже ребёнок, если он будет натягивать веревку с частотой = собственной частоте языка. Но самый сильный не раскачает язык, дергая веревку не в резонанс.

ВО ВРЕМЯ ВЕЛИКОЙ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ВОЙНЫ ПО ЛЬДУ ЛАДОЖСКОГО ОЗЕРА К ОСАЖДЕННОМУ ЛЕНИНГРАДУ ПРОХОДИЛА АВТОМОБИЛЬНАЯ ДОРОГА ПРОТЯЖЕННОСТЬЮ В 27 КМ, ИЗВЕСТНАЯ В ИСТОРИИ КАК “ ДОРОГА ЖИЗНИ”. ЧТОБЫ ЛЕДЯНОЙ ПОКРОВ ПОД ВЛИЯНИЕМ ПРОХОДИВШЕГО ПО НЕМУ ПОТОКА АВТОМАШИН НЕ ПРИШЕЛ В РЕЗОНАНСНЫЕ КОЛЕБАНИЯ, ПРИНИМАЛИ СПЕЦИАЛЬНЫЕ МЕРЫ. ГРУЗ АВТОМАШИН ПОДБИРАЛИ ТАКИМ ОБРАЗОМ, ЧТОБЫ ЧАСТОТА КОЛЕБАНИЙ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА ОТЛИЧАЛАСЬ ОТ ЧАСТОТЫ, С КОТОРОЙ ВОЗДЕЙСТВОВАЛИ НА ЛЕДЯНОЙ ПОКРОВ ПРОХОДИВШИЕ АВТОМАШИНЫ.



?- А что могло бы произойти, если бы была допущена ошибка при подсчете массы груза? (Вследствие резонанса лед мог треснуть и машины ушли бы под лед).
За героизм и мужество, проявленные жителями Ленинграда во время блокады, городу был присуждёно звание Города-героя.

- Умение правильно рассчитать физические параметры иногда становятся жизненно необходимы, а ошибки в расчетах - катастрофичны.


Давайте и мы попробуем решить задачу.

Получив правильный ответ, мы узнаем продолжение высказывания Бенджамина Франклина.



ЗАДАЧА.

К концу пружины маятника, груз которого имеет массу 1кг, приложена переменная сила, период колебаний которой равен 0,5с. Будет ли при этом наблюдаться резонанс, если жесткость пружины 100 Н/м?


1) будет (а отдых – приятным)

2) не будет (а труд – лёгким)

ДАНО: Решение:

m = 1кг Начинаем решать с условия резонанса

T = 0,5с * Поднимите таблички с соответствующей

k = 100Н/м формулой

услов. резонанса: νвн = ν0

Надо найти νвн и сравнить её с ν0



* Поднимите таблички как

рассчитывается νвн

T=T0

---------------- *Поднимите таблички как рассчитать T0

ν0-? T0=

T0==0,628с

Т.к. T0> T => резонанса наблюдаться не будет.


Лень делает всякое дело трудным, а труд - лёгким.

Я желаю вам, чтобы все ваши дальнейшие начинания и дела были для вас всегда легкими.

А теперь повторим, пройденное за урок.

1. Что наз. резонансом?

2. Каково условие, при котором наступает резонанс?

3. В чем проявляется польза резонанса? Вред ?


В конспекте строчки о пользе и вреде резонанса остались не заполнены.

Если Вас заинтересовала тема сегодняшнего занятия, я предлагаю вам дома найти примеры резонанса в окружающем нас мире, и исторические факты, связанные с явлением резонанса. И прошу Вас прислать найденный материал на мой электронный почтовый ящик.



Мой e-mail написан у Вас в конце опорного конспекта.
Мы с вами хорошо поработали, и я благодарю Вас за помощь в проведении урока!


Смотрите также:
Урока: а повторение пройденного теоретического материала по теме "Механические колебания"
88.08kb.
1 стр.
Обобщение и повторение пройденного материала по теме формулы сокращенного умножения
39.51kb.
1 стр.
Урок по теме: «Механические колебания», 9-й класс Цели и задачи урока
87.42kb.
1 стр.
Занятие №57 Механические колебания. Гармонические колебания. Резонанс
188.7kb.
1 стр.
Урок по теме Киевская Русь 10 класс Цель урока: повторение, обобщение и структурирование пройденного материала
27.76kb.
1 стр.
Тема Урока №1: Америка. Повторение пройденного материала
194.9kb.
1 стр.
Повторение по теме «Еда». Натюрморт
38.45kb.
1 стр.
Повторение и закрепление изученного материала по теме «Давайте познакомимся»
44.04kb.
1 стр.
«Механическое колебание и величины, характеризующие колебания»
86.77kb.
1 стр.
Конспект урока ритмики 1 класс хореографического отделения дши (возраст 7-8 лет) «Приключения смешариков»
54.82kb.
1 стр.
Решение задач по теме «Механические колебания»
59.8kb.
1 стр.
Строители (повторение пройденного материала)
22.97kb.
1 стр.