Урок физики в 10 классе по теме «Резонанс»

МОУ СОШ № 12 г. Данилова Ярославской обл.
2009 год
Учитель: Мельникова Марина Юрьевна
Тема урока: «Резонанс».

Цели урока:
учебные: закрепить полученные знания по теме «Свободные и вынужденные колебания», ввести понятие «Резонанс»;
развивающие: формировать умение применять закономерности и теоретические знания по теме «Свободные и вынужденные колебания», «Резонанс» на практике, решая жизненные задачи, умение читать таблицы; развивать умение работать над ошибками, исправлять их, анализировать;
воспитательные: учить видеть результаты собственного труда, приучать к выполнению аккуратных и четких записей, оформлению кратких и четких мыслей.

Задачи урока:
Анализировать базовый тест по теме «Динамика периодического движения».
Находить ошибки в работе, исправлять их.
Отработать полученные знания:
формулы

Т = 2
· l
g


m

Т = 2
· k

физические величины: амплитуда, частота, период, циклическая частота
зависимости: х = А cos
· t
х = А sin
· t
определения: свободные, вынужденные, гармонические, затухающие колебания, резонанс.
условие существования резонанса в колебательной системе.



Ход урока.

1). Анализ тестовой работы.
По таблице и текстам тестовой работы проанализируем ее результаты.
Закрытые задания обсудим устно I и II варианты.
Решение задач открытой части.
(спрашивать тех учащихся, кто справился с этими заданиями)

2). Решение задач на готовых чертежах, из тестовой работы «Динамика свободных и вынужденных колебаний» (по рядам):
1 задание:
I вариант:
Х,м


0,3



0
2 4 6 8 t, c

-0,3


Найти Т, А,
·,
·, х(t).

II вариант:

Х,м



5



0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 t,c

-5


Найти Т, А,
·,
·, х(t).

2 задание:
I вариант: II вариант:

Х = 4 sin 8
·t Х = 2 cos 2,5
·t

Найти: А,
·, Т

3 задание:(из тестов « Динамика свободных и вынужденных колебаний» 1 вариант)
I вариант: II вариант:
№ 5 № 3
k = 250 H/м А2 = 2А1
А = 5 см
Е2
Найти: Еполн-? - ?
Е1

III вариант:
1 задание:



Х , cм

4



0 3 6 9 12 15 18 t,c


-4


Найти Т, А,
·,
·, х(t).
2 задание:
Х = 0,5 sin
·t. Найти: А,
·, Т
З задание: (из тестов « Динамика свободных и вынужденных колебаний» 1 вариант)
№ 6
m = 0,2 кг
N = 30
t = 1 мин

k - ?

3). Объяснение нового материала.
Фронтальный опрос.
Что называется свободными колебаниями?
Какие колебания называются вынужденными?
Может ли колебательная система совершать вынужденные колебания? Свободные?
Чем определяется период (частота) колебаний пружинного маятника? (записать формулу)
Что происходит с периодом колебаний пружинного маятника при увеличении массы груза в 4 раза?
При уменьшении жесткости пружины в 3 раза?
Что происходит с частотой колебаний в этих двух случаях?
От чего зависит период колебаний математического маятника? (записать формулу)
Что произойдет с периодом и частотой колебаний при уменьшении длины нити в 9 раз?
При увеличении массы материальной точки? (не зависит от массы)
Выясним некоторые особенности вынужденных колебаний.
Обратимся к модели – нитяному маятнику (демонстрация).
Объяснить установку:









Вибратор Резонатор


Назовем маятник переменной длины вибратором, он совершает свободные колебания. Второй маятник фиксированной длины совершает вынужденные колебания под действием колеблющегося резинового шнура, который приходит в движение благодаря периодической деформации. Она возникает под действием маятника – вибратора.
При изменении длины вибратора мы изменяем частоту вынуждающей силы, действующей на резонатор.
Заметьте изменение амплитуды вынужденных колебаний резонатора при приближении частоты вынуждающей силы к собственной частоте колебаний резонатора.
Это происходит тогда, когда длины маятников совпадают.

Т = 2
· l
g


· = 1
2
· l
g

Эти зависимости показывают, что период и частота колебаний нитяного маятника зависят только от длины нити, а если длины нитей совпадают, то и частоты совпадают.
Итак, мы видим неожиданное возрастание амплитуды вынужденных колебаний резонатора под действием внешней периодической силы.
Условие резонанса:


· =
·0, где
· - частота вынуждающей силы,
·0 – собственная частота
колебательной системы.
Или


· =
·0!!!

Такое явление резкого возрастания амплитуды при совпадении собственной частоты колебательной системы и частоты вынуждающей силы называется РЕЗОНАНСОМ.
При резонансе важную роль играют силы трения. Если трение в системе велико, то явление возрастания амплитуды при совпадении частоты колебаний не будет заметным.
Характеристика зависимости амплитуды вынужденных колебаний от частоты вынуждающей силы показана на графике:

А

·0 – собственная частота колебательной системы

1. резкое увеличение амплитуды (ярко выраженный
резонанс) при небольшой силе трения
2. нет резкого максимума, т.к. трение велико.
1
2

0
·0
·
Вредные последствия резонанса:
Резонанс вызывает разрушение
Дребезжание предметов
Полезные свойства резонанса
Язычковый частотомер (демонстрация)
Энергия при резонансе:
Может показаться, что энергия при резонансе появляется ниоткуда. Неожиданно возрастает амплитуда даже находящегося первоначально в покое тела. На самом деле, при совпадении частоты вынуждающей силы и собственной частоты системы происходит передача максимальной энергии колебательной системе. Поэтому амплитуда и возрастает.

4). Закрепление материала:
1. На некоторых участках дороги встречаются выбоины, расположенные на примерно одинаковом расстоянии друг от друга (дорожный знак). Водитель один раз вел автомобиль по такому участку порожним, а затем нагруженным. Сравните скорости движения машины, при которой наступит резонансное раскачивание на рессорах.

(Используем формулу периода колебаний пружинного маятника)

Масса Период Частота Т.о. частота колебаний машины из-за выбоин должна быть
увел. увел. умен. меньше, чтобы произошел резонанс( а чтобы не
произошел – наоборот)

2. Период собственных вертикальных колебаний железнодорожного вагона 1,25 с. На стыках рельсов вагон получает периодические удары, которые служат причиной вынужденных колебаний вагона. При какой скорости поезда возникнет резонанс, и пассажиры будут ощущать сильное раскачивание вагона? Длина каждого рельса между стыками 25 м. (Ответ: 72 км/ч)

3. На рис. резонансная кривая для балки, на которой укреплен электродвигатель. При какой частоте вращения ротора будут наблюдаться сильные колебания балки?


А, мм
10

8

6

4

2
·, Гц

0 2 4 6 8
HYPER15Основной шрифт абзаца

Приложенные файлы

  • doc file35
    Размер файла: 64 kB Загрузок: 16