УСІ УРОКИ ФІЗИКИ 10 клас

2-й семестр


МЕХАНІКА


4. Механічні коливання й хвилі

Урок 4/63

Тема. Розв'язування задач

 

Мета уроку: закріпити розуміння учнями вивченого матеріалу; навчити їх застосовувати свої знання для розв'язування конкретних задач

Тип уроку: закріплення знань

 

РЕКОМЕНДАЦІЇ ЩОДО ПРОВЕДЕННЯ УРОКУ

Засвоєнню теоретичного матеріалу про коливання маятників сприяє правильно організований хід уроку з розв’язанням відповідних задач. Залежно від рівня підготовки класу вчитель добирає такі задачі, які сповна відповідають пізнавальним запитам учнів. Нижче наводиться орієнтовний перелік якісних і розрахункових задач, з яких учитель може вибрати необхідні для конкретного уроку.

 

ЗАДАЧІ ДЛЯ РОЗВ'ЯЗУВАННЯ НА УРОЦІ

Якісні задачі

1. У скільки разів зміниться період коливань банки з піском, якщо в результаті висипання піску повна маса банки зменшиться вдвічі? Банка підвішена:

а) на довгій нитці;

б) на пружині (коливання вертикальні).

(Відповідь: а) не зміниться; б) зменшиться в  разів).

2. Куди потрібно пересунути сочевицю маятника (важок на стрижні), якщо годинник поспішає? (Відповідь: униз).

3. Космонавт узяв із собою на Місяць наручний механічний годинник і маятниковий годинник. Який із них вимірює час на Місяці так само, як на Землі?

4. Чи зміниться період коливань гойдалки, якщо замість однієї людини на гойдалку сядуть двоє?

5. Як зміниться період коливань маятника, якщо перенести його з повітря у воду або грузлу олію?

 

Розрахункові задачі

1. Пружинний маятник здійснив за якийсь час 16 коливань. Коли масу важка збільшили на 200 г, маятник зробив за той же 15 коливань. Якою була початкова маса важка? (Відповідь: 1,45 кг).

2. Учень виготовив два пружинні маятника, використавши для цього однакові пружини й важки однакових розмірів. Він з’ясував, що алюмінієвий важок здійснює 45 коливань за той проміжок часу, за який другий важок здійснює 22 коливання. З якого матеріалу може бути виготовлений другий важок?

3. Вантажу масою m = 900 г, що висить на пружині жорсткістю k = 360 Н/м, надали поштовхом вертикальної швидкості  = 10 см/с. Чому дорівнює амплітуда А коливань, що виникли?

Розв’язок

У положенні рівноваги сила пружності пружини компенсує силу тяжіння, що діє на вантаж. Під час коливань рівнодійна цих сил спрямована до положення рівноваги, її модуль дорівнює kx, де х — відхилення від положення рівноваги. Отже, характер коливань точно такий, як і у випадку відсутності сили тяжіння. Відповідно до закону збереження енергії:  звідки маємо: image417

(Відповідь: 5 мм).

4. Ліфт рухається з прискоренням 1 м/с2. Обчисліть період коливань маятника завдовжки 1 м, що знаходиться в ліфті. Розгляньте два випадки:

а) прискорення ліфта спрямоване вгору;

б) прискорення ліфта спрямоване вниз.

(Відповідь: а) 1,9 с; б) 2,1 с).

5. Капітан корабля, вирушаючи на відпочинок у гори, узяв із собою маятниковий годинник, який багато років у його каюті точно працював. На якій висоті над рівнем моря оселився капітан, якщо в його кімнаті годинник щодоби відстає на 30 с?

Розв’язок

Маятниковий годинник відстає через зменшення внаслідок підйому прискорення вільного падіння g. На висоті h, відповідно до закону всесвітнього тяжіння,  де g0 — значення величини на рівні моря. Час , який показує маятниковий годинник, прямо пропорційний числу коливань маятника, тобто обернено пропорційний періоду коливань, тому:

Отже, годинник відстає на (ми врахували, що висота навіть найвищої гори набагато менша за радіус Землі). Звідси:   (Відповідь: 2,2 км).

 

Домашнє завдання

1. П.: §§ 41, 42.

2. 36.:

р1) - 20.35; 20.36; 20.37; 20.38;

р2) - 20.29; 20.31; 20.33; 20.46;

р3) - № 20.53; 20.58; 20.60; 20.62.

 

Можна запропонувати учням виконати вдома лабораторну роботу за темою «Вимірювання прискорення вільного падіння за допомогою маятника»

Обладнання: штатив з муфтою й кільцем, кулька з отвором, нитка, секундомір, вимірювальна стрічка, лінійка з міліметровими поділками.

 

ХІД РОБОТИ

1. Установіть штатив на краю стола й закріпіть біля верхнього кінця штатива за допомогою муфти кільце. Підвісьте до нього кульку на нитці, дібравши довжину нитки так, щоб кулька висіла на відстані кількох сантиметрів від підлоги.

2. Виміряйте відстань І від точки підвісу до центра кульки.

3. Відхиліть кульку від положення рівноваги на 5-10 см і відпустіть її.

4. Виміряйте час t, упродовж якого маятник здійснює N повних коливань (зручно взяти N = 40).

5. Обчисліть значення

6. Повторіть дослід, зменшивши довжину нитки вдвічі.

7. Результат вимірювань та обчислень запишіть до таблиці в зошиті для лабораторних робіт:

 

№ досліду

l, м

N

t, с

gексп

1

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

8. Обчисліть період коливань маятника двома способами:

а) за формулою image421

б) використовуючи формулу Гюйгенса: image422

9. Оцініть відносну похибку експерименту, скориставшись формулою image420

10. Запишіть у зошиті для лабораторних робіт висновок: що ви вимірювали та який отримали результат.




Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити