Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах и улицах «Добрая дорога детства» 2
Скачать 0.62 Mb.
|
Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа № 141 с углубленным изучением отдельных предметов» Советского района г. Казани    Разработал: учитель физики I кв. категории Авксентьева Г.Н. Казань, 2010 СОДЕРЖАНИЕ
Учебно-тематический план курса. Исследовательская работа учащихся.  ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА Элективный курс «Колебания и волны» предназначен для учащихся 9-х классов общеобразовательных учреждений. Курс основан на знаниях и умениях, полученных учащимися при изучении физики в основной школе. Курс включает 10 уроков, в неделю – 1 час. Содержание элективного курса, с одной стороны, соответствует познавательным возможностям девятиклассников, а с другой стороны, представляет ученику возможность обрести опыт работы на уровне повышенных требований, развивает его учебную мотивацию. Содержание данного курса представляет собой расширенный, углубленный вариант раздела базового курса физики «Колебания и волны». Технологии, используемые в системе курса, ориентированы на то, чтобы ученик получил такую практику, которая поможет ему лучше овладеть общеучебными умениями и навыками, которые позволяет ему успешно освоить программу старшей профильной школы:
Цели и задачи курса:
Элективный курс, прежде всего, ориентирован на развитие у школьников интереса к занятиям, на организацию самостоятельного познавательного процесса и самостоятельной практической деятельности. Изучение курса предполагает, что учителем по мере изучения материала будут предлагаться учащимся темы проектов, которые могут быть представлены в форме рефератов, тематических презентаций. Темы проектов учащимися выбираются по мере прохождения материала, чтобы они имели возможности заранее подобрать материал, который войдет в их проект. В результате можно определить умения, приобретаемые учащимися по мере изучения курса и выполнения заданий:
В процессе изучения курса учащиеся знакомятся с именами выдающихся ученых, с их ролью в становлении физического знания и экспериментального метода исследования в физике. При составлении программы элективного курса сделан акцент на тех понятиях и умениях, которые на базовом уровне рассматриваются косвенно:
В соответствии с последним пунктом (выполнение самостоятельных исследований) при изучении курса учащимся предлагается выполнить лабораторную работу « Определение ускорения свободного падения с помощью маятника» и определить ускорение свободного падения на данной широте, сравнив его значение с теоретическим. В процессе выполнения работы и объяснения полученных результатов учащиеся должны осознать практическую значимость данного эксперимента. Таким образом, данный курс направлен на формирование интереса к предмету, подготовку к продолжению образования по профилю к сознательному выбору профиля. В процессе изучения курса прививается интерес к физике и проведению физического эксперимента, развивается умение самостоятельно приобретать и применять знания. УРОК 1 Виды колебаний. Величины, характеризующие колебательное движение Цели урока:
Виды периодического движения. Колебательное движение. Взаимосвязь двух видов периодического движения. Свободные и вынужденные колебания. Затухающие колебания. Резонанс. Повторяющиеся, циклические явления в окружающем нас мире, такие как смена времен года, смена дня и ночи, солнечные и лунные затмения, перемещение звезд и планет по звездному куполу, колебания маятников и пружин классифицируются как периодические ([2], § 18, с.71). Периодическое движение – движение, повторяющееся через постоянный промежуток времени. Важнейшей характеристикой такого движения является период. Период – минимальный интервал времени, через который движение повторяется. Единица периода – секунда (с). Через период частица вновь попадает в начальную точку движения и повторяет свой путь по прежней траектории. Пример. Вращение Земли вокруг Солнца, колебание маятника, сердцебиение. Различают два вида периодических движений: движение в одном направлении по плоской (или пространственной) замкнутой траектории (Земля вокруг Солнца) и движение вдоль одного и того же отрезка с изменением направления движении (подобно колебаниям маятника). В первом случае периодическое движение называют вращательным, во втором – колебательным.  Взаимосвязь двух видов периодического движения (вращательного и колебательного) особенно наглядно проявляется при наблюдении вращения Луны вокруг Земли в плоскости орбиты. Наблюдателю, находящемуся на большом расстоянии, кажется, что Луна колеблется вдоль диаметра орбиты. Выясним причины возникновения колебательного движения, определим его период, пространственные масштабы и энергетические характеристики ([2], § 38, с.169). Возможны два варианта колебаний в системе:
Пример. Раскачивание боксерской груши при периодических ударах в нее, движение иглы швейной машины.
Пример. Колебания маятника часов. Главной особенностью систем, в которых происходят свободные колебания, является наличие у них положения устойчивого равновесия. Необходимые условия для возникновения свободных колебаний:
В отсутствие этих условий колебания быстро затухают или не возникают вообще. Рассмотрим свободные колебания представленных маятников. Период колебаний – интервал времени, в течение которого происходит одно полное колебание. [Т] = 1 с. Амплитуда колебаний – максимальное отклонение колеблющейся величины от положения равновесия. [А] = 1 м. Такой величиной может быть не обязательно координата, но и давление, сила тока, сопротивление и т.д. Частота колебаний – количество колебаний в единицу времени. [υ] = 1с-1 = 1 Гц. Если период маятника равен 1с (секундный маятник), то за 1с совершается один цикл и частота равна 1 Гц (в честь немецкого физика Генриха Герца /1857-1894/, получившего электрические колебания).  Таким образом: 1 кГц = 1000 Гц = 103 Гц 1 МГц = 1000000 Гц = 106 Гц Период определяет частоту (только для гармонического). В отсутствие сил трения для колебательной системы выполняется закон сохранения (энергии) полной механической энергии Е. Ек + Ер = Еко + Еро В начальный момент времени кинетическая энергия маятника, отключенного на расстоянии хо = А и отпущенного со скоростью Vо = 0, равна 0. Следовательно, Е = Еро . Потенциальная энергия максимальна в точках поворота (Ерmax), когда х = ±А, и минимальна (Ерmin) в положении равновесия, при х = 0. Кинетическая энергия, наоборот, минимальна (Еkmin = 0) в точках поворота и максимальна в положении равновесия (Еkmax). В реальной системе механическое движение всегда сопровождается трением ([2], § 39, с.175). Силы трения, направленные противоположно перемещению маятника, совершают отрицательную работу, уменьшая его механическую энергию. Колебания становятся затухающими. Затухающие колебания – колебания, амплитуда которых уменьшается с течением времени. Пример. Колебания маятника незаведенных механических часов. Энергия сжатой пружины не может компенсировать потери энергии на трение в опоре и о воздух. При увеличении трения сопротивление движению оказывается столь значительным, что выведенный из положения равновесия маятник, теряя энергию, не проходит через положение равновесия. Подобное неповторяющееся движение называется апериодическим, то есть не имеющим периода. Наряду со свободными колебаниями, происходящими под действием внутренних сил, в системе возможны колебания, вызванные периодической внешней силой – вынужденные колебания. Эти колебания могут возникать, как в колебательных системах, то есть в системах, имеющих положение устойчивого равновесия, так и в системах, не обладающих этим свойством. Пример. Поршень в цилиндре двигателя внутреннего сгорания или паровой машины (находится в состоянии безразличного равновесия). Рассмотрим характерные особенности вынужденных колебаний в системе, в которой возможны собственные колебания с частотой  в отсутствии внешнего воздействия (например, нитяной маятник).Если частота вынуждающей силы приближается к частоте собственных колебаний (  ), то амплитуда колебаний резко возрастает, стремясь к бесконечности при  (при  ).  Резонанс – явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний при совпадении частоты внешней силы с частотой собственных колебаний системы (от латинского resono – откликаюсь). Резонансная кривая – график зависимости амплитуды вынужденных колебаний системы от частоты изменения внешней силы.  При резонансе внешняя сила действует синхронно со свободными колебаниями системы. На протяжении всего периода свободных колебаний направление внешней силы  совпадает с направлением перемещения ∆  колеблющегося тела.Работа, совершаемая внешней силой, при резонансе положительна, поэтому полная механическая энергия системы:  ∆ хпостоянно возрастает из-за резонансного поглощения энергии. Быстрое увеличение энергии колеблющегося тела ведет к резкому возрастанию амплитуды вынужденных колебаний. Потери энергии на трение приводят к уменьшению полной механической энергии колебаний и соответственно к уменьшению их амплитуды. Многие физические объекты, обладая определенной упругостью, могут совершать собственные колебания. Поэтому внешнее периодическое воздействие на них может оказаться резонансным. Изучение явления резонанса позволяет избежать отрицательных последствий этих воздействий и использовать энергетические ресурсы резонансных процессов. Известно, что для прекращения расплескивания воды в ведре необходимо изменить темп ходьбы. При этом изменяется частота внешней силы, вызывающей резонансные колебания воды. Избежать нежелательного резонанса можно и изменяя частоту собственных колебаний системы. Пластилин, прикрепленный в центре оконного стекла, предотвращает его дребезжание, возникающее при проезде автомашин мимо окон, так как эффективное увеличение массы стекла изменяет частоту его собственных колебаний. Пример. Резонансное разрушение моста Тахома Нэроуз в 1940 году произошло в результате совпадения собственной частоты его колебаний с частотой турбулентных воздушных вихрей. Мосты в Анжере (1750г.) и в Петербурге в 1906 году были разрушены в результате резонанса частоты строевого шага марширующих военных с частотой собственных колебаний моста. При землетрясении разрушаются здания одинаковой высоты, так как их собственная частота колебаний определяется высотой и совпадает с частотой колебаний почвы. Первые реактивные самолеты, набирая скорость, близкую к скорости звука (1200 км/час), разрушались из-за флаттера (резонансное возрастание колебаний крыльев под действием турбулентных воздушных потоков). Предотвратить это явление удалось, поместив в крылья дополнительный груз, масса которого изменяла частоту собственных колебаний крыльев. Явление резонанса позволяет с помощью сравнительно малой силы получить значительное увеличение амплитуды колебаний и поэтому используется в вибромашинах в горнодобывающей промышленности, а также при разработке мерзлого грунта. Резонанс используют в радио, телевидении, медицине, исследованиях Вселенной. При свободных колебаниях система получает избыточную энергию однократно: при ее выведении из положения равновесия. В случае вынужденных колебаний источник внешнего периодического воздействия сообщает системе дополнительную энергию непрерывно. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Добавить документ в свой блог или на сайт
