Цели урока:
- Закрепление навыков решения задач по кинематике и динамике.
- Познакомиться с жизнью и деятельностью Исаака Ньютона и Галилео Галилея.
- Повторить некоторые правила дорожного движения.
- Воспитание любви к родному краю.
ХОД УРОКА
I. Организационный момент
II. Постановка цели. Объяснение правил игры
- Разбиваемся на команды по 4–5 человек.
- За каждый правильный ответ – 5 баллов.
- За каждую ошибку – 1 штрафное очко.
- Если команда не может справиться с заданием, может обратиться в СТОА – станцию теоретического обслуживания автомобилей (при этом она теряет 0,5 очка).
- Торопись не спеша – значит все задания вдумчиво, разборчиво выполняются в тетрадях. За работу стажеров отвечает опытный водитель, выбранный на добровольных началах. Он оценивает работу каждого в группе.
- Стажер может заменить опытного водителя.
- Команда может набрать дополнительные очки, ответив на вопросы из дополнительного задания (2 очка за каждый правильный ответ на вопрос).
III. Техосмотр
Прежде чем отправиться в путешествие, проверим, как мы к нему готовы.
Отвечаем на вопросы:
1. Какое движение называется:
- Равномерным;
- Поступательным;
- Равноускоренным;
- Прямолинейным;
- Криволинейным;
- Неравномерным;
- Равнозамедленным;
- Равномерным по окружности.
2. Что такое свободное падение? Чему равно g?
3. Перевести в м/с:
- 36 км/ч,
- 54 км/мин,
- 72 км/ч,
- 108 м/мин,
- 18 км/с.
4. Какие физические величины мы использовали при решении задач?
5. Назвать единицы их измерения.
6. Записать формулу для скорости при равноускоренном движении. Выразить из нее ускорение. Выразить из нее время.
7. Записать два любимых уравнения в векторной форме.
8. По рисунку 1 записать уравнения для проекций:
Рис. 1
9. То же самое, но для такого рисунка.
Рис. 2
10. Как запишутся эти уравнения, если 
0 = 0?
11. Как запишутся эти уравнения, если х0 = 0 и
0 =
0?
12. По графикам (рис. 3) определить характер
движений тел, найти начальную скорость и
ускорение. Записать формулу зависимости (t)
и S(t).
Рис. 3
IV. Отправляемся в путешествие по маршруту Старые Зятцы – Якшур-Бодья (Приложение)
На дворе зима
Белый снег,
Молодая пороша,
Белый пух
На остывшей земле.
Хорошо, когда все по-хорошему
И земле
Хорошо быть в тепле.
Заметался,
Задумался бедный,
Второпях
Закружился во мгле
Белый снег,
Для того, видно, белый,
Чтоб светало
Скорей на земле.
Будто лебеди
Белыми стаями,
На земле собирается снег,
Словно белое счастье оттаяло,
Словно выпал на землю рассвет.(Ф. Васильев)
– Итак, мы отправляемся от здания школы, минуем заправочную станцию, запасшись необходимым количеством бензина, минуем деревню Лигрон и встречаем первое препятствие – Гобгуртскую гору. Вы знаете, что под гору ехать всегда легче, чем в гору.
(1) С каким ускорением мы поднимаемся в Гобгуртскую гору, если при выезде из Лигрона наша скорость была 54 км/ч, а в конце подъема 36 км/ч? Время подъема 2 минуты. Задачу решать в системе СИ.
– Миновали Гобгуртскую гору, и опять препятствие. Выехали рано, дорожники дорогу еще не расчистили. Ночью был сильный снег, перемело. Машина идет очень медленно, силы тяги едва хватает на то, чтобы преодолеть силу сопротивления (трения).
(2) Каков характер движения машины на этом участке? Найти скорость машины, если время движения 5 мин., а протяженность заметенного участка 0,5 км?
– Благополучно справляемся с препятствием и доезжаем до Алгазов, высаживаем попутчиков и готовы продолжать дальнейшее движение. Кстати, дорога здесь ровная.
(3) Рассчитать силу тяги автомобиля, если, трогаясь с места, он за 10 секунд проходит 40 метров. Масса “Москвича” 1,5 тонны.
– Продолжаем движение.
(4) Давайте рассчитаем, какая скорость была бы у вашего автомобиля, если бы мы двигались с таким же ускорением до Лумпова, расстояние до которого 4 км.
–
Получился нереальный результат, очень большая
скорость. Кроме того, здесь стоит знак. Что это за
знак? (Здесь пологий спуск к реке Лоза. Опасное
для водителей место, особенно в гололед.)
V. Привал
– Прекрасное место для отдыха и рыбной ловли. Лес подходит почти к самой дороге.
Ветер резвый уснул на пути.
Ни проехать в лесу, ни пройти.
Испугалась пурга на снегах,
Побежала скорей на луга.
Ветер тоже спросонья вскочил,
Да и шапку с кудрей уронил.
Утром ворон к березоньке стук
И повесил ту шапку на сук.(С. Есенин)
– А мы отправляемся в путешествие во времени. Итак, Италия, Пиза, знаменитая Пизанская башня. 1590 год.
Движенье повсюду, движенье везде,
И в воздухе птица, и рыба в воде.
И жизни нигде без движения нет,
И солнце летит в хороводе планет.
Вот листья по воздуху долго кружат,
А падает камень быстрее стократ.
Быстрей ли то падает, что тяжелей?
И это проверить решил Галилей.
Нес он одной рукой маленький шар из свинца,
А сзади ядро другое тащили три молодца.
1. Инсценировка
Действующие лица: Галилей, ученик, 2 профессора.
1-й профессор:
Ядра различные весом
Сбросить решил Галилей.
Какое из них, профессор,
Может упасть скорей?
2-й профессор:
Бросайте вы вниз хоть сто тел,
Хоть с башни, хоть прямо с небес,
Как учил Аристотель,
На скорость влияет вес.
1-й профессор:
Не может быть, чтоб маленькое тело
С громадным вместе до земли летело!
Упали вместе разных два ядра.
Не верили глазам профессора.
1-й профессор: Вы фокусник, плут и обманщик!
2-й профессор:
Вас кафедры надо лишить,
Чтобы не лазил на башни!
Галилей:
Синьоры! Прошу не спешить!
В старой книге ошибка.
Оставьте в покое вес.
Упала бы камнем пушинка,
Если бы воздух исчез!
Ученик: Синьор Галилей! Я хотел бы, чтобы Вы еще раз пояснили мне опыт с падением тел.
Галилей: Представь, что ты падаешь вниз, сидя на весах. Будут ли эти весы что-нибудь показывать? Я думаю, что нет: ведь скорость падения весов и твоего тела будет одинакова. Следовательно, во время падения ты ничего не будешь весить.
Вопрос: О каком физическом открытии идет здесь разговор? Что такое свободное падение?
– Мне хочется познакомить вас с новинкой литературы. Снова отпечатаны большим тиражом мемуары знаменитого физика, математика, астронома. О ком идет речь?
2. Выступление учащихся с небольшим сообщением о биографии И. Ньютона.
Ньютон под яблоней сидел,
Вот-вот должна прийти идея.
А плод под ним уже созрел,
К земле всей массой тяготея.
Умолкли птицы. Тишина.
Зажглись далекие светила.
И спелым яблоком Луна
Повисла в небе и светила.
Он мыслил, а Луна, кружась,
С Землею Солнце огибала.
Вещей невидимая связь
В ту ночь яснее проступала.
Ньютон взглянул на небосвод.
Вдруг ветка дрогнула – и вот
На землю яблоко упало.
И свет увидел – ЗАКОН ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИЯ и ТРИ ЗНАМЕНИТЫХ ЗАКОНА НЬЮТОНА. Давайте их сформулируем.3. Опыт
К спичечному коробку привязать плотно ниткой лезвие. Все это подвесить на штатив. Поджечь нитку, удерживающую лезвие. Объяснить, почему коробок и лезвие разлетаются в разные стороны.
VI. Продолжение путешествия
– Едем дальше. На пути знаменитые 33 поворота. Этот участок тоже считается опасным. Часто избежать ДТП удается благодаря хорошей реакции шофера. Давайте определим скорость вашей реакции.
(5) Взять в руки линейку за нижний конец. Выпустить ее из рук и тут же снова поймать, не перемещая руки. Определите, на сколько сантиметров опустилась ваша линейка, считая ее движение равноускоренным.
s = (at2)/2
at2 = 2st2 = (2s)/a
t =(2s)/a
По этой формуле определите время падения линейки. Это и будет временем вашей реакции. На самом деле все, конечно намного сложнее. Машина останавливается не сразу. Даже при резком торможении она проходит некоторое расстояние, которое называется тормозным путем. Поэтому возьмите себе за правило: не спешить и не перебегать дорогу перед идущим транспортом.
(6) Неожиданно перед вами оказалось поваленное дерево, пришлось включить аварийное торможение. Сила трения равна 7,5 .103 Н, начальная скорость 72 км/ч. Чему равен тормозной путь?
– Резкий поворот дороги.
(7) Радиус кривизны дороги 100 м. Чему равно ускорение машины, если она движется равномерно со скоростью 10 м/с?
– Продолжаем движение. Преодолели спуски, подъемы, тяжелую Сюровайскую гору и, наконец, на горизонте показался Кекоран. Железная дорога.
(8) Сколько времени нам ждать у переезда, если мы успели как раз к закрытию шлагбаума? Он закрывается тогда, когда поезд приближается к станции на 5 км. Скорость поезда 20 м/с, количество вагонов – 40, длина вагона – 18 метров. (Ответ: 5 минут.) Стоит ли спешить?
– Подъезжаем к Якшур-Бодье. Свалка. Наверное, потому, что на этой свалке оказываются иногда и продукты питания, вы оказались свидетелями трагедии.
(9) Задача про зайца.
Беда нежданно наступила,
Сжав сердце в заячьей груди,
Как будто голос из могилы,
Раздалось вдруг: “Ну, погоди!”
Всего шесть метров и... О боги!
Сидит здоровый серый волк.
И, ахнув, по лесной дороге
Пустился зайка наутек.
А грозный волк, сберегши силы,
Стал с ускорением бежать
И ускорение то было
В системе СИ равно 0,5.
Да не забудь ты, что сначала,
Когда не начался их бег,
Шесть метров их разъединяло
На узенькой лесной тропе.
И если хочешь, друг мой юный,
Конец рассказа ты узнать,
Составь сначала уравненье,
Сумевши х и t связать.Но волк за ним, все ближе, ближе...
Косого ж убивает страх!
Уже дыханье злое слышит
Зайчишка в нескольких шагах.
До грозного t – ноль момента,
Несчастный зайка так устал,
Что за секунду лишь два метра
Он по тропинке пробегал.
За ноль ту l прими, где заяц
Сперва резвился и играл,
И, уравнения решая,
Ответь, где волк его догнал.
Еще чуть-чуть напрягши силы,
Мой друг, ответить ты изволь,
В какой момент это случилось,
Считая время от t – ноль.
И, чтоб рассеять все сомненья,
Как в множестве других задач,
Ты график приведи движенья
И точку драмы обозначь.VII. Подведение итогов
VIII. Домашнее задание
Закончить решение задачи про зайца.
Шуточное задание: Робинзон Крузо стоит на вершине отвесной скалы. Как ему узнать высоту этой скалы? Из измерительных приборов он имеет только часы с секундной стрелкой.
Резервные задания:
1. Какие из перечисленных зависимостей описывают равномерное движение:
а) x = 2t + 3;
b) x = 5t2;
c) x = 3t;
d)
e)2. На рисунке 4 представлены графики пути трех тел:
а) Как движется каждое тело (равномерно, неравномерно)?
b) Что обозначает точка пересечения графика с осью х и t?
с) Как истолковать точки пересечения графиков?
d) Какое из тел имеет наибольшую скорость?3. Какую скорость показывает спидометр автомобиля (среднюю, мгновенную)?
4. На улицах города вывешивают особые знаки, запрещающие движение со скоростями, превышающими величину скорости, указанную на знаке.
а) О какой скорости здесь идет речь?
б) Правильно ли указано наименование единицы скорости?
5. В каком случае мгновенная скорость и средняя равны между собой? Почему?
6. Какие из приведенных зависимостей описывают равнопеременное движение?
a)
b) x = 3 + 2t;
c) x = 3t2;
d) x = 3t – t2;
e) x = 2 – 3t + 4t2.7. Уравнение скорости движущегося тела
8. Как движутся тела, графики скоростей которых изображены на рисунке 5?
9. Как движется мотоциклист, график скорости которого изображен на рисунке 6?
Рис. 6
10. Автомобиль прошел за первую секунду 1 м, за вторую - 2 м, за третью – 3 м, за четвертую – 4 м и т.д. Можно ли считать такое движение равноускоренным?
11. Три тела брошены так: первое – вниз без начальной скорости, второе – вниз с начальной скоростью, третье – вверх. Что можно сказать об ускорениях этих тел?
12. Когда скорость иглы патефонной иголки относительно пластинки больше: в начале проигрывания или в конце?
13. Почему стоящему в движущейся лодке человеку трудно сохранить прежнее положение, если лодка внезапно остановилась?
14. Как ослабляют силу удара тяжелого мяча, ловя его руками?
15. Забить гвоздь в фанерную стенку трудно – при ударе фанера прогибается. Однако гвоздь удается забить, если с противоположной стороны стенки поместить массивное тело, например, топор. Как объяснить это?
16. В рассказах Э. Распе “Приключения барона Мюнхгаузена” есть такое место: “Я встал рядом с огромнейшей пушкой … и когда из пушки вылетело ядро, я вскочил на него и лихо понесся вперед. Мимо меня пролетело встречное ядро. Я пересел на него и как ни в чем не бывало помчался обратно...” Вопрос: почему такое путешествие невозможно?
Литература:
- Ефимовский Е. След колесницы. Ленинград, “Детская литература”, 1988.
- Ланина И.Я., Тряпицына А.П. Раздвигая границы привычного. Лениздат, 1990.
- Хижнякова Л.С., Коварский Ю.А., Никифоров Г.Г. Самостоятельная работа учащихся по физике в 9-м классе средней школы. Москва, Просвещение, 1993.
- Шаталов В.Ф., Шейман В.М., Хайт А.М. Опорные конспекты по кинематике и динамике. Москва, Просвещение,1989.
- Юфанова И.Л. Занимательные вечера по физике в средней школе. Москва, Просвещение, 1990.
