Меню

Величины характеризующие колебательное движение формулы единицы измерения



Величины характеризующие колебательное движение формулы единицы измерения

Любые колебания характеризуются следующими параметрами:

Смещение (х ) — отклонение колеблющейся точки от положения равновесия в данный момент времени [м].

Амплитуда колебаний – наибольшее смещение от положения равновесия [м]. Если колебания незатухающие, то амплитуда постоянна.

Период колебаний ( Т )- время, за которое совершается одно полное колебание. Выражается в секундах [с].

Частота колебаний (v) — число полных колебаний за единицу времени. В СИ измеряется в герцах (Гц).
Единица измерения названа так в честь известного немецкого физика Генриха Герца (1857. 1894).
1 Гц – это одно колебание в секунду. Примерно с такой частотой бьется человеческое сердце. Слово «херц» по-немецки означает «сердце».

Фаза колебаний — физическая величина, определяющая смещение x в данный момент времени. Измеряется в радианах (рад).

Период и частота колебаний связаны между собой обратно пропорциональной зависимостью:

На нижеприведенном рисунке указаны значения частот некоторых колебательных процессов

Рассматривая рисунок, вы обнаружите, что сердце мыши сокращается гораздо чаще, чем сердце кита. Точные значения этих величин соответственно – 600 и 15 ударов в минуту (в покое). Но, между прочим, и то и другое сердце сокращается за свою жизнь около 750 миллионов раз.

Ученые считают, что продолжительность жизни всех млекопитающих (кроме человека), измеренная числом ударов сердца, примерно одинакова. Рисунок расскажет вам о частотных характеристиках различных радиоволн, границах ультразвука и гиперзвука, о периодичности морских волн и частоте смены кадров на экране телевизора. Может возникнуть вопрос: почему показаны частоты обращения планет вокруг Солнца? Потому что движения планет по своим орбитам – это периодические (повторяющиеся) процессы.

Источник: журнал «Наука и жизнь». Авт. В. Лишевский.

Колебания, при которых изменения физических величин происходят по закону косинуса или синуса,
называются гармоническими колебаниями.

График гармонических колебаний маятника — показывает зависимость координаты маятника от времени.

По графику можно определить амплитуду и период колебаний маятника и далее вычислить частоту колебаний.

Механические колебания и волны — Класс!ная физика

Источник

Механические колебания. Величины, характеризующие колебательное движение

Разделы: Физика

  • сформировать понятие механических колебаний, о его частоте, периоде и амплитуде; рассмотреть виды колебаний, их характеристики;
  • формировать умения анализировать, устанавливать связи между элементами содержания ранее изученного материала;
  • вырабатывать наблюдательность, навыки культуру проведения физического эксперимента, учить делать выводы по результатам, способствовать развитию самостоятельности;
  • умения применять свои знания для решения учебных задач различного характера;
  • прививать культуру умственного труда и интерес к предмету.

Методы обучения: беседа, сообщение учителя, демонстрация опыта, наблюдение, обобщение наблюдения.

Тип урока: изучение нового материала.

Оборудование: демонстрационное: шарик на нити, груз на пружине, сосуд с вязкой жидкостью(растительное масло), компьютер с проектором.

  1. Организационный момент.
  2. Актуализация опорных знаний.
  3. Изучение нового материала и закрепление.
  4. Закрепление изученного материала.
  5. Итог урока
  6. Домашнее задание.

Добрый день! Я рада всех вас видеть и желаю каждому хорошего настроения, а оно начинается с улыбки.

Когда мы улыбаемся,
Мы самоисцеляемся
И с силой наполняется,
Дарующей успех.

Поработаем, ребята, сегодня для ума и души.

2. Актуализация опорных знаний. Сообщение темы урока.

О чем идет речь, вы узнаете, разгадав кроссворд, по вертикали которого прочитается тема урока.

Вопросы к кроссворду:

1. Физическая величина, характеризующая быстроту движения.

  • Назовите единицы измерения скорости.
  • С помощью какого прибора измеряют скорость?

2. Физическая векторная величина, равная изменению скорости с течением времени?

  • В каких единицах измеряется ускорение?
  • Какой буквой обозначается ускорение?

3. Характеристика взаимодействия тел.

  • Назовите виды сил?
  • С помощью какого прибора можно измерять силу?

4. Физическая векторная величина, измеряющаяся в метрах.

  • Что называется перемещением?
  • Какие единицы перемещения вы знаете?

5. Как называется падение тел под действием силы тяжести?

  • Чему равно ускорение свободного падения?
Читайте также:  Потребление энергоресурсов единицы измерения

6. В каких единицах измеряют углы?

  • Какие единицы измерения углов вы знаете?
  • Каким приборам мы измеряем углы?

7. Изменение положения тела в пространстве с течением времени называется…

  • Назовите виды движения.
  • Что называется равномерным и неравномерными движением?

8. Явление, возникающее между двумя соприкасающимися телами.

  • Назовите виды трения?
  • Назовите способы уменьшения и увеличения трения?

9. Физическая величина, единицами измерения которой является век, год.

  • Назовите единицу измерения времени в системе СИ.
  • С помощью каких приборов измеряют время?

Назовите мне ключевое слово – Колебания.

Запишите тему урока. Начнем мы работу со строк Николая Заболоцкого:

Рожденный пустыней,
Колеблется звук,
Колеблется синий,
На ветке паук.
Колеблется воздух
Прозрачен и чист,
В сияющих звездах
Колеблется лист.

(Формулируется цель урока.)

3. Изложение нового материала.

Урок начинается с демонстрации: 1)колебание шарика на нити. 2)колебание маятников часов и т.д.

Учитель: Рассмотрите примеры движений и скажите, пожалуйста, что общего в этих движениях.

Учитель: Правильно. Как можно назвать эти движения?

Учитель: Все эти тела совершают периодически повторяющиеся движения около неподвижной точке, т.е. колеблются. Приведите свои примеры колебательного движения.

Учащиеся приводят примеры колеблющихся тел из демонстраций, которые они наблюдали и из окружающей жизни.

Учитель: Демонстрация: (тело на нити) Назовите мне тела, которые участвуют в колебаниях.

Учащиеся дают ответы.

Учитель: Система тел, способная совершать колебания называется колебательной системой. Примерами колебательной системы является маятник. Маятники бывают двух видов: нитяной и пружинный.

Учитель: Демонстрация: пружинного и нитяного маятника.

Учащимся предлагается привести в колебание математической и пружинный маятники, находящиеся у них на столах.

Учитель: Что необходимо сделать, чтобы маятники начали совершать колебания?

Учащиеся: подействовали силой.

Учитель: Для того, чтобы система совершала колебания, необходимо наличие внешней силы, выводящей тело из положения равновесия.

Демонстрация: Я отклоняю шарик на нити, но не отпускаю. На шарик действует сила, но колебаний нет. Почему?

Учащиеся: Нужна сила, которая будет возвращать тело в положение равновесия.

Учитель: Как вы думаете, как будет ввести себя маятник, если его поместить в масло или глицерин?

Учащиеся: Колебания сразу прекратятся, т.к. возникает большое сопротивление движению.

Учитель: Так, какие условия необходимо создать, чтобы возникали и существовали механические колебания:

  • колебательная система должна быть выведена из положения равновесия;
  • силы трения в системе должны быть малы.

Учитель: В зависимости, какие силы действую на тело различают свободные и вынужденные колебания.

Свободные – это колебания, происходящие под действием внутренних сил.

Вынужденные – это колебания, происходящие под действием внешних сил.

Учитель: Как и любое движение, колебательное движение характеризуется рядом величин. Основными такими величинами при колебательном движении являются: период, частота и амплитуда.

Учитель: Таким образом, мы изучили колебательное движение и рассмотрели величины, характеризующие колебательное движение. Тогда проведем закрепление пройденного материала.

4. Закрепление нового материала.

5. Итог урока. Выставление оценок за работу в классе.

Всюду в нашей жизни мы встречаемся с колебательными движениями: периодически движение участков сердца и легких, колеблются ветви деревьев при порыве ветра, ноги и руки при ходьбе, пульсируют звезды (будто дышат), а возможно и вся Вселенная, колеблется атомы в узлах кристаллической решетки. Ученый Л.И. Мандельштам говорил, что если посмотреть историю физики, то можно увидеть, что главные открытия были связаны по существу с колебаниями.

“ Науку все глубже постигнуть стремись,
Познанием вечного жаждой тянись
Лишь первых познаний блеснет тебе свет,
Узнаешь: предела для знания нет”
Фирдоуси (персидский поэт).

Источник

Урок физики в 9 классе «Величины, характеризующие колебательное движение»

Выбранный для просмотра документ Величины, характеризующие колебательное движение.docx

Величины, характеризующие колебательное движение

Учитель физики, информатики: Ананьева Надежда Петровна

Читайте также:  Как измерить длину детского комбинезона

Урок физики, «Величины, характеризующие колебательное движение», проводится в 9 классе, при изучении раздела: «Механические колебания и волны. Звук». На уроке демонстрируется презентация и виртуальный эксперимент. Презентация состоит из 12 слайдов, на 7 слайде имеется гиперссылка, запускающая виртуальную лабораторную работу. После закрытия лабораторной работы продолжается показ презентации.

Виртуальная лабораторная работа «Изучение колебаний маятника» оснащена математическим маятником, с возможностью изменения длины нити, смены массы груза, имеет изменяющийся коэффициент трения среды и осциллограф. Наличие осциллографа позволяет наглядно увидеть зависимость смещения от времени, а так же влияние коэффициента трения на затухание колебаний.

Тема урока: Величины, характеризующие колебательное движение.

Цели урока: Ввести понятие амплитуды, периода и частоты колебаний; сформировать представление о гармонических колебаниях.

Оборудование: компьютер, проектор, экран, ПО «Лабораторная работа. «Изучение колебаний маятника»».

Озвучивание темы урока, запись темы в тетради.

Фронтальный опрос. Вопросы появляются, по мере необходимости, по щелчку мыши.

Данный слайд позволяет выделить основные моменты и перейти к необходимому моменту по выбору. Последующие слайды имеют значек -ссылку на данный слайд.

Вводим понятие периода колебаний. Записываем в тетрадь определение, формулу, единицы измерения в СИ.

Вводим понятие частоты колебаний. Записываем в тетрадь определение, формулу, единицы измерения в СИ.

Вводим понятие циклической частоты и амплитуды колебаний. Записываем в тетрадь определение, формулу, единицы измерения в СИ.

Ссылка «Эксперимент» запускает программу Лабораторной работы. После закрытия программы, на этом слайде, рассматриваем графики зависимости смещения от времени. Определяем амплитуду, период и частоту по графику.

Титульную страничку программы на данном уроке можно не рассматривать, так как на следующем уроке, учащиеся будут выполнять лабораторную работу, используя данную виртуальную модель.

1 эксперимент: устанавливаем в среде коэффициент силы трения отличный от нуля, на маятник подвешиваем груз массой 1 кг, отклоняем груз от положения равновесия, отпускаем и наблюдаем на экране осциллографа график зависимости смещения от времени.

График показывает, что на каждом периоде колебаний Т амплитуда колебаний убывает. Это связано с наличием трения в системе. Если трение очень мало, то амплитуда убывает очень медленно, и колебания долго не затухают.

2 эксперимент: устанавливаем в среде коэффициент силы трения равный нулю, на маятник подвешиваем груз массой 1 кг, отклоняем груз от положения равновесия, отпускаем и наблюдаем на экране осциллографа график зависимости смещения от времени

На экране осциллографа изображен график зависимости смещения от времени в системе без трения, амплитуда не убывает. Полученная кривая называется синусоидой (во втором случае, в первом случае – более сложная функция)

Вводим понятие гармонического колебания. Записываем в тетрадь определение и закон изменения смещения от времени.

Делаем записи в тетради.

Необходимо отметить отличие гармонических колебаний от негармонических. Период гармонических колебаний не зависит от способа выведения системы из положения равновесия.

Закрепление изученного материала:

вопросы для повторения:

Какие колебания называют гармоническими?

Что называют частотой колебаний? Какова единица измерений?

Что называют амплитудой колебаний?

Что называют периодом колебаний? Какая формула выражает смысл этого понятия? Какова единица измерения периода колебаний?

Какое уравнение выражает смысл гармонического колебания?

Как найти период математического маятника? Пружинного маятника?

Условия задач появляются на слайде по щелчку мыши, что позволяет воспринимать информацию не только на слух (учитель озвучивает условия задач), но и зрительно.

Маятник совершил 20 колебаний за 1 мин. 20 с. Найти период и частоту колебаний. (Т=4с; ν=0,25Гц.)

Амплитуда незатухающих колебаний точки струны 2 мм, частота колебаний 1кГц. Какой путь пройдет точка струны за 0,4 с? Какое перемещение совершит эта точка за один период колебаний? ( l =3,2 м; S =0. )

Координата колеблющегося тела изменяется по закону: x =5 cos π t . Чему равны амплитуда, период и частота колебаний, если в формуле все величины выражены в единицах СИ? (А=5м; Т=2с; ν=0,5Гц.)

Читайте также:  Световой год это какая единица измерения

Математический маятник длиной 2,45 м совершил 100 колебаний за 314 с. Определите ускорение свободного падения для данной местности. ( g= 9,8м/с 2 .)

Какова длина математического маятника, совершающего гармонические колебания с частотой 0,5 Гц на поверхности Луны? Ускорение свободного падения на поверхности Луны 1,6 м/с 2 . ( l =0,16м.)

Груз массой 0,4 кг, подвешен к невесомой пружине совершает 30 колебаний в минуту. Чему равна жесткость пружины? ( k= 4Н/м.)

Если не все задачи решены на уроке, можно задать их на дом.

§26,27; Подготовиться к выполнению лабораторной работы.

Учебник физики. 9 класс. А.В. Перышкин , Е.М. Гутник. – 7-е изд., испр. – М.: Дрофа, 2003.

Поурочные разработки по физике к учебным комплексам С.В. Громова и А.В. Перышкина: 9 класс. – 2-е изд., испр. и доп. – М.: ВАКО, 2007.

Виртуальная лабораторная работа «Изучение колебания маятника» разработанная преподавателями и студентами ДальРыбВТУЗ, предоставленная школе для проведения уроков физики.

Источник

Величины, характеризующие колебательное движение

Описание презентации по отдельным слайдам:

Величины, характеризующие колебательное движение
Сформировать знания у школьников о частоте колебаний, амплитуде, периоде, фазе.
Продолжить обучение умению выделять главное, существенное в изучаемом материале.
Научить применять полученные знания для решения качественных и количественных задач.

Чтобы идти вперед, чаще оглядывайтесь назад, ибо иначе вы забудете, откуда вышли и куда нужно вам идти.
Л.Н.Андреев

Повторение
§ 24. Колебательное движение.
§ 25. Свободные колебания. Колебательные системы. Маятник.

Тест на повторение пройденного материала
1.Какое из перечисленных ниже движений является механическим колебанием?
1) движение качелей; 2) движение мяча, падающего на землю.
A. только 1; Б. только 2; В. 1 и 2; Г. ни 1, ни 2; Д. нет верного ответа.
2. Какие из перечисленных ниже колебаний являются свободными?
1) колебания груза, подвешенного к пружине, после однократного его отклонения от положения равновесия;
2) колебания диффузного громкоговорителя во время работы приемника.
A. только 1; Б. только 2; В. 1 и 2; Г. 4 ни 1, ни 2;
3.Какие из перечисленных ниже колебаний являются вынужденными?
1) колебания груза на нити, один раз отведенного от положения равновесия и отпущенного; 2) колебания качелей, раскачиваемых человеком, стоящим на земле.
А.1 и 2; Б. только 1; В. только 2; Г. ни 1, ни 2; Д. нет верного ответа.
4.Как меняется скорость тела по мере его приближения к положению равновесия?
А. Уменьшается; Б. Увеличивается; В. Остается неизменной;
5. Какие из перечисленных ниже колебательных систем являются маятниками? 1) движение качелей; 2)тело, подвешенное на нити; 3) тело, подвешенное к пружине.
А. только 1; Б. только 2; В. только 3; Г. 2 и 3; Д. 1и 2.
Ответ:
1. А
2. А
3. В
4. Б
5. Г

Величины, характеризующие колебательное движение
План изучения
Понятие амплитуды колебаний.
Период колебаний.
Частота колебаний.
Фаза колебаний.

Амплитуда колебаний (А) – наибольшее (по модулю) отклонение тела от положения равновесия [м].

Рисунок 54 учебника

Период колебаний ( Т )- минимальный промежуток времени, в течение которого тело совершает одно полное колебание.
Измеряется в СИ в секундах ( 1с).
Первыми учеными, изучавшими колебания, были Галилео Галилей (1564-1642) и Христиан Гюйгенс (1629-1692). (Полагают, что соотношение между длиной маятника и временем каждого качания открыл Галлилей. Однажды в церкви он наблюдал, как качалась огромная люстра, и засекал время по своему пульсу. Позже он открыл, что время, за которое происходит один взмах, зависит от длины маятника — время наполовину уменьшается, если укоротить маятник на три четверти.)

Знания, не рожденные опытом, матерью всей достоверности, бесплодны, и полны ошибок

Источник