План-конспект урока по физике. Тема: Зависимость частоты и периода свободных колебаний от свойств системы. Фаза колебаний
Цель урока: сформировать представление о частоте, периоде и фазе свободных колебаний; обратить внимание на практическое применение маятников; рассмотреть алгоритм решения задач.
Ход урока
Проверка домашнего задания методом фронтального опроса
1. Какие колебания называются гармоническими? Начертить график гармонического колебания.
2. Что такое смещение и амплитуда гармонических колебаний?
3. Как решается уравнение движения для свободных колебаний?
4. Характеристики колебательных процессов:
5. Задача. Определите период колебания иглы швейной машинки, если за один оборот игла совершает одно колебание, а частота вращения вала 1200 об/мин.
Решение. Т= 1/γ; T = 60/1200=0,05c
6.Задача. Определить число взмахов крыльев вороны, которая пролетела путь 650 м со скоростью 13 м/с. Частота взмахов ее крыльев в среднем равна 3 Гц.
Решение. t =S/V; T= 1/γ; n= t/T; n= 150.
Изучение нового материала
1. Формула Гюйгенса. ω0= QUOTE 
– собственная частота колебаний тела прикрепленного к пружине.
Она изменяется в зависимости от жесткости пружины, от массы тела.
T= QUOTE 
= 2π QUOTE 
ω₀= QUOTE 
— собственная частота колебаний математического маятника; она изменяется в зависимости от длины маятника и ускорения свободного падения.
Т = 2π QUOTE 
— формула Гюйгенса (голл.)
На практике используется зависимость периода колебания маятника от значения ускорения свободного падения. С изменением географической широты значение g ≈9,8 м/с2 –меняется.
Меняется эта величина в зависимости от плотности земной коры, которая не везде одинаковая.
2. Фаза колебаний.
Для характеристики гармонических колебаний введем еще одну величину – фазу колебаний.
Фазой колебаний называют величину 𝝋, стоящую под знаком синуса или косинуса.
Измеряется фаза в угловых единицах – радианах. Значение фазы влияет на величины: координаты, скорости, ускорения, которые изменяются по гармоническому закону.
То есть фаза при определенной амплитуде задает состояние колебательной системы.
Колебания с одинаковыми амплитудами и частотами могут иметь разные фазы.
ω0= 2π/Т; 𝝋 = ω0t = 2π QUOTE 
; QUOTE – указывает, какая часть периода прошла от начала колебаний.
Любому значению фазы, выраженному в радианах, соответствует значение времени, выраженное в долях периода.
Рассмотрим законы, по которым изменяется координата тела со временем, обращая внимание на фазу. Косинус отличается от синуса сдвигом аргумента на π/2;
QUOTE 
; X= Xm QUOTE 
Значение фазы в момент времени t=0, равна π/2.
3. Сдвиг фаз.
На графиках мы видим колебания отличающиеся друг от друга разностью фаз или как чаще говорят сдвигом фаз.
Чтобы определить разность фаз, колеблющуюся величину выражают через одну функцию синус или косинус.
Закрепление изученного материала
1. Почему частота колебаний математического маятника не зависит от массы, а частота колебаний тела на пружине от массы зависит.
2. Через 5 секунд от начала колебания, на какую величину изменилась фаза колебаний?
3. На рисунке видим графики трех разных гармонических колебаний. Определить амплитуды и периоды этих колебаний.
Подведем итоги урока
Домашнее задание: § 22 (часть), 23, упр. 3, № 3. 4.
(1 votes, average: 5,00 out of 5)