Цель: выяснить, от чего зависят свободные колебания пружинно­го маятника. Побуждать учащихся к преодолению трудностей в процессе умственной деятельности, воспитать интерес к физике.

Оборудование: держатели на пружинах, штативы, секундомер или метроном, наборы грузов.

Ход урока

I . Организационный момент

II . Изучение нового материала

Механические колебания – это движения, которые точно или при­близительно повторяются через определенный интервал времени.

Вынужденные колебания – это колебания, которые происходят под действием внешней, периодически изменяющейся силы. (Дви­жение иглы швейной машинки.)

Свободные колебания – это колебания, которые происходят в системе под действием внутренних сил, после того как система была выведена из состояния равновесия. (Колебания маятника часов, ка­чели,)

Эксперимент 1

Демонстрация колебательных систем

Пружинный маятник, колебание натянутой веревки, математиче­ский маятник, канонический маятник, движение жидкости в U -образной трубке.

Что общего у всех колебательных систем?

Условия возникновения механических колебаний:

1. Наличие положения устойчивого равновесия, при котором равнодействующая равна нулю.

2. Хотя бы одна сила должна зависеть от координат.

3. Наличие в колеблющейся материальной точке избыточной энергии.

4. Если тело вывести из положения равновесия, то равнодейст­вующая не равна нулю.

5. Силы трения в системе малы.

Рассмотрим движение тележки массой т, прикрепленной к вер­тикальной стенке пружиной, жесткостью R .

При растяжении пружины на j ₀ = А (амплитуда) на тело начина­ет действовать сила упругости, которая стремится вернуть тело в положение равновесия, но дойдя до положения равновесия, в кото­ром сила упругости равна нулю, тело начинает сжимать пружину. При сжатии пружины появляется возрастающая сила упругости, на­правленная к положению равновесия.

Демонстрация

На тележку прикрепили фломастер, под тележку положили кусок ватмана. Выведем тележку из положения равновесия, и одновремен­но будем двигать ватман на себя. Что же увидим?

Увидим линию, так как тележка движется, значит, изменяется ко­ордината. Линия будет выражать зависимость координаты от време­ни. На ватмане будет косинусоида.

Свободные колебания пружинного маятника являются гармони­ческими.

Зависимость координаты от времени можно записать: х – A cos ( o ₀ t или х