Открытый урок в 9-м классе "Динамика"

Тип урока: урок обобщения и систематизации знаний.

Форма урока: групповая и индивидуальная.

Цели урока: закрепление, обобщение и систематизация знаний учащихся по теме: “Динамика”, развитие навыков работы в группах и навыков индивидуальной работы, создание условий для самореализации личности каждого ученика.

Оборудование: класс, оснащённый компьютерами для прохождения интерактивного теста учащимися, компьютер учителя, мультимедийный проектор и устройство Mimio (интерактивное устройства отображения информации, превращающее маркерную доску в интерактивную) или интерактивная доска, деревянные бруски, динамометры, набор грузов, поверхности из различных материалов.

Учащиеся за неделю до урока были разделены на две творческие группы. Каждая группа получила задание: первая группа должна была исследовать зависимость ускорения свободного падения на различных высотах и точках Земного шара, вторая группа должна была исследовать траектории движения спутников Земли. К уроку каждая группа должна была подготовить отчёт о проделанной работе с презентацией своего проекта, используя все компьютерные ресурсы образовательного учреждения (аппаратные и программные средства).

Урок проводится в виде соревнования: каждая группа зарабатывает баллы по результатам урока. В ходе урока результаты заносятся в таблицу:

В роли эксперта выступает победитель муниципального тура олимпиады по физике 2009-2010 учебного года среди учащихся 9 классов.

Ход урока

I. Организационный момент

Учитель: - Здравствуйте, ребята. Мы с вами изучили большой раздел “Динамика”, в котором мы рассматривали не только виды движения, но и причины, которые вызывают это движение. На предыдущем уроке вы поделились на две творческие группы, каждая из которой получила свой проект – изучить некоторые явления. Сегодня мы заслушаем презентации ваших проектов.

II. Презентация проектов учащихся.

От каждой выступает по два человека: один рассказывает о проделанной работе: цели исследование, методах исследования, результатах работы, второй человек дополняет рассказ первого презентацией проекта.

Группа №1.

Исследование зависимости ускорения свободного падения на различных высотах и точках Земного шара

Цель нашей работы следует из названия: исследовать зависимость ускорения свободного падения на разных высотах и точках Земного шара.

Ускорение свободного падения на произвольной высоте рассчитывается по формуле: ,

где G – гравитационная постоянная, М – масса Земли, R – радиус Земли являются постоянными, переменной величиной является высота h над поверхностью Земли.

Мы построили график зависимости ускорения свободного падения от высоты. Для точного построения графика необходимо рассчитать по возможности большее число значений переменной. Мы рассчитали 2000 тысячи значений ускорения свободного падения для высот, начиная с 0 км до 10000 км над поверхностью Земли с дискретностью 5 км табличном процессоре MS Excel.

По получившимся значениям в этой же программе мы построили график зависимости ускорения свободного падения от высоты.

Как вы видите, графиком зависимости ускорения свободного падения от высоты является гипербола.

Земля не имеет формы идеального шара – на полюсах она сплюснута на 11 км: R1 = R2 – 11 км, где R2 = 6400 км – экваториальный адрес, R1 – радиус на полюсах Земли.

Проведённые вычисления показывают, что значение ускорения свободного падения на экваторе меньше, чем ускорение свободного падения на полюсах:

g (на экваторе) = 9,76 м/с²

g (на полюсах) = 9,84 м/с²

Таким образом, мы сделали вывод о том, что ускорение свободного падения зависит от высоты тела над поверхностью Земли, от размеров и формы Земли, а также от рельефа местности. Например, можно сказать, что в горах ускорение свободного падения меньше, чем у её подножья.

После доклада первая группа проводит брифинг (группа № 2 задает вопросы).

Группа №2

Исследование траекторий движения спутников Земли

Цель нашей работы заключалась в том, что определить вид траектории спутником Земли при различной скорости их движения.

На уроках физики мы узнали, что для того, чтобы тело стало спутником Земли, оно должно разогнаться до первой космической скорости равной 7,9 км/с. Формула приведена на слайде. Из этой формулы видно, что при удалении от Земли, эта скорость должна несколько снижаться.

Набрав эту скорость, тело начнёт двигаться по круговой орбите, вокруг Земли. Если скорость тела станет меньше первой космической, то тело упадёт на Землю.

Мы поставили перед собой вопрос: что произойдет с траекторией движения тела, если постепенно увеличивать скорость его движения?

Очевидно, что его траектория вытянется и превратится в эллипс, то есть овал. Но тогда снова возникает вопрос: до каких пор может растягиваться эллипс, не произойдёт ли того, что при определённой скорости эта траектория разорвётся и тело улетит в свободное космическое пространство?

Очевидно, что при некоторой скорости, то есть, обладая достаточной кинетической энергией, тело преодолеет притяжение Земли и покинет её. Мы решили оценить величину этой скорости.

Известно, что механическая энергия тела складывается из кинетической энергии и потенциальной:

, где кинетическая энергия рассчитывается как .

Для определения гравитационной потенциальной энергии, мы воспользовались значением, приведённым Нобелевским лауреатом Леоном Купером в своей книге “Физика для всех”. Оно приведено на слайде:

, где R - расстояние между телами.

Тогда для механической энергии тела можно написать: .

Если тело преодолеет притяжение Земли, то оно может улететь от него сколь угодно далеко, то есть . Но при этом потенциальная энергия стремиться к 0.

Так как скорость при должна равняться нулю или быть положительной, то кинетическая энергия ракеты (а, следовательно, и полная энергия) должна тоже равняться нулю или быть положительной. Но полная механическая энергия сохраняется, поэтому для того, чтобы ракета смогла навсегда покинуть Землю энергия Е>0 должна быть больше 0. Тогда, если тело находится на поверхности Земли, можно записать:

или

Сокращая в обоих выражениях массу тела m и выражая из них скорость тела, получим, что её величина на поверхности Земли равна:

Эта скорость называется второй космической. Если достигнет такой скорости, оно сможет преодолеть притяжение Земли и навсегда покинуть её.

Мы получили следующие результаты:

• Если скорость тела меньше первой космической скорости, тело упадёт на Землю.
• Если скорость тела равна первой космической скорости, тело движется по круговой орбите и является спутником Земли.
• Если скорость тела больше первой космической скорости, но меньше второй космической скорости, тело является спутником Земли и движется по эллиптической орбите.
• Если скорость тела достигла и превысила вторую космическую скорость, тело улетает в свободное космическое пространство.

После доклада вторая группа проводит брифинг (группа №1 задает вопросы).

После выступления обеих групп выступает эксперт с оценкой каждого проекта. По результатам первого конкурса каждой группе зачисляются баллы по пятибалльной шкале.

III. Актуализация знаний учащихся.

Учитель: - Сейчас мы с вами проведём сразу два конкурса. Первый конкурс называется “Физическая карусель”. Каждая группа получает 5 заданий. Первая парта отвечает на 1 задание, вторая – на второе и так далее. Вам необходимо как можно быстрее, а, главное, правильно ответить на поставленные вопросы и решить приведённые задачи. Та команда, которая завершит первой, получает в свой актив ещё один дополнительный балл. Наш эксперт будет оценивать полноту и правильность ваших ответов. Те члены команд, которые закончили выполнять задания “Физической карусели” сразу же включаются во второй конкурс “Брейн-ринг”.

Учащиеся первых парт получают задания конкурса “Физическая карусель”.

Учитель: Итак, мы приступаем к “Брейн-рингу” (Эксперт переключает слайды, учитель зачитывает вопросы):

1. Как вы можете охарактеризовать свободное падение тел?
2. Как изменится сила притяжения двух тел, если расстояние между ними уменьшить в 2 раза?
3. Известно, что масса Солнца в 330000 раз больше массы Земли. Верно ли, что Солнце притягивает Землю в 330000 раз сильнее, Земля притягивает Солнце? Ответ поясните
4. От чего зависит наибольшая высота подъёма брошенного вверх тела в том случае, когда сопротивлением воздуха можно пренебречь?
5. Что такое всемирное тяготение?
6. При каком условии тело под действием силы движется прямолинейно, а при каком – криволинейно?
7. Почему спутники, обращаясь вокруг Земли под действием силы тяжести, не падают на Землю?
8. Опишите принцип действия ракеты.
9. Что такое импульс тела?
10. Почему в воздухе кусочек ваты падает с меньшим ускорением, чем стальной шарик?

После завершения конкурсов члены команд обмениваются заданиями “Физической карусели” и проверяют друг друга в то время, как эксперт, используя интерактивную доску, показывает на ней, как правильно необходимо было решать задачи конкурса. Члены команд выставляют друг другу баллы. Результаты обоих конкурсов подводит эксперт.

IV. Физминутка

Учитель: - Мы с вами очень хорошо поработали, давайте немного отдохнём. Сейчас наш эксперт проведёт с вами весёлую разминку.

V. Тестирование и эксперимент

Учитель: Продолжим работу, и вновь проведём два конкурса. Первая группа будет работать на компьютерах, где каждый из вас пройдёт интерактивный тест, по результатам которого компьютер каждому выставит определённый балл в зависимости от количества правильных ответов. Наш эксперт запишет все ваши баллы, он подсчитает средний балл по вашей команде. (Задания теста приведены в приложении). В это время вторая команда будет проводить эксперимент по изучению силы трения. Задание имеет вид бланка с описанием работы и пропущенными строками, которые вам необходимо будет заполнить по результатам проведённого вами эксперимента. По окончании конкурсов каждая группа представит отчёт о проделанной работе.

Первая группа пересаживается за компьютеры, вторая – получает задание и необходимое оборудование. (Задания конкурса “Эксперимент” и “Тестирование” приведены в приложении)

VI. Отчёты учащихся о проделанной работе

Учащиеся рассказывают о своём задании, цели работы, проводимом эксперименте и полученных результатах. Эксперт оценивает работы каждой группы по пятибалльной шкале и подводит итоги всех конкурсов.

VII. Итоги урока и домашнее задание

Учащиеся подводят итоги проделанной на уроке работы, делятся впечатлениями.

Домашнее задание:

1. Мини сочинение-рассуждение на тему: “Каким мы видим мир без силы трения”
2. Исследование. На наклонной плоскости с углом наклона покоится тело массой m. Определите, как связан с углом наклона коэффициент трения (чертёж приведён на слайде).

Список используемой литературы

1. Купер Л. Физика для всех. Введение в сущность и структуру физики. Том 1. Классическая физика. М.: Мир, 1993.
2. Перышкин А.В. , Гутник .М. Физика. 9 кл.: Учебник для общеобразовательных учебных заведений. – 3-е изд., стереотипное – М.: Дрофа, 2001. – 256 с.: ил.
3. Фейман Р., Лейтон Р., Сэндс М., Феймановские лекции по физике. т. 1, М.: Мир, 1985.
4. Stevenson R., Moore R.B., Theory of Physics, W.B. Sounders, Philadelphia, 1987.

Приложение 1, 2, 3