Сценарий урока "Свободное падение тел. Ускорение свободного падения"

ОБЛАСТНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ  «ТОМСКИЙ МЕХАНИКО­ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ» «Свободное падение тел. Движение с постоянным ускорением свободного падения» Методическая разработка  урока по физике 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:  Использование   элементов   методик   практико­ориентированного обучения на уроках физики как средство подготовки студентов к эффективному решению профессиональных задач. 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 3.5. 3.6.  Метаплан 2 (5 шт.) – приложение 5  Эталон решения дидактической задачи (1 шт.) – приложение 6 3.7. 3.8.  Оценочный лист (5 шт.) – приложение 7  Используемые источники (1 шт.) – приложение 8 Этапы занятия Цель этапа Время 1. Организационный  Организовать и  настроить студентов на работу. Создать эмоциональный настрой. 2 3 момент 2. Постановка темы и цели урока.   Мотивация обучающихся урок. 3.  Изучение   новой Технологическая карта Содержание деятельности студентов Готовятся к уроку. Содержание деятельности преподавателя Проверяет готовность студентов к уроку. Формы Формируемые Средст и компетенции ва методы Фронтальная Мотивирует на изучение темы Знакомятся с темой, целью и ходом  1.1., 1.2., Фронтальная   на Мотивировать Формулирует тему урока. урока. Записывают  название темы в  1.3., 1.4. студентов на учебную деятельность. Ввести в курс и цель урока. тетрадь. Демонстрирует Формулируют темы. изучаемой темы. падение тел, опыт определение 10 Ньютона. свободного падения 4.   Практическая Экспериментально Предоставляет и ускорения свободного падения. Записывают определения в тетрадь. Изучают Фронтальная, индивидуальн ая 1.1., 1.2., 1.3., 1.4., 2.1., 2.2., 2.3., 2.4. 1.1., ОК 2 – 6 работа. рассчитать значение 15 информацию предложенную ускорения необходимую для свободного падения. изучения. информацию, обсуждают ее, Координирует выполняют работу практическую обучающихся по мере работу, производят расчеты, оформляют необходимости. результат в технике метаплан, представляют результаты практической работы у доски. Изучают предложенную информацию, обсуждают ее, выполняют необходимые расчеты, оформляют результат в технике 10 Формулирует дидактическую задачу. Предоставляет информацию для ее решения. Координирует работу в группе по мере метаплан,   Постановка   и 5. решение дидактической задачи. Изучить законы движения с ускорением свободного падения. Показать область применения изучаемой темы в профессии «Водитель». В микрогруппах ОК 1 – 6 Микрогруппы 1.2., 1.3., 1.4., 1.5., 1.6., 1.7., 2.5., 2.6., 2.7., 3.1., 3.2. 1.1., 1.2., 1.3., 1.4., 1.5., 1.6., 1.7., 3.3., 3.4., необходимости. презентуют у доски 3.5., решение 3.6., 3.7. дидактической задачи, работают с эталоном и оценочными листами. 6. Подведение итогов урока. Домашнее  задание. Рефлексия Выяснить степень Подводит итоги Анализируют свою понимания изученного материала. Отразить чувства, ощущения, возникшие у студентов для совершенствования дальнейшей работы. 5 урока. Формулирует домашнее задание. деятельность. Воспринимают информацию о домашнем задании. Выражают свое эмоциональное отношение к уроку. ОК 1 – 6 1.1., 1.2., Фронтальная Групповая 1.3., 1.4. Индивидуа льная 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 7 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 g  падения: 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 примерно равно 9,53 м/с2 [слайд 8]. 2 82,9 см / 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 9]. 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 [слайд 10].   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 11].  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, 1. 2. 3. Ускорение свободного 2 падения  cмg , / 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:  gср .   g 3 g 1  g 2 3 8. Запишите полученный результат в метаплане. Метаплан 1 .срg Дидактическая задача Приложение 2 Приложение 3 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 , он направлен широты   и   высоты   над   уровнем   моря   числовое   значение   g   оказывается   неодинаковым, 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:  0 gt . v v 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. Приложение 5 Метаплан 2 h t ____ ____ м с Эталон решения дидактической задачи 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. 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 3. 4. 5. 6.  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   2 h g Среднее значение ускорения свободного падения gср .   g 3 g 1  g 2 3 Формула для расчета высоты падения h  2gt 2 Экспериментальное значение ускорения свободного падения gср  . ___ см / 2 Высота падения h ____ м Время падения t ____ с Вывод: ___________________ _________________