Интегрированный урок физики и биологии по теме: "Реактивное движение в природе и технике"

Интегрированный урок физики и биологии по теме: "Реактивное движение в природе и технике" Воспитывающая: содействовать патриотическому  воспитанию, познакомив с  Развивающая: способствовать развитию у школьников грамотной физической  Триединая цель урока: 1. Образовательная: обобщить и систематизировать знания, полученные на уроках физики;  показать практическое применение закона сохранения импульса, реактивного движения для  объяснения явлений в природе и технике; способствовать развитию навыков учащихся в  самостоятельном приобретении информации,  в умении выделять главную мысль. 2. речи, мышления (умения обобщать и систематизировать, строить аналогии), дать  возможность почувствовать свой потенциал каждому учащемуся, чтобы показать  значимость полученных знаний (личностно­ориентированный подход);  побудить к активной  работе; воспитывать эстетическое восприятие мира через демонстрацию и наглядность;  формировать  научное мировоззрение, представления о роли физики в жизни общества и его  технических достижений. 3. работами отечественных учёных и вкладом в освоение космоса русских космонавтов,  политехническому, экологическому воспитанию, обратив внимание на проблемы  загрязнения атмосферы Земли; воспитанию ответственности, высокой работоспособности,  способствовать развитию интеллектуальных способностей учащихся; активизировать  деятельность учащихся на уроке; Оборудование: опыты по реактивному движению, видеофрагменты – “Из истории  космонавтики”, “Кальмары, осьминоги”, компьютер, (компьютерные программы по физике  и биологии), таблица “Реактивное движение”, рисунки кальмара, осьминога, “бешенного  огурца”, Плакаты: многоступенчатая ракета; реактивное движение; космический корабль  “Восток”; презентация, карточки­задания к работе.  Тип урока: урок обобщения и систематизации полученных знаний. Формы: индивидуальная, фронтальная, групповая работы;  и методы: наглядное практическое, исследовательское закрепление. Здоровье сохраняющие технологии: проветривание, физкультурная пауза, разнообразные  формы работы.                                                          Деятельность учителя учащихся Орг. момент. Приветствуют учащихся. Готовятся к уроку. Рассаживаются по группам. I 1 мин. Актуализация темы. Вступительное слово учителей биологии и физики. Слушают. II 3 мин. III 8 мин. Контроль знаний. Раздают контролирующий тест по  изученному материалу (при  возможности тестирование на  компьютере). IV 15 мин. Основной этап. Предлагают учащимся выступить по  вопросам группы. Физ.минутка. Работают с компьютером ( или  отвечают на вопросы теста на  листочках. Сдают).  Эксперты выписывают (или сами  проверяют) оценки в сводную  таблицу.  По 1 человеку от группы выступают у доски. 1. Р/д в технике. В\ф.  2. Р/д в животном мире. Опыт,  в/ф.  3. Р/д в растительном мире.  Дополняют с места. V 12 мин. Закрепление. Предлагают решить учащимся  разноуровневые задачи. Помогают, корректируют. Решают на местах, оформляют на  доске, комментируют. Кто решил задачу, разгадывает  кроссворд. VI Рефлексия Предлагают обучающимся вопросы  рефлексии для заполнения таблицы.  Подводят итог урока. Домашнее задание. Повт. § 10–13. Придумать 1–2 задачи на  ЗСИ в быту. VI 1 мин. Заполняют концептуальную таблицу,  отвечая на вопросы рефлексии,  анализируют урок и свою работу на  нем.   Класс делится на 3–4 группы по РУВ (реальным учебным возможностям). Заранее каждая  группа получает задание: подобрать материал, подготовить его оформление, представление и защиту по вопросам: I группа (высокий РУВ) – “Реактивное движение в технике”. II группа(средний РУВ) – “Реактивное движение в животном мире”. III группа(низкий РУВ) – “Реактивное движение в растительном мире”. IV группа – эксперты (оценивают работу учащихся)  Перед уроком все рассаживаются по группам. ХОД УРОКА  «Человечество не останется вечно на Земле, но, в погоне за светом  и пространством, сначала робко проникнет за пределы атмосферы,  а затем завоюет себе всё околоземное пространство.»  (К.Э. Циолковский) I. Организационный момент. (1 мин.) Учителя физики и биологии приветствуют  присутствующих. II. Актуализация темы. (3 мин.) Вступительное слово учителей. Учитель биологии. Ребята! Мы с вами переступили рубеж 3­го тысячелетия.  Компьютерная сеть, Интернет, мобильная связь, трансплантация органов. Принимая  сегодня как должное все эти свершения человеческого гения и ничему не удивляясь. Мы  тем не менее не перестаем поражаться и восхищаться творениями живой природы. Чего  только нет в ее “патентном бюро”! Учитель физики. Гидравлический привод? У. Б. Пожалуйста, у паука. У. Ф. Пневматический отбойный молоток? У. Б Вот он, у земляной осы. У.Ф. Ультразвуковой локатор? У. Б. У летучей мыши. У. Ф. Точный барометр? У. Б. У лягушки, вьюна, пиявки. У. Ф. Запахоанализатор, способный улавливать и различать 500 тыс. запахов? У. Б. У обыкновенной дворняжки. У. Ф. Поистине на выдумки природа богата! У. Б. Живая природа – гениальный конструктор, инженер, технолог, великий зодчий и  строитель. У. Ф. Живая природа с незапамятных времен служила человеку источником вдохновения в  его стремлении к научному и техническому прогрессу. Живые прототипы – ключ к новой  технике. У. Б. Уже не новая бионика объединяет усилия физиков и математиков, проникает вместе с биологами в тайны живых организмов, открывает новые технические принципы и на их  основе создает новые инженерные устройства. При этом фундаментальные законы физики  помогают объяснить процессы, происходящие в живых организмах. У. Ф. И сегодня на уроке нам предстоит проследить эту связь физики и биологии на  примере изучения темы “Реактивное движение”. Проблемный   эксперимент  Учитель   просит   учащегося   надуть   резиновый   шарик   и отпустить его. Шарик приходит в движение. У.Ф. За счёт чего шарик приходит в движение? Учащиеся: Шарик приходит в движение за счёт того, что из него выходит воздух. У.Ф. Движение шарика является примером реактивного движения, и вы правильно указали причину движения шарика. Итак, тема нашего урока “Реактивное движение в природе и технике”. Цель нашего урока  обобщить и систематизировать знания, полученные на уроках физики, рассмотреть примеры реактивного движения в природе и технике, научиться объяснять эти явления с помощью  законов физики. У. Б. Работаем мы сегодня по группам: I. группа – Р.Д. в технике. II. группа – Р.Д. в природе (животный мир). III. группа – Р.Д. в природе (растительный мир). IV группа – Эксперты. III. Контроль знаний. (8 мин.) Для начала давайте вспомним что же такое реактивное  движение? Для контроля знаний учащимся предлагается компьютерный тест (можно подготовить его  на рабочих листах )  ТЕСТ « Импульс. Закон сохранения импульса» I. Автомобиль массой 1т движется со скоростью 20 м/с. Импульс автомобиля равен: 1) 0,5•10 3 Нс 2) 2•10 4 Нс 3) 10 4 Нс 4) 2•10 5 Нс II. Скорость движущейся материальной точки увеличивается за некоторое время в 4 раза, а  ее импульс за это же время увеличивается в 1) 2 раза 2) 4 раза 3) 8 раз 4) 16 раз III. Первая формулировка закона сохранения импульса принадлежит 1) Галилею 2) Ньютону 3)Декарту 4) Гуку IV. Какая из перечисленных ниже величин является векторной? 1) масса 2) путь 3) импульс 4) время V. Импульс первой материальной точки равен Р 1, вторая материальная точка имеет  импульс Р 2 . Полный импульс системы двух материальных точек равен 1) Р1+Р2 2) Р1 – Р2 3) Р1  : Р 2 4) Р 1  * Р 2  VI. Закон сохранения импульса выполняется только 1) во внешнем поле силы  2) в замкнутой системе тел 3) в неинерциальной системе отсчета 4) при отсутствии силы трения VII) Какое из выражений соответствует закону сохранения импульса для упругого  взаимодействия двух тел? 1) Р = m * V 2) F * t = m*V 2   ­  m*V 1 3) m 1 * V 1 + m 2 *V 2  = m 1 * V1 1  + m 2  * V1 2 4) m1 *V1 2  +  m2  *V2 2  =  m1  * (V1 1  )   2  + m2  * (V2 1  )  2                2                  2                  2                     2 VIII. Какая физ. величина называется  импульсом? Как по другому называют импульс? IX.  Как обозначается, в каких единицах измеряется импульс? X.  Как направлен вектор импульса тела? XI.  Чему равен импульс покоящегося тела?  XII.  Сформулировать закон сохранения импульса. *Эксперты  собирают тесты и проверяют, выписывают оценки в сводную таблицу IV. Основной этап урока. (15 мин.) Предлагают учащимся выступить по вопросам группы. * Представитель I группы демонстрирует опыт – пример реактивного движения (тележка с  укрепленным на ней надутым воздушным шариком). Почему тележка начала двигаться ?  (Проблемная ситуация). * Учащиеся отвечают с места. * Ученик у доски обобщает их ответы, рассказывает теорию реактивного движения,  выводит и анализирует формулу зависимости скорости ракеты от её параметров.  * Дополнение из I группы (реактивные двигатели, водометы, из истории развития  реактивной техники). Из истории космонавтики  (Дополнение на фоне и с демонстрацией видеофрагмента “Полёт космического корабля”) История развития реактивной техники и космонавтики связана с именами великих  соотечественников К.Э. Циолковского и С.П. Королева. Практической космонавтике более 35 лет. Время меняет темп жизни. Каждая эпоха  характеризуется определенными научными открытиями и их практическим использованием. Космическая промышленность Принцип реактивного движения находит широкое практическое применение в авиации и  космонавтике. В космическом пространстве нет среды, с которой тело могло бы  взаимодействовать и тем самым изменять направление и модуль своей скорости, поэтому  для космических полетов могут быть использованы только реактивные летательные  аппараты, т. е. Ракеты. Современное состояние космонавтики, когда на орбитальных  станциях в длительных космических полетах работают космонавты, когда по маршруту  Земля – орбитальная станция курсируют пилотируемые и автоматические пассажирские и  грузовые транспортные корабли, содержание работ, которые выполняют космонавты,  позволяет говорить об исключительном народно­хозяйственном и научном значении  практического Космоса. Объективный и тщательный контроль за состояние Земной атмосферы возможен только из  Космоса. Искусственные спутники связи, космическая метеослужба, космическая  геологоразведка и многое другое уже сейчас решают важные государственные вопросы с  охраной природы. Заметим, что из Космоса впервые получены сведения о величине нефтяных пятен в океане,  о том, что редеют джунгли в Амазонии, о загрязнении озера Байкал, об интенсивном  наступлении пустынь на леса и степи. Все это стало возможным благодаря изучению и внедрению в практику теории реактивного  движения. На Земле из­за гравитации практически невозможно добиться получения чистых  материалов. В условиях невесомости это осуществить очень легко. Можно получить чистые  сплавы, к тому же на материал не будут влиять стенки плавильной печи, как на Земле. Специалисты уже разрабатывают идеи развертывания в космосе производства подшипников, ведь шарики для них должны быть идеально круглыми и без химических примесей – это  важно для увеличения срока службы механизмов. Особое значение для электронной промышленности имеют искусственные кристаллы. Так  вот, в космосе их можно выращивать практически любых размеров, чего нельзя сделать на  Земле из­за силы тяжести. Полупроводниковые кристаллы используются практически везде  – например, в нашем телевизоре, микроволновой печи, компьютере. Космическое  производство сделает искусственные кристаллы намного дешевле, да и выращивать их  станет проще. * Представитель II группы (животный мир) рассказывает о кальмарах (на фоне  видеофрагмента по биологии). Живые ракеты Реактивное движение, используемое ныне в самолетах, ракетах и космических снарядах,  свойственно осьминогам, кальмарам, каракатицам, медузам – все они, без исключения,  используют для плавания реакцию (отдачу) выбрасываемой струи воды. Именно это дало  повод назвать кальмаров биологическими ракетами. В мышцах кальмара в результате  сложных превращений химическая энергия превращается в механическую. При реактивном способе плавания животное производит засасывание воды через широко  открытую мантийную щель в мантийную полость. Сила, вызывающая движение животного,  создается за счет выбрасывания струи воды через узкое сопло, которое расположено на  брюшной поверхности кальмара. Это сопло снабжено специальным клапаном, и мышцы  могут его поворачивать. Изменяя угол установки воронки, кальмар плывет одинаково  хорошо вперед, назад и в сторону. Инженеры уже создали двигатель, подобный двигателю кальмара. Его называют водометом.  В нем вода засасывается в камеру. А затем выбрасывается из нее через сопло; судно  движется в сторону, противоположную направлению выброса струи. Вода засасывается при  помощи обычного бензинового или дизельного двигателя.  Почему же двигатель кальмара по­прежнему привлекает внимание инженеров, является  объектом тщательных исследований биоников? У кальмара засасывание воды и ее выбрасывание происходит за счет сокращения мышц,  возбуждаемых нервами. Чтобы увеличить скорость движения, т.е. число реактивных  импульсов в единицу времени, необходима повышенная проводимость нервов, которой  обладают кальмары вследствие большого диаметра нервов. Известно, что у кальмара самые крупные в животном мире нервные волокна (диаметр 1 мм)  они проводят возбуждение со скоростью 25 м/с. Этим объясняется большая скорость  движения кальмаров (до 70 км/ч). Поиски инженеров направлены на создание конструкции  такого гидрореактивного двигателя. Который бы, как и кальмар, не нуждался в  дополнительном засасывающем устройстве. * Дополнение II группы. * Представители III группы дают информацию с места о реактивном движении в  растительном мире. “Бешеный огурец”   (Сообщение на фоне видеофрагмента по биологии) Примеры реактивного движения можно обнаружить и в мире растений. Например,  созревшие плоды “бешеного” огурца при самом лёгком прикосновении отскакивают от плодоножки и из образовавшегося отверстия с силой выбрасывается горькая жидкость с  семенами; сами огурцы при этом отлетают в противоположном направлении.  Демонстрация опыта (Отклонение гибкого вертикального шланга, по которому течёт вода). Ученик демонстрирует опыт, предлагает классу объяснить его, обобщает ответы. V. Закрепление. (12 мин.)  Учащимся предлагаются задачи по группам. Индивидуальная работа по карточкам Записать закон сохранения импульса для каждого случая: Вариант 1. На тележках стоят два мальчика разной массы m1, m2. Отталкиваясь друг от  друга, они разъехались на разные расстояния с разными скоростями v1, v2. Вариант 2. Мальчик массой m движется на тележке массой М со скоростью V  . С какой  скоростью будет двигаться тележка, если мальчик спрыгнет с неё со скоростью v по ходу  движения. Вариант 3. Тело массой m1, движущееся со скоростью v1, сталкивается с неподвижным  телом массой m2. Найти скорости тел после взаимодействия, если они стали двигаться как  одно тело. Вариант 4. Из пушки массой m1 горизонтально вылетает снаряд массой m2. Найти скорость  отката пушки. Вариант 5. Груз массой m падает на движущуюся тележку массой 2m Вариант 6. Тележка массой 2m, движущаяся со скоростью 2, догоняет такую же тележку,  движущуюся в два раза медленней, после чего произошло сцепление тележек. Вариант 7. Две тележки равной массы движутся навстречу друг другу с одинаковыми по  модулю скоростями. После столкновения первая тележка остановилась. Найти скорость  второй тележки. Вариант 8. Пластилиновый шарик массой m, летящий со скоростью v, прилипает к стенке. Вариант 9. Баба с воза – кобыле легче. Учитель физики акцентирует внимание учащихся на физическом смысле рассматриваемых  моментов, на умении работать с векторными величинами.  Ученики комментируют у доски. Ребятам, которые решили задачи, предлагается кроссворд “Бионика”. Кроссворд (см. диск 1 «Открытые уроки») все слова по горизонтали, по вертикали  слово БИОНИКА 1Растение семейства тыквенных, зрелые плоды которого семена свои разбрасывают очень  далеко (бешеный огурец) 2Представитель головоногих, выбрасывающий при опасности “облако” чернильной  жидкости. (каракатица) 3Легендарное чудовище “о восьми ногах” из головоногих. (осьминог) 4Ученый, чьи законы помогли открыть реактивное движение. (Ньютон) 5Закон сохранения какой величины используется в реактивном движении?(импульс) 6Устройство, работающее по принципу реактивного движения.(ракета) 7Кишечнополостные, передвигающиеся с помощью реактивного толчка. (медуза) Эксперты делают анализ решения задач, ответов учащихся, анализируют сводную таблицу . VI. Рефлексия   Учителя предлагают учащимся отметить на листах самооценки их отношение  к уроку,  выставить  самооценки за каждое выполненное задание, дать оценку урока. Лист самооценки: Ф.И.  обучающегося Ваше отношение к  уроку: понравился  да, нет  оценка   за  тест оценка   за  задачи     оценка   за     кроссворд итоговая  самооценка   Мне удалось Узнать новое Освоить Понять Убедиться в Главное мое  достижение на уроке Учителя подводят итог урока, благодарят ребят за работу. Учитель физики: Завершить наш урок, ребята, я хочу словами Константина Эдуардовича  Циолковского: "Основной мотив моей жизни – сделать что­нибудь полезное для людей, не  прожить даром жизнь, продвинуть человечество хоть немного вперед." Я хочу, чтобы эти слова стали девизом и вашей жизни, чтобы каждый из вас внес свой вклад  в развитие нашей страны, общества, науки. Д.З.: повторить §  Придумать 1–2 задачи на ЗСИ в быту. Живая гидравлика Пауки бегают и довольно быстро, но ноги их совершенно лишены мышц или даже отдельных мышечных волокон. Ученые установили, что ноги паука- это своеобразный гидравлический привод, жидкостью для которого служит кровь. Бывают пауки-прыгуны, берущие высоту в 10 см при собственном росте в 1 см. Для этого паук должен мгновенно повысить свое кровяное давление на пол-атмосферы, т.е. на половину своего обычного давления, равного атмосферному! Каким образом создается эта «искуственная гипертония» - неизвестно, это секрет гидравлики, неведомый пока ни биологам, ни инженерам Барометры погоды (интересные БАРОМЕТРЫ ПОГОДЫ (ИНТЕРЕСНЫЕ ФАКТЫ)                      Старайся наблюдать различные приметы.  Пастух и земледел в младенческие леты,  Взглянув на небеса, на западную сень,  Умеют уж предречь и ветр, и ясный день... А. С. ПушкинЦветочные часы показывают время лишь в безоблачный солнечный день, а в  пасмурные дни и перед переменой погоды или не раскрываются вовсе, или закрываются  слишком рано. Уже обнаружено свыше 400 видов цветов, способных «предсказывать» погоду. Движение  цветка или его частей происходит чаще всего не тогда, когда ненастье уже наступило, а заранее. Растение словно предчувствует приближение дождя. Это позволяет «читать»  показания зеленых барометров и говорить о надвигающемся ненастье. Существуют растения, у которых цветки на время дождя или в преддверии росистого  вечера складывают свои лепестки или кроющие листья таким образом, что над пыльниками и пестиком образуется замкнутый свод. Именно так защищают пыльцу закрывающиеся на  ночь одуванчики, цветки шафрана, пионов, роз, кувшинок и многих других растений. В  дождливую и сырую погоду такие цветки редко раскрываются. А цветы желтой акации и жимолости в ожидании дождя выделяют обильный нектар, запах  которого привлекает пчел, и они целыми роями кружат над кустами. По их жужжанию  можно предугадать приближение дождя. Зато в погожие дни и перед сухой погодой  выделение нектара акацией и жимолостью сведено до минимума. За сутки предсказывает осадки уроженка тропических лесов — монстера. Если воздух  перенасыщен водяными парами, листья монстеры выделяют столько влаги, что она стекает  каплями, предупреждая о приближении дождя.    Не раскрываются в сырую погоду цветы осота, льна и одуванчика. Цветы мальвы свертываются и поникают. Перед долгим ненастьем опускает свои  тройчатые листья клевер. Но есть растения­предсказатели и сухой погоды. Так, папоротник в преддверии зноя  скручивает листья, тем самым защищая себя от перерасхода воды. Если цветы вьюнка распускаются в пасмурную погоду, это предвещает ясные и солнечные  дни. Клен называют в народе «плачущим барометром». Перед дождем с черешков листьев, где  они прикрепляются к веточкам, текут «слезы» — маленькие капельки сладковатой  жидкости.        Если небо хмурится, затянуто облаками, а цветки лютика открыты — дождя не будет. И  наоборот: небо чистое, кажется, ничто не предвещает непогоды, но вдруг цветки лютика  закрываются — значит, будет дождь.