Урок по теме «Ускорение свободного падения и вес тела на Земле и других планетах» (9-10 классы)

Урок по физике  по теме «Ускорение свободного падения и вес тела  на Земле и других планетах»                  Аннотация В работе представлена разработка урока по физике «Ускорение свободного  падения и вес тела на Земле и других планетах» для обучающихся  9 и 10  классов различного профиля обучения.  Задания к уроку и формы изучения  нового материала  подобраны  с учетом возрастных особенностей  обучающихся.  Богатый банк заданий, как теоретических, так и практических  – расчетных и экспериментальных, ­   способствуют повышению активности   на уроке и, как следствие, мотивации к изучению сложного теоретического  материала. Возможность моделировать  необычные приборы, помогающие  исследовать реакцию человека,  предлагается обучающимся  на уроке, а  продолжается во внеурочное время. Урок дополнен виртуальными  путешествиями по  планетам  Солнечной системы. В ходе урока обязательно  акцентируется внимание обучающихся на отличии понятий «вес» и «масса».  В разработке на выбор преподавателя представлены варианты этапа урока  «Мотивация и целеполагание». Независимо от выбранного варианта  подведения обучающихся к цели и задачам урока,  дальнейший ход урока  может идти по предложенному плану. Разноуровневость заданий, форма  заданий помогают преподавателю выстраивать собственную траекторию  ведения урока.   Задания с военным содержанием усиливают интерес к изучению темы. Рекомендуемое время проведения занятия – 1,5 часа ( 2 урока).       Структура урока соответствует ФГОС. Данная разработка с точки зрения  организации урока будет полезна преподавателям естественных наук любых  образовательных учреждений, с точки зрения материала урока –  преподавателям физики суворовских училищ, кадетских корпусов, учителям  1 физики общеобразовательных школ.                                         Содержание. 1. Введение……………………………………………стр. 4 2. Основная часть ……………………………………стр. 5­17 3. Заключение…………………………………………стр. 18 4. Полезные ссылки интернет­ресурсов……………..стр. 19 5. Приложения………………………………………….стр. 20                                                            Введение         У каждого преподавателя за свой опыт преподавательской деятельности  2 выработана своя методика проведения занятий по темам «Свободное  падение», «Ускорение свободного падения на Земле и других планетах», «Вес  тела».  Начинается изучение данных тем на уроках физики в 9 классе,  продолжением являются занятия в 10 классе с расширением и углублением  материала.  Проблемы, с которыми столкнулась я, как преподаватель,  при  изучении материала по свободному падению, многочисленны: у каждого  суворовца разное владение математическими навыками  нахождения проекций векторов на оси системы координат, анализа зависимости величин друг от  друга.  А также, понимание процессов с точки зрения физики, осмысление  понятий «свободное падение», «вес тела», «ускорение свободного падения».  Несмотря на множество проблем,  при изучении данных тем  нельзя исключать рассмотрение  процессов падения тел не только в вакууме (свободное  падение), но и в воздухе, изменение  веса тела (но не массы) в различных  точках Земного шара и на других планетах.      Все это формирует мировоззрение обучающихся о единстве законов природы  и об изменении величин в зависимости от условий протекания процесса.       С одной стороны изучение данного материала связано с определенными  трудностями, с другой стороны – материал может быть интересен и  многообразен по содержанию.  Учебная деятельность для старшеклассников   является средством реализации жизненных планов, поэтому она направлена на структурную организацию и систематизацию индивидуального опыта путем  его расширения и пополнения. В этом возрасте учебная информация может  быть осмыслена самостоятельно и обучающиеся  способны самостоятельно  выбирать формы получения информации. Большим достоинством подростка  является его готовность ко всем видам учебной деятельности, которые  делают его взрослым в собственных глазах. Его привлекают самостоятельные  формы организации занятий на уроке, сложный учебный материал,  возможность самому строить свою познавательную деятельность за пределами школы. Передо мной стояла задача   сделать так, чтобы всем учащимся было  интересно на уроке, чтобы все были вовлечены в учебный процесс, не осталось ни одного равнодушного, при этом овладели предметными навыками на 100%. Это достигается многократным повторением одного и того же действия, но  при разнообразных условиях и формах работы.      Поэтому к конструированию уроков данной темы подходила  с особой  тщательностью: учитывала  и психолого­возрастные потребности  обучающихся и значимость изучаемого материала для формирования  представлений об окружающем мире.                                                                                 Основная часть. 3  Методические рекомендации по подготовке и проведению урока. 1. Для   проверки   разноуровневых   заданий,   выполненными   группами, необходимо   подготовить   эпипроектор,   веб­камера   (или   другой устройство), выводящее решения на листах на экран. 2. Учесть,   что   много   заданий,   предлагаемых   на   уроке,   групповыми и парными. Распределение по группам возможно:   ­     по     способности   обучающихся   к   выполнению   разноуровневых заданий и  экспериментов;  ­ по функциональным обязанностям в группе ( наблюдатель, теоретик, экспериментатор и т.д.) ­ по комфортному сотрудничеству друг с другом.   являются 3. Подготовить на каждую пару обучающихся  линейки 20­30 см. 4. Отобрать   из   предлагаемого   материала   те   задания,   которые   будут способствовать   достижению   поставленной   цели   урока   в   течение     45 минут. 5. Возможно выполнение некоторых заданий за рамками урока. Например, теоретическое   повторение     ­   заполнение   таблиц   ­  (приложение1  ) может   служить   заданием   самоподготовки   к   этому   уроку,   на   уроке можно   только   проверить   выполненное   задание.  Это   экономит   время, если темп работы на уроке низкий. Также, моделирование прибора для определения   времени   реакции   человека  (приложение2   )  является одним из заданий самоподготовки на следующий урок. 6. К данному уроку должны быть изучены темы «Всемирное тяготение» и «Свободное падение тел. Ускорение свободного падения».  Материально техническое обеспечение урока:    компьютер, проектор,  презентация к уроку, раздаточный  материал в виде текстов, таблиц, карточек с заданиями, веб­камера, видео материал.  Оборудование: линейки (1 шт. на пару), калькулятор  Межпредметность:  астрономия, математика. 4  Формы работы на уроке:   индивидуальная, групповая, фронтальная, парная  Планируемые результаты: Предметные:  формирование   представления   об   ускорении свободного   падения   на   Земле   и   других   планетах,   понимания зависимости   ускорения   свободного   падения   от   характеристик планеты,   представления   об   изменении   веса   тела   в   различных точках Земного шара и на других планетах, применять знания при решении задач. Личностные: формирование мировоззрения, личное отношение к необходимости   изучения   окружающего   мира,   самооценка результативности работы, профориентация. Метапредметные:  умение   выражать   аргументированную   точку зрения   и   парировать   аргументы   других   обучающихся,   анализ зависимости величин в формуле, умение пользоваться таблицей «Характеристики   планет   Солнечной   системы»,   сравнивать, самостоятельное   решение   проблемы   или   групповое   – (коммуникативность), принятие решения. 5 Ход урока  «Ученик на уроке  устает не от деятельности, а от ее однообразия» К.Д.Ушинский 1. Организационный   момент:  индивидуальная   проверка   выполнения заданий   самоподготовки,   проверка   готовности   к   уроку   (наличие канцелярских   принадлежностей,  тетрадей),  ответ   на  индивидуальные вопросы суворовцев. Приветствие. 2.       Актуализация знаний: (*если задание было дано на самоподготовку, то его нужно проверить на этом этапе урока)   Задание для групп: Описать каждый случай движения тела   (приложение 1) Комментарии:  задания одного содержания, но разные по уровню  сложности,  как с физической точки зрения, так и с точки зрения  владения математическими навыками. Уравнения  зависимости  кинематических величин от  времени При свободном падении Начальные условия Пояснитель ный  рисунок Задание 2. Опишите характер   движения  (ускоренное\замедленное) Задание 1. Выполните  чертеж в  координатны х осях XOY Задание 3.  Получите уравнения движения для  конкретного случая  (в проекциях на оси  координат) 6 После выполнения заданий по группам необходимо проверить и обсудить  результаты. Для этого с помощью веб­камеры вывести на экран заполненные  листы.  Первый вариант выхода на тему  и задачи урока. Предлагается применить имеющиеся  знания для решения  экспериментального задания.  Экспериментальное задание:  «Определить с помощью линейки время  реакции человека (Приложение3), (слайд2)  Инструкция по выполнению эксперимента. испытуемый Испытатель Держит линейку вертикально  Держит пальцы руки на уровне  отметки «0» отметкой «0» вниз Молча, не договариваясь с  Пальцами ловит линейку испытуемым, отпускает линейку  (без начальной скорости) Определяют время реакции испытуемого и меняются ролями. Формула для расчетов Запись результатов эксперимента (слайд 3) Высота падения, м Время реакции  (время  падения), с №  п\ п    В начале занятия 1 2 3 Среднее время  реакции tср= Комментарии к эксперименту:  ­   высота   падения   линейки   определяется   от   начального   значения 7 положения пальцев испытуемого (это отметка «0») до конечного значения (отметка, на которой испытуемый поймал линейку; ­ время реакции рассчитывается по формуле, приведенной выше; ­   эксперимент   проводится   несколько   раз   для   получения   среднего значения величины. Комментарии к анализу результатов:  ­   можно   провести   эксперимент   в   начале   и   в   конце   урока   для проверки изменения скорости реакции (или наоборот – увеличения скорости   реакции,   что   будет   являться   своего   рода   рефлексией урока и закреплением формулы); ­   по   результатам   эксперимента   можно   обсудить   возможную принадлежность   испытуемых   к   различным     профессиям,   для которых   важной   составляющей   качеств   характера   является быстрота реакции и действий; ­   дополнительно   можно   предложить   для   ознакомления   текст «Факторы, влияющие на время реакции человека». (Приложение4)   3.Мотивация и целеполагание:  После   обсуждения   результатов   решения   задач   предлагается посмотреть  видеофрагмент  «Космонавт на Луне»  (Приложение «Видео») Задание к фильму:  ­ объяснить поведение космонавта; ­ почему действия космонавта и реакция на события не такие, как на Земле? Суворовцы   объясняют   поведение   космонавта,   опираясь   на   знания физики,  и приходят к мысли о том, что взаимодействие космонавта с Луной не такое, как взаимодействие космонавта с Землей. Объяснение кроется в характеристиках Луны, влияющих на ускорение свободного падения   на   Луне   и,  как   следствие,  на   силу   взаимодействия   Луны   и космонавта, на его вес.     Тема урока:  ««Ускорение свободного падения и вес тела                       на Земле и других планетах»»  (слайд4)  8 Предполагаемая формулировка задач урока:    1. Определить ускорение свободного падения на различных планетах. 2. Сравнить массы планет, радиус планет и ускорение свободного падения на этих планетах. 3. Рассчитать свой вес на планетах Солнечной системы. Второй  вариант выхода на тему  и задачи урока.  Ответить на вопросы (Приложение 5): 1. Сила Всемирного тяготения -______________________ ________________________________________________ 2. Формула силы Всемирного тяготения______________________________________ 3. Название величин в формуле силы Всемирного тяготения_____________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _____________ 4. Значение гравитационной постоянной_________________________________________ 5. Свободное падение -___________________________________________________ 6. Обозначение и значение ускорения свободного падения____________________________________________ 7. Формула ускорения свободного падения____________________________________________ 8. Вес тела - _______________________________________________ 9. Формула веса тела___________________________________________ 10. Можно ли увеличить вес человека, не изменяя его массу? _______________________________________________________________________ __________________________ 3.Мотивация и целеполагание: Вопрос   № 10  в  приложении  №2    является   проблемным.  Суворовцы выдвигают   разные   версии   и   приходят   к   необходимости   изменять ускорение   свободного   падения.   В   связи   с   этим   появляется   новая проблема: как изменить ускорение свободного падения. Переходим к теме урока и постановке задач урока.     Тема урока:  ««Ускорение свободного падения и вес тела  9 на Земле и других планетах»» (слайд4)            Предполагаемая формулировка задач урока:    4. Определить ускорение свободного падения на различных планетах. 5. Сравнить массы планет, радиус планет и ускорение свободного падения на этих планетах. 6. Рассчитать свой вес на планетах Солнечной системы. Дальнейший   ход   урока   может   идти   независимо   от   варианта подведения суворовцев к теме и задачам урока. 4.Изучение нового материала  Группам   предлагается  выполнить   задания  (Приложение   6): определить   ускорение   свободного   падения   на   планетах Солнечной системы. Для этого нужно воспользоваться таблицей «Характеристики   планет   Солнечной   системы»  (Приложение   7, слайд5) и формулой для расчета ускорения свободного падения. Комментарии:  ­ групп может быть 8, по количеству заданий и планет (все планеты Солнечной системы, кроме Земли); ­ можно выполнить задания индивидуально, а затем сравнить с результатами других суворовцев. 10  Для подведения итогов  каждая группа заносит свои данные в итоговую таблицу (Приложение 8)                               Планеты Меркурий Венера Земля Марс Юпитер Сатурн Уран Нептун Плутон Ускорение  свободного  падения,  м\с²  Используя итоговую таблицу «Ускорение свободного падения на планетах Солнечной системы», предлагается решить «задачи в картинках» для отработки навыка решения задач и применения табличных данных, полученных 11 самостоятельно. (Приложение 9) Вопрос: какой вид движения был рассмотрен? (Ответ: свободное падение) Подумать:     какие   параметры   изменятся,   если   движение   тел   будет происходить в воздухе?  (Суворовцы приводят примеры изменения скорости, траектории полета)  Рассмотрим движение снаряда в воздухе. (слайд 6) Рис. 1. Изменение траектории полёта снаряда от сопротивления воздуха 12 Рис. 2. Недальнобойный и дальнобойный снаряды Рис. 3. Вращение снаряда в полёте под действием силы сопротивления воздуха  Прочитайте текст «Рассеивание снарядов» (http://wiki.wargaming.net/ru/Navy: %D0%91%D0%B0%D0%BB%D0%BB%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B0_%D0%BA %D0%BE%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D0%B9_ %D0%B0%D1%80%D1%82%D0%B8%D0%BB%D0%BB%D0%B5%D1%80%D0%B8%D0%B8)  Рис. 4. Рассеивание снарядов Текст. Если из одного и того же орудия, одинаковым боеприпасом, при одном и  том же направлении ствола орудия, при одинаковых, на первый взгляд, условиях  произвести несколько выстрелов, то снаряды не попадут в одну точку, а полетят  по разным траекториям, образуя пучок траекторий, как проиллюстрировано на  рис. 4. Это явление называется рассеиванием снарядов. Причиной рассеивания снарядов является невозможность достижения  абсолютно одинаковых условий для каждого выстрела. В таблице приведены  основные факторы, вызывающие рассеивание снарядов и возможные пути  уменьшения этого рассеивания. Основные группы причин рассеивания 1. Разнообразие  Условия, порождающие причины рассеивания Меры борьбы за уменьшение рассеивания Разнообразие свойств  Хранение в  13 начальных  скоростей 2. Разнообразие  углов бросания герметической укупорке.  Каждую стрельбу  производить зарядами  одной партии. Поддержание  должной температуры в  погребе. Единообразие  заряжания. Каждую стрельбу  производить снарядами  одного весового знака. Тщательный уход за  материальной частью. Хорошая тренировка наводчиков. пороха (состав, содержание  влаги и растворителя). Разнообразие веса  зарядов. Разнообразие  температуры зарядов. Разнообразие  плотности заряжания. (размеры и расположение  ведущего пояска, досылка  снарядов). Разнообразие формы и  веса снарядов. Разнообразие углов  возвышения (мёртвые ходы в  прицельном устройстве и в  механизме вертикального  наведения). Разнообразие углов  вылета. Разнообразие наводки. 3. Разнообразие  условий в полёте  снаряда Разнообразие влияния  воздушной среды  (плотность, ветер). ­ Комментарий:   ­  акцент сделать на последней строчке в таблице – на влиянии  сопротивления среды и ветра; ­ подчеркнуть, что сегодня на уроке рассматривается свободное падение – движение только под действием силы тяжести.  Задание­разминка. Предлагается   суворовцам   встать   на   весы   и,     определив   свою массу, рассчитать собственный вес. Решение и ответ записать в тетрадь. Обратить внимание на то, что вес на разных планетах будет разным, а масса отстается неизменной. *Примечание: по возможности рекомендуется это задание выполнить в Московском  Планетарии ( Адрес: 123242, Москва, ул.Садовая­Кудринская, д. 5, стр. 1   14 info@planetarium­moscow.ru), в котором есть весы, показывающие вес человека на планетах Солнечной системы.  Вопрос: каким весом Вы будете обладать на других планетах? Суворовцы   проводят   расчеты   и   записывают   результаты   в   таблицу (Приложение 10). 5.Закрепление материала  Проверка теоретических знаний (Приложение 11): 15 1. От чего зависит значение ускорения свободного падения? ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ 2. Означает ли это, что чем больше масса планеты, тем больше ускорение свободного падения на этой планете? ____________________________________________________________________ _____________________ (сравнить Меркурий и Марс по массе и ускорениям свободного падения). 3. Означает ли это, что чем больше радиус планеты, тем меньше ускорение свободного падения на этой планете? ____________________________________________________________________ ____________________________ (сравнить Землю и Юпитер) 4. Можно ли уменьшить вес человека, не уменьшая его массу? ____________________________________________________________________ _______________________ 5. Можно ли увеличить вес человека, не изменяя его массу? ____________________________________________________________________ _______________________  Задачи для самостоятельного решения. 1.Ластик упал с края стола высотой 80 см. Определить время падения (можно   проверить   экспериментально).   Можно   провести   решение   по вариантам:   каждый   вариант   рассматривает   падение   ластика   на различных планетах (слайд7) 2. Определить ускорение свободного падения на Солнце (слайд8) Солнце Macca: Диаметр: Плотность: Температура поверхности: Период обращения по орбите: Светимость: 2*1030кг. 1392000 км. 1,416 г/см3 +5500oC 88 земных суток 3,86*1023 кВт 6.       Рефлексия 16  После   расчетных   задач   предлагается  совершить   виртуальное путешествие по планетам Солнечной системы (Приложение 12). 7.Оценки за урок, задание для самоподготовки: 1. Моделирование   прибора   для   определения   времени   реакции человека. (Приложение 2) 2. Задачи   из   сборника   задач   А.П.Рымкевича:   №178,180, дополнительно № 179 3. Определить ускорение свободного падения на любой из планет (воспользоваться справочными данными характеристик планет)               17 Заключение Данная методика проведения урока «Ускорение свободного падения и вес тела на Земле и других планетах» значительно повысила интерес суворовцев к изучаемой теме, ее усвоение.  Для подготовки к итоговой аттестации в 11 классе   суворовцы   в   достаточно   короткий   срок   воспроизводят   тему, изучаемую в 10 классе. В результате таких видов деятельности и правильно подобранного  материала предметные знания надолго сохраняются в памяти суворовцев.  Личностные результаты достигаются с первых этапов урока. При многократном   выполнении   расчетных   заданий   корректируются   недочеты овладения   математическим   навыком.     Все   суворовцы   были   вовлечены   в учебный   процесс,   не   осталось   ни   одного   равнодушного.   Виртуальное путешествие   с   первого   взгляда   кажется   «детским»   и   не   соответствует возрастным   особенностям   суворовцев.   Но,   не   смотря   на   простую формулировку задания, выполнение его требует опоры на физические законы и   нравится   обучающимся   любого   возраста.   Во   время   выполнения   данного задания   возникает   очень   много   научно   обоснованных   вопросов,   суворовцы делятся   информацией,   прочитанной   ранее,     о   космических   исследованиях. Обязательно   отмечают,   что   для   изучения   космического   пространства необходимы   знания   по   многим   предметам.   Вопрос   «Как   протекали   бы будни?»   подталкивает   к   пониманию   того,   что     привычный     образ   жизни (движение, взаимодействие и т.д.)   на других планетах происходит совсем по ­ иному. Здесь очень важно подчеркнуть: «происходит по­иному», но по тем же   законам   физики,   что   и   на   Земле.   Усиленная   подготовка   к   уроку, затраченное   время   на   проведение   урока   (1,5   ч   –   два   урока)   оправдывают затраты  при получении результата суворовцами: личная заинтересованность в изучении темы,  качество знаний, расширение кругозора. 18 http://v­kosmose.com/pluton­planeta­solnechnoy­ sistemyi/    Астрономия для любителей  http://kosmos­gid.ru/solar_system/earth/    http://mostinfo.su/163­planeta­saturn.html  http://900igr.net/prezentatsii/astronomija/Solnechnaj a­sistema­i­ejo­planety/002­Sravnitelnaja­ kharakteristika­planet.html  http://www.delphis.ru/journal/article/rodovoe­drevo­ solnechnoi­sistemy­i­ego­plody  Космос­гид. Все о космосе, нашей галактике и неизвестной вселенной Основа информации - это открытые различные источники. Информация на страницах сайта собрана не только из Интернета, но и с периодической прессы, журналов, энциклопедий Сравнительная характеристика планет Солнечной системы «Дельфис» - культурно-просветительский журнал. http://geoman.ru/books/item/f00/s00/z0000074/st07 4.shtml  Новостные статьи по географии http://kvant.mccme.ru/pdf/2000/01/33.pdf  Статьи из журнала «Квант» http://kvant.mccme.ru/pdf/2000/01/kv0100kaleid.pdf Калейдоскоп «Кванта», вопросы http://bourabai.kz/physics/kinematics_5.html  http://5klass.net/fizika­10­klass/Svobodnoe­padenie­ fizika/002­Svobodnoe­padenie­fizika.html  http://physik.ucoz.ru/load/videofilmy/mekhanika/svo bodnoe_padenie_tela/14­1­0­190  http://physik.ucoz.ru/load/videofilmy/mekhanika/svo bodnoe_padenie_tel_v_vozdukhe_i_vakuume/14­1­ 0­54   http://www.studyguide.ru/note.php?id=37  http://physics­ lab.ucoz.ru/publ/laboratory_work/laboratory_work_ 10/laboratornaja_rabota_2/17­1­0­69  http://www.pomogala.ru/landsberg/myphizika_12/m yphizika_12.html  Реальная физика. Свободное падение Презентации по физике Школьная физика. Сайт учителя физики Шептикина А.С. Школьная физика. Сайт учителя физики Шептикина А.С. Анимация эксперимента с трубкой Ньютона Ускорение свободного падения Лаборатория физики. Лабораторная работа № 2 Сайт для студентов и учащихся, готовящихся сдавать ЕГЭ по физике «Помогала.Ру». Понятный учебник. http://www.myshared.ru/slide/361251/    Банк презентаций по физике http://kosmosait.com.ua/solnechnaya­sistema/70­ proiskhozhdenie­nazvanij­planet  http://referatdb.ru/matematika/104390/index.html? page=5  http://wiki.mininuniver.ru/index.php/ %D0%A0%D0%B5%D0%B7%D1%83%D0%BB %D1%8C%D1%82%D0%B0%D1%82%D1%8B_ %D0%B8%D1%81%D1%81%D0%BB %D0%B5%D0%B4%D0%BE %D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%8F_ %D1%83%D1%87%D0%B0%D1%89%D0%B8% D1%85%D1%81%D1%8F_%D0%B2_%D0%BF %D1%80%D0%BE%D0%B5%D0%BA %D1%82%D0%B5_%D0%A2%D0%B0%D0%BA %D0%B8%D0%B5_ %D1%80%D0%B0%D0%B7%D0%BD%D1%8B %D0%B5_%D1%84%D1%83%D0%BD%D0%BA %D1%86%D0%B8%D0%B8  http://al­vo.ru/o­zhizni/dvizhenie­tela­broshennogo­ pod­uglom­k­gorizontu.html  Космосайт. Планеты Солнечной системы Сайт рефератов и задач по физике Статья « Результаты исследования учащихся в проекте « Такие разные функции»» Математика и физика полета баскетбольного мяча http://astr0n0m.livejournal.com/   Сайт «Не только об астрономах и астрономии» 19 http://avtoskola­online.ru/6­tema­3­reakcija­ vosprijatija­i­predstavlenija.html Факторы. Влияющие на время реакции человека https://wf.mail.ru/forums/showthread.php?t=212064 Полезные ссылки интернет­ресурсов ПРИЛОЖЕНИЕ (В ЭЛЕКТРОННОМ ВИДЕ «ПРИЛОЖЕНИЕ» ПРИКРЕПЛЕНО ОТДЕЛЬНЫМИ ФАЙЛАМИ) 20