Математический маятник

 

Тип урока: открытие нового знания

Автор  урока: Хмарская Н.В., учитель физики МБОУ «Гимназия №1» г. Норильска

1. Сформировать представление о математическом  маятнике.

2. Сформировать знание формулы для расчета периода математического маятника.

3. Сформировать умение анализировать связь межу параметрами, входящими в формулы.

4. Сформировать умение решать задачи с использованием новых формул и изученных ранее.

5. Тренировать мыслительные операции: анализ, сравнение, обобщение; умение работать по алгоритму.

6. Тренировать умение фиксировать шаги учебной деятельности, выполнять правила работы в парах и применять эталон.

1. Доска с маркером (или мелом).

2. Презентация (вопросы для этапа «актуализации знаний», новый материал, тексты задач для этапа «первичное закрепление во внешней речи»

3. Эталоны для вывешивания на доску (Т = 2П√l\g).

4. Оценочный лист (на каждого ученика)

Уровень	Критерии	Отметка об усвоении
1 уровень	Остались вопросы по теоретическому материалу и решению задач по новой теме
2 уровень	Усвоен теоретический материал, но испытываю затруднения при решении задач, даже на использование одной новой формулы
3 уровень	Усвоен теоретический материал. Свободно решаю задачи на использование одной новой формулы, но затрудняюсь решать задачи, где необходимо использовать ранее изученные формулы
4 уровень	Усвоен теоретический материал. Свободно решаю задачи предложенного уровня.

 

«Я слушаю и забываю,

я вижу и запоминаю,

я делаю и понимаю». Мати Ван Мейтс 

− Здравствуйте, ребята, рада всех вас видеть. Прочтите девиз для сегодняшней работы.О чем говорит наш девиз?(Он говорит о том, что, чтобы понять, надо не только слушать, но и самостоятельно делать.)

− Вы продолжаете изучать интересную тему. Какую? (Механические колебания)

− Почему так важна эта тема? (Потому что мы часто встречаем механические колебания в повседневной жизни.)

− приведите примеры механических колебаний в быту и технике.  ( Движение качелей, колебания маятника часов, колеблются детали машин, голосовые связки, барабанные перепонки )

− Это немало! Вы хорошо работали на предыдущих уроках – и вот результат: вы знаете  виды колебаний.

Вопросы для повторения:

(На доске вывешиваются необходимые эталоны.)

 …. Миллион Ури Геллера.

Знаменитый экстрасенс Ури Геллер свой первый миллион доллар заработал, летая на самолёте на малой высоте над непроходимыми джунглями Бразилии, с маятником в руках. Он искал нефть, и нашёл её очень приличное количество.

Как вы думаете, как удалось   ему  это сделать?

Что нам надо сделать, чтобы ответить на поставленный вопрос?

− У кого нет ответа?

− Что вы не можете сделать? (я не знаю, как может   математический маятник быть связан с определением залежей полезных ископаемых??)

− Почему вы не можете представить ваш ответ? (Мы еще знаем формул  для  описания математического маятника.)

организовать построение проекта выхода из затруднения:

− учащиеся ставят цель проекта (целью всегда является устранение причины возникшего затруднения);

− учащиеся уточняют и согласовывают тему урока;

− учащиеся определяют средства (алгоритмы, модели, справочники и т.д.);

− учащиеся формулируют шаги, которые необходимо сделать для реализации поставленной цели.

– Итак, а теперь наступил момент для записи темы нашего урока. Запишите ее на доске и в тетрадях (соблюдение ЕОР – пропускаем нужное количество клеточек, дата, классная работа, тема урока).

Какую характеристику колебаний вы сможете определить экспериментально?

Какая будет тема урока?

Как вы построите свою работу на уроке?

(сформулировать тему, поставить цель, придумать способ реализации)

– Сформулируйте, пожалуйста, цели урока.

С учетом корректировки учителя цели можно зафиксировать на доске:

1. Познакомиться с новым физическим понятием (название, определение, формула).

2. Научиться решать задачи, используя формулу для расчета новой физической величины.

– Какие средства вы будете использовать на этом уроке для реализации целей? (Учитель, учебник (задачник).

1) организовать реализацию построенного проекта в соответствии с планом;

2) организовать фиксацию нового способа действия в речи;

3) организовать фиксацию нового способа действия в знаках (с помощью эталона);

4) организовать фиксацию преодолениязатруднения;

5) организовать уточнение общего характера нового знания (возможность применения нового способа действий для решения всех заданий данного типа).

Определение «Математического маятника – прочитать на стр. 105 учебника (Физика. 9 класс. : учебник для общеобразовательных учреждений / А.В. Перышкин, Е.М. Гутник. – 15-е издание., стереотип. – М.: Дрофа, 2010. – 300 с.)

Слова учителя (комментарий к сказанному): Реальной моделью математического маятника в наших опытах будет служить небольшой шарик, подвешенный на тонкой упругой нити. Размеры шарика должны быть малы по сравнению с длиной нити. Это дает возможность считать, что вся масса сосредоточена в одной точке, в центре тяжести шарика.

Математический маятник совершает гармонические колебания, т.е. колебания которые происходят под действием силы, пропорциональной смещению и направленные противоположно этому смещению. (Демонстрация на СД – диске «Открытая школа.Физика-9 класс.»). Эти колебания совершающиеся по закону синуса или косинуса. Как это представить себе? Опыт (по рис. 59 учебнику Физика. 9 класс. : учебник для общеобразовательных учреждений / А.В. Перышкин, Е.М. Гутник. – 15-е издание., стереотип. – М.: Дрофа, 2010. – 300 с. ) В качестве груза берут небольшой массивный сосуд с маленьким отверстием снизу, а под него кладут длинную бумажную ленту. Сосуд с наперед насыпанным песком приводят в колебательное движение и ленту перемещают с постоянной скоростью в направлении перпендикулярном плоскости  колебаний, то на ней остается дорожка из песка, каждая точка которой соответствует положения  колеблющегося тела в тот момент, когда он проходил  над нею. На рисунке 60 показан вид полученной кривой. Она называется синусоидой. Т.А – соответствует амплитуде колебаний, Т – период  колебаний.

 Чтобы вывести  формулу   периода колебаний, обратимся к эксперименту.

Дальше работу организовать в группах.

Попробуйте  сами составить план своих действий.

Если не сможете этого сделать, то воспользуйтесь советом:

1. Подвесьте стальной грузик массой 100 г на нить произвольной длины,

2. Отклоните этот маятник от положения равновесия на 10° и измерьте время,   количество  колебаний; 

3. Рассчитайте период колебаний.

4. Не  меняя длину маятника, определите период колебаний маятника, если его масса равна 50г.  5.Данные запишите в таблицу.

№	Длина нити ℓ, м	Масса маятника m,г	Количество колебаний N	Время колебаний t,с	Период колебаний Т, с
1		50	10
2		100	10

1. Сделайте вывод,  как зависит   период колебаний математического маятника от его массы.

Составьте программу своих действий, запишите её.

Если сделать самостоятельно этого не сможете, поступите следующим образом:

1.  Подвесьте  стальной грузик на нити произвольной длины,
2. Отклоните  этот маятник от положения равновесия на 10° и измерьте время  N колебаний;
3.  Рассчитайте  период колебаний.
4. Аналогичные измерения и вычисления выполните при отклонении нити от вертикали на 20°.
5. Результаты занесите в таблицу.

№	Длина нити ℓ, м	Угол отклонения маятника	Количество колебаний N	Время колебаний t,с	Период колебаний Т, с
1		10°	10
2		20°.	10

1.  Сделайте вывод, зависит ли период колебаний маятника от амплитуды колебаний.

Выясните,  зависит ли период колебаний маятника от его длины. Продумайте этапы своей работы и запишите их.

Если этот шаг вам труден, поступите следующим образом:

1. Подвесьте  стальной шарик на нити произвольной длины ( приближенно около 40 см)
2. Отклоните  этот маятник от положения равновесия на 10° и измерьте время  N колебаний
3. Рассчитайте  период колебаний.
4. Уменьшите  длину маятника в 4 раза и повторите эксперимент.
5. Результаты вычислений и измерений занесите в таблицу.

№	Длина нити ℓ, м	Масса маятника m,г	Количество колебаний N	Время колебаний t,с	Период колебаний Т, с
1
2

Оборудование: штатив, маятник произвольной длины, линейка, секундомер.

Итак, Т- L  и не зависит от массы тела и длины подвеса.

 Полная формула периода для математического маятника  записывается так: Т=2П √L\g

− Теперь поработайте в парах.   Решите задачи на новое знание.

После решения учащиеся сравнивают свою работу с образцом: либо на слайде, либо на закрытой ранее доске и проговаривают друг другу решение своих задач.

«Во сколько раз изменится период математического  маятника, если массу тела увеличить в четыре раза?»

А) увеличится в 4 раза

Б) увеличится в 2 раза

В) уменьшится в 2 раза

Г) уменьшится в 4 раза

Д) не изменится

«Во сколько раз изменится период математического маятника, если длину подвеса увеличить в 9 раз ?»

А) увеличится в 9 раза.

Б) увеличится в 3 раза

В) уменьшится в 3 раза

Д) не изменится

«Во сколько раз изменится период математического маятника, если его перенести на планету ПЛЮК, где ускорение свободного падения равно 2,5 м\с²?»

А) уменьшится в 4раза

Б) увеличится в 4 раза

В) уменьшится в 2 раза

Д) увеличится в 4 раза

Задание 4.
Рассчитайте период математического маятника, если  длина его подвеса   равна 40 см?

А) 0,2 с

Б) 1,256 с

В) 6,28с

Д) 0,628с

Рассчитайте частоту колебаний математического маятника, если  длина его   нити равна 1м  ?

А) 1,98 Гц

Б) 1 Гц

В) 3,14 ГЦ

Д) 6,28Гц

− Скажите, пожалуйста, c каким заданием вы не справились?

− Теперь сравните своё решение с образцом.

Теперь вы справились со всеми заданиями?(Да.)

Если у учащихся имеются «?», то проводится коррекция того этапа задачи, где имеется затруднение: либо с помощью учителя, либо с помощью «сильного» ученика.

− Скажите, пожалуйста, а где мы можем еще использовать наш новый эталон? (При решении задач более сложного уровня, где наш эталон – один из элементов  решения задачи.)

− Вы очень хорошо поработали.

− Подведите итог урока. (Мы сегодня открыли формулу  для расчета периода математического маятника; научились решать несложные задачи с использованием новой  формулы и изученных ранее.)

− Достигли поставленных целей? (Да.)

− Научились решать задачи (Да.)

− Как вы оцениваете свой уровень познания нового сегодня на уроке?

Раздается оценочный лист, где прописаны уровни усвоения материала урока. Учащиеся определяют свой уровень, фиксируют и в оценочном листе и в тетради. Оценочные листы собираются. Учащиеся ставят перед собой соответствующие цели.

После обсуждения этих вопросов учащимся задаётся домашнее задание. И оценивается работа детей на уроке.

Домашнее задание (фиксируется на доске учителем, в дневниках учащимися):

§ 27

Подг. к л.р 3

− Всем спасибо! До новых встреч!