Коливальний рух
2-й семестр
ЕЛЕКТРОДИНАМІКА
4. Електромагнітні коливання й хвилі
Тематичне планування
№ з/п | Тема уроку | Дата проведення |
1 | Коливальний рух | |
2 | Коливальний контур | |
3 | Період власних коливань у коливальному контурі | |
4 | Змінний електричний струм | |
5 | Активний опір у колі змінного струму | |
6 | Реактивний опір у колі змінного струму | |
7 | Резонанс | |
8 | Трансформатор | |
9 | Генератор незатухаючих електромагнітних коливань | |
10 | Електромагнітні хвилі | |
11 | Принцип радіотелефонного зв’язку | |
12 | Поширення радіохвиль | |
13 | Радіолокація. Телебачення | |
14 | Шкала електромагнітних хвиль | |
15 | Узагальнювальний урок з теми “Електромагнітні коливання й хвилі” | |
16 | Тематичне оцінювання |
УРОК 1/43
Тема.
Мета уроку: нагадати учнем про один із найпоширеніших видів рухів у природі – механічні коливання.
Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.
ПЛАН УРОКУ
Демонстрації | 4 хв. | 1. Вільні й вимушені коливання. 2. Гармонічні коливання. |
Вивчення нового матеріалу | 29 хв. | 1. Види коливань і умови їх виникнення. 2. Гармонічні коливання. 3. Фізичні величини, що характеризують коливальний рух. |
Закріплення вивченого матеріалу | 12 хв. | 1. Якісні питання. 2. Навчаємося розв’язувати задачі. |
ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ
1. Види коливань і умови їх виникнення
Коливання – один із найпоширеніших видів руху в природі й техніці. Коливаються дерева в лісі, пшениця в полі, струни музичних інструментів, мембрана телефону. Коливаються площини й фюзеляж літака, кузов автомобіля, поршні двигуна. Коливальні рухи відбуваються й у житті нашої планети (землетрус, припливи й відливи), і в астрономічних явищах, і в живій природі: биття серця, рухливість голосових зв’язок і т. ін.
Коливаннями називаються фізичні процеси, які точно або приблизно повторюються через однакові інтервали часу.
Залежно від фізичної природи розрізняють механічні й електромагнітні коливання.
O Коливання, що відбуваються тільки під дією періодично змінюваної за величиною й напрямком зовнішньої сили, називають вимушеними.
O Вільні коливання – це коливання, що відбуваються в механічній системі під дією внутрішніх сил системи після короткочасної дії якоїсь зовнішньої сили.
Щоб у коливальній системі відбувалися вільні коливання, необхідне виконання двох умов:
1) система повинна наближатися до положення стійкої рівноваги;
2) сили тертя або сили опору мають бути досить малими.
2. Гармонічні коливання
Коли тіло здійснює механічні коливання, змінюються його координата, швидкість і прискорення. У випадку електромагнітних коливань змінюються сила струму в колі, заряд і напруга на обкладках конденсатора, ЕРС. У рамках шкільного курсу фізики ми будемо розглядати тільки гармонічні коливання.
У Коливання, за яких фізична величина, що здійснює коливання, змінюється з часом за законом косинуса (або синуса), називають гармонічними.
Рівняння гармонічних коливань має вигляд:
Де x – значення змінної величини в цей момент часу; A – амплітуда коливань; ? – циклічна частота; ?0 – початкова фаза коливань.
Графік гармонічних коливань має вигляд кривої, що у математиці зветься синусоїдою або косинусоїдою.
3. Фізичні величини, що характеризують коливальний рух
Під час коливань зміщення тіла від положення рівноваги періодично змінюється.
O Амплітуда коливань – це фізична величина, що характеризує коливальний рух і дорівнює максимальному значенню змінної величини.
Одиниця амплітуди коливань визначається одиницею змінної величини.
Якщо вантаж на нитці за час t зробить N повних коливань, то час одного повного коливання: T = t/N, тобто період коливань – проміжок часу, протягом якого відбувається одне повне коливання. Або інакше:
O Період коливань T – це фізична величина, що характеризує коливання й дорівнює мінімальному інтервалу часу, через який значення змінної величини повторюється.
Одиниця періоду коливань у СІ – секунда (с).
O Частота коливань – це фізична величина, що характеризує коливання й дорівнює числу повних коливань в одиницю часу: v = N/t.
Одиниця частоти коливань у СІ – герц (Гц).
1 Гц дорівнює частоті коливань, під час яких тіло за 1 с здійснює одне повне коливання.
Період і частота – взаємообернені величини.
O Циклічна частота – це фізична величина, що характеризує коливання й дорівнює числу повних коливань, здійснюваних за 2
секунд:
Одиниця циклічної частоти коливань у СІ – радіан на секунду (рад/с або 1/с).
O Фаза коливань – це фізична величина, що характеризує стан коливальної системи в цей момент часу: ? = ?t + ?0.
Фаза коливань визначається їхнім періодом (оскільки? = 2/T), моментом часу t, у який фіксується значення змінної величини, і початковою фазою коливань?0 – фазою коливань у момент початку відліку часу.
ПИТАННЯ ДО УЧНІВ У ХОДІ ВИКЛАДУ НОВОГО МАТЕРІАЛУ
Перший рівень
1. Наведіть приклади вільних і вимушених коливань.
2. Наведіть приклади гармонічних коливань.
3. Які величини, що характеризують коливальний рух, змінюються періодично? Наведіть приклади.
4. У яких одиницях вимірюються період, частота й циклічна частота коливань?
Другий рівень
1. У чому принципова відмінність коливального руху від руху по колу?
2. Яка крива є графіком вільних коливань за відсутності тертя?
3. Чи можна за амплітуду механічних коливань приймати розмах коливань?
ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ
1). Якісні питання
1. Чи можна назвати вільними коливання: а) поплавця на хвилях; б) струн скрипки; в) вантажівки, що їде по вибоїнах; г) голки швейної машини; д) віток камертона?
2. Поплавець, що коливається на поверхні води, за 3 с спливає й поринає шість разів. Визначте період і частоту коливань.
2). Навчаємося розв’язувати задачі
1. За графіком коливань тіла на пружині, наведеним на рисунку: 1) визначте амплітуду, період, частоту й циклічну частоту коливань; 2) запишіть рівняння коливань; 3) визначте зміщення тіла за фази /6.
Розв’язання. Із графіка визначимо: а) амплітуду коливань (максимальний зміщення тіла): xmax = 2 см = 0,02 м; б) проміжок часу, за який відбувається одне повне коливання, дорівнює 2 с, отже, Т = 2 с ; в) частоту v = 1/T = 0,5 Гц; г) циклічну частоту
? = 2V= 2 – 0,5 = (с-1).
2. У початковий момент часу (t = 0) тіло перебуває в стані рівноваги (х0 = 0), тому рівняння коливань має вигляд: x = xmaxsin? t. З’ясовуємо значення величин і одержуємо: x = 0,02sinT. Якщо? = /6, то x (t) = 0,01 (м).
3. Коливання вантажу на пружині описано рівнянням x = 0,1sin0,5T. Визначте амплітуду, період, циклічну частоту й частоту коливань.
4. Амплітуда коливання 2 см, зміщення 1 см. Скільки часу минуло від початку коливань?
ЩО МИ ДІЗНАЛИСЯ НА УРОЦІ
– Коливаннями називаються фізичні процеси, точно або приблизно повторювані через однакові інтервали часу.
– Коливання, що відбуваються тільки під дією періодично змінюваної за величиною й напрямком зовнішньої сили, називають вимушеними.
– Вільні коливання – це коливання, що відбуваються в механічній системі під дією внутрішніх сил системи після короткочасної дії якоїсь зовнішньої сили.
– Коливання, за яких фізична величина, що здійснює коливання, змінюється з часом за законом косинуса (або синуса), називають гармонічними.
– Амплітуда коливань – це фізична величина, що характеризує коливальний рух і дорівнює максимальному значенню змінної величини.
– Період коливань T – це фізична величина, що характеризує коливання й дорівнює мінімальному інтервалу часу, через який значення змінної величини повторюється.
– Частота коливань – це фізична величина, що характеризує коливання й дорівнює числу повних коливань за одиницю часу:
– Циклічна частота – це фізична величина, що характеризує коливання й дорівнює числу повних коливань, здійснюваних за 2 секунд:
– Фаза коливань – це фізична величина, що характеризує стан коливальної системи в цей момент часу? = ?t + ?0.
Домашнє завдання
1. Підр-1: § 26; підр-2: конспект.
2. Зб.:
Рів1 № 10.18; 10.19; 10.20; 10.21.
Рів2 № 10.33; 10.34; 10.35; 10.37.
Рів3№ 10.52, 10.53; 10.54; 10.55.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)
Loading...