Тема: Вимушені коливання. Резонанс.

Мета уроку:

• навчальна: дати визначення вимушеним коливанням, пояснити фізичний зміст явища резонансу;
• розвиваюча: розвивати уяву учнів, індивідуальні здібності учнів;
• виховна: виховувати самостійність, працелюбність, почуття колективізму.

Тип уроку: урок засвоєння нових знань.

Обладнання: маятники, частотомір, відцентрова машина, камертон.

Методи уроку: бесіда, пояснювально-ілюстративний, робота з книгою, метод демонстрації, проблемно-пошуковий, розв’язування задач, фронтально-групова робота.

Хід уроку.

1. Організаційний момент

Вчитель заходить до класу, вітається, перевіряє відсутніх, налаштовує всіх на роботу.

2. Актуалізація чуттєвого досвіду та опорних знань.

Фронтальне опитування учнів:

1. Який процес називається коливанням? (Колива́ння — фізичний процес, під час якого чергуються інтервали збільшення й зменшення фізичної величини.)

2. Яка відмінність між періодичними і неперіодичними коливаннями?

3. Які коливання називаються механічними? (Механічні коливання - періодичне зміщення тіла то в один, то в другий бік відносно положення рівноваги.)

4. Які коливання називаються вільними? ( Вільні коливання – це коливання, які відбуваються під дією внутрішніх сил)

5.Запишіть формулу гармонічних коливань.

І варіант

1. (1 бал) Що таке коливання?
2. (1 бал) Умови виникнення коливань.
3. (1 бал) Що таке амплітуда коливань? Її одиниці вимірювання.
4. (1 бал) Запишіть формулу частоти коливань. Її одиниці вимірювання.
5. (1 бал) Що таке гармонічні коливання?
6. (2 бали) Запишіть формулу періоду коливань математичного маятника.
7. (2 бали) Знайдіть частоту тіла, якщо період коливань дорівнює 0,5с.
8. (3 бали) Визначте амплітудне значення та частоту для коливань, які задані рівнянням: x=0,5cos0,25 πt

ІІ варіант

1. (1 бал) Які існують коливання?
2. (1 бал) Характеристики коливального руху.
3. (1 бал) Що таке період коливань? Його одиниці вимірювання.
4. (1 бал) Запишіть формулу, яка виражає зв'язок частоти і періоду коливань.
5. (1 бал) Що таке математичний маятник?
6. (2 бали) Запишіть рівняння гармонічних коливань.
7. (2 бали) Знайти період коливань маятника, якщо довжина математичного маятника 0,98 м?
8. (3 бали) Визначте амплітудне значення та частоту для коливань, які задані рівнянням: x=2cos0,2 πt

3. Повідомлення теми і мети уроку.

Отже, запишіть у зошитах сьогоднішнє число і тему уроку: «Вимушені коливання. Резонанс.» На сьогоднішньому уроці ми познайомимося з вимушеними коливаннями і резонансом.

4. Мотивація навчально – пізнавальної діяльності
5. Вивчення нового матеріалу

План:

1. Вимушені коливання

2. Резонанс

1. ВИМУШЕНІ КОЛИВАННЯ

Коливання — фізичний процес, під час якого чергуються інтервали збільшення й зменшення фізичної величини.

Коливання, що здійснюються під дією зовнішньої періодичної сили, називаються вимушеними.

Приклади: вимушені коливання здійснюють дерева і фрагменти споруд під натиском вітру; підлога машинного залу на заводі; міст під ногами людей, мембрана мікрофона та ін.

Вимушені коливання можуть бути незгасаючими, якщо зовнішня дія буде компенсувати зменшення енергії в системі, викликане дією сил тертя й опору.

Збурювальною (змушуваною) системою F називають силою, яка спричиняє вимушені коливання.

Якщо збурювальна сила є гармонічною, тобто змінюється за законом:

де - амплітуда збурювальної системи,

- її циклічна частота, то в системі, на яку діє сила, можуть установитися вимушені коливання, які відповідно також є гармонічними та відбуваються з частотою, що дорівнює частоті змушеної зовнішньої сили та описується рівнянням:

де A - амплітуда вимушених коливань фізичної величини (наприклад, зміщення для механічних коливань),
- рівняння фаз між вимушеними коливаннями та силою F .

Максимального значення амплітуда вимушених коливань може досягнути за такої умови:

Або

де та - відповідно циклічна та лінійна частота коливань зовнішньої збурювальної сили,

, відповідно циклічна та лінійна власна частота коливань системи.

2. РЕЗОНАНС

http://16gor.ucoz.ua/load/0-0-0-33-13

Явище різкого зростання амплітуди вимушених коливань у випадку, коли частота зовнішньої сили збігається з власною частотою системи, називається резонансом.

Графік ідеалізованого власного коливання являє собою синусоїду або косинусоїду. Однак у будь-якій реальній коливальній системі, внаслідок неминучості дії сил тертя й опору, власні коливання згасають, тобто їх амплітуда зменшується з часом (Мал. 3.2.1).

Відповідно частоти називають резонансними частотами а графічне зображення залежностей амплітуди від частоти резонансною кривою.

Особливим проявом дії змушуючої сили є явище резонансу — стрімкого (різкого) зростання амплітуди вимушених коливань за умови збігу частоти власних коливань системи і частоти, з якою змінюється змушуюча сила.

Графік залежності амплітуди коливань від частоти під час резонансу зображено на (Мал. 3.2.2).

Резонансна крива тим гостріша, чим менші втрати енергії в системі

6. Узагальнення та систематизація знань.

Запитання для самоперевірки

1. Що називають механічним резонансом? Які умови виникнення резонансу?

2. Виконайте рисунок резонансних кривих для двох тіл, які коливаються з різним тертям.

3. Наведіть приклади шкідливого і корисного проявів механічного резонансу.

7. Підведення підсумків уроку.

Отже, на сьогоднішньому уроці ми з вами розглянули тему, яку? «Вимушені коливання. Резонанс». Ви сьогодні гарно попрацювали, тому я виставляю Вам гарні оцінки.

8. Оголошення домашнього завдання.

Запишіть домашнє завдання: опрацювати конспект і §§13, 17(д) за підручником