загрузка...

Поурочные планы к учебникам Г. Я. Мякишева, С. В. Громова и В. Л. Касьянова 10 класс

РАЗДЕЛ I. Поурочные разработки по физике к учебнику С. В. Громова

 

ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ

Урок 5. Колебательная система под действием внешних сил

Цель: дать характеристику свободных колебаний.

Ход урока

I. Проверка домашнего задания

1. Приведите примеры вынужденных колебаний.

2. Какие колебания называются вынужденными?

3. Что такое период?

4. Что такое амплитуда?

5. От чего зависит период пружинного маятника?

6. Как зависит полная механическая энергия от амплитуды?

II. Новый материал

Демонстрация. Математический маятник. Пружинный маятник.

- Что мы видим с течением времени? Уменьшение амплитуды. Колебания становятся. затухающими. Затухающие колебания - колебания, амплитуда которых уменьшается с течением времени.

- Почему уменьшается амплитуда? Механическое движение сопровождается трением. Оно направлено в противоположную сторону перемещения маятника, совершает отрицательную работу (рис. 3).

При увеличении трения сопротивления движению оказывается столь значительным, что выведенный из положения маятник, теряя энергию, может не пройти положение равновесия.

Подобное движение называется апериодичным (применяется в специальном устройстве для гашения колебаний кузова автомобиля; амортизатор).

Пусть на пружинный маятник действует сила F0 постоянная, направленная вдоль оси х. При растяжении пружины сила упругости компенсирует эту силу

Статическое смещение - изменение положения равновесия колебательной системы под действием постоянной силы .

Измеряя статическое смещение пружины с известной жесткостью, можно определить массу тела, подвешенного на пружине.

Лабораторная работа «Изучение свободных колебаний»

Цель работы: исследование влияния силы трения и амплитуды на период свободных колебаний.

Оборудование: прочная нить, небольшой грузик, часы.

Ход работы

Подвесьте груз на двух нитях длиной около метра. Отклоните нить от вертикали на угол приблизительно 20-30°. Определите число колебаний и время, за которое амплитуда уменьшится в некоторое число раз, например в 2 раза.

Повторите эксперимент, отклонив первоначально маятник на расстояние Хmах, и снова определите число колебаний и время уменьшения амплитуды в 2 раза. Результаты измерений запишите. Удалось ли вам обнаружить зависимость времени одного колебания от амплитуды?

Укрепите на двух нитях с помощью скрепок лист бумаги площадью 1-2 дм2. Проделайте аналогичную серию опытов.

Удалось ли вам обнаружить во второй серии опытов зависимость времени одного колебания от амплитуды? Удалось ли вам обнаружить влияние сопротивления на время одного колебания?

Опыты, аналогичные тем, которые вы провели, и теоретический анализ свободных колебаний показывают следующее.

A. Время одного колебания при достаточно малых амплитудах не зависит от амплитуды.

Это время называется условным периодом (рис. 4).

(Слово «условный» используется для того, чтобы подчеркнуть, что через время Т тело не возвращается в прежнее состояние.)

Б. Степень затухания характеризуется величиной τ («тау»), которая называется временем релаксации. Время релаксации τ - время, за которое амплитуда колебаний убывает в е = 2,7 раз.

B. Время релаксации позволяет определить коэффициент сопротивления в формуле для силы сопротивления:

Именно:

где m - масса колеблющегося тела.

Домашнее задание

П. 38. Задачи с. 327 (174-176).





загрузка...
загрузка...