Урок в 9 классе &quot;Исследование зависимости периода математического маятника от его длины, массы и амплитуды колебаний&quot;

Разработал:

Учитель физики

Захаров Валерий Александрович

Урок в 9 классе. Групповой исследовательский метод. Технология ОВС

Тема урока:«Исследование зависимости периода математического маятника от его длины, массы и амплитуды колебаний»

Цели:

· Совершенствовать умения планировать и проводить физический эксперимент, обрабатывать результаты эксперимента, делать выводы, предсказывать результаты опыта с помощью компьютерной табличной модели.

· Способствовать развитию познавательной деятельности и расширению кругозора.

· Воспитание коммуникативных качеств личности

Методы, приёмы, способы:

обмен мнениями, групповое обсуждение, самостоятельная поисковая, исследовательская деятельность учащихся;

Оборудование: распечатки, интерактивная доска,

Организация работы в группах.

Рекомендация. Занятие начинается с разделения класса на четыре группы, в каждой группе – консультант. Для консультантов проводится инструктаж накануне урока. На доске учащиеся видят название урока («Исследование зависимости периода математического маятника от его длины, массы и амплитуды колебаний»).

Слово учителя:

Сегодня на уроке мы выясним, отчего зависит период колебаний математического маятника, проведя исследования данного явления. Математический маятник является моделью колебательного движения материального тела

Решение экспериментальной задачи: нахождение периода колебаний маятника по формуле: Т = N/t, где N - число колебаний, t - время этих колебаний (Для всех).

Исследовательский этап урока.

Задача: Выяснить, от чего зависит период колебаний тела, движущегося вблизи положения устойчивого равновесия".

Сообщаю, что первым поставил и решил этот вопрос Г. Галилей (демонстрация его портрета на экране).

Каждая группа получают карточки, на которых записаны разные по характеру задания и таблицы.

Задание для группы №1 – экспериментаторов:

Выяснить опытным путем, зависит ли период колебаний математического маятника от его массы, попробуйте сами составить план своих действий.

Если вы не сможете это сделать, то воспользуйтесь советом учителя (текст совета выдаётся на карточке по просьбе учащихся). Данные опыта записать в табл. №1.

Оборудование: Штатив с муфтой, нить, секундомер, набор гирь массой 100, 50, 20г.

Карточка – подсказка для первой группы

Не меняя длину маятника, определите периоды колебаний маятника, когда его масса равна 100, 50, 20 г.

Таблица №1

№п/п

Длина маятника
l,м

Масса шарика
m,г

Число колебаний
N

Время колебаний
t, с

Период колебаний T, с

Вывод

1

2

3

Задание для группы №2 - экспериментаторов.

Выяснить опытным путем, зависит ли период колебаний математического маятника от амплитуды колебаний, составить программу своих действий, записать ее. Выполнить намеченные операции. Данные опыта записать в табл. №2.

Оборудование. Штатив с муфтой, маятник произвольной длины, транспортир, секундомер.

Если вы не сможете это сделать, то воспользуйтесь советом учителя

Задание для группы №4 - теоретиков.

Прочитать §25, ответить на вопрос: Какие силы вызывает колебания маятника? (рис50).

В чём заключается сходство движений математического и пружинного маятников?

Пользуясь дополнительной литературой найти формулу периода колебаний математического маятника.

Как пользуясь этой формулой доказать изменение периода колебаний маятника, если уменьшить (увеличить) длину маятника в 4 раза?

Построить график зависимости периода колебаний математического маятника от его длины, пользуясь электронной таблицей.

Выводы:

Ответ группы №1: период колебаний математического маятника не зависит от его массы.

Ответ группы №2: период колебаний математического маятника от амплитуды колебаний не зависит.

Ответ группы №3: период колебаний математического маятника зависит от его длины, с увеличением длины возрастает период колебаний.

Ответ группы №4 (теоретики): Первый ученик, используя табличные данные, сравнивает отношения

и

и доказывает, что

.

Второй ученик, пользуясь последней формулой, "предсказывает", как должен измениться период, если длина маятника уменьшится в 4 раза; в 9 раз; затем он сравнивает теоретический прогноз и данные опыта группы № 3.

Слово учителя.

На самом деле, то что мы сегодня «открыли» опытным путём, можно доказать, используя модель математического маятника и опираясь на законы Ньютона. Период колебаний математического маятника можно найти из формулы

Наши «теоретики» с помощью табличной компьютерной модели просчитали эту зависимость и продемонстратируют её. К доске вызывается ученик из группы теоретиков – «программист» и рассказывает о проделанной работе.

Итоги работы.

На интерактивной доске - рисунок, на котором изображены два одинаковых шарика на нитях разной длины.

Вопрос:

Какой из двух маятников колеблется с большей частотой? Почему?

На интерактивной доске - рисунок, на котором изображены два шарика одинакового размера, один стальной, другой - деревянный; подвешены они на нитях равной длины.

Вопрос: одинаковы ли периоды колебаний этих маятников?

Домашнее задание.

Придумайте способ применения нитяного маятника для определения ускорения свободного падения.

Что произойдёт с периодом колебаний нитяного маятника с металлическим шариком, если под ним поместить магнит?