Интегрированный урок "Законы механики в физике и искусстве"

Цели урока: в интересной форме обобщить, закрепить знания, полученные по теме, научить видеть проявление изученных закономерностей в окружающей жизни, в искусстве, расширить кругозор учащихся сведениями из истории жизни великих учёных, из истории космонавтики, из истории искусств, совершенствовать навыки самостоятельной работы.

Оборудование: Интерактивная доска, проектор, компьютер, презентация PowerPoint

Ход урока

1. Организационный момент - 1-2 мин.

2. Основная часть.

– Мы с вами закончили изучение одного из самых больших разделов курса физики, который называется “Механика". Мы познакомились с основными законами этого раздела, с различными видами движения, классификацией сил в природе. Сегодня на уроке мы попытаемся, насколько это, возможно, повторить основные понятия этого раздела, посмотреть, как они используются на практике. Также мы обратимся к истории жизни великих учёных и истории открытий законов. Поэтому

– Тема нашего урока “Законы механики в физике и искусстве”

– Как вы думаете, какой учёный, внёс огромнейший вклад в развитие физики? Конечно же, это Исаак Ньютон. Вспомните, сколько раз на зачётах вы проклинали его имя, а какой вклад он внёс в развитие не только механики, а всей физики.

– А теперь вспомним, какие законы сформулировал Ньютон? (ответы детей)

– Молодцы! Законы вы знаете. А теперь посмотрим, как вы можете их применить. Сегодняшний урок пройдёт как соревнование двух команд “Физики” и “Лирики”. Каждая команда за правильный ответ получает 1 Ньютон. Команда, набравшая в конце урока больше Ньютонов, получает “5” по физике и МХК.

– А начнём урок с интерактивного теста по Законам Ньютона:

– Команда, знающая ответ, поднимает руку. Кто первый поднимет руку, тот получает право ответа. Правильный ответ 1 Ньютон.

ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ НА ДАННОМ УРОКЕ ЭОР

– Ну, молодцы, законы вы знаете, но я просила вас подобрать интересные вопросы, какие-нибудь факты применения этих законов. Я знаю, что команды готовы, предоставляем слово команде “Лирики”.

Команда “Лирики”

– Эпизод из мультфильма “Приключения Барона Мюнхгаузена”

– (Барон Мюнхгаузен утверждал, что вытащил сам себя из болота за волосы). Вот его рассказ: "Однажды, спасаясь от турок, я попробовал перепрыгнуть болото верхом на коне. Но конь не допрыгнул до берега, и мы с разбегу шлёпнулись в жидкую грязь. Нужно было выбирать одно из двух: погибнуть или как-то спастись. Я решил спастись. Но как? Ничего под рукой не было. Но голова-то у нас всегда под рукой. Я рванул себя за волосы и таким образом вытащил из болота вместе с конём, которого сжал обеими ногами, как щипцами" Обоснуйте невозможность этого. (Так как сила, действующая на голову вверх, равна силе, действующей вниз в плече).

Барон Мюнхгаузен утверждал, что вытащил сам себя из болота за волосы. Вот его рассказ: “Однажды, спасаясь от турок, я попробовал перепрыгнуть болото верхом на коне. НО конь не допрыгнул до берега, и мы с разбегу шлёпнулись в жидкую грязь. Нужно было выбирать одно из двух: погибнуть или как-то спастись. Я решил спастись. НО как? Ничего под рукой не было. Но голова-то у нас всегда под рукой. Я рванул себя за волосы и таким образом вытащил из болота вместе с конём, которого сжал обеими ногами, как щипцами" Обоснуйте невозможность этого.

(Это противоречит 3 закону Ньютона. Никакие внутренние силы не могут сообщить телу движение. Они могут сместить отдельные части тела, а его центр тяжести остаётся на месте. Силы взаимодействия между телами замкнутой системы не могут изменить положения центра масс системы

Команда “Физики”

– Задачи на законы Ньютона подсказывает сама жизнь. Все, наверное, в детстве видели мультфильм “Ну, погоди!”. Там был эпизод: волк хочет догнать корабль с зайцем, садится в парусную лодку и заставляет лодку двигаться, дуя в парус.

– Давайте ребята посмотрим этот эпизод. По третьему закону Ньютона, выходящий из “волка” воздух действует на него с той же по модулю силой, с какой волк воздух выдыхает. И именно с этой силой воздух действует на парус. Но волк и лодка с парусом – единое целое. Силы оказываются приложенными не к разным телам, а к одному. Эти силы равны по модулю и противоположны по направлению. Их равнодействующая равна нулю. А по первому закону Ньютона, скорость тела при этом – величина постоянная, в данном случае нуль.

Команда “Лирики”

– И простой вопрос, касается он перетягивания каната. Если по 3 закону Ньютона на обе команды со стороны каната действуют одинаковые по модулю силы, направленные в противоположные стороны до команды тоже действуют на канат с одинаковыми по модулю и противоположными по направлению силами. Почему же одна из команд перетягивает другую? (Команды стоят на полу, упираясь в его поверхность и отталкивая землю назад. – По тому же 3 закону Ньютона земля действует на каждую команду с такой же по модулю, но противоположно направленной силой. То есть с одной стороны команды взаимодействуют через канат, а с другой стороны каждая команда взаимодействует с землёй. Победит та команда, которая сильнее опирается о землю.)

Команда “Физики”

– Яблоко падает на Землю оттого, что его притягивает земной шар; но точно с такой, же силой и яблоко притягивает к себе всю нашу планету. Почему же мы говорим, что яблоко падает на землю, вместо того чтобы сказать: “Яблоко и земля падают друг на друга"?

(Яблоко и земля действительно падают друг на друга, но скорость этого падения различна для яблока и для земли. Равные силы притяжения сообщают яблоку ускорение 10 м/с?, а земному шару – во столько же раз меньше, во сколько раз масса земли превышает массу яблока. Конечно, масса земного шара в неимоверное число раз больше массы яблока, и потому земля получает перемещение настолько ничтожное, что практически его можно считать равным 0.)

– А я вам предлагаю, история о том как "лебедь, рак да щука везти с поклажей воз взялись", известна всем. И результат тоже известен” а воз и ныне там". Но если рассматривать эту басню с точки зрения механики, результат получается вовсе не похожий на вывод баснописца Крылова. Напоминаю:

...Лебедь рвётся в облака,
Рак пятится назад,
А щука тянет в воду.

(Басня утверждает, что "воз и ныне там", другими словами, что равнодействующая всех приложенных к возу сил равна О.Лебедь помогает раку и щуке её тяга направлена против силы тяжести, она уменьшает трение колёс о землю и об оси, облегчая тем самым вес воза. Остаются две силы: тяга рака и тяга щуки. Они направлены под углом друг к другу, и их равнодействующая не может =0.)

Когда в товарищах согласья нет,
На лад их дело не пойдет,
И выйдет из него не дело, только мука.
Однажды Лебедь, Рак да Щука
Везти с поклажей воз взялись,
И вместе трое все в него впряглись;
Из кожи лезут вон, а возу все нет ходу!
Поклажа бы для них казалась и легка:
Да Лебедь рвется в облака,
Рак пятится назад, а Щука тянет в воду.
Кто виноват из них, кто прав, – судить не нам;
Да только воз и ныне там.

– Она остро сатирична; мораль, данная автором в начале произведения, помогает читателям настроиться на нужный лад, сразу и безошибочно понять мысли автора, завуалированные эзоповым языком. Современники Крылова прекрасно понимали аллегории поэта.

– Мастерство Ивана Андреевича заключается в универсальности его произведений. Написанные на конкретные события, они в силу своей многозначности могут быть приложены к любому подходящему моменту. Они существуют вне времени и пространства, в этом их главное достоинство. Они так же актуальны сегодня, как и сто лет назад. Как объяснить этот феномен? У него много составляющих: это и талант Крылова, нашедший свой выход в сатире, в жанре басен. И прекрасный, образный и лаконичный язык, которым так мастерски пользуется автор, переходя с литературного на разговорный, даже порой на диалектный. И, конечно же, знание материала, о котором пишет Иван Андреевич.

– Крылов заимствует свои образы из фольклора, благодаря этому писателю не нужны развернутые характеристики героев, стереотипы уже сложились на протяжении веков. Этим он добивается лаконичности и точности характеристик, безошибочного попадания в истину.

– Крылов — подлинно народный писатель, художник огромной силы, его влияние на русскую литературу было огромным. У Ивана Андреевича учились такие мастера слова, как Некрасов, Салтыков-Щедрин, Островский.

– В наше время басни Крылова обрели новую жизнь. Они по-прежнему борются с ханжеством и лицемерием, пошлостью и чванством — в этом секрет их долголетия.

– Хорошо, давайте остановимся. Ведь у нас есть ещё не менее интересные законы. Давайте вспомним закон сохранения импульса. (Ответ) Не забудьте, что с законом сохранения импульса тесно связано понятие реактивного движения, то есть движения тела, возникающее в результате выброса им вещества или при отделении от него с какой-либо скоростью некоторой его части. – И вы знаете, что животные тоже используют этот закон. По принципу реактивного движения перемещаются осьминоги, каракатицы, кальмары.

– У Андрея Петрова есть такое стихотворение” Кальмар".

Наберёт он в рот воды,
Чтобы не было беды,
Изо всех силёнок дунет,
На врага водою плюнет
И мгновенно удерёт,
Как ракетный самолёт!
Как же происходит их движение?

(Каракатица, как и большинство головоногих моллюсков, движется в воде, таким образом, забирает воду в жаберную полость через боковую щель и особую воронку впереди тала, а затем энергично выбрасывает струю воды через эту же воронку в результате этого каракатица довольно быстро плавает задней частью тела вперёд. Причём каракатица, направляя трубку воронки вбок или назад и стремительно выдавливая из неё воду, может двигаться в любых направлениях. Так же перемещаются кальмары. Кальмар является самым крупным беспозвоночным обитателем океанических глубин. Он тоже передвигается по принципу реактивного движения, вбирает в себя воду, а затем с огромной силой проталкивает её через особое отверстие, и с большой скоростью (до 70 км/ч) двигается толчками назад. При этом все 10 щупалец кальмара собираются в узел над головой, и он приобретает обтекаемую форму.)

Кальмарский замок – одно из наиболее значительных произведений североевропейского фортификационного искусства эпохи Ренессанса. Расположен в шведском городе Кальмар и отделён от балтийского берега каналом. История замка Кальмар начинается с XIII века, когда вокруг сторожевой башни, воздвигнутой еще в XII веке для обороны от пиратов, начали строить замок. Строительство замка началось в 1280х годах по велению короля шведского короля Магнуса Ладулуса (правил 1275-1290). – Замок находился на границе с Данией и служил аванпостом Швеции. Свое название замок получил от шведского слова "kalm", что переводиться как "остров на реке". В 1397 году Шведская королева Маргарете собрала в замке Кальмар наиболее знатных дворян из всех трех скандинавских стран (Дания, Швеция и Норвегия, Финляндия тогда являлась частью Швеции) и 20 июля 1397 года здесь была провозглашена "Кальмарская уния", по которой Скандинавскими странами управлял один король, и проводилась одна линия во внешней политике. В том же 1397 году был провозглашен первый король трех скандинавских стран – Эрик Померанский, сын дочери королевы Маргарете.

– Хорошо, но говоря о реактивном движении невозможно не заговорить о космонавтике. Попробуйте ответить мне на такой вопрос. Кстати, только недавно я прочитала, что при выходе в открытый космос космонавт должен обязательно держать что-нибудь в руках. Это вам подсказка, а вопрос такой. – Космонавту, находящемуся в открытом космосе, необходимо вернуться на корабль. Как же космонавту сдвинутся с места, если оттолкнуться ногами не от чего?

Работа на интерактивной доске (запись делает ученик и объясняет)

(Необходимо бросить какой-нибудь предмет в сторону, противоположную кораблю. Тогда по закону сохранения импульса МV=mv, где М и m -массы космонавта и предмета, а V и v -скорости космонавта и предмета. Космонавт приобретает скорость, направленную к ракете и равную: V=v*m/М.)

– Кстати, если космонавту необходимо повернуться он тоже может использовать этот закон. Ему необходимо вращать рукой в противоположном направлении.

– Для поворота по часовой стрелке ему надо будет проделать следующий цикл движений: вытянуть правую руку в сторону, затем прижать её к груди, опустить вдоль туловища.

– Ну а теперь мы вплотную подошли ещё к одному фундаментальному закону-закону всемирного тяготения. Многие учёные так, скажем "приложили руку к созданию этого закона.

1. Знаменитый александрийский астроном Птолемей предложил геоцентрическую систему мира, т.е. в центре находится Земля, а вокруг движутся Солнце, Луна и другие планеты.
2. Польский астроном Николай Коперник создал принципиально новую, гелиоцентрическую систему мира. Где в центре мироздания находилось Солнце. Но большинство не придерживалось геоцентрической системы. В 1515 году великий польский ученый Николай Коперник (1473 – 1543), очень смелый человек, опровергнул учение о неподвижности Земли. По учению Коперника, в центре мира находится Солнце. Вокруг Солнца обращается пять известных к тому времени планет и Земля, которая также является планетой, и ничем не отличается от других планет. Коперник утверждал, что вращение Земли вокруг Солнца совершается за год, а вращение Земли вокруг своей оси происходит за сутки.
3. Джордано Бруно, бывший монах, развил систему Коперника и провозгласил о бесконечности Вселенной. За что и был сожжён в 1600 г. в Риме на площади Цветов. Идеи Николая Коперника также продолжали развивать великий ученый Галилео Галилей, датский астроном Тихо Браге, немецкий астроном Иоганн Кеплер. Высказаны первые догадки, что не только Земля притягивает к себе тела, но и Солнце притягивает к себе планеты.
4. А Галилео Галилей изготовил телескоп, и с его помощью сделал открытия, подтверждающие справедливость учения Коперника. Но труды Галилея были запрещены церковью, а он сам в течение 9 лет считался “узником инквизиции”. Г.Галилей впервые выяснил, что тяжелые предметы падают вниз так же быстро, как и легкие.
5. Польский учёный Николай Коперник(1473-1543)разработал схему гелиоцентрического устройства нашей планетной системы, но не смог объяснить причины, под действием которых происходит вращение планет вокруг Солнца. Немецкий астроном Иоганн Кеплер(1571-1630)вывел законы движения планет и высказал предположение, что тела взаимно притягиваются, эта сила прямо пропорциональна массам взаимодействующих тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
6. Исаак Ньютон предложил строгую математическую формулировку закона и впервые доказал, что именно сила тяготения определяет движение планет. Ньютон открыл этот закон в 23 года, но 9 лет не публиковал его, так как неверные данные о расстоянии между Землёй и Луной не подтверждали его идею. Когда это расстояние было уточнено, Ньютон в 1667году опубликовал закон всемирного тяготения.

Как он формулируется? (ответ)

ТЕСТ “ЗАКОН ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИЯ”

1. Как изменится сила взаимодействия двух тел массами m₁ и m₂ , если массу одного из них увеличить в 2 раза, а массу другого уменьшить в 2 раза, не меняя расстояния между ними? (не изменится)

А) увеличится в 2 раза;
Б) увеличится в 4 раза;
В) уменьшится в 4 раза;
Г) не изменится.

2. Что произойдет с силой гравитационного взаимодействия двух тел, если расстояние между ними увеличить в 3 раза? (В 9 раз уменьшится)

А) увеличится в 3 раза;
Б) уменьшится в 3 раза;
В) уменьшится в 9 раз;
Г) не изменится.

3. Почему пуговица, оторвавшись от пальто, падает на землю, ведь она находится значительно ближе к человеку и притягивается к нему? (потому что масса земли намного больше массы человека)

А) потому что человек двигается;
Б) потому что земля больше намагничена;
В) потому что масса земли намного больше массы человека;
Г) Потому что Луна движется вокруг Земли.

4. Как и во сколько раз изменится сила тяготения, если при неизменном расстоянии массы тел возрастут вдвое? (увеличится в 4 раза)

А) увеличится в 4 раза;
Б) уменьшится в 4 раза;
В) уменьшится в 16 раз;
Г) не изменится.

5. Как и во сколько раз изменится сила тяготения, если при неизменных массах тел расстояние между ними увеличится в 2 раза? (уменьшится в 4 раза).

А) увеличится в 16 раза;
Б) уменьшится в 16 раза;
В) уменьшится в 4 раз;
Г) не изменится.

6. Чем объясняется наличие и периодичность морских приливов и отливов на Земле? (движением Луны вокруг Земли)

А) движением Луны вокруг Земли;
Б) движением Земли вокруг Солнца;
В) движением Земли относительно собственной оси;
Г) штормами.

Заключение

– Но наш урок подходит к концу и пора подвести некоторые итоги. Мы с вами повторили основные законы механики, правда у нас не осталось времени, чтобы повторить ещё один очень важный закон-закон сохранения и превращения энергии, но, надеюсь, мы к нему ещё вернёмся на следующих уроках. Вы тоже неплохо поработали с дополнительной литературой, нашли интересные вопросы, исторические сведения. Надеюсь, что на этом ваше знакомство с механикой и её законами не закончится, и вы захотите сами продолжить её изучение с помощью книг. А теперь давайте посчитаем, сколько Ньютонов набрала каждая команда.

Выставление оценок.

Из биографии Ньютона нам известно, что первое время в школе он учился очень посредственно. И вот однажды его обидел лучший ученик в классе. Ньютон решил, что самая страшная месть для обидчика – отнять у него место первого ученика. Дремавшие в Ньютоне способности проснулись, и он с легкостью затмил своего соперника.Разбуженного джинна познания нельзя снова спрятать в темную заплесневелую бутылку. С того счастливого для мировой науки эпизода начался процесс превращения скромного английского школьника в великого ученого.

Хочется надеяться, что сегодняшнее мероприятие разбудит и у Вас жажду новых познаний ведь “великий океан истины” по-прежнему расстилается перед Вами неисследованным до конца.

Список литературы:

1. Синичкин В.П., Синичкина О.П. Внеклассная работа по физике. Саратов ОАО “Издательство” Лицей”, 2002.
2. Юфанова И.Л.Занимательные вечера по физике в средней школе. – М.:Просвещение, 1995.
3. Елькин В.И., Гармаш Л.Д., Браверман Э.М. Физика и астрономия в походе и на природе. М, ”Школьная пресса”, 2003.
4. Ерунова Л.И.Урок физики и его структура. – М.: Просвещение, 1998
5. Детская энциклопедия “Я познаю мир”. – М.: АСТ, 1997
6. http://www.tpg.ua/userfiles/image/Sweden/Kalmar/1.jpg
7. http://www.stihi.ru/pics/2011/09/09/1199.jpg
8. http://www.fictionbook.ru/static/bookimages/00/05/24/00052415.bin.dir/h/n25.png
9. http://www.bestreferat.ru/referat-15487.html
10. http://www.my-ussr.ru/diafilmy/stihi-i-basni/basni-dedushki-krylova/31-basni-dedushki-krylova.jpg