Урок по теме: «аналогия между механическими и электромагнитными колебаниями»

Учитель физики школы № 6, г. Череповец

Необходимым условием формирования глубоких и прочных знаний является их систематичность, достижение которой требует от учителя определённых усилий. Установлено, что в запоминании, сохранении и воспроизведении изученного материала участвуют различные операции по переработке материала, в том числе и такие мыслительные операции, как анализ, синтез, обобщение, сравнение и другие.

Формирование у учащихся умения обобщать учебный материал является необходимым условием их мышления и является характеристикой умственного и творческого развития учащихся. Необходимым условием осуществления систематизации знаний учащихся является умение учителя использовать разнообразные приёмы работы с учебным материалом и знакомство с этими приёмами учащихся, чтобы они могли их применять самостоятельно в процессе учебного познания.

В течение последних 8 лет у меня, как у учителя физики разработано множество уроков по данной методике; составлено большое количество таблиц, помогающих организовать плодотворную работу учащихся по повторению.

Сегодня я хочу предложить повторительно-обобщающий урок по теме «Аналогия между механическими и электромагнитными колебаниями». Этот урок помогает учащимся систематизировать знания по данной теме, учит их анализировать, сравнивать, искать аналогии между механическими и электромагнитными колебаниями.

Дидактическая цель урока: провести полную аналогию между механическими и электромагнитными колебаниями, выявив сходство и различие между ними.

Развивающая цель урока: научить обобщению, синтезу, анализу и сравнению теоретического материала.

Воспитательная цель урока: воспитание отношения к физике, как к одному из фундаментальных компонентов естествознания.

ХОД УРОКА

Проблемная ситуация: Какое физическое явление мы будем наблюдать, если отклонить шарик от положения равновесия и опустить? (продемонстрировать)

Вопросы классу: Какое движение совершает тело? Сформулируйте определение колебательного процесса.

Колебательный процесс - это процесс, который повторяется через определённые промежутки времени.

1. Сравнительные характеристики колебаний

Фронтальная работа с классом по плану (проверка осуществляется через проектор).

• 
  Определение
  
• 
  Как можно получить? (с помощью чего и что для этого надо сделать)
  
• 
  Можно ли увидеть колебания?
  
• 
  Сравнение колебательных систем.
  
• 
  Превращение энергии
  
• 
  Причина затуханий свободных колебаний.
  
• 
  Аналогичные величины
  
• 
  Уравнение колебательного процесса.
  
• 
  Виды колебаний.
  
• 
  Применение
  

Вопрос учащимся	кадр на экране
	Механические колебания		Электромагнитные колебания
Как можно получить колебания?	С помощью колебательной системы (маятников)		С помощью колебательной системы (колебательного контура), состоящего из конденсатора и катушки.
	а) пружинного;	б) математического

Вопрос учащимся	кадр на экране
	Механические колебания	Электромагнитные колебания
«Что необходимо сделать, чтобы в колебательной системе возникли колебания?»	Вывести маятник из положения равновесия: отклонить тело от положения равновесия и опустить	вывести контур из положения равновесия: зарядить конденса­тор от источника постоянного напряжения (ключ в положении 1), а затем перевести ключ в положение 2.

Работа учащихся с таблицей № 1 , в которой заполнена верхняя часть (состояние колебательного контура в различные моменты времени), с самопроверкой на экране.

После заполнения таблицы на экран проецируется заполненные 2 части таблицы и учащиеся сравнивают свою таблицу с той, что на экране.

Индивидуальная работа учащихся с таблицей № 2 , в которой заполнена правая часть (превращение энергии в колебательном процессе пружинного маятника) с самопроверкой на экране.

Время	колебательный контур	пружинный маятник
	на конденсаторе находится максимальный заряд – qm,	смещение тела от положения равновесия максимально – xm,
	при замыкании цепи конденсатор начинает разряжаться через катушку; возникает ток и связанное с ним магнитное поле. Вследствие самоиндукции сила тока нарастает постепенно	тело приходит в движение, его скорость возрастает постепенно вследствие инертности тела
	конденсатор разрядился, сила тока максимальна – Im,	при прохождении положения равновесия скорость тела максимальна – vm,
	вследствие самоиндукции сила тока уменьшается постепенно, в катушке возникает индукционный ток и конденсатор начинает перезаряжаться	тело, достигнув положение равновесия, продолжает движение по инерции с постепенно уменьшающейся скоростью
	конденсатор перезарядился, знаки заряда на обкладках поменялись	пружина максимально растянута, тело сместилось в другую сторону
	разрядка конденсатора возобновляется, ток течёт в другом направлении, сила тока постепенно растёт	тело начинает движение в противоположном направлении, скорость постепенно растёт
	конденсатор полностью разрядился, сила тока в цепи максимальна - Im	тело проходит положение равновесия, его скорость максимальна - vm
	вследствие самоиндукции ток продолжает течь в том же направлении, конденсатор начинает заряжаться	по инерции тело продолжает двигаться в том же направлении к крайнему положению
	конденсатор снова заряжен, ток в цепи отсутствует, состояние контура аналогично первоначальному	смещение тела максимально. Его скорость равна 0 и состояние аналогично первоначальному

После индивидуальной работы с таблицей учащиеся анализируют свою работу, сравнивая свою таблицу с той, что на экране.

потенциальная энергия - энергия электрического поля

инерция - самоиндукция

смещение - заряд, скорость - сила тока.

В результате заполнения таблиц учащиеся пришли к выводу, что существуют аналогичные величины.

Смещение	x  q	Заряд
Скорость	V  I	Сила тока
Масса	m  L	Индуктивность
Жёсткость	k 	Величина, обратная ёмкости
Коэффициент трения	μ  R	Сопротивление
Кинетическая энергия	Eк  Wм	Энергия магнитного поля
Потенциальная энергия	Еп  Wэ	Энергия электрического поля

2) возможные видеосюжеты вынужденных колебаний:

1. 
   Колебание геомагнитного поля Земли под действием ультрафиолетовых лучей и солнечного ветра (видеосюжет)
   
2. 
   Влияние колебаний магнитного поля Земли на живые организмы, движение клеток крови (видеосюжет)
   
3. 
   Вредная вибрация ( разрушение мостов при резонансе, разрушение самолётов при вибрации) - видеосюжет
   
4. 
   Полезная вибрация (полезный резонанс при уплотнении бетона, вибросортировка - видеосюжет
   
5. 
   Электрокардиограмма работы сердца
   
6. 
   Колебательные процессы в человеке ( колебание барабанной перепонки, голосовых связок, работа сердца и лёгких, колебания клеток крови)
   

2) заполнить таблицу № 1 до конца (провести аналогию между состояниями колебательного контура и математического маятника в различные моменты времени.

Таблица №3. Уравнение колебательного процесса

Пружинный маятник	Математический маятник	Колебательный контур
	Выразим h через х из подобия ∆АОЕ и ∆АВС