Цели урока:
- В результате исследований установить зависимость периодов колебаний маятников от свойств колебательных систем.
- Развитие осознания значимости коллективной работы, сотрудничества для получения результатов процесса.
- Развитие исследовательских умения.
- Повышение личной уверенности каждого участника проектной деятельности, его самореализации и рефлексии.
Задачи урока: совершенствовать умения планировать и проводить физический эксперимент, обрабатывать результаты эксперимента, делать выводы, обрабатывать результаты с помощью табличного процессора на компьютере, планировать модель опыта, использовать программные средства компьютера для демонстрации опыта.
Оборудование: штативы с лапками и муфтами, пружины различной жёсткости, наборы грузов по 100г, шарики различной массы на нитях разной длины, секундомеры, весы с разновесами.
Подготовка к уроку. Учитывая учебные возможности каждого ученика, их интерес к учебным дисциплинам, формируются группы, которые на уроке занимаются исследовательской работой либо через эксперимент (“Экспериментаторы”), либо через компьютер (“Программисты”).
Каждая группа “Экспериментаторов”, получив задание, сама моделирует опыт, и после одобрения своих планов учителем физики приступает к выполнению работы. “Программисты” работают с электронными таблицами под руководством учителя информатики.
План урока.
| Этапы | Длительность, мин. | Формы и методы обучения. |
|
1 2 1 |
Беседа. |
| Формирование умений. | 15 | Индивидуальная и групповая работа. Опыты и работа с компьютером. |
| Призентация. | 16 | Сообщения лидеров групп. |
| Подведение итогов | 5 | Коллективное обсуждение результатов. Обобщение. |
Учитель. 1. Запишите домашнее задание: §22 до конца, №957, №958, №952.
Прежде, чем перейти к уроку, мне хотелось бы познакомить вас с высказыванием русского физика-теоретика академика Л.Д. Ландау, который говорил: “Самые изобретательные и тонкие экспериментаторы те, которые дают простор своему необузданному воображению и отыскивают связь между самыми отдалёнными понятиями. Даже и тогда, когда эти сопоставления отдалённых понятий грубы и химеричны, они могут доставить другим счастливый случай для великих и важных открытий, до которых никогда не додумались бы рассудительные, медлительные и трусливые “умы””.
Сегодня мы займёмся исследованиями и открытиями.
Цель нашего урока – исследовать зависимость периодов пружинного и нитяного маятников от их физических свойств.
Вспомним. Что такое период маятника? Формулу для расчёта периода.
1.Рассмотрим пружинный маятник.
Что это за маятник? Как вы думаете, от каких физических свойств может зависеть период его колебания?
Учащиеся выдвигают различные гипотезы:
- от массы грузов;
- от жёсткости пружины.
2. Рассмотрим нитяной маятник. Как вы думаете, от каких параметров этого маятника может зависит период его колебаний?
Учащиеся высказывают свои предположения:
- от длины нити;
- от массы шарика;
- от амплитуды колебания.
Сейчас группы получают задания и по очереди подходят за необходимым оборудованием.
Задания для экспериментаторов.
Изучить зависимость периода колебаний пружинного маятника от массы груза.
Продумайте экспериментальную установку, проведите необходимые измерения, занесите их в таблицу. Постройте график зависимости периода колебаний от массы груза. Затем постройте график зависимости квадрата периода от массы. Какой из графиков позволяет лучше определить зависимость периода колебаний от массы груза: график функции T=f1(m)
или функции y=T2 =f2(m)? Сделайте вывод.
2.Изучить зависимость периода колебаний пружинного маятника от жёсткости пружины.
Продумайте экспериментальную установку, проведите необходимые измерения, занесите их в таблицу. Постройте график зависимости
периода колебаний и график зависимости квадрата периода колебаний от жёсткости пружины. В отчёте обоснуйте, какой график удобнее использовать для экспериментального изучения зависимости периода колебаний от жёсткости пружины.
3.Изучить зависимость периода колебаний нитяного маятника от длины нити.
Продумайте экспериментальную установку, проведите необходимые измерения, занесите их в таблицу. Постройте график зависимости периода колебаний и график зависимости квадрата периода колебаний от длины нити.
В отчёте обоснуйте, какой график удобнее использовать для экспериментального изучения зависимости периода колебаний от длины нити маятника.
4.Исследуйте зависимость периода колебаний математического маятника от массы груза и амплитуды колебаний.
Сначала исследуйте зависимость периода колебания математического маятника от массы груза. Продумайте экспериментальную установку, проведите необходимые измерения, занесите их в таблицу. Постройте график зависимости периода колебаний от массы груза. Сделайте вывод.
Проверьте, изменяется ли период колебаний маятника от амплитуды колебания. Сделайте вывод.
Задания для программистов.
1.Выведите теоретически зависимость периода колебаний пружинного маятника от массы груза. Постройте график зависимости периода и квадрата периода колебаний от массы груза. Подготовьте презентацию.
2.Выведите теоретически зависимость периода колебаний пружинного маятника от коэффициента жёсткости пружины. Постройте графики зависимости периода колебаний и квадрата периода от жёсткости пружины. Подготовьте презентацию.
3.Выведите теоретически зависимость периода колебаний нитяного маятника от длины нити. Постройте графики зависимости периода колебаний и квадрата периода от длины нити. Подготовьте презентацию.
4.Выведите период колебания нитяного маятника. Установите, зависит ли период от массы груза на нити. Постройте график зависимости периода колебаний от массы груза на нити.
Известно, что при значительных амплитудах период колебаний зависит от амплитуды. В теории колебаний доказывается, что более точно период математического маятника определяется по формуле
)
где А – наибольший угол отклонения нити маятника от вертикали (при А>100). Постройте график этой зависимости. Проверьте, согласуется ли он с результатами эксперимента.
Презентация исследования осуществляется с помощью мультимедийного экрана. Каждая группа рассказывает о результатах проведённых исследований. После обсуждения работ групп, учащиеся приходят к выводу, что период колебания нитяного маятника можно определять по формуле
, а
пружинного 