Практическая работа по оценке параметров бумажных самолетов в рамках темы «Воздухоплавание»

Разделы: Физика, Общепедагогические технологии

Классы: 7, 9

Ключевые слова: исследовательская деятельность, воздухоплавание


Предмет: физика.

Тип урока: практическая работа.

Методическая интерпретация темы: Реализация метапредметных связей через практические работы на уроке физики и информатики.

Цели:

  • закрепление опытным путем темы «Воздухоплавание»;
  • формирование основы о неравномерном движении тел.

Место в изучаемом курсе: 7 класс (Воздушное плавание), 9 класс (Движение под углом к горизонту), 10 класс (Уравнение движения тела, построение компьютерной модели средствами электронной таблицы на уроке информатики).

Внутрипредметность: связь видов движения, описание движения в 7 и 9 классах.

Метапредметность: связь физики и информатики.

Вид работы: индивидуальная и групповая, домашняя лабораторная работа в парах с фото-видео-фиксацией и построением в программе Calc или Excel графиков движения самолетов на уроке информатики.

Приложение: пример проведенной работы.

Пояснительная записка

Работа показывает реализацию ФГОС через деятельностный подход с формированием метапредметных связей между физикой и информатикой.

С ведением ФГОС актуальным становится вопрос получения практических умений обучающимися. В рамках урока физики, где множество тем имеют экспериментальный характер, что позволяет связать полученные знания с применением их в жизни. Необходимо учесть, что подобные работы должны обладать как внутрипредметными, так и межпредметными связями.

В современном технологичном мире связь изучаемых явлений и умение их анализировать с помощью информационных технологий является первостепенной задачей. При этом, всегда существуют параметры объекта, которые мы пока не можем оценить в силу сложности этой оценки или не знания новых законов. В следствие чего становится важным умение выделять и исследовать основные параметры изучаемых объектов. Подобное умение формируется с первых уроков физики.

Методические особенности урока

Так, покажем вариант практической работы, состоящей из трех частей: домашняя работа, классная работа, построение модели на уроке информатики. Тема практической работы – оценка условий полета бумажного самолета. Данная работа служит закреплением темы «Воздухоплавание» в 7 классе (УМК Перышкин А.В.) и знакомит с основами неравномерного движения тел в 9 классе. Связывает полученные данные в ходе исследования с построением компьютерной модели с помощью электронной таблицы. Работу можно выполнять как в парах, так и индивидуально.

Необходимо решить следующие задачи:

– выбор объекта исследования (бумажная модель самолета);
– определение материала самолета (выбор плотности бумаги);
– выбор количества моделей и их испытаний (3-5 моделей) [1];
– выбор оцениваемых параметров объекта; например, траектория полета, дальность полета, плавность, расположение центра масс, время полета.

После определения цели и задач, строим таблицу полученных измерений (см. табл. 1).

Таблица 1. Измеряемые величины

Вид самолета /
материал

№ опыта

Дальность,
м

Время полета,
с

Плавность

Ваша
характеристика

Стрела (тетрадная бумага)

1

1,5

3

плохая

 

2

2

4

средняя

 

3

1,8

3,8

средняя

 

сред.

1,76

3,6

средняя

 

Следующая часть работы состоит в том, чтобы обучающиеся запечатлели траекторию полета самолета, используя видеофиксацию (можно привлечь для съемки родителей или друзей). Заранее обговаривается, что запускать самолет необходимо под одинаковым углом с одинаковой силой и с постоянной высоты, опыт повторить не менее трех раз, подвести среднее значение измеряемых параметров.

В данной работе используется технология опережающего обучения для соответствующих тем по физике, также учащиеся понимают роль математики в использовании описания движения, особенности которого будет изучаться в 9 класс по УМК А.В.Перышкина.

При выполнении работы в 9 классе учащиеся закрепляют основные зависимости, описывающие подобные движения.

Далее показан образец выполнения лабораторной работы, который может отличаться от реального. Для изменения массы самолета можно использовать подручные материалы.

Лабораторная работа «Исследование условий для полета бумажного самолета»

Цель работы: выяснить качественные (какие параметры влияют) и количественные (их размеры) характеристики бумажного самолета для полета.

Задачи:

  • сделать минимум три разных самолета из бумаги;
  • занести в таблицу размер крыльев, особенность самолета, и его схему;
  • измерить дальность и время полета, высоту; оценить плавность полета;
  • сделать рисунок траектории полетов ваших самолетов;
  • занести все данные в таблицу и сделать вывод о том, что и как влияет на полет бумажного самолета;
  • ответить на вопрос, применимы ли открытые вами характеристики для реальных самолетов и какие?

Таблица измерений (см. Приложение 1)

Рис. 1. Самолет «Стрела»

Рис. 2

Траекторию можно нарисовать, если снять на видео как летит ваш самолет. Вам потребуется помощь одноклассников. Пример обработки результатов показан в приложении 2.

Следующая часть работы заключается в обработке данных. На уроке информатики с помощью инструментария электронной таблицы Calc / Excel построить график движения самолета (рисунок 2). Электронные таблицы снабжены функцией построения линии тренда, которая покажет полученную зависимость и уравнение. На рисунке 3 показан пример построения экспериментальной зависимости h(t). При построении линии тренда - полиномиальная степени 2 получается известное квадратное уравнение:

y = -0,1267x2 + 0,1828x + 1,7611

Данное уравнение приводится к виду: h(t) = h0 + v0t + at2/2, из которого учащиеся могут найти все величины: h0, v0, a.

Рис. 3. Экспериментальная зависимость h(t) с линией тренда

По итогам выполненной работы сделайте выводы с учетом поставленных задач и цели практической работы.

Список литературы

1. Виды бумажных самолетов http://www.tavika.ru/2012/04/21.html

2. Для построения произвольных графиков видеоуроки и справки

Приложение 1. Пример выполнения экспериментальной части

Вид самолета
(материал)

Дальность полета, м

Плавность полета

Характеристика полета

Время полета, с

Тип самолета – «Стрела»

1

Стрела (тетрадный)

2,9

плохая

с виражами

4

2

Стрела (печатный)

2,5

средняя

резкое падение

3

3

Стрела (акварельный)

4,2

средняя

резкое падение

3

Тип самолета – «Планер»

4

Планер (тетрадный)

5,3

выше среднего

-

5

5

Планер (печатный)

12,3

самая высокая

-

7

6

Планер (акварельный)

4

выше среднего

-

5

Тип самолета – «Копье»

7

Копье (тетрадный)

7,1

самая высокая

-

6

8

Копье (печатный)

5

выше среднего

с виражами

4.5

9

Копье (акварельный)

4,2

хорошая

приземление с виражами

3.5

Выводы:

1) для различного типа самолета наблюдается эффективная плотность материала, из которого он изготовлен;

2) на дальность и время полета влияет сила броска, размер самолета и материал. Лучшие результаты показывает планер из бумаги для печати, а худший – планер из акварельной бумаги и стрела из тетрадной;

3) ширина крыльев может влиять на дальность и плавность полета, однако, это требует дальнейших экспериментов.

Приложение 2. Траектория полета моделей и их размеры