Методическая разработка урока по физике "Свободное падение тел"

УПРАВЛЕНИЕ СПЕЦИАЛЬНОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ТОМСКОЙ ОБЛАСТИ ОБЛАСТНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «ТОМСКИЙ МЕХАНИКО­ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ» «Свободное падение тел. Движение с постоянным ускорением свободного падения» Сценарий урока физики Автор разработки: Комарова Н.И. преподаватель физики ОГАОУ СПО «ТМТТ» г. Томск Томск 2015 г. План урока Тема программы: Кинематика. Тема урока:  Свободное падение тел. Движение  с постоянным ускорением свободного падения. Тип урока: усвоение новых знаний. Цель урока, его развивающие и воспитательные задачи: 1. К концу урока обучающиеся будут знать:  понятия: свободное падение тел, ускорение свободного падения;  законы движения с постоянным ускорением свободного падения. К концу урока обучающиеся будут уметь:   объяснять причины и условия свободного падения тел;      производить расчёт ускорения свободного падения; приводить примеры свободного падения тел;  воспринимать и на основе полученных знаний самостоятельно оценивать информацию;  использовать приобретенные знания и умения для анализа и оценки профессионально значимых ситуаций. 2. В ходе урока способствовать развитию памяти, внимания, логического мышления. 3.   Содействовать   воспитанию   самостоятельности,   толерантности,   коммуникативных навыков, ответственности за выполненную работу. 4. Создать условия для формирования и развития общих компетенций: ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к  ней устойчивый интерес. ОК 2. Организовывать собственную деятельность, исходя из цели и способов ее достижения,  определенных руководителем. ОК 3. Анализировать рабочую ситуацию, осуществлять текущий и итоговый контроль, оценку  и коррекцию собственной деятельности, нести ответственность за результаты своей работы. ОК 4. Осуществлять поиск информации, необходимой для эффективного выполнения  профессиональных задач. ОК 5. Использовать информационно­коммуникационные технологии в профессиональной  деятельности. ОК 6. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, клиентами. Методическая   цель:  активизация   самостоятельной   деятельности   обучающихся   через использование элементов методики дидактических задач и выполнение практической работы. Форма   организации   деятельности   обучающихся:  микрогруппы   (5   микрогрупп   по   5 человек в каждой), индивидуальная. Продолжительность занятия: 45 минут. Материально­дидактическое оснащение: Технические средства обучения: 1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5. 1.6. 1.7. 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5. 2.6. 2.7.  Компьютер (1 шт.)  Звуковые колонки (1 шт.)  Проектор (1 шт.)  Экран (1 шт.)  Магнитная доска (1 шт.)  Магниты (10 шт.)  Маркеры (5 шт.) Приборы и оборудование для демонстраций:  Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев, Н.Н.Сотский, Физика 10 класс, учебник (1 шт.)  Листы бумаги для демонстрации падения тел (3 шт.)  Трубка Ньютона (1 шт.)  Насос Комовского (1 шт.)  Теннисные мячи (5 шт.)  Секундомеры (5 шт.)  Рулетки (5 шт.) Приложения: 3.1.   Экспериментальное   определение   ускорения   свободного   падения   (27   шт.)   – приложение 1. 3.2. 3.3. 3.4.  Метаплан 1 (5 шт.) – приложение 2.  Дидактическая задача (27 шт.) – приложение 3.  Информационный лист «Свободное падение. Движение с постоянным ускорением свободного падения» (27 шт.) – приложение 4.  Метаплан 2 (5 шт.) – приложение 5. 3.5. 3.6. 3.7.  Эталон решения дидактической задачи (1 шт.) – приложение 6.  Оценочный лист (5 шт.) – приложение 7. 3.8.  Используемые источники (1 шт.) – приложение 8. Технологическая карта Этапы занятия Цель этапа Содержан Содержа Формы Формиру Вре ие ние Средс и емые мя деятельно деятельн тва методы компетен сти ости преподав студенто ателя в ции 1.  Организоват Проверяет Готовятся 2 готовност к уроку. Фронтальн ь студентов к уроку.  Мотивиру ет на 3 изучение темы урока. Формулир Знакомят ся с темой, целью и ходом урока. ует тему и Записыва цель урока. Демонстр ирует падение тел, опыт Ньютона.  ют название темы в тетрадь. Формулир уют определен ие свободног о падения и ускорени ая Фронтальн ая Фронтальн ая, индивидуа льная 1.1., 1.2., 1.3., 1.4. 1.1., 1.2., 1.3., 1.4., 2.1., 2.2., 2.3., 2.4. Организаци онный  ь и  настроить  момент 2. Постановка студентов на работу. Создать  эмоциональн темы и цели урока. ый настрой.  Мотивирова Мотивация обучающихс ть студентов на учебную  я на урок. деятельность .  3.  Изучение Ввести в  новой темы. курс  изучаемой  темы.  10 4. Практическ Эксперимент ально  Предостав 15 ляет ая работа. рассчитать  значение  ускорения  свободного  падения. информац ию необходи мую для изучения. Координи рует работу обучающи хся по мере необходи мости. ОК 2 – 6  В микрогруп пах 1.1., 1.2., 1.3., 1.4., 1.5., 1.6., 1.7., 2.5., 2.6., 2.7., 3.1., 3.2. я свободног о падения. Записыва ют определен ия в тетрадь. Изучают предложе нную информац ию, обсуждаю   т ее, выполняю т практичес кую работу, производя т расчеты, оформля ют результат в   технике метаплан, представл яют результат ы практичес кой 5. Изучить  Формулир Постановка и   решение законы  движения с  дидактичес кой задачи. ускорением  свободного  падения.  Показать  область  применения  изучаемой  темы в  профессии  «Водитель».  10 ует дидактиче скую задачу. Предостав ляет информац ию для ее решения. Координи рует работу в группе по мере необходи мости.  6.  Выяснить  Подводит работы   у доски.  Изучают предложе нную информац ию, обсуждаю т ее,   выполняю т необходи мые расчеты, оформля ют результат в   технике метаплан, презентую т у доски решение дидактиче ской задачи, работают с эталоном и оценочны ми листами. Анализир Подведение степень  5 итоги уют свою ОК 1 – 6 Микрогру ппы 1.1., 1.2., 1.3., 1.4., 1.5., 1.6., 1.7.,  3.3., 3.4., 3.5., 3.6., 3.7. 1.1., 1.2., Фронтальн ОК 1 – 6 ая итогов  урока.  Домашнее  задание.  Рефлексия понимания  изученного  материала.  Отразить  чувства,  ощущения,  возникшие у  студентов  для  совершенств ования  дальнейшей  работы. урока. деятельно Формулир сть. 1.3., 1.4. Групповая Индивидуа ует Восприни льная домашнее задание. мают информац ию о домашнем задании. Выражаю т свое эмоциона льное отношени е к уроку. 1. Организационный момент. Сценарий урока 2. Постановка темы и цели урока. Мотивация обучающихся на урок.  Преподаватель:  Добрый   день,   уважаемые   студенты  [слайд   1]!   Прежде   чем   мы приступим к уроку, я предлагаю вам посмотреть небольшой видеофрагмент [слайд 2].  Преподаватель: Как вы думаете, о чем сегодня на уроке будет идти речь?  Обучающиеся (примерный ответ): О полетах, о движении, о падении тел.  Преподаватель:  Сегодня   мы   рассмотрим   одно   часто   встречающееся   движение   с постоянным ускорением, которое называется свободным падением тел. Тема нашего урока: «Свободное падение тел. Движение с постоянным ускорением свободного падения» [слайд 3]. Запишите, пожалуйста.  Обучающиеся записывают тему урока в рабочих тетрадях.  Преподаватель: Что бы вы сегодня на уроке хотели узнать и чему научиться?   Обучающиеся (примерный ответ):  Узнать, что такое свободное падение тел? Как можно определить ускорение свободного падения?   Преподаватель:  Сегодня на  уроке у вас будет такая возможность. Мы узнаем, что такое свободное падение тел. Научимся экспериментально определять ускорение свободного падения, приводить примеры свободного падения тел, воспринимать и на основе полученных знаний самостоятельно оценивать информацию, а также использовать приобретенные знания и умения для анализа и оценки профессионально значимых ситуаций [слайд 3].   Преподаватель:  Работать   вы   будете   в   микрогруппах.   Вам   предстоит   выполнить практическое   задание,   рассчитать   некоторые   параметры   движения   и   самостоятельно произвести оценку своей деятельности. Для этого на ваших столах лежат оценочные листы. Напоминаю, что оценивается деятельность именно тех, кто выполнял конкретное задание. 3. Изучение новой темы.  Преподаватель:  Каждый   из   нас   наблюдал,   что   при   падении   тела   на   Землю   из состояния покоя оно увеличивает свою скорость, т. е. движется с ускорением. Это ускорение сообщает   ему   земной   шар.   Долгое   время   считали,   что   Земля   сообщает   разным   телам различные ускорения. Простые наблюдения как будто подтверждают это. Например, лист бумаги   падает   гораздо   медленнее,   чем   учебник   физики   [Демонстрация   1].   Со   времен Аристотеля   (греческого   ученого,   жившего   в   IV   в.   до   н.   э.)   считалось,   что   ускорение, сообщаемое Землей телу, тем больше, чем тяжелее тело. Однако если поместить лист бумаги на   учебник,   то   падение   будет   одновременным,   хотя   учебник   по­прежнему   тяжелее   листа [Демонстрация 2]. С другой стороны, два одинаковых листа бумаги падают с одинаковой высоты одновременно. Но если один лист скомкать, то он упадет быстрее [Демонстрация 3]. Как вы считаете, с чем это связано?   Обучающиеся (примерный ответ): Большую роль играет сопротивление воздуха.  Преподаватель:  В   конце   XVI   в.   Галилею   удалось   опытным   путем   доказать,   что необходимо учитывать сопротивление воздуха. Именно оно искажает картину падения тел, которую можно было бы наблюдать в отсутствие земной атмосферы. Наблюдая падение различных тел со знаменитой наклонной Пизанской башни, Галилей доказал, что земной шар сообщает всем телам одно и то же ускорение. Все тела достигали поверхности Земли примерно за одно и то же время [слайд 4]. Особенно   прост   и   убедителен   опыт,   проведенный   впервые  Ньютоном.   В   стеклянную трубку помещают различные предметы:  дробинки, кусочки пробки, пушинки и т. д. Если перевернуть трубку, то быстрее всего упадет дробинка, за ней ­ кусочек пробки и, наконец, плавно опустится пушинка. Но если выкачать из трубки воздух, то мы увидим, что все три тела упадут одновременно. Значит, движение пушинки задерживалось ранее сопротивлением воздуха, которое в меньшей степени сказывалось на движении, например, пробки. Когда же на эти   тела   действует   только   притяжение   к   Земле,   то   все   они   падают   с   одним   и   тем   же ускорением [Демонстрация 4].    Преподаватель:  Конечно, на основании данного опыта еще нельзя утверждать, что ускорение всех тел под действием притяжения Земли строго одинаково. Но и более точные опыты,   проведенные   с   помощью   самой   совершенной   современной   экспериментальной техники,   дают   те   же   результаты. Если   сопротивление   воздуха   отсутствует,   то   вблизи поверхности Земли ускорение падающего тела постоянно.  Движение   тела   только   под   влиянием   притяжения   его   к   Земле   называют  свободным падением.  Соответственно   этому,   и   ускорение,   сообщаемое   Землей   всем   телам,   называют ускорением   свободного   падения.   Оно   всегда   направлено   вертикально   вниз.   Его   принято  обозначать  g [слайд 5].  При   падении   тел   в  воздухе  на   их   движение   влияет   сопротивление   воздуха.   Но   когда движутся сравнительно массивные тела с небольшими скоростями (камень, спортивное ядро и т. д.), сопротивление воздуха влияет на их движение незначительно. В этом случае движение тел можно рассматривать как свободное падение.  4. Практическая работа.  Преподаватель:  Сегодня   на   уроке  вам   предстоит   определить   значение   ускорения свободного   падения   экспериментально.   Для   этого   вам   предоставляется   необходимое оборудование   и   информационные   листы,   в   которых   содержится   задание,   все   этапы   его выполнения, а также полезная информация. Результаты вычислений записываете в таблицу, а среднее   значение   ускорения   свободного   значения   –   на   отдельный   лист.   Через  7  минут необходимо представить полученный результат у доски.  Обучающиеся   изучают   предложенную   информацию,  обсуждают   ее,   выполняют практическую работу, производят расчеты, оформляют результат в технике метаплан.  Преподаватель: Итак, время презентации результатов. Обучающиеся представляют результаты практической работы в технике метаплан.   Преподаватель: Впервые измерил ускорение свободного падения тел Галилео  Галилей. Оно равно приблизительно 9,8 м/с2. 5. Постановка и решение дидактической задачи.  Преподаватель:  Как вы считаете, имеет ли отношение тема нашего урока к вашей будущей профессии?  Обучающиеся (предполагаемый ответ): Возможно.  Преподаватель: Представьте себе, что вы припарковали свой новенький автомобиль рядом с девятиэтажным жилым домом. Вышли из машины и обнаружили, что на крыше дома над автомобилем нависла ледяная глыба, готовая сорваться вниз в любое мгновение. Успеете ли вы убрать автомобиль, если вам для этого понадобится 10 секунд, а высота этажа равна 3 м [слайд 6]?  Преподаватель: Как вы думаете, что вам необходимо рассчитать, чтобы ответить на данный вопрос?  Обучающиеся (предполагаемый ответ): Время, высоту падения, ускорение.  Преподаватель:  Можем ли мы в данном случае считать падение тяжелой ледяной глыбы свободным?  Обучающиеся (предполагаемый ответ): Да, так как сопротивление воздуха в данной ситуации пренебрежимо мало.  Преподаватель:  В   таком   случае,   для   решения   поставленной задачи вам необходимо рассчитать время падения глыбы и высоту. Ускорение свободного падения принять равным 9,8 м/с2.  Вы   можете   воспользоваться   информационными   листами,   в   которых   содержится задание, и необходимая информация. Результаты вычислений записываете в тетрадь, а конечный   ответ   –   на   отдельный   лист.   Через  5  минут   необходимо   представить полученный результат у доски. Обучающиеся   изучают   предложенную   информацию,  обсуждают   ее,   выполняют необходимые расчеты, оформляют результат в технике метаплан.   Преподаватель: Представьте свой вариант ответа и аргументируйте его. Обучающиеся презентуют у доски решение дидактической задачи.  Преподаватель: Сверим ваши варианты ответов с эталоном [слайд 7].  Преподаватель: Итак, какие выводы мы можем сделать?  Обучающиеся  (примерный  ответ):  За  10  секунд  водитель   не  успеет  убрать  свой автомобиль. Прежде чем припарковаться, необходимо убедиться в безопасности.  Преподаватель: Зафиксируйте результаты работы в оценочном листе.   Обучающиеся работают с эталоном и оценочными листами.  Преподаватель:  Свободное   падение   ­   это   не   обязательно   движение   вниз.   Если начальная скорость направлена вверх, то тело при свободном падении некоторое время будет лететь вверх, уменьшая свою скорость, и лишь затем начнет падать. Ускорение   свободного   падения   изменяется   в   зависимости   от   географической   широты места на поверхности Земли и от высоты тела над Землей, точнее, от расстояния до центра Земли.   На   широте   Москвы   измерения   дают   следующее   значение   ускорения   свободного . Вообще же на поверхности Земли g меняется в пределах от 9,78 м/с2  (на   экваторе)   до   9,83   м/с2  (на   полюсе).   На   высоте   100   км   над   полюсом   Земли   оно падения: g  2 82,9 см / примерно равно 9,53 м/с2.  С   помощью   измерения   ускорения   свободного   падения   в   разных   точках   Земли   можно определить   залежи   полезных   ископаемых.   При   изучении   силы   всемирного   тяготения   мы поговорим об этом более подробно. 6. Информация о домашнем задании. Подведение итогов. Рефлексия.  Преподаватель:  Итак,   подведем   итоги   урока.   Что   мы   сегодня   узнали   и   чему научились?  Обучающиеся   (примерный   ответ):  Что   такое   свободное   падение   тел.   Научились экспериментально определять ускорение свободного падения, приводить примеры свободного падения тел, на основе полученных знаний  самостоятельно оценивать информацию, а также использовать   приобретенные   знания   и   умения  для   анализа   и   оценки   профессионально значимых ситуаций  [слайд 8]. После окончания техникума многие из вас будут служить в армии. Возможно кто­то попадет в ВДВ, и ему удастся испытать ощущение свободного полета при прыжке с парашютом до момента его раскрытия.  Преподаватель: На мой взгляд вы качественно потрудились. Мне было с вами очень интересно. Хочется узнать, что вы думаете о своей деятельности на уроке? У вас на столах набор различных тел – камни, кусочки поролона, пёрышки. Если вы чувствуете легкость, эмоциональный подъем, то скиньте в мою копилку пёрышко, если тяжесть, то камень. Если вы абсолютно равнодушны, то пусть символом этого является поролон.   Преподаватель:  Дома   вам   предстоит   вычислить   время   падения   монетки,   если   её выронили из рук на высоте 80 см над Землёй. Принять g = 10 м/с2 [слайд 9].  Преподаватель:  Я   благодарю   вас   за   работу.   А   сейчас   расслабляемся   и   свободно падаем! Всем отдыхать!  Приложение 1 Экспериментальное определение ускорения свободного падения  Цель: определить экспериментально ускорение свободного падения теннисного мяча,  падающего с некоторой высоты. Приборы и оборудование: теннисные мячи, рулетки, секундомеры. Ход работы: 1. Установите на парту стул. 2. С помощью рулетки измерьте высоту. 3. Установите теннисный мяч на стул и засекая время, столкните его. 4. Запишите полученные результаты в таблицу. № п/п Высота   мh, Время   сt, Ускорение свободного 2 падения  cмg , / 1. 2. 3. 5. Рассчитайте величину ускорения свободного падения по формуле: g   h 2 2 t . 6. Повторите опыт 3 раза. 7. Вычислите среднее значение ускорения свободного падения по формуле:  8. Запишите полученный результат в метаплане. gср .   g 3 g 1  g 2 3 Метаплан 1 .срg Приложение 2 Приложение 3 Дидактическая задача Вы припарковали свой автомобиль рядом с девятиэтажным жилым домом. Вышли из машины и обнаружили, что на крыше дома над автомобилем нависла ледяная глыба, готовая сорваться вниз в любое мгновение. Успеете ли вы убрать автомобиль, если вам для этого понадобится 10 секунд, а высота этажа равна 3 м?  Приложение 4 Свободное падение. Движение с постоянным ускорением свободного падения. Свободным   падением  тел   называют   падение   тел   на   Землю   в   отсутствие   сопротивления воздуха. Ускорение, с которым падают на Землю тела, называется ускорением свободного  падения. Вектор  ускорения свободного падения  обозначается символом g вертикально   вниз.   В   различных   точках   земного   шара   в   зависимости   от   географической широты   и   высоты   над   уровнем   моря   числовое   значение   g   оказывается   неодинаковым, , он направлен изменяясь примерно от  9,83 м/с2  (на полюсах) до  9,78 м/с2  (на экваторе). Обычно, если в расчетах не требуется высокая точность, то принимают числовое значение  g  у поверхности Земли равным  9,8 м/с2  или даже  10 м/с2. Простым примером свободного падения является падение   тела   с   некоторой   высоты  h  без   начальной   скорости.   При   этом   скорость рассчитывается по формуле:   v  . Высота падения тела:   gt h  2gt 2 . Для расчета времени падения можно воспользоваться формулой:  t   2 h g . Зависимость координаты y от времени t выражается формулой:  y  h 2gt 2 . Если тело брошено вертикально вверх, то скорость рассчитывается по формуле:  v  0 v gt . Высота подъема тела:  h  tv 0 2 gt 2 . Время подъема вычисляется также как и время  . Зависимость координаты y от времени t выражается формулой: падения:  t  h  2 g y  tv 0 2 gt 2 . Максимальная высота подъема:  h  y max  v 2 2 0 g .  Движение тела, брошенного под углом к горизонту Приведем   некоторые   формулы,   описывающие   движение   тела,   брошенного   под   углом     кα горизонту. Время полета:   Дальность полета:   Максимальная высота подъема:   Движение   тела,   брошенного   под   углом   к   горизонту,   происходит   по   параболической траектории.   В   реальных   условиях   такое   движение   может   быть   в   значительной   степени искажено из­за сопротивления воздуха, которое может во много раз уменьшить дальность полета тела. Метаплан 2 h t ____ ____ м с Эталон решения дидактической задачи Приложение 5 Приложение 6 Высота падения:  h  39 м 27 м . Время падения рассчитывается по формуле:  t  h  2 g . t   27 2 8,9  5,5  3,2 с . 2,3с < 10с, следовательно водитель не успеет убрать свой автомобиль. Оценочный лист Приложение 7 № п/п Фамилия, Выполнение Защита Вычисление имя практического задания (+) ответа у доски (+) времени Оценка падения (+) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 1. 2. 3. 4. 5. 6. Критерии оценки «+++» ­ 5 «++» ­ 4  «+» ­ 3 Используемые источники: Приложение 8  Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев, Н.Н.Сотский, Физика 10 класс, учебник Гипермаркет   знаний>>Физика   и   астрономия>>Физика   10   класс>>Физика:   Свободное падение тел  http://class­fizika.narod.ru/9_13.htm  http://www.tepka.ru/fizika_9/13.html  http://fizika.in/mehanika/kinematika/18­svobodnoe­padenie­tel.html  http://fizika.in/mehanika/kinematika/18­svobodnoe­padenie­tel.html Формула для расчета ускорения свободного падения g   h 2 2 t Формула для расчета времени свободного падения  t  h  2 g Среднее значение ускорения свободного падения gср .   g 3 g 1  g 2 3 Формула для расчета высоты падения h  2gt 2 Экспериментально е значение ускорения свободного падения gср  . ___ см / 2 Высота падения h ____ м Время падения t ____ с Вывод: __________________ __________________ Свободное падение тел. Движение с ускорением свободного падения.