Цель урока: практическое доказательство зависимости скорости и пути от времени движения и подтверждение формул, используемых для расчёта скорости, ускорения и пути в любой момент времени при равнопеременном движении.
Задачи урока:
- Образовательные:
- диагностика знаний учащихся по теме «Равнопеременное прямолинейное движение»;
- экспериментальное доказательство соотношений между кинематическими величинами.
- Развивающие:
- дать учащимся представление о способах и средствах измерения кинематических величин;
- объяснить принцип работы оптоэлектрических датчиков, познакомить со структурной схемой преобразования механической величины в электрический сигнал, показать, как используя данные опыта и компьютерную обработку результатов визуально наблюдать особенности движения.
- Воспитательные:
- развивать культуру общения, умение чётко и ясно оформить свои мысли при ответах на вопросы, создавать доброжелательное отношение друг к другу;
- показать, что при формировании научного представления о процессах и явлениях важная роль отводится эксперименту.
Тип урока: комбинированный.
Оборудование:
- Компьютер с рекомендуемыми техническими требованиями.
- Источник питания, линейка – скамья, оптоэлектрические датчики, тележка с флажками, блок согласования с компьютером измерительного комплекса «L-микро».
- Программное обеспечение, раздел «Механика».
- Учебники.
Длительность: 2 урока.
ХОД УРОКА
I. Организационный момент
Приветствие, проверка готовности класса к уроку, сообщение цели и задач урока.
II. Актуализация и диагностика знаний
Беседа с классом по вопросам:
– Какие кинематические величины изменяются, а
какие сохраняются при равнопеременном движении?
– Ускоренным или замедленным будет движение,
если вектора скорости и ускорения направлены
противоположно?
– На доске написано выражение v = 4 + 2t
- Какое это движение?
- Какое значение имеет начальная скорость ?
- Чему равно ускорение?
– На доске написан закон движения x = – 3 – 4t + t2
- Где находится тело в начальный момент времени относительно начала координат?
- С какой скоростью и в каком направлении движется тело?
- Какое это движение – ускоренное или замедленное?
- Через какое время тело остановится?
– На доске написано выражение S = vot – at2/2
- Какая величина вычисляется по этой формуле?
- Какому движению соответствует эта формула?
- Как изменить эту формулу в случае vo = 0?
– На доске написано выражение 
- Какой тип движения описывает эта формула?
- Что изменится в этой формуле, если изменится тип равнопеременного движения?
III. Презентация
Даётся информация о возможностях лаборатории «L-микро». Представлено используемое оборудование и назначение каждого из узлов. Ставится задача опытным путём определить зависимость скорости от времени движения и путь, пройденный при равнопеременном движении.
IV. Выполнение демонстраций
Определение зависимости скорости от времени при равнопеременном движении.
Линейка – скамья устанавливается на доске под углом 1-3o к горизонту. Над линейкой-скамьёй на доске устанавливаются 2 оптоэлектрических датчика и тележка с двумя флажками (Рисунок 1). Производится 3 запуска тележки, изменяя положение второго оптоэлектронного датчика. Интервалы времени t1, t2, t3, зафиксированные на мониторе для каждого запуска (Рисунок 2), заносятся в память компьютера, а учащиеся записывают их в тетрадь.
Рисунок 1
Рисунок 2
Скорости v1 и v2
учащиеся вычисляют по формулам : v1 =
S/t1
и v2 = S/t3,
где S – расстояние
между флажками на тележке. Время движения
тележки между оптоэлектрическими датчиками
равно t = t1 + t2.
Учащимся ставится задача рассчитать v1, v2 и t для каждого из запусков тележки и построить график v = f (t).
За время проведения расчётов и построений правый край линейки – скамьи перемещается вверх для демонстрации равнозамедленного движения, а на пусковое устройство устанавливается стартовая пружина.
Учащимся задаётся вопрос о том, какой линией описывается построенная ими зависимость v = f (t). Компьютер переводится в режим «Обработка», и на мониторе наблюдается результат обработки опытных данных – прямая линия. Учащиеся сравнивают построенные ими графики с полученными на компьютере.
После этого проводятся 3 запуска тележки для равнозамедленного движения, их запись и обработка на компьютере. Учащимся демонстрируется на мониторе график v = f (t) для равнозамедленного движения.
- В меню на экране компьютера выделяется пункт «Путь, пройденный телом при равноускоренном движении (вариант 1)». Линейка – скамья устанавливается под углом 1-3o к горизонту, (Рисунок 1). Пружина со стартового устройства снимается, один из флажков на тележке удаляется. Используется 2 оптоэлектрических датчика. Первый из них предназначен для определения времени начала движения, а второй – устанавливается последовательно в положениях на линейке – скамье 20; 30; 50 и 75 см.
После каждого запуска тележки полученное значение интервала времени записывается в память компьютера, а учащиеся в тетрадь. Интервалы времени учащиеся возводят в квадрат и строят график S = f(t2). Учащиеся отвечают на вопрос
- Какой линией описывается зависимость S = f(t2),
- Должна ли прямая проходить через начало координат, если vo = 0.
Компьютер переводится в режим «Обработка», и график на мониторе учащиеся сравнивают со своими построениями. Учащимся задаётся вопрос:
- Какую кинематическую величину можно определить из вычисления тангенса угла наклона полученной прямой к оси t2?
V. Домашнее задание
Вычислить путь по формуле 
, используя записанные в
тетрадь данные при определении зависимости
скорости от времени для равноускоренного
движения (Рис.2). Величину ускорения определить по
формуле: 
VI. Подведение итогов урока, рефлексия
– Сегодня мы познакомились с тем, как,
используя датчики и компьютерную обработку
результатов измерений, можно получить
зависимости кинематических величин от времени.
– Ваше мнение об уроке.
– Понятно ли назначение используемого
оборудования и датчиков?
– Что нового вы узнали на уроке?
– Что запомнилось больше всего, что вы считаете
самым интересным?
Литература:
- Лаборатория «L-микро». Демонстрационный эксперимент по физике. Механика. Руководство по выполнению экспериментов, МГИУ, М., 2005.
- А.В.Пёрышкин, Е.М.Гутник, Физика 9 кл., Дрофа, М., 2000.
- И.К.Кикоин, А.К.Кикоин, Физика. Механика 10., Просвещение, М., 2004.