Свободное падение

Цели:

• образовательная – сформировать у учащихся понятие свободного падения тел через проведение исследований, показывающих несоответствие их житейского опыта и научных знаний; дать понятие ускорение свободного падения; связать формулы прямолинейного равноускоренного движения и свободного падения, сформировать умения и навыки для применения знаний в конкретных ситуациях;
• развивающая – развивать умение мыслить, анализировать, обобщать; развивать речь учащихся через организацию диалогического общения на уроке; развивать навыки практического труда, формировать чувства новизны и любознательности; развивать самостоятельность, творческое начало, кругозор; показать связь литературы (пословиц) и физики;
• воспитательная – воспитывать внимание, усердие, трудолюбие, аккуратность и умение организовывать свое рабочее место, стремление к достижению поставленной цели.

Тип урока – комбинированный, т. е. урок обобщения и систематизации знаний с элементами объяснения нового материала.

Вид урока: урок нетрадиционной формы – урок-путешествие.

Методы обучения:

• диалогический (с обратной словесной связью),
• проблемный (создание проблемной ситуации),
• частично-поисковый (побуждение к решению проблемной ситуации с помощью поисковой деятельности),
• практический (проведение экспериментальных опытов, решение задач).

Применяемые технологии обучения:

• компьютерная (в течение всего урока);
• игровая технология (в течение всего урока);
• технология проблемного обучения (на этапе формирования новых ЗУНов);
• групповая технология + технология сотрудничества (в течение всего урока);
• тестовая (на этапе актуализации знаний).

Оборудование: компьютер, проектор, экран; стремянка; секундомер; мяч; метр; листы для проверки знаний на этапе актуализации знаний – 5; листы с указанием группы на столах; диски из толстого картона и обычной бумаги – по 5.

Учащиеся распределены на 5 групп по 5 человек.

Слайд 1 (обложка).

Слайд 2 (титульный).

Ход урока

I. Организационный момент (7 мин.)

1) мобилизующее начало (проверка готовности к уроку)(2 мин).

Учитель: Сегодня у нас необычный урок – путешествие «По страницам физики». С этой целью вы разбиты на группы. Выберите в каждой группе командира, ответственных за опыты (3 чел.), ответственного за решения задач. Ребятам выдаются эмблемы с указанием их рода деятельности в группе, которые они прикрепляют к одежде.

С нами будут путешествовать ученые, с открытиями или законами которых мы уже познакомились, изучая физику. Это – Исаак Ньютон, Михаил Ломоносов, Эванджелиста Торричелли, Андре Ампер, Архимед, Галилео Галилей.

Слайд 3. Вспомните, что вы знаете про открытия или законы этих ученых.

2) актуализация знаний (5 мин).

Учитель: Отправляемся в путь. Выберите ученого, который поможет нам перелистнуть страницу и начать путешествие (клик по его фото).

Слайд 4.

Посмотрите, какую пословицу он нам подготовил: «Повторение – мать учения», а ведь она напрямую связана с тем, что мы сейчас собираемся делать – ПОВТОРЯТЬ!

Учитель: Как называлась прошлая тема?

Ученики: Законы Ньютона.

Учитель: Повторим эту тему с помощью тестов.

Учитель: Идет фронтальный опрос с применением тестовой технологии и ИКТ.

Компьютерная и тестовая технологии обучения.

Слайды 5–9.

Учитель пролистывает вопросы без ответов, группы дают на листах ответы. Листы собираются, затем проверяется правильность ответов с помощью компьютера (клик на тот ответ, который выбирает ученик, и автоматически появляется «ВЕРНО» или «НЕВЕРНО». Если ответ не верен, то автоматически слайд повторяется с тем же вопросом)

1. Если на тело не действуют другие тела или действуют, но сумма сил равна нулю (действие тел скомпенсировано), то тело…
   1. Обязательно движется по инерции.
   2. Движется, но обязательно остановится.
   3. Обязательно покоится.
   4. Движется равномерно и прямолинейно или покоится.
2. На рисунке показаны направления действия векторов скорости и ускорения мяча. Какое из направлений на рисунке имеет вектор равнодействующей всех сил, приложенных к мячу?

   Рис. 1	Рис. 2

   1. 1
   2. 2
   3. 3
   4. 4
3. Два мальчика растягивают динамометр. Каждый прикладывает силу 100 Н. Что покажет динамометр?
   1. 100 Н
   2. 200 Н
   3. 0
   4. Нет верного ответа
4. Как будет двигаться тело массой 4 кг под действием постоянной силы 2 Н?
   1. Равноускорено, с ускорением 0,5 м/c²
   2. Равномерно, со скоростью 2 м/с
   3. Равномерно, со скоростью 0,5 м/с
   4. Равноускорено, с ускорением 2 м/c²
5. Укажите верную запись формулы для 2 закона Ньютона.
   1. а =  
   2. m =
   3. а =
   4. F = ma

II. Формирование новых ЗУНов (20 мин.)

Учитель: давайте перейдем на следующую страницу.

Слайд 10. Выберите ученого, который откроет нам эту страницу

(клик на его фото, и страница переворачивается).

Слайд 11. Открывается пословица «У пространства нет предела, а у знаний нет размера».

Пословица говорит, что приступаем к изучению новой темы (клик).

Итак, запишите в тетради название «Свободное падение».

Учитель: перелистнем страницу дальше.

Слайд 12. Выберите ученого (клик на его фото, и страница переворачивается).

Слайд 13. Открывается высказывание «Каждая проблема имеет решение. Единственная трудность заключается в том, чтобы его найти».

1) Мотивация (5 мин.)

Создание проблемной ситуации.

Учитель: Что у вас на столах?

Ученики: Диски из толстого картона и обычной бумаги.

Учитель: Что бы вам хотелось с ними сделать?

Ученики: Бросить. Посмотреть, как они будут падать.

Учитель (проблемный вопрос): Что сейчас мы сможем выяснить?

Ученики: Как ведут себя падающие тела в реальных условиях?

Слайд 14.

Учитель: Тогда выбираем ученого, чтобы он нам перевернул страницу (клик на его фото, и страница переворачивается).

Слайд 15. Открывается пословица «Один добрый опыт важнее семи мудрых поучений»

Учитель: Постарайтесь найти решение нашей проблемы в каждой группе.

Технология проблемного обучения.

Проблемные опыты:

Опыт 1 (тела разных масс)

Возьмите небольшие диски из толстого картона и обычной бумаги (они одного размера). Поднимите их, держа в разных руках, на одинаковую высоту и одновременно отпустите.

Учитель: Что вы заметили?

Ученики: Тяжелый диск упал быстрее, чем легкий.

Учитель: Какие силы действуют на каждый диск?

Ученики: На каждый диск действуют при падении одновременно две силы: сила тяжести и сила сопротивления воздуха.

Слайд 16. Перелистнем страницу (клик на фото ученого).

Слайд 17. Открывается пословица «Лучше один раз увидеть, чем услышать».

Слайд 18 – видео «Падение разных тел».

Учитель: А что можно сказать о скорости падающих тел?

Ученики: Т.к. тела прошли один и тот же путь за неодинаковое время, значит, скорости их различны, ведь начальная скорость была одинаковой и равной нулю. Скорость изменилась по модулю.

Значит, тела получили ускорения. Следовательно, это движение ускоренное (1 доказательство).

Учитель: Сила тяжести вблизи поверхности Земли постоянна, а величина силы сопротивления на разные тела различна. Равнодействующая этих двух сил задает разным телам различные ускорения.

Вывод: Сила сопротивления – причина неодновременного падения тел разных масс.

Слайд 19. «Один добрый опыт важнее семи мудрых поучений».

Опыт 2 (тела одинаковой массы, но разной формы)

Учитель: Бросьте одновременно 2 одинаковых листа бумаги, только один скомканный, а другой – ровный. Что вы заметили?

Ученики: Время падения листов различное.

Учитель: Что вы скажете о массах этих листов?

Ученики: Массы одинаковые.

Учитель: Почему тогда так получилось?

Ученики: Сопротивление воздуха на ровный лист больше, чем на скомканный, т.к. площади поверхности у них разные.

Опыт 3 (тела разных масс падают, как одно целое)

Учитель: Положите легкий бумажный диск на более тяжелый из толстого картона, поднимите их на высоту и одновременно отпустите.

Учитель: Что вы заметили?

Ученики: Тела упали одновременно.

Вывод: Здесь сопротивление воздуха действует только на тяжёлый нижний диск, а сила тяжести сообщает телам равные ускорения в независимости от их масс.

Учитель: Какое заключение можно сделать из этих опытов?

Ученики (вывод): На падение тел влияет сила сопротивления воздуха.

Учитель: Какую цель урока мы можем поставить сегодня?

Ученики: Выяснить:

– как падают различные тела; от чего зависит время их падения; что будет, если не учитывать силу сопротивления.

2). Формирование новых ЗУНов (15 мин).

Учитель: А как вы думаете, что будет, если совсем убрать силу сопротивления?

Ученики: Тогда, наверное, все тела будут двигаться одинаково.

Учитель: Давайте, посмотрим опыт.

Слайд 20. «Лучше один раз увидеть, чем услышать».

Слайд 21. «Движение тел в вакууме».

Ученики: Движению тел не мешает сила сопротивления воздуха.

Учитель: Значит, движение происходит под действием одной только силы тяжести.

Такое движение называется свободным падением.

Слайд 22. Открывается пословица «У пространства нет предела,

а у знаний нет размера».

Учитель: Продолжим изучение новой темы.

Слайд 23. Определение свободного падения. Запись в тетрадь.

Свободное падение – это движение тел под действием только притяжения Земли.

Учитель: Г. Галилей изучал свободное падение, бросая шары с Пизанской башни. Давайте создадим подобие Пизанской башни и проведем опыт.

Слайд 24 «Один добрый опыт важнее семи мудрых поучений»

Опыт 4. Берем высокую стремянку (подобие Пизанской Башни). Одного ученика выбираем играть роль Г. Галилея. Он бросает шар с высоты 1м и 3м. Другой ученик фиксирует время. Данные заносим в таблицу.

Проверим, какое это движение? Равномерное или неравномерное?

Для равномерного движения S₁/S₂ ≈ t₁/t₂ ; у нас 1/3 ≠ 0,45/0,8 (0,333 ≠ 0,56). Следовательно, это движение не является равномерным. Для ускоренного движения S₁/S₂ ≈ t₁²/t₂²; у нас 1/3 ≈ 0,203/0,64 (0,333 ≈ 0,316). Следовательно, свободное падение – движение ускоренное (2 доказательство).

Учитель: Вблизи поверхности Земли сила тяжести, действующая на любые тела, постоянна, и при свободном падении падающее тело должно двигаться с ускорением, причем постоянным (по 2 закону Ньютона). Значит, свободное падение – это ускоренное движение (3 доказательство).

Слайд 25. Это ускорение называется ускорением свободного падения.

Первым к заключению, что свободное падение – это равноускоренное движение пришел Галилей в конце 16 века. В условиях Земли падение тел считается условно свободным, т.к. при падении тела в воздушной среде всегда возникает сила сопротивления воздуха. Идеальное свободное падение возможно лишь в вакууме, где нет силы сопротивления воздуха, и независимо от массы, плотности и формы все тела падают одинаково быстро, т. е. в любой момент времени тела имеют одинаковые мгновенные скорости и ускорения.

Условное обозначение ускорения свободного падения – g.

На поверхности Земли ускорение свободного падения (g) меняется в пределах от 9,78 м/c² на экваторе до 9,83 м/c² на полюсе. При решении многих задач можно принимать g вблизи поверхности Земли равным 9,8 м/c² или 10 м/c².

При падении тел в воздухе на их движение влияет сопротивление воздуха. Поэтому ускорение тел в этом случае уже не равно g.

Ускорение свободного падения всегда направлено к центру Земли и приблизительно равно: g = 9,81м/c².

Учитель: Раз мы убедились, что свободное падение является равноускоренным движением, то проведем аналогию формул.

Слайд 26. Перелистнем страницу (клик на фото ученого).

Слайд 27. Открывается пословица «Яблоня от яблони недалеко падает».

Учитель: Мы прошли равноускоренное движение по оси Х, давайте сравним его со свободным падением.

Рассмотрим вертикальное движение вверх и вниз.

Слайд 28.

Разбираем формулы для скорости и перемещения при данных видах движения, учитывая знаки проекций векторов начальной скорости и ускорения, заполняя таблицу.

III. Закрепление материала (6 мин.)

Слайд 29. Перелистнем страницу (клик на фото ученого).

Слайд 30. «Нужно довольно долго подумать, чтобы принять быстрое решение» (Г. Ландау)

Каждой группе выдается своя задача на листах бумаги, решив которую, производим сверку ответов с помощью компьютера.

Слайды 31 – 35. Клик можно делать на любой номер группы, важно только затем вернуться по стрелке назад к исходному слайду 31.

1 группа: Путешественники решили узнать глубину ущелья, бросив вниз камень. Время полета камня до соударения с землей 3 секунды. Определите глубину ущелья.

Сопротивление воздуха не учитывать.

2 группа: Капля сметаны падает из кувшина 0,6 секунды. Определить высоту полки, на которой находится кувшин со сметаной. Сопротивление воздуха не учитывать.

3 группа: С маяка вниз упал камень. Время его полета до соударения с землей 5 секунд. Определить высоту маяка. Сопротивление воздуха не учитывать.

4 группа: Кирпич упал со стены строящегося здания. Время его падения 1 секунда. Определить высоту здания. Сопротивление воздуха не учитывать.

5 группа: Капля дождя падает 20 секунд. Определить высоту облака. Сопротивление воздуха не учитывать.

На доске проверяется правильность ответа (клик на вопрос в рамке).

IV. Итог урока (2 мин.)

Учитель:

1. Оцените, насколько вы сегодня поняли новый материал, подняв соответствующее количество пальцев.
2. Все ли было понятно?
3. Всем сегодня пятерки.

V. Домашнее задание

Слайд 36. §13, упр. 13.

Слайд 37. ДО СВИДАНИЯ!