Элективный курс по физике "Физика в игрушках" для 9-х классов в рамках предпрофильной подготовки

Пояснительная записка

Элективный курс предназначен для предпрофильной подготовки учащихся 9-х классов общеобразовательной школы. Основным видом деятельности учащихся является поисково-исследовательская деятельность. Она включает в себя такие элементы, как наблюдение, логическое осмысление физических процессов, выдвижения гипотез, построение объясняющих моделей, экспериментирование, а также предполагает использование коммуникативных умений (умение работать в группе, культуру ведения дискуссий, а также презентации результатов). Проведение занятий может быть организованно в индивидуальной и фронтальной форме.

Основная идея курса в том, чтобы, обобщая физические знания, показать значимость науки в технике и техническом творчестве. Он относится, в большей степени, к прикладным элективным курсам. Физическая игрушка здесь выглядит как результат воплощения в практику физических знаний, либо как их иллюстрация. Предполагается, что после прохождения элективного курса ученик будет более чётко понимать взаимосвязь явлений, которые происходят в окружающем мире, и приобретёт конкретные практические навыки. Курс по длительности 18 часов в 9-м классе, рекомендуется его проводить во второй половине учебного года один раз неделю.

Программа предполагает углубление, расширение и обобщение теоретической части основных тем, изучение которых заканчивается в 9 классе. Это: “законы динамики”, “силы в механике”, “статика”, “гидро-аэростатика”, “элементы “аэродинамики”, “законы сохранения механической энергии и импульса”, “электромагнитные волны”, “световые явления”. Обобщение материала по темам должно проходить, в основном, на качественном уровне. Повторяя и углубляя знания по различным разделам на теоретическом уровне, учащиеся решают задачи, в большей степени, с практическим содержанием. Программа опирается на базовый уровень и материал учебника для 9 класса “Физика-9” (авторы А. В. Пёрышкин, Е. М. Гутник), “Физика-7” и “Физика-8” (автор А. В. Перышкин).

Цель курса:

1. Дать учащимся возможность определиться с выбором профиля дальнейшего обучения.
2. Формировать познавательные интересы учащихся к предмету, создавая положительную мотивацию к дальнейшему, более глубокому, знакомству с физической наукой, используя детскую игрушку как воплощение физических идей и знаний.
3. Расширить знания по основным вопросам курса физики, формировать умения самостоятельной работы с различными источниками информации: глобальной сетью Интернет, учебной, справочной и технической литературой, в том числе научными журналами.

Основные задачи:

Способствовать развитию интереса к изучению физики, творческих наклонностей учащихся и практических умений при создании технических изделий.

1. Учить, на конкретных примерах, распознавать физические законы и явления, используемые в конструкциях-изделиях, подчёркивая общность законов науки и их универсальность.
2. Познакомить учащихся с основами конструирования, учить создавать свои учебные и технологические карты изделий.
3. Учить проектировать и создавать простейшие устройства: действующие модели, которые иллюстрируют, какое либо явление или закон, новые или изменённые модели игрушек. Кроме логического осмысления физических процессов на задачах с практическим содержанием, формировать умения рассчитывать элементы конструкции.
4. Создавать условия для приобретения учащимися опыта участия в учебных дискуссиях, исследованиях, формировать навыки проектной и исследовательской деятельности.
5. Учить детей выступать - защищать свою конструкцию, оформлять о готовом изделии описание (по разработанному шаблону), статью, брошюру.

Ожидаемые результаты данной программы:

1. Получить новые дополнительные знания по физике (вне базового курса);
2. Приобрести и развить навыки самостоятельной работы с различными источниками информации (освоить способы анализа и отбора информации, приемов конструирования сообщения);
3. Развить навыки решения качественных задач и выполнения заданий с элементами конструирования;
4. Формировать умения участвовать в дискуссии, строить логическую цепь рассуждения, выбирать средства для решения поставленных задач;
5. Определиться в выборе профиля обучения.

Тематическое планирование

Содержание программы

Тема 1. Законы динамики.

Инертность тел. Масса тела. Явление инерции. Законы Ньютона. Инерционные игрушки. Применение и учёт инерции в технике и природе.

Тема 2. Силы в механике.

Сила всемирного тяготения. Сила тяжести. Деформация тела. Сила упругости. Сила трения. Силы трения: скольжения, покоя, качения. Деформация тела. Виды деформаций. Сила упругости. Сила веса. Использование и учёт сил в технике и природе. Использование механических сил в игрушках. Двигатели гравитационные, ветряные, пружинные, электрические и их конструкторские особенности.

Демонстрации:

1. Двигатели: гравитационные, ветряные, пружинные, электрические.
2. Зубчатая передача и её виды. Другие виды передач: ремённая, цепная, фрикционная.

Фронтальный эксперимент:

Измерение и расчёт жёсткости пружины.

Тема 3. Статика.

Центр масс. Правило моментов. Равновесие и покой. Виды равновесия. Устойчивость. Устойчивость в механизмах и сооружениях. Учёт и использование законов статики в технике и природе. Устойчивость в конструкциях-игрушках. Применение законов статики при изготовлении игрушек.

Демонстрации:

1. Виды равновесия (на модели).
2. Игрушки со смещённым центром масс: неваляшки, кукла с закрывающимися глазами, клоун на перекладине, подъём вверх по наклонной плоскости двух склеенных основаниями конусов и т. п.

Фронтальный эксперимент:

1. Проверка условия равновесия рычага.

Лабораторная работа №1 “Определение положения точки центр масс тела неправильной формы”.

Тема 4. Гидро-аэростатика. Элементы гидро-аэродинамики.

Сила давления. Давление. Гидростатическое давление. Закон Паскаля. Архимедова сила. Гидро-аэродинамики. Закон Бернулли. Механика гидро и аэротехники Самолётостроение. Современное судостроение. Крылья в водном транспорте. Использование законов гидростатики и законов гидро-аэродинамики в игрушках, в технике и природе.

Демонстрации:

1. Насос, шприц, водный пистолет.
2. Водоструйный насос.
3. Подъёмная сила крыла.
4. Поведение шара в струе воды или воздуха.
5. “Картезианский” водолаз.
6. Водяные пистолеты.
7. Водные и “водоплавающие” игрушки.

Фронтальный эксперимент:

1. Изготовление моделей летающих самолётов.
2. Проявление закона Бернулли при движении воздуха над поверхностью бумажного листа.

Тема 5. Закон сохранения импульса. Закон сохранения механической энергии.

Закон сохранения импульса. Реактивное движение. Реактивная тяга. Закон сохранения энергии. Кинетическая и потенциальная энергии в механике. Взаимопревращения энергии. Закон сохранения энергии в механике. Маятники Максвелла, математический, пружинный и физический в игрушках. Бифилярный маятник. Электростатический маятник.

Использование законов сохранения в технике и их проявление в природе. Объяснение принципа работы гравитационных, ветряных, пружинных и электрических двигателей на основе закона сохранения энергии.

Демонстрации:

1. Маятники: маятник Максвелла, математический и пружинный маятники, физический маятник.
2. Электростатический маятник.

Лабораторная работа № 2 “Проверка закона сохранения механической энергии. Определение потенциальной энергии растянутого резинового шнура”.

Тема 6. Электромагнитные волны. Световые явления.

Электромагнитные волны и их свойства. Микрофон. Телефон. Элементарные сведения о радиосвязи. Современные средства связи. Сотовая связь. Радиоуправляемые устройства. Принцип работы радиоуправляемых моделей, радиопереговорных устройств. Световые явления. Явление отражения и преломление света. Бинокулярное зрение. Оптические приборы: перископ, микроскоп, бинокль, телескоп, стереоскоп

Демонстрации:

1. Микрофон. Телефон.
2. Принцип действия радиопередатчика и радиоприёмника.
3. Электромагнитное реле. Радиоуправление.
4. Проводной телефон. Радиоуправляемые игрушки. Детская рация
5. Свойства электромагнитных волн (на установке Шахмаева).
6. Камера-обскура.
7. Оптические приборы: перископ, микроскоп, бинокль, телескоп, стереоскоп, калейдоскоп.

Лабораторная работа № 3 “Изучение законов преломления света”

Тема 7. Итоговое тестирование. Анкетирование.

Тема 8. Итоговая защита:

• Теоретические проекты.
• Самодельные физические приборы.
• Самодельные изменённые игрушки.

Список литературы для учителя.

1. Коваленко В. И., Куленёнок В. В. Объекты труда. Просвещение. 2000 г.
2. Физика. Великие открытия. Популярная школьная энциклопедия. М., 2000 г.
3. Кабардин О. Ф., Орлов В. А. Экспериментальные задания по физике. М., 2001г.
4. Хорошавин С.А. Демонстрационный эксперимент по физике в классах с углубленным изучением предмета. Ч. 1, 2. – М., 2004 г.
5. Хуторской А. В., Хуторская Л. Н. Увлекательная физика. Сборник заданий и опытов для школьников. М., 2000 г.
6. Шаталов В. Ф. Опорные конспекты по кинематике и динамике. Просвещение.1997 г.
7. Долицкий А. Б., Заславский Е. Ю. Физическая лаборатория. Учебное пособие для учителей и учащихся. Выпуск 1. Механика. М. МИРОС, 1997 г.
8. Дик Ю. И, Кабардин О. Ф., Орлов В. А и др. Физический практикум для классов с углубленным изучением физики 10–11 кл. Просвещение, 2002 г.
9. Сурдин В.Г. “Астрономические задачи”. М. 2002 г.
10. Павленко Ю.Г. “Начала физики”. М., “Экзамен”, 2005 г.
11. Ланина И. Я.. Внеурочная работа по физике. Просвещение.1977 г.
12. Иванов А. С. Проказа А. Т. Мир механики и техники. Просвещение. 1993 г.
13. Кабардин О. Ф. Внеурочная работа по физике. Просвещение. 1983 г.
14. Глазунов А. Т. Техника в курсе физики. Просвещение.1977 г.
15. Тесты для школьников и поступающих в вузы. Кабардин О.Ф. Просвещение. 2002 г.
16. Иванов А. С. Проказа А. Т. Мир механики и техники. Москва. "Просвещение". 1993 г.
17. Марон Е. А., Марон А. Е. Дидактический материалы, 9 класс. 2001 г.

Список литературы для учащихся.

1. Гулиа Н. В. Удивительная физика. О чем умолчали учебники. М. 2003 г.
2. Рабиза Ф. В. Простые опыты. Забавная физика для детей. М. 1997 г.
3. Большая энциклопедия школьника. Москва. "Росмэн". 2000 г.
4. Иванов А. С. Проказа А. Т. Мир механики и техники. Москва. "Просвещение". 1993 г.
5. Ландсберг Г. С. Элементарный учебник физики. Том I, II, Ш. Москва. АОЗТ "Шрайк". 1995 г.
6. Перельман Я. И. Занимательная физика. Книга 1, книга 2. Чебоксары. 1994 г.
7. Энциклопедический словарь юного физика. М. Педагогика. 2002 г.
8. Большая энциклопедия школьника. Москва. "Росмэн". 2000 г.

Приложение 1.