Тема

«Механические колебания. Введение»

Цель темы

Целью изучения данной темы является обобщение учебного материала по механике, осмысление учащимися необходимости использования физических законов в жизни: они сами делают выводы о преимуществах использования этих законов, об их универсальности. Одновременно продолжается формирование информационно-коммуникативной компетенции.

Планируемый результат

Результаты

Предметные •формирование представлений о закономерной связи и познаваемости явлений природы, об объективности научного знания;
•формирование первоначальных представлений о физической сущности явлений природы (механических и электромагнитных);

•применять полученные знания для объяснения физических явлений;

•овладение понятийным аппаратом и символическим языком физики;

•анализ ситуации практико-ориентированного характера, узнавание в них проявление изученных физических явлений или закономерностей и применение имеющихся знаний для их объяснения.

Личностные

•сформированность познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей учащихся;
•убежденность в возможности познания природы, в необходимости разумного использования достижений науки и технологий для дальнейшего развития человеческого общества;
•самостоятельность в приобретении новых знаний и практических умений;
•мотивация образовательной деятельности школьников на основе личностно ориентированного подхода;

Метапредметные результаты (регулятивные, познавательные, коммуникативные УУД)

•овладение навыками самостоятельного приобретения новых знаний, организации учебной деятельности, постановки целей, планирования, самоконтроля и оценки результатов своей деятельности, умениями предвидеть возможные результаты своих действий;
•формирование умений воспринимать, перерабатывать и предъявлять информацию в словесной, образной, символической формах, анализировать и перерабатывать полученную информацию в соответствии с поставленными задачами, выделять основное содержание прочитанного текста, находить в нем ответы на поставленные вопросы и излагать его;
•приобретение опыта самостоятельного поиска, анализа и отбора информации;
•освоение приемов действий в нестандартных ситуациях, овладение эвристическими методами решения проблем;

Инструкция урока (занятие №1)

Деятельность учащихся

1. Материал «Механические колебания» изучался в курсе 9 класса. Поэтому в начале темы Вам предлагается повторить то, что Вы должны помнить из курса основной школы. Время занятия до 30 минут.

1. Используя слайд .ppt презентации №1 «Колебания. Введение» узнайте, что общего у всех колебаний, в чем их особенности, почему механические и электромагнитные колебания изучают вместе.

1. Используя слайд .ppt презентации №2 «Колебания. Введение», повторите,
   1. 2.1.что называют

• колебательной системой,
• свободными и
• вынужденными колебаниями (ответы Вы найдете в гиперссылках)

1. основные характеристики механических колебаний и их единицы измерения:

• смещение,
• амплитуда,
• период колебаний,
• частота и циклическая частота.

1. 3.Колебательную систему в механике принято называть маятником. Пока мы будем говорить об идеальных моделях (о реальных сложно!), среди них различают математический и пружинный маятники. Повторим, каковы особенности математического и пружинного маятников

1. Рассмотрим одно полное колебание, то есть весь промежуток времени 0≤Δ≤T. Выполните задание слайда №3. Время выполнения 8-10 минут. Если времени оказалось недостаточно, выполните часть задания, рассмотрев не все величины, характеризующие колебания маятника. У Вас будет возможность для самопроверки.

1. Вам предлагается детально рассмотреть каждый этап колебания (слайды №4-6), например, начинающегося из положения равновесия, чтобы понять закономерности, которым подчиняется такое движение. В течение периода одного колебания выделим пять моментов времени t=0, t=T/4, t=T/2, t=3T/4, t=T и четыре промежутка 0<t<T/4, T/4<t<T/2, T/2<t<3T/4, 3T/4<t<T. Чтобы решить, как ведет себя механическая энергия колеблющегося тела, опишите причины и характер изменения всех величин. Материал можно оформить в таблицу. Грамотно выполняйте рисунок каждого этапа с силами, действующими на колеблющееся тело.

1. Последний №7 слайд презентации содержит домашнее задание, вопросы, на которые нужно ответить. Для продолжения работы по теме необходимо знать правила нахождения производной сложной функции!

Для продолжения изучения темы используйте материал презентации «Механические колебания-2», где вам предлагается рассмотреть материал темы с теоретической точки зрения, вывести «Основное уравнение гармонических колебаний» для механической модели двумя способами, используя закон сохранения энергии и законы динамики.

Инструкция урока (занятие №2)

1. На данном занятии вам предлагается рассмотреть материал темы с теоретической точки зрения, вывести «Основное уравнение гармонических колебаний» для механической модели двумя способами, используя закон сохранения энергии и законы динамики. Время занятия до 30 минут. Используя рисунки первого слайда презентации, подумайте: под действием каких сил тело совершает колебания.

1. В начале занятия Вам предложено вернуться к вопросам домашнего задания. На слайде №2 представлены изображения ученых, имеющих отношение к теории колебаний. С помощью рисунков Вы можете ответить на предложенные вопросы.

1. На примере пружинного горизонтального маятника выводится основное уравнение гармонических колебаний из закона сохранения энергии.

1. Данное уравнение можно вывести и другим способом, например, используя 2-й закон Ньютона. Материал слайда №4 поясняет этот вывод для математического и пружинного вертикального маятников. На слайде представлены формулы для расчета собственной циклической частоты маятников.

1. Любое уравнение требует решения. В школьном курсе дифференциальные уравнения 2-го порядка (со второй производной) не решают. Однако предлагается вариант решения с проверкой и условия, позволяющие выбрать подходящее решение уравнения для описания колебаний.

1. Рассматривается такое понятие, как «фаза колебаний», предлагается внешний вид графиков в различными фазами. С понятием «фаза колебаний» будет продолжена работа в теме «Электромагнитные колебания» и «Переменный ток». Здесь также предложено домашнее задание по рассмотренной теме.

Для закрепления изученного теоретического материала вы можете использовать материал «Как найти максимум информации для механических колебаний. Теория» и пример выполнения этого задания «Как найти максимум информации для механических колебаний. Пример».

Инструкция урока (занятие №3, 4)

1. После рассмотрения теоретического материала темы «Механические колебания» Вам предлагается практические занятия «Максимум информации для механических колебаний. Теория», где, используя ограниченный объем информации о колебаниях с помощью физических законов и закономерностей, Вы сможете ответить на любой вопрос о колебаниях (от 32 и более пунктов).

1. Важно понимать, что в условии задачи в качестве исходных данных может быть любая информация. Задачу можно начинать решать с любого пункта или графика. Время работы: до 30 минут.

1. Важно понимать: в работе есть три этапа для самопроверки:

1. получено уравнение для ускорения а(t), удовлетворяющее условию основного уравнения гармонических колебаний а(t)=−ω²⋅x(t);
2. зависимость F(t), полученная с помощью закона Гука и второго закона Ньютона совпадает по внешнему виду;
3. максимальные потенциальная и кинетическая энергии в колебаниях совпадают, то есть закон сохранения энергии выполняется.

Если Вам понятен данный ход рассуждений для нахождения информации о колебаниях, можно приступить к решению конкретной задачи «Максимум информации для механических колебаний. Пример». Время работы: до 40 минут.

Инструкция урока (занятие №5)

1. Для закрепления изученного материала предлагается файл «Решение задач. Проверка знаний», в котором рассмотрены 4 задачи повышенного уровня сложности с решениями и ответами, 6 задач с ответами для самопроверки и 4 задачи для самостоятельного решения.

1. Для решения последних задач нужно использовать ранее изученный материал. Время работы с данным файлом не ограничено. Если все задачи для самопроверки Вами решены правильно, можно с уверенностью сказать, что Вы освоили тему «Механические колебания».