Конспект уроку до предмету Фізика, 11 клас
Тема«Перетворення енергії в коливальному русі. Вимушені коливання. Резонанс»

Мета уроку: дати поняття згасаючих та вимушених коливань, сформувати поняття резонансу, дати поняття автоколивних систем.

Обладнання: математичні маятники різної довжини, закріплені на спільній основі, горизонтальний пружинний маятник, вертикальний пружинний маятник, посудина з водою, модель маятникового годинника.
Програмне забезпечення: Interactive Physics 3.0 (http://www.arborsci.com/Files/ipdemo.exe)

Хід уроку.

1.    Аналіз якості виконання лабораторної роботи, характерних помилок та оголошення результатів.
2.    Оголошення мети уроку.
3.    Змістова частина.

Реальні коливні системи перебувають в середовищі, яке створює опір коливному руху. Втрати енергії на подолання сил опору призводить до зменшення з часом амплітуди коливань. Такі коливання називають згасаючими.

Демонстрація 6. Демонструються коливання пружинного горизонтального маятника, закріпленого на горизонтальному стержні, та коливання вертикального пружинного маятника, вміщеного у посудину з водою.

Динамічне рівняння такого руху є більш складним, оскільки в себе ще силу опору. Розв’язок такого рівняння не входить до шкільного курсу, проте зміну координати тіла з часом легко отримати за допомогою комп’ютерної моделі вертикального пружинного маятника.

Ілюстрація 3. Демонструється залежність амплітуди коливань від часу при різних силах опору середовища. Звертається увага на поступове зменшення амплітуди коливань.

Для забезпечення стабільності амплітуди коливань системи необхідне вчасне надходження енергії від зовнішніх джерел.

Означення 6. Коливання, що відбувають під впливом зовнішньої періодичної сили називаються вимушеними.
Демонстрація 7. Демонструються вимушені коливання пружинного та математичного маятника.

Вимушені коливання відбуваються завжди з частотою зовнішньої вимушаючої сили.

Демонстрація 8. Демонструються коливання вертикального пружинного маятника під впливом зовнішньої сили змінної частоти. Звертається увага на те, що амплітуда коливань маятника залежить від частоти впливу.

Демонстрація 9. Демонструється різке збільшення амплітуди коливань пружинного маятника при спів паданні частоти вимушаючої сили і власної частоти вільних коливань маятника.

Означення 7. Різке збільшення амплітуди коливань системи при спів паданні частоти власних коливань з частотою вимушаючої сили називається резонансом.

Демонстрація 10. Демонструються декілька математичних маятників різної довжини підвішених на одній основі. Маятники однакової довжини реагують на коливання свого аналога поступовим збільшення амплітуди.

Аналізуються наслідки експерименту.
Розглядається гострий та тупий резонанси.
Наводяться приклади прояву резонансу в побуті та техніці.
Демонструється відео 1 та відео 2.

Означення 8.Системи призначенні для підтримування незгасаючих коливань, або для знищення випадкових коливань називають автоколивними.

Розглянемо блок схему авто коливної системи:

Зв’язок між коливною системою і розподілювачем, що призначений для підтримання коливань називають позитивним, призначений для знищення коливань – негативним.

Демонстрація 11. Демонструється модель маятникового годинника з указанням головних частин автоколивної системи.

Розв’язування задач.
Пасажирський вагон, масою 60 т, сильно розхитується при швидкості потяга 72 км/год. Визначити жорсткість його ресор, якщо довжина рейки 50 м.

Матеріальна точка масою 0,5 кг здійснює гармонічні коливання під дією сили, що змінюється за законом  . Яка максимальна швидкість точки?

4.    Домашнє завдання

§ 17-19. 10.4. Збірник різнорівневих завдань для державної підсумкової атестації з фізики. Гімназія. Харків. Гельфгат І.М.

Надіслано главою ассоціації вчителів фізики «Шлях освіти-ХХI» Чернецьким І.С.