План-конспект урока по физике. Тема: Математический маятник. Динамика колебательного движения


Цель урока: сформировать у учащихся представление о математическом маятнике, как о модели физического маятника; на основании законов механики Ньютона получить уравнения, описывающие колебательные движения.

Ход урока

Проверка домашнего задания методом индивидуального опроса

1. Что изучает физика колебаний? По какому принципу объединены вопросы в этом разделе?

2. Особенности свободных и вынужденных колебаний. Примеры.

3. При каких условиях возникают свободные колебания? Рассмотреть на примере пружинного маятника.

Изучение нового материала

1. Физический маятник – это шарик, подвешенный на длинной нити.

2. Если пренебречь размерами шарика и рассматривать его как материальную точку, а массу и растяжение нити не учитывать, то мы получим математический маятник, модель – физического.

3. Какие силы действуют на шарик? F̄T= mg и Fупр- направлена вдоль


нити. Силу сопротивления будем считать ничтожно малой и не будем ее учитывать.

4. Чтобы понять динамику движения маятника, разложим силу тяжести на две составляющие: Fn= mg QUOTE и Fτ=mg QUOTE . Сила упругости Fупр и составляющая Fn – перпендикулярны скорости маятника и сообщают ему центростремительное ускорение.

Работа этих сил = 0. Поэтому эти силы не меняют скорости маятника по модулю.

Их действие вызывает непрерывное изменение вектора скорости, так что скорость в любой момент направлена по касательной к дуге окружности.

Сила Fτ двигает маятник с нарастающей скоростью по дуге окружности вниз.

Эта сила Fτ всегда направлена к положению равновесия, уменьшается по модулю и проходя через положение равновесия становится равной нулю. Но из-за инертности маятник продолжает движение, поднимаясь вверх, а сила Fτ уже будет направлена против скорости.

Таким образом, математический маятник свободно колеблется при выведении его из положения равновесия и небольшом трении в системе.

5. Получим уравнения движения для пружинного маятника и для математического маятника.

6. Для пружинного маятника. Для математического маятника

F= ma – 2-ой закон Ньютона F=ma – 2 –ой закон Ньютона

F= – kx – закон Гука Fτ= – mg QUOTE составляющая силы тяжести

ma= – kx; a= – kx/m ma= – mg QUOTE ; a =- g x/L

Wn= kx2/2 Wn= mgh;

Wk= mV2/2 WK= mV2/2

7. Уравнения для ускорений просты на вид и формулируются так: ускорение прямо пропорционально координате.

Значит, смещение шарика ,колеблющегося маятника и тела на пружине от положений равновесия происходят по одному и тому же закону, хотя силы, вызвавшие эти смещения, имеют разную физическую природу.

Закрепление изученного материала

1. Какой маятник называется математическим?

2. Под действием , каких сил, происходят колебания математического маятника?

3. Пояснить уравнение для пружинного маятника.

4. Пояснить уравнение для математического маятника.

Подведем итоги урока

Домашнее задание: §20, 21, повт. §19.




1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (2 votes, average: 3.00 out of 5)
Loading...


План-конспект урока по физике. Тема: Математический маятник. Динамика колебательного движения