Урок проводится совместно с уроком литературы, на котором просматривается работа с романом “Аэлита”, А.Н. Толстой.
Цели урока:
- Раскрыть взаимосвязь теории Циолковского с понятием Вселенной, объяснить это явления и его законы на основе теории гравитации;
- Показать возможности моделирования космического корабля при изучении закономерностей физических явлений и законов;
- Анализировать и сравнивать результаты измерений, делать выводы;
- Развивать физическое мышление, познавательную и самостоятельную деятельность учащихся.
Задачи:
- Изучение вселенной с помощью физических законов.
- Делать выводы на основе анализа основных закономерностей, и объяснить полученные результаты
- Способствовать развитию потребности в познавательной деятельности.
Формируемые УУД:
- Личностные: Формирование мотивации изучения физики и стремление к самосовершенствованию, стремление к совершенствованию собственной речевой культуры в целом, развитие таких качеств, целеустремленность, инициативность.
- Регулятивные: осуществление регулятивных действий самонаблюдения, самоконтроля, самооценки в процессе коммуникативной деятельности на уроке физики.
- Познавательные: построение логических рассуждений, включающее установление причинно-следственных связей.
- Коммуникативные: формулировка собственного мнения и позиции, способность аргументировать и координировать её с позициями партнёров в сотрудничестве при выработке общего решения в совместной деятельности; умение задавать вопросы; адекватно использовать речевые средства для решения различных коммуникативных задач.
Основные понятия: Закон Всемирного тяготения, основная задача механики, теория Циолковского.
Ресурсы:
- Основные - учебник :Физика 11класс, Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, В.М. Чаругин; Москва “Просвещение” -2010г.
- Дополнительные - презентация
| Этап урока | Деятельность учителя | Деятельность учащихся | Задания, которые приведут к достижению запланированных результатов | Планируемые результаты | |
| предметные | УУД | ||||
| Самоопределение к деятельности. | Мотивация на работу | Подготовка класса к работе. | Включается звукозапись старта ракеты. | Личностные: самоопределение, коммуникативные: планирование учебного сотрудничества учителя с учащимися. | |
| Актуализация знаний. | Выявление уровня знаний (понятия объектов космоса, строение солнечной системы, планет земной группы). | Формулируют тему занятия. | Актуальность в изучении и произведений, выражающих понятий космоса. | Определение объекта (Космос) в жизни человечества. | коммуникативные: планирование
учебного сотрудничества учителя с учащимися. Познавательные: логический анализ объекта. |
| Целеполагание. | Прием “вызов-ответ” (с использованием ассоциации) | Формулируют цели урока | Какие ассоциации возникают у вас на слова: “Вселенная” . | Цель изучения данного объекта в литературных произведениях | коммуникативные: постановка
необходимых вопросов. Познавательные: логический анализ объекта и формулирование поставленной цели. |
| Проблематизация. | Активирует знания учащихся. Создает проблемную ситуацию. | Составление плана решения проблемы. | Выбор произведений и источников в которых изучается космос. | Необходимость понятия Вселенной для объяснения законов физики(вторая космическая скорость, закон гравитации). | коммуникативные: постановка
необходимых вопросов. Познавательные: логический анализ объекта и формулирование проблемы. |
| Организация процесса мыслительной деятельности. | Организация работ 4-х групп. | Участвуют в работе групп, представляют информацию в разной форме, систематизируют материал в обобщающей таблице. | Работа по карточкам. Сравнительный анализ двух планет “Марс” и “Земля”, сравнение основных характеристик. | Расчет величин характеризующих планету “Марс”. | регулятивные: контроль,
усвоение и осознание полученного материала. Личностные: самоопределение. |
| Рефлексия | Учитель возвращается к
предположениям, аргументам учащихся,
высказанным на 1 этапе урока (работа в группах). Изменилось ли ваше мнение? Ваши новые аргументы ? |
Участвуют в обсуждении, приводят примеры. | Применение полученных знаний в создании проекта своего космического аппарата. | систематизируют материал в Мини проекте: “Мой космический аппарат”. | коммуникативные: умение с
достаточной полнотой и точностью выражать свои
мысли. Личностные: самоопределение. |
Оборудование:
- Компьютер.
- Проектор.
План урока:
1. Необходимость изучения Вселенной.
2. Теория Циолковского.
3. Расчет основных характеристик ракет
4. Мини-проект “Мой космический аппарат”.
Ход урока
Урок сопровождается презентацией.
Организационный момент.
- Организация групп.
- Цели и мотивация урока.
- Приобретение новых знаний. Поиск и обработка информации.
- Обобщение.
- Рефлексия. Создание мини проекта в домашних условиях.
Подготовка к уроку сопровождается музыкальной композицией “Межпланетный круизёр” (см. приложение 1).
Урок начинается с прослушивания записи диктора. (см. приложение 2).
Учитель: Добрый день!
Включается звукозапись старта ракеты.
Сегодня мы уделим внимания такому огромному и важному понятию, как космос.
- Какие слова связанные со словом “Космос”, вы можете назвать? (планета, спутник, Вселенная, астероид, ракета, галактика.....).
- Какой закон связывает данные понятия? ( Закон всемирного тяготения )
Объясняет:
- гравитационное взаимодействие во Вселенной;
- взаимное притяжение всех тел друг другу в зависимости от расстояния;
- характер движения небесных тел;
- Что нам дает Вселенная? (является источником, с помощью которого были открыты многие законы и явления в физике).
- Какая взаимосвязь между Вселенной и физическим законом? (Между ними взаимообратная связь, для того чтобы изучить Вселенную необходим физический закон, а чтобы доказать закон необходимы понятия о Вселенной).
Давайте попробуем сформулировать тему нашего урока-
“Вселенная в физических законах и явлениях”
Изучение Вселенной нам это необходимо или нет? Какого мнения придерживаетесь вы? В процессе нашего занятия, мы постараемся ответить на этот вопрос. Может быть, у кого то из вас измениться мнение. Скажите, пожалуйста: “Какие задачи вы можете поставить перед собой в изучении данной темы?”
Изучение Вселенной.
Внедрение законов, как средство изучения Вселенной.
Физик стремится сделать сложные вещи простыми, а поэт простые вещи сложными..... (Ландау Лев Давидович)
В 60-х годах прошлого века много внимания уделялось так называемому конфликту физиков и лириков. Во многих литературных произведения. Это было продемонстрировано.На самом же деле между физиками и лириками нет никаких противоречий, а наоборот, глубокая внутренняя связь.
Л.Ландау писал: “Грош цена вашей физике, если она застилает для вас всё остальное: шорох леса, краски заката, звон рифм...
- А знаете ли вы человека, который смог в себе совместить математика, физика и лирика? (А.Н. Толстой).
- В каком произведении показана эта взаимосвязь? ( “Аэлита”, Алексей Николаевич Толстой).
- Какое физическое понятие представлено в романе? (яйцеобразная (овальная) форма космического корабля в теории Циолковского).
- Как оно представлено? Давайте с вами вспомним.
“ Это был яйцеобразный аппарат был не менее восьми с половиной метров высоты и шести метров в поперечнике. Посредине, по окружности его, шёл стальной пояс, пригибающийся книзу, к поверхности аппарата, как зонт, — это был парашютный тормоз, увеличивающий сопротивление аппарата при падении в воздухе. Под парашютом — расположены три круглые дверцы — входные люки. Нижняя часть яйца оканчивалась узким горлом. Его окружала двойная, массивной стали, круглая спираль, свёрнутая в противоположные стороны, — буфер. Таков был внешний вид междупланетного дирижабля”
- Кто является основоположником теории изучение космоса, которая описана А.Н. Толстого?
Циолковский Константин Эдуардович (1857—1935) — русский ученый и мыслитель, один из основателей космонавтики. Высказывая идеи о возможности освоения околоземного пространства, расселения человека в космосе. Циолковский называет себя “чистейшим материалистом” он полагает, что существует только материя, и весь космос — не более чем очень сложный механизм. В своей научной философской работе он предсказал спутниковую и интернет связь, яйцеобразную (обтекаемую) форму ракеты.
В 1903 году К.Э. Циолковский опубликовал статью “Исследование мировых пространств реактивными приборами”, где впервые доказал, что аппаратом, способным совершить космический полёт, является ракета. Корабль представляет собой железный или стальной шар с многочисленными отверстиями в корпусе, закрытыми толстыми прозрачными стёклами. Основным топливом является жидкий кислород и водород.
Во всех своих философских теориях Циолковским было сказано:
“Человечество не останется вечно на Земле, но в погоне за светом и пространством сначала робко проникнет за пределы атмосферы, а затем завоюет все околоземное пространство...” К.Э.Циолковский
А ведь действительно человек покорил Вселенную, мы определили ее структуру. Человечество наблюдает, как расширяется Вселенная от маленького взрыва, до таких размеров, которые имеет она сейчас.
- Мог ли данный корабль, имея, такую форму совершить полет?
Чтобы разобраться в данном вопросе необходимо решить основную задачу механики.
Определить
- скорость движения,
- расстояние, которое необходимо преодолеть,
- конечную координату или место приземления,
- время движения,
Прежде чем заняться решением этого вопроса, давайте поработаем с вами над справочным материалом, который будет нам необходим .
Работа по карточкам:
| Характеристика | Космический аппарат в теории Циолковского. | Космический аппарат в современной системе. | Примечание |
| Скорость выброса горючего топлива. | 2500 м/с | 4200 м/с | |
| Время движения | 1 единица времени | ||
| Отношения массы топлива к массе ракеты | 1,7 | 6,4 | |
| Высота атмосферы Земли | 118 км | ||
| Расстояние до Марса | 57 мл.км | ||
| Первая космическая скорость. | ? | ||
| Вторая космическая скорость. | ? | ||
| Первая космическая скорость на Марсе. | 0,455 земной скорости. ? | ||
| Вторая космическая скорость на Марсе. | 0,449 земной скорости? | ||
| Экваториальный радиус на Марсе, км | 53,2% земного? | ||
| Экваториальный радиус Земли, км | 6378 | ||
| Масса Земли, кг | 5,9736*1024 | ||
| Масса Марса, кг | 11% от массы Земли? | ||
Совместная работа
Основной величиной в решении данной задачи является скорость.
Определите скорость, с которой должна лететь ракета, чтобы преодолеть силы притяжения со стороны Земли.
Первая группа
Определите расстояние, на которое могла бы подняться ракета с поверхности Земли, чтобы преодолеть силы притяжения. Скорость движения ракеты 4,250 км/с в 1 единицу времени. Определите конечную координату ракеты на планете Марс.
Вторая группа
Определите время движения космического корабля, движущегося с заданной скоростью в подвижной системе отсчета. Бесконечно малыми значениями можно пренебречь.
Третья группа
Определите, во сколько раз сила взаимодействия между Землей и космическим аппаратом отличается от силы взаимодействия между Марсом и космическим аппаратом
Задача: Определите ускорение космического корабля, движущегося с заданной скоростью, используя дифференциальное уравнение за определенный промежуток времени.
Задача: Постройте траекторию движения космического корабля движущегося с заданными скоростью и ускорением. Определите центростремительное ускорение криволинейной траектории.
Если космическому аппарату сообщается скорость меньше первой космической, то он движется по траектории, которая пересекается с поверхностью земного шара, т.е. аппарат падает на Землю. Используя практические расчеты, давайте ответим на вопрос “Мог ли данный корабль, имея, совершить полет?
Но человечество совершило полет в космос? Теория Циолковского нашла свое применения.
- Что для этого было сделано?(Уменьшили массу космического корабля и придали ему более обтекаемую форму)
- Для чего это необходимо? (Скорость ракеты в тысячу километров в час сопротивление воздуха будет огромным. Поэтому удобообтекаемая форма имеет для ракет существенное значение: на преодоление сопротивления воздуха затрачивается меньше энергии. Значит, при прочих равных условиях ракета, имеющая “хорошую” форму, полетит дальше).
Теперь давайте ответим на вопрос: “Изучение Вселенной нам это необходимо или нет?”.
Вселенная – вся система мироздания, весь мир, в которой объяденяются небесные тела, влияющие друг на друга, физическая теория. Но Вселенная объяденяет не только это, а многое другое. А вот, что именно, вы узнаете на следующем уроке.
Мини-проект: Рассмотрев, основные понятия вашему вниманию предлагается, создание космического корабля. Докажите, что ваш космический корабль сможет совершить полет в космос. Может быть вами будут получены другие результат.