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

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.

2. Развивающая: способствовать развитию у школьников грамотной физической речи, мышления (умения обобщать и систематизировать, строить аналогии).

3. Воспитывающая: содействовать патриотическому, политехническому, экологическому воспитанию, воспитанию ответственности, высокой работоспособности, толерантности и эмпатии.

Оборудование: опыты по реактивному движению, видеофрагменты – “Из истории космонавтики”, “Кальмары, осьминоги”, компьютер, (компьютерные программы по физике и биологии) формула ЗСИ, таблица “Реактивное движение”, рисунки кальмара, осьминога, “бешенного огурца”, алгоритм решения задач на ЗСИ и пр.

Тип урока: урок обобщения и систематизации полученных знаний.

Формы: фронтальная, групповая работы;

и методы: наглядное практическое, исследовательское закрепление.

Здоровье сохраняющие технологии: проветривание, физкультурная пауза, разнообразные формы работы.

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

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 3-го 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”.

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. Ф. Работам 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, а можно провести фронтальный опрос – по возможности и желанию учителя)

 

ТЕСТ

Импульс. Закон сохранения импульса

I. Автомобиль массой 1т движется со скоростью 20 м/с. Импульс автомобиля равен:

1) 0,5•10³ Нс 2) 2•10⁴ Нс 3) 10⁴ Нс 4) 2•10⁵ 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 , вторая материальная точка имеет импульс . Полный импульс системы двух материальных точек равен

1) Р₁+Р₂ 2) Р₁ – Р₂ 3) 4)

VI. Закон сохранения импульса выполняется только

1) во внешнем поле силы

2) в замкнутой системе тел

3) в неинерционной системе отсчета

4) при отсутствии силы трения

VII) Какое из выражений соответствует закону сохранения импульса для упругого взаимодействия двух тел?

1)

2)

3)

4)

*Эксперты выписывают оценки, высвеченные на экране, в сводную таблицу. (Или 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

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 народно-хозяйственном 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 из-за 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 идей 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 из-за 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 по-прежнему 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.

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

1. Растение семейства тыквенных, зрелые плоды которого семена свои разбрасывают очень далеко.
2. Представитель головоногих, выбрасывающий при опасности “облако” чернильной жидкости.
3. Легендарное чудовище “о восьми ногах” из головоногих.
4. Ученый, чьи законы помогли открыть реактивное движение.
5. Закон сохранения какой величины используется в реактивном движении?
6. Устройство, работающее по принципу реактивного движения.
7. Кишечнополостные, передвигающиеся с помощью реактивного толчка.

Эксперты дают анализ решения задач, ответов учащихся, анализируют сводную таблицу, представленную на доске.

Учителя подводят итог урока, благодарят ребят за работу.

Предлагают учащимся отметить на листах задания оставшиеся непонятными, дать оценку урока.

Ваше отношение к уроку:

Понравился да, нет  (ненужное зачеркнуть)

Оценка учителя ____________

Самооценка ____________

Д.З.: повторить § 10–13

Придумать 1–2 задачи на ЗСИ в быту.