Методическая копилка

Исследование свободных механических колебаний

2012-08-27T06:46:03Z

Городской семинар учителей физики

Физика 9.

Урок: Исследование свободных механических колебаний

Цель: углубление понимания учащимися процесса механических колебаний,

развитие умений работы с компьютерными моделями и навыков обобщения результатов

Ход урока:

I. Оргмомент: отсутствующие.

Тема урока:Исследование свободных механических колебаний (Слайд)

Аргументация: – выяснить как меняется характер СМК и характеристики при изменении самой колебательной системы ни примере физического маятника.

II. Фронтальный опрос-повторение: Вопросы:

1. Какие колебания являются свободными?

2. Какие тела образуют физический маятник? – Земля, тело, подвес

3. Какие физически величины описывают колебания?

4. В чем причины колебаний физического маятника? (Слайд)

5. К какому типу движений относятся колебания?

III. Новый материал:

Что можно изменить в физическом маятнике и чему это приведет?

– Земля: – в классе никак неизменяема (но можно уехать в другой город, залезть на гору – не будем рассматривать);

– тело, висящее на подвесе: – изменить можно массу, форму, размер (изменение формы и размера приведет к изменению силы сопротивления, для равенства силы сопротивления тела берем шарообразные равного радиуса).

Опыт: металлический и пластмассовый шары на одинаковом подвесе – колебания синхронны, от массы колебания не зависят (v ~ a, a~ F/m, F~ F_тяж, F_тяж~ m);

– нить: – изменить можно длину.

Опыт: разная длина подвеса – длинный колеблется медленнее, с меньшей частотой и большим периодом.

Период и длина связаны какой-то пропорциональностью, какой? Прямой, обратной, квадратичной….?

(прямая:l₂/l₁=T₂/T₁)…

IV. Компьютерная лабораторная работа.

Для выяснения характера зависимости периода от длины проведем компьютерное исследование.

1. В ЛР тетрадях: Число, Название:Исследование зависимости периода колебаний физического маятника от его длины (Слайд)

Оборудование: программа «Физический маятник»

Выполнение работы:

Т=t/N =>таблица в тетрадь (Слайд)

Поясняю, как работать с программой, посчитать период, результаты в тетрадь.

Записать вывод: ответить на вопрос: - Как зависит период колебаний от длины?

2. Делают.

3. На места. Сдают лр. тетради.

T	l
2	4
3	9
4	?

Открываю файл электронной таблицы «Таблица ученик». Заполняю строку «Время колебаний», открываю листы «График зависимости» и «График изменений». Рассматриваем графики. Пробуем сформулировать какая математическая связь длины и периода.

Из графиков: период пропорционален квадратному корню длины подвеса.

Вывод в рабочую тетрадь: период пропорционален квадратному корню длины (степенная функция с дробным показателем)

VI. История вопроса.

Маятник Фуко (Слайд) – доклад.

Демонстрация программой «Физический маятник».

VII. Домашнее задание: - п. 24-26 повторить

Тепловые двигатели

2013-03-26T09:26:50Z

Городской семинар учителей физики

Физика 10.

Тепловые двигатели.

Цель урока: сформировать у учащихся понятия о общих принципах работы тепловых
двигателей, их значении в жизни и деятельности человека, влияние двигателей на
окружающую среду;
развитие умений работы с дополнительной литературой и навыков
самостоятельной работы.

I. Повторение.

Фронтальный опрос:

Сформулируйте и запишите I закон термодинамики в двух формах.
Каков физический смысл этого закона?
Сформулируйте и запишите II закон термодинамики.
Каков его физический смысл?
Какую форму имеет I закон термодинамики для адиабатного процесса?
Какую форму имеет I закон термодинамики для изотермического процесса?
Чем отличается изохорный процесс и его запись для I закона термодинамики?

На доске остаются записи:

II. Изучение нового материала:

Совершение разом работы позволяет использовать его с практической пользой для человека. Для этого используется внутренняя энергия, запасы которой очень велики. Устройства, которые используют эту энергию, сложны, но сконструированы и работают на основе физических законов, что является самым главным доказательством справедливости этих законов – I и II законов термодинамики.

Опр.: Устройства, превращающие внутреннюю энергию топлива в механическую работу, называются тепловыми двигателями.

Доклад на повторение материала 8 класса: «Виды тепловых двигателей и их применение».

На основе доклада: Виды тепловых двигателей

Непрерывного и циклического действия
Поршневые и безпоршневые.
Внешнего и внутреннего сгорания.
К тепловым двигателям относят: паровую технику, ДВС (2х- и 4х- тактные), паровую и газовую турбину, реактивный двигатель…

Опр.: Физическая величина, показывающая, какую часть полезная работа, совершенная Т.Д., составляет от энергии, полученной им для совершения этой работы, называется коэффициентом полезного действия Т.Д.

Обозначается: η (эта) или 100%

Разберём работу Т.Д. на примере поршневого двигателя циклического действия.

В цилиндре, закрытом поршнем, находится газ – рабочее тело. Что с ним надо сделать, какой процесс провести, чтобы газ совершил работу, т.е. расширился?

1. Не изохорный, т.к.

2. Адиабатный:
Q=0, , или , если, то , т.е. бесконечно этот процесс идти не будет, т.к. внутренняя энергия газа не бесконечна, необходим источник тепла (не возможен вечный двигатель)
Опр.: Тело, от которого газ получает энергию, наз. нагревателем. Нагреватель имеет температуру T₁ и передает за цикл газу количество теплоты Q₁.

3. Изотермический: T=const, , – все полученное тепло газ обращает в работу: . Идеально, но невозможно осуществить практически, т.к. поршень надо возвратить и T=const при медленном движении поршня.
Если газ сжимать, возвращая поршень, то надо его охладить, чтобы легче было сжимать, т.к. нагреватель имеет более высокую температуру, то по II закону термодинамики газ может охладиться, отдав только какому-то еще телу.

В общем случае:

При расширении:

При сжатии: , , , но , тогда или , тогда или 10%, т.к. |Q₂|>0, т.е. как необратимости процессов Т.Д. не может перевести всю полученную энергию в механическую работу, всегда часть энергии теряется.

Теорией Т.Д. занимались и занимаются многие ученые физики и инженеры. Один из первых был французский инженер Карно Сади Николя. Его двигатель, работающий на идеальном газе, совершает цикл из 2^х адиабатных и 2^х изохорных изотермических процессов и имеет максимальный КПД.

. т.к T2≠0 и T₁плавления вещ. цилиндра ,но , т.к. в реальных двигателях энергия всегда теряется на преодоление силы трения и несовершенства топлива.

Доклад: Сади Карно

III. Закрепление.

1) №1. Т.Д. за цикл при КПД 20% теряет 2,4 кДж тепла. Сколько он получает тепла за цикл?

2) №2 Идеальный Т.Д. имеет КПД 50% и температуру нагревателя 307ºC. Найти температуру холодильника.

3) Самостоятельная работа по карточкам.

4) Доклад: «Воздействие тепловых двигателей на окружающую среду».
Обсуждение доклада.
Вывод: без Т.Д. человек пока обойтись не может, поэтому Т.Д. надо усовершенствовать с целью повышения КПД и уменьшения вредных выбросов.

IV. Домашнее задание: п.76,77,упр.№16(5)

Полный текст можно посмотреть здесь