Вынужденные механические колебания

Литература

Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Физика 11. Учебник М.: Просвещение 2004.

Цели урока

Изучить вынужденные колебания и понятие резонанса.

 

Новый материал в данном уроке объясняется учителем, а затем учащиеся работают с компьютерной моделью. Ответы на вопросы рабочего листа учащиеся должны получить, используя возможности данной модели.

№ п/п Этапы урока Время, мин Приемы и методы
1 Организационный момент 2
2 Объяснение нового материала по теме: «Вынужденные колебания. Резонанс» 25 Фронтальная беседа
3 Закрепление нового материала с помощью компьютерной модели «Вынужденные колебания» 15 Работа с рабочим листом и моделью
4 Объяснение домашнего задания 3

 

Домашнее задание: § 25, № 433–436 (А. П. Рымкевич М.: Дрофа 2001).

 

Модель 1. Вынужденные колебания

Рабочий лист к уроку

Примерные ответы
Модель «Вынужденные колебания»

ФИО, класс ______________________________________________.

1. Изменяя частоту вынуждающей силы, пронаблюдайте за изменением характера движения тела на пружине.
2.

Сравните вид резонансной кривой для колебательных систем с максимальным и минимальным коэффициентом жесткости пружины. Чем они отличаются?

Ответ: резонансные кривые отличаются максимальными амплитудными значениями колебаний и резонансной частотой (при увеличении коэффициента жесткости пружины перечисленные параметры увеличиваются).

3.

При какой частоте вынуждающей силы наступает резонанс в системе при коэффициенте жесткости пружины 5,2 Н/м и минимальной массе груза?

Ответ: при частоте 3 с–1.

4.

При какой частоте вынуждающей силы наступает резонанс в системе при коэффициенте жесткости пружины 10 Н/м и минимальной массе груза?

Ответ: при частоте 4,2 с–1.

5.

Запишите величины и сравните амплитуды колебаний в первом и втором случае.

Ответ: Xm1 = 8,4 см. Xm2 = 11,8 см.
при увеличении коэффициента жесткости пружины резонанс в системе происходит при более высоких значениях частоты вынуждающей силы, при этом увеличивается и амплитуда колебаний.

6.

Выберите коэффициент жесткости пружины 10 Н/м. Изменяя силу трения от минимального значения до максимального, пронаблюдайте изменение резонансной кривой. Что в ней изменяется?

Ответ: при увеличении силы трения резонансная кривая сглаживается, понижается и максимальная амплитуда колебаний.

7.

Как это можно объяснить?

Ответ: при увеличении силы трения все более значительная часть механической энергии системы начинает необратимо переходить в тепловую (или внутреннюю). При этом положительная работа внешней силы целиком идет на покрытие расхода энергии за счет отрицательной работы силы сопротивления. Поэтому, чем больше коэффициент трения, тем меньше амплитуда установившихся колебаний.