Учебный проект по физике "Законы сохранения". 10-й класс

.Одной из основных концепций современного школьного образования считается умение пробудить в детях интерес к предмету, стремление постичь его законы и применить их в жизни, а не заставлять зазубривать основные формулировки и формулы как, это было раньше. Изучение физических законов, явлений должно проходить через практическое применение. Опыт, проведенный учеником, эксперимент, поставленный самостоятельно, имеет более важное значение, чем теоретическое изучение этого же процесса.

Проектирование ставит ученика в активную позицию деятельного субъекта, поскольку именно он сам генерирует идеи, инициирует деятельность, реализует свои творческие замыслы. А деятельность в свою очередь формирует мышление, умения, способности, характер, качества личности, багаж знаний, межличностные отношения.

В основу этого проекта положен урок, модифицированный Анджи Сэйнт Джон в Ракетном и Космическом Центре США в Хантсвилле, Алабама, “Ракеты из бутылки”.

Проект реализуется учащимися 10 профильного (естественно-математического класса) при изучении темы “Законы сохранения”.

На выполнение проекта отводится 17 часов учебного времени, включая интегрированные уроки физики и информатики. Для выполнения проекта учащиеся делятся на группы по 5–6 человек, они сами выбирают руководителя и распределяют обязанности по выполнению проекта.

Учитель выступает в роли консультанта, но ученики имеют право получить консультации других педагогов школы или со стороны.

Актуальность данного проекта обусловлена тем, что многие явления природы трудно объяснить, пользуясь лишь словесными описаниями, а эксперимент является наглядным средством обучения. Знания усваиваются лишь тогда, когда ученик получает их через опыт. Опыт есть критерий истины.

Цели проекта:

• Повышение мотивации учащихся в изучении математики и естественных наук.
• Возможность на практике использовать знания математики и естественных наук.
• Развитие коммуникабельных способностей учащихся.
• Интеграция учебных дисциплин (физика, математика, астрономия, информатика, технология).

Задачи проекта:

1. Расширить знания учащихся о механических взаимодействиях тел.
2. Ввести понятия импульс силы, импульс тела (количество движения), изолированная система.
3. Объяснить учащимся содержание закона сохранения импульса, обратить их внимание на то, что этот закон, как и законы Ньютона, результат теоретического обобщения фактов.
4. Разъяснить учащимся, что закон сохранения импульса справедлив лишь только для изолированных систем и только в инерциальных системах отсчета.
5. В качестве примера практического использования закона сохранения импульса необходимо рассмотреть реактивное движение.
6. Познакомить учащихся с устройством ракеты и успехами нашей страны в освоении космоса.
7. Научить учащихся решать задачи связанные с взаимодействием тел на основе законов сохранения.

Ожидаемые результаты:

• Умение ориентироваться в наиболее распространенных научных понятиях и информации естественнонаучного содержания.
• Овладение элементами исследовательского метода и получение представлений о характере научной деятельности.
• Приобретение умений использовать естественнонаучные знания на практике.
• Выполнение проекта по ракетостроению (построят ракету и осуществят запуск).
• Умение решать задачи по данной теме.

Ресурсы:

• 30 комплектов тестов;
• компьютер – проектор;
• 6 комплектов задач базового и профильного уровня;
• доступ в Интернет;
• 6 ракетных журналов с инструкциями по строительству ракет;
• 6 графиков отчетов.

Риск – недостаточная материально-техническая база.

ЭТАПЫ ПРОЕКТА:

I. Запуск проекта

Задачи:

• Освоить понятия импульс силы, импульс тела (количество движения), изолированная система.
• Ознакомиться с содержанием закона сохранения импульса, понимать, что этот закон, как и законы Ньютона, результат теоретического обобщения фактов.
• Владеть информацией о том, что закон сохранения импульса справедлив лишь только для изолированных систем и только в инерциальных системах отсчета.
• Уметь слушать и слышать.

Результат:

1. Знают понятия импульс силы, импульс тела (количество движения), изолированная система, содержание закона сохранения импульса, понимать, что этот закон, как и законы Ньютона, результат теоретического обобщения фактов и справедлив лишь только для изолированных систем и только в инерциальных системах отсчета.

2. Умеют слушать и слышать, записывать лекцию, вести диалог.

II. Зачет по теории

Задачи: овладеть исследовательской компетенцией: получать и обрабатывать информацию, обращаться к различным источникам данных и их использовать, организовывать консультации с экспертом, представлять и обсуждать различные виды материалов в разных аудиториях:

1. Рассмотреть физические основы реактивного движения.
2. Знать определение механической работы, рассмотреть работу силы тяжести при движении по любой траектории, рассчитать КПД наклонной плоскости и продемонстрировать справедливость “золотого” правила механики при движении по наклонной плоскости.
3. Определить потенциальную энергию тела в данной точке как работу, которую совершает потенциальная сила при перемещении тела из данной точки в точку, принятую за нуль отсчета потенциальной энергии; рассмотреть три возможных случая равновесия шара на опоре в связи с изменением его потенциальной энергии.
4. Дать определение кинетической энергии; сформулировать и записать теорему о кинетической энергии; получить выражение для средней и мгновенной мощности при неизменной силе.
5. Дать понятие полной механической энергии замкнутой системы тел; сформулировать и записать закон сохранения полной механической энергии замкнутой системы тел.
6. Дать понятие столкновения в физике; сформулировать понятие абсолютно упругого и абсолютно неупругого удара.
7. Рассмотреть траекторию движения тела в гравитационном поле; дать понятия первой и второй космической скорости и получить выражение для их расчета.

Результат: умеют

• получать и обрабатывать информацию;
• обращаться к различным источникам данных и использовать их;
• организовывать консультации с экспертом;
• представлять и обсуждать различные виды материалов в разных аудиториях;
• ориентироваться в наиболее распространенных научных понятиях и информации по данной теме.

III. Зачет по решению задач

На этапе запуска проекта ученики получили тексты задач разного уровня сложности. Они решают эти задачи самостоятельно, используя любые источники дополнительной информации или консультации учителя. Каждый ученик заводит отдельную тетрадь для решения этих задач, которую во время зачета они сдают учителю. На зачете каждый член группы получает свою задачу и должен объяснить ее решение, если другие члены группы оказывают помощь, то оценка снижается. Оценивается вся группа в целом.

Задача: закрепить теоретические знания и выработать умения и навыки в решении задач по данной теме на базовом и профильном уровне.

Результат: умеют решать задачи на базовом и профильном уровне по данной теме.

IV. Запуск ракеты и защита презентаций

Ракеты строятся во внеурочное время. Учащиеся самостоятельно проводят предварительные запуски и корректировку, заполняют ракетные журналы. Ракеты запускаются на спортивной площадке школы, оценивается дизайн ракеты, высота полета, заполнение ракетного журнала. Затем каждая группа выступает со своей презентацией (см. Приложение 1, Приложение 2)
Группы получают по две оценки за ракету и за презентацию.

Задачи:

• Научиться ориентироваться в наиболее распространенных научных понятиях и информации естественнонаучного содержания.
• Овладеть элементами исследовательского метода и получить представления о характере научной деятельности.
• Приобрести умения использовать естественнонаучные знания на практике.
• Выполнить проект по ракетостроению (построить ракету и осуществить запуск)

Результат:

1. Умеют получать и обрабатывать информацию, ориентироваться в наиболее распространенных научных понятиях и информации естественнонаучного содержания
2. Умеют использовать естественнонаучные знания на практике.
3. Умеют построить ракету и осуществить запуск.
4. Представляют и обсуждают различные виды материалов в разных аудиториях.

V. Итоговый тест

Задача: показать качество усвоения данной темы.

Результат:

1. Овладевают умениями и навыками познавательного характера.
2. Овладевают элементами исследовательского метода и имеют представление о характере научной деятельности.
3. Сформированы учебные, информационные, коммуникативные компетенции.
4. Ориентируются в наиболее распространенных научных понятиях и информации естественнонаучного содержания.
5. Используют естественнонаучные знания на практике.

Литература:

1. Жан-Поль Траше, Брюно Даверсен Популярная астрономия Звездными тропами. М.: Мир книги, 2004.
2. Зигель Ф.Ю. Астрономия в ее развитии. М.: “Просвещение”, 1988.
3. Кабардин О.Ф., Кабардина С.И., Орлов В.А. Задания для контроля знаний учащихся по физике в средней школе. М.: “Просвещение”, 1983.
4. Касаткина И.Л. Репетитор по физике Ростов-на-Дону “Феникс”, 2003.
5. Касьянов В.А. Физика 10. М.: ДРОФА, 2002.
6. Касьянов В.А, Мошейко Л.П., Ратбиль Е.Э. Тетрадь для контрольных работ, профильный уровень. М.: ДРОФА, 2005.
7. Касьянов В.А, Игряшова И.В. Тетрадь для контрольных работ, базовый уровень. М.: ДРОФА, 2005.
8. Константинова А.С., Петрова Е.А. Домашняя работа по физике за 10 класс. М.: “Экзамен”, 2004.
9. Ландсберг Г.С. Элементарный учебник физики. Том 1, М.: Наука, 1971.
10. Меркулова С.С., Прокофьева С.П. Тесты по физике 10 класс. М.: “Экзамен”, 2003.
11. Мясников С.П., Осанова Т.Н. Пособие по физике. М.: “Высшая школа”, 1981.
12. Мякишев Г.Я. Буховцев Б.Б. Физика 10. М.: Просвещение, 1990.
13. Под редакцией Пинского А.А. Физика 10. М.: “Просвещение”, 1993.
14. Интернет-ресурсы.
15. Фейман Р. Лейтон Р. Сэндс М Феймановские лекции по физике. Том 1–2. М.: МИР, 1976.
16. Фейман Р. Лейтон Р. Сэндс М Феймановские лекции по физике. Том 3–4. М.: МИР, 1976.
17. Шевцов В.А. Физика 10 класс. Поурочные планы. Волгоград “Учитель”, 2005.