План занятия открытого урока по физике "Путешествие в космос"

Государственное бюджетное профессиональное  образовательное учреждение

«Курганский промышленный техникум»

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

ОТКРЫТОГО ЗАНЯТИЯ

                                  по дисциплине «Физика и астрономия»

Тема: « Путешествие в космос»

Разработал: Варлакова М.Л.,

 преподаватель

2016

Пояснительная записка.

Сейчас полет в космос стал обыденным делом, не производит должного впечатления на учеников, дети не мечтают быть космонавтами. В техникуме не проводятся уроки астрономии, которые могли бы дать определенные знания. Хотелось бы, чтобы дети знали героев – покорителей космоса, знали историю его освоения. В результате таких уроков добиваться формирования научного мировоззрения, развития познавательной мотивации, совершенствование интеллектуальных умений, умения устанавливать причинно-следственные связи, развитие культуры мышления и речи, развитие сообразительности, памяти, внимания, интеллекта, любознательности, воспитание взаимопомощи и взаимовыручки, формирование ценностного отношения к достижениям отечественной науки, воспитывать у учащихся чувства патриотизма, гордости за свою Родину.

21 век дает заказ на выпускников, обладающих критическим мышлением, то есть способных ориентироваться в незнакомой ситуации. Поэтому назрела необходимость внедрения в учебный процесс инновационных методик и новых педагогических технологий, призванных обеспечить индивидуализацию обучения и воспитания, развивать самостоятельность учащихся. Информационно-коммуникационные технологии, интерактивные методы, групповая работа, личностно-ориентированный подход  сполна отвечают данным требованиям.

Конспект представляет собой теоретическую разработку как образец проведения урока с нетрадиционными методами и приемами. Урок  направлен на не только закрепление знаний по физике и астрономии, но и углубление знаний учеников о космосе. К конспекту прилагается презентация, детально расписывающая и наглядно демонстрирующая весь ход урока.

На уроке  используются средства мультимедиа (компьютер, проектор). Наглядный материал на космическую тему: стенгазеты, изготовленные учениками.

ПЛАН ЗАНЯТИЯ

Тема занятия: Путешествие в космос

Цель: О: Знакомство учащихся с мировыми достижениями в освоении космического пространства, обобщение знаний по теме реактивное движение, перегрузка и невесомость.

          В: Содействовать формированию патриотических качеств кадетов и чувства сопричастности к истории Отечества на примере достижений отечественной науки и техники, примерах жизни и деятельности великих соотечественников.

          Р: Развитие информационной культуры учащихся.

Тип занятия: Нетрадиционный интегрированный урок (физика, астрономия) обобщения и развития знаний, посвященный дню космонавтики.

Материально-техническое обеспечение занятия:

Дидактическое обеспечение: презентация

Технические средства обучения: персональный компьютер, мультимедийный проектор, демонстрационный экран.

Инструменты и оборудование:  Стенгазеты, видеоролик, раздаточный материал.

Информационное обеспечение занятия:

Литература:

1. Мякишев Г.Я, Физика 11 кл.: Учебн. для общеобразоват. учреждений. – 15-е изд., стереотип. - М.: Просвещение, 2008. – 318с.

2. Касьянов В.А., Физика 11 кл.: Учебн. для общеобразоват. учреждений. – 4-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2004. – 416с.: ил., 8 л. цв. вкл.

3. Степанова Г.Н., Физика 11. М.: Русское слово.

4. Пурышева Н.С., Важеевская Н.Е., Исаев Д.А., Чаругин В.М., Физика 11. М.: Дрофа.

Интернет-ресурсы:

1. Fizika.in.

2. Классная физика

3. Balancer.ru

4. http://www.materinstvo.ru/art/kosmos 

Формирование компетенций в соответствии с ФГОС:

ОК   3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.

ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.

ОК   5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.

ОК 8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации.

Ход занятия

1. Организационный момент:

С берега Вселенной,

которой стала священная земля нашей Родины,

 не раз уйдут ещё в неизвестные дали космические корабли.

 Каждый их полёт и возвращение будут великим праздником.                                                                             С.П. Королёв

Сколько загадочного и таинственного в слове «космос». Во все времена творческие, увлечённые люди вглядывались в звёздное небо, пытаясь постичь секреты неведомых горизонтов.

55 лет прошло с тех пор, как человек «шагнул в космос», а кажется, что это случилось давным-давно. Стали привычными полеты к Международным космическим станциям, а ведь каждый полет – это героический поступок. С древних времен человек рвался в небо. Можно вспомнить Дедала и Икара, Леонардо да Винчи, Циолковского и многих других. Почему людей притягивают звезды? Почему в звездную ночь мы, как завороженные не в силах отвести глаз от ярких мерцающих светил? Может быть, это наша генетическая память дает о себе знать? Может быть, мы на Земле пришельцы, и нам хочется вернуться к звездам?

Весь процесс развития человечества говорит нам о том, что мир познаваем. Но каждый из нас может ощутить себя творцом этого мира, если всю жизнь будет ставить перед собой вопрос: «Почему? Зачем? Как?». Сейчас космос уже не фантастика, а реальность.
2. Сообщение темы, цели занятия, критериев оценки:

Сегодня я хочу вас пригласить совершить полет в космос. Совершая полет, мы узнаем: как человек покорил космос и чего достигло человечество в этой области, обобщим и дополним знания о реактивном движении. Выясним, как вы умеете применять свои знания в решении космических задач.
3. Актуализация знаний:

Учитель: Прежде чем отправиться в космический полет, нам нужно вспомнить основоположников космологии.

Учитель:

В Калуге под Москвой

Учитель жил один простой,

Всю жизнь о космосе мечтал,

Сам нужные науки изучал,

Провёл огромную работу

И начал создавать теорию космических полётов.

Он гений был, и в наши дни

О Циолковском помнить мы должны.

Ученик: Доклад о Циолковском

Учитель:

Но кто построил первую ракету,

Вы знаете об этом?

Конструктор, академик Королёв.

К полёту первый спутник был готов

В минувшем веке, пятьдесят седьмом году.

Он полетел благодаря труду

Конструкторов, ракетчиков, рабочих.

И был он первым в мире, между прочим.

Ученик: Доклад о Королеве

4. Ход урока:

У истоков реактивного движения
- Кто является основоположником ракетодинамики? (Константин Эдуардович Циолковский)
- С чьим именем связано открытие эры освоения человечеством космического пространства? Его называют Главным конструктором. (Сергей Павлович Королев) 
- Какое движение называется реактивным?

Реактивное движение – движение тела, возникающее при отделении некоторой его части с определенной скоростью относительно тела (при истечении продуктов сгорания из сопла реактивного летательного аппарата).

На данном принципе работают реактивные самолеты и ракеты. Каракатицы, осьминоги при движении в воде также используют реактивный принцип перемещения.

Простейшим примером реактивного движения является подъем воздушного шарика при выходе воздуха из него.

Демонстрация реактивного движения.

Накануне полёта 

На принципе реактивного движения работают реактивные самолеты и ракеты. Сила тяги обеспечивается реактивной тягой струи раскаленных газов. Рассмотрим устройство ракеты.

Назначение	Конструкция	Принцип действия
Для вывода в космос ИСЗ, космических кораблей, автоматических межпланетных станций, полезных грузов.		Топливо и окислитель с помощью насосов попадают в камеру сгорания. Топливо, сгорая, превращается в газ высокой температуры и высокого давления, который мощной струей устремляется наружу через раструб специальной формы, называемый соплом. Назначение сопла состоит в том, чтобы повысить скорость струи.

В основе движения ракеты лежат принципы реактивного движения, а значит, это движение подчиняется закону сохранения импульса. Из сопла ракеты с огромной скоростью вылетают продукты сгорания топлива (раскаленные газы) и, согласно закону сохранения импульса, сама ракета получает сильный «толчок» в противоположном направлении.

Продолжаем наш полет.

При полете в космос человек попадает в непривычные для него условия. При взлете, пока не преодолено земное притяжение, космонавт испытывает сильную вибрацию: весь корабль дрожит. Его оглушает рев могучих моторов. Вес его тела увеличивается в несколько раз. Но вот корабль вышел на околоземную орбиту. Вместо шума моторов – необычная тишина. Кончились перегрузки, и тело потеряло свой вес. 

Космонавту нужно привыкать к невесомости. В космосе обстановка непривычна не только для организма, но и для психики человека. Сможете ли вы, например, в течение месяца жить в отрыве от всего земного, в одиночестве? Не испортится ли у вас настроение от того, что нельзя сменить отсек космического корабля на шумную улицу или зеленый прохладный лес, полный звуков и запахов?
Чтобы выдержать все это, космонавту необходимы идеальное здоровье, огромная физическая выносливость. 

В чем особенности этих состояний – перегрузки и невесомости – нам расскажут ------------.

Условия полета:  Перегрузка. Невесомость. 
Ученик 1: теоретическое сообщение
Перегрузка: 
Состояние тела, при котором его вес превышает силу тяжести, называется перегрузкой. 
«Я почувствовал, - вспоминал Гагарин, - какая-то непреоборимая сила все больше и больше вдавливает меня в кресло. И хотя оно было расположено так, чтобы до предела сократить влияние огромной тяжести, наваливающейся на мое тело, было трудно пошевелить и рукой, и ногой…»

При перегрузке вес тела увеличивается на величину, равную произведению массы тела на его ускорение: P=mg+ma. При этом не только все тело сильнее давит на опору, но и отдельные части тела – друг на друга. У человека в состоянии перегрузки затрудняется дыхание, ухудшается сердечная деятельность, происходит перераспределение крови, ее прилив или отлив к голове, появляется нечеткость зрения. Поэтому переносить перегрузки могут только хорошо тренированные люди. 

При взлете и посадке космического корабля ускорение a=6mg, а значит, возникает семикратное увеличение веса. Количественно возрастание веса характеризуется коэффициентом перегрузки, равным отношению ускорения тела к ускорению свободного падения: k=a\g. 

Отрицательные физиологические эффекты, связанные с перегрузками, легче переносятся космонавтом, если его тело располагается перпендикулярно направлению ускорения. Это позволяет выдерживать даже 10-12-кратное увеличение веса. Систематические тренировки на центрифуге помогают космонавтам спокойно переносит перегрузки, сохранять ясную голову и следить за показаниями приборов.

Невесомость:

Состояние тела, при котором его вес равен нулю, называется невесомостью. Но, разумеется, масса тела, находящегося в состоянии невесомости, остается неизменной.

После выключения двигателей, когда космический корабль выходит на орбиту вокруг Земли, его ускорение будет равно ускорению свободного падения a=g. Поскольку ускорение а направлено вниз, к Земле, то вес тела P=mg-ma=0. 

В состоянии невесомости все тела и их отдельные части перестают давить друг на друга. Космонавт при этом перестает ощущать собственную тяжесть. Предмет, выпущенный из его рук, не падает; замирает маятник в отклоненном положении; исчезает различие между полом и потолком. В условиях орбитального полета невесомость раздражает многие функции человека: слабеют мышцы и кости, организм обезвоживается. Но с помощью лечебной физкультуры и лекарств эти неприятные последствия можно устранить. Некоторым космонавтам в состоянии невесомости хорошо помогают русские кислые щи, которые входят в их меню.

Чтобы испытать состояние невесомости, достаточно совершить простой прыжок: до момента приземления вы будете невесомы. Готовя космонавтов к полету, состояние невесомости моделируют в специальных самолетах-лабораториях.

Учитель: Теперь посмотрим, как вы усвоили понятия невесомость и перегрузка. Ответьте на вопросы:

1.                 Пишет ли ручка в космическом корабле? (Да. Действие ручки основано на явлении капиллярности и действии сил поверхностного натяжения, которое сохраняется в условиях невесомости.)

2.                 Можно ли измерить давление воздуха в кабине космического корабля барометром-анероидом? (Да. Главная часть барометра – гофрированная коробочка, из которой откачан воздух.)

3.                 Можно ли измерить вес тела с помощью пружинных весов? (Нет. Отсутствует вес, а значит, и деформация пружины)

4.                 Плавает ли пробка на поверхности воды? (Нет. Она плавает по кабине вместе с другими предметами)

5.                 Вытекает ли вода из носика чайника? ( Нет. В невесомости нет веса, поэтому не возникает разность давлений на различных уровнях – оно одинаково. Жидкость не вытекает, ее приходится выдавливать из сосуда. Поэтому у космонавтов пища находится в особых упаковках.)

6.                 Справедлив ли закон сообщающихся сосудов? (Нет)

7.                 Испытывает ли космонавт боль от ушиба? (Да. III закон Ньютона)

8.                 Можно ли измерить массу с помощью рычажных весов? (Нет. В невесомости и опоры, и тела, лежащие на них, падают к Земле с ускорением, равным ускорению свободного падения, поэтому при любом соотношении массы тела и массы гирь весы будут находится в равновесии).

Учитель: Давайте немного отдохнем, т.е. устроим космический привал. А так как на привале полагается немного чем-нибудь перекусить, то и мы с вами не будем отклоняться от этого правила. Я вам предлагаю съесть яблоко, только оно находится в состоянии «невесомости». (2 участника стоят на стуле и держат на вытянутой руке нитку, к которой привязано яблоко; 2 других участника должны его съесть).

Учитель: Продолжим наше путешествие. Мы летим к созвездиям. Давайте вспомним названия зодиакальных созвездий. Я прочитаю стихотворение, которое называется Пояс зодиака, вы вставьте пропущенные слова.
Пояс зодиака
А. Г. Новак
Снег январский на дороге,
Солнце светит в Козероге.

В феврале день подлиннее,
Солнце светит в ... (Водолее).

В марте много снежных глыб,
Солнце где-то среди ... (Рыб).

А в апреле из ... (Овна)
Солнце греет уж сполна.

В мае солнышко в ... (Тельце) -
Жди веснушки на лице.

В июне Солнце в ... (Близнецах),
Фанту дети пьют в кустах.

В июле солнце катит к ... (Раку),
Меломан - на грядку к маку.

Август школы открывает,
... (Лев) за солнце убегает.

За окном "засентябрит",
... (Дева) Солнце приютит.

В октябре, по мненью сов,
Солнце светит из ... (Весов).

В ноябре на небосклоне
Сияет Солнце в ... (Скорпионе).

В декабре, как сорванец,
За Солнце спрячется ... (Стрелец). 

Исторический этап
Учитель:
Мечта людей не только взлететь, но и преодолеть притяжение Земли сбылась 12 апреля 1961 года. Сказку сделал былью смоленский парень, гражданин своего Отечества. 
Учитель:  Через четыре года новый был успех -­

Поднялся в космос первый человек.

Гагарин Юрий выполнил полёт.

Вокруг Земли наш облетел пилот.

Благополучно завершил виток

Космический корабль «Восток».

Ученик: Доклад о Гагарине.

Учитель: 2016 год объявлен указом Президента РФ «Годом Российского кино». В нашей стране снято много фильмов и передач о космосе, космонавтах и космонавтике. Какие фильмы вы смотрели? Студенты 112 группы тоже создали видеоклип в память о Юрии Гагарине.

Клип «Каким он парнем был».

Учитель:

Обычным шумом улица полна,

Идёт весна, рабочий день в разгаре,

И из Вселенной радиоволна

Приносит имя всем: Гагарин.

Оно во все врывается края,

Во все сердца, как ласточка, влетает,

И мать Земля, дыханье затая,

Полёт героя-сына наблюдает.

Учитель:

Назовите фамилию первой женщины-космонавта. О ней нам расскажет____________.

Ученик 1:- Валентина Владимировна ТЕРЕШКОВА - первая в Российской армии женщина-генерал. Причем генерал ВВС;

Учитель:

Еще одна женщина, покорившая космос – это Светлана Совицкая. Она перавя женщина, которая вышла в открытый космос. О ней нам расскажет____________.

Ученик 2: Совицкая С.Е.

Учитель: Изучение космического  пространства позволяет  ученым делать фундаментальные открытия, проводить невозможные в земных условиях исследования солнечной системы и вселенной, изучить солнечно-земные связи, накопить качественно новые и просто статистические данные о Земле и окружающем ее космическом пространстве. 

Быть космонавтом было престижно, но почему-то сейчас наши выпускники не мечтают стать космонавтами. Наверное, они понимают, что эта профессия только для сильных и мужественных людей, ответственных и физически крепких. Много ли среди вас тех, кто может себе отказать во вредных привычках? Рано вставать, несколько часов заниматься спортом и т.д.?

Дорога в космос начинается на Земле, и путь к звездам подвластен лишь людям, сильным телом и духом. Современная подготовка к космическим полетам отличается большой интенсивностью и плотностью.

В течение двух лет кандидат в космонавты должен полностью освоить программу и сдать зачеты более чем по 20 упражнениям. Для получения отличной оценки надо, например, пробежать 3 км за 12 минут 20 секунд, проплыть 800 метров за 19 минут, подтянуться на перекладине 14 раз, удержать угол в упоре 25 секунд, проплыть 100 метров за время не более 1 минуты 40 секунд.

5. Закрепление материала:

Космические задачи
Задания взяты из пособия В.Н.Ланге «Экспериментальные физические задачи на смекалку» («Наука», М., 1974)
1. № 106. Космонавту, находящемуся в открытом космосе, необходимо вернуться на корабль. На Земле это задача нехитрая, знай себе шагай, но в космосе все значительно сложнее, так как оттолкнуться ногами не от чего. Как же космонавту сдвинуться с места?
Ответ: Необходимо бросить какой-нибудь предмет в сторону, противоположную ракете. Тогда, в соответствии с законом сохранения импульса, человек приобретет скорость, направленную к ракете: v=mv\M. Подобным же образом движется и сама ракета, отбрасывая продукты горения в одну сторону и двигаясь в противоположную.
2. № 115. Космонавту, вышедшему в открытый космос и не связанному с кораблем, надо повернуться на 180⁰. Как ему поступить?
Ответ: Проделать следующий цикл движений в соответствии с законом сохранения момента импульса: вытянуть правую руку в сторону, затем прижать ее к груди, опустить вдоль туловища, снова вытянуть в сторону и т.д.

Учитель:

А теперь конкурс «Словесная дуэль». Выходят 5 человек, кто назовет больше слов на тему: «Космос», тот и победил.(2 минуты)

6. Подведение итогов занятия:

Возможно, кто-то из вас тоже захочет связать свою жизнь с космосом. Тогда через много лет он придёт к нам и расскажет много интересного. Выйдите сегодня вечером на улицу – посмотрите ещё раз на ночное небо.

7. Домашнее задание:

На экране монитора в Центре управления полетом отображены графики проекций скоростей двух космических аппаратов перед их стыковкой   (см. рис.). Аппараты двигаются в одном направлении, масса первого из них 10т, масса второго 15т, С какой скоростью будут двигаться аппараты после их стыковкой? Изобразите эту скорость на графике (цветной линией). Варианты ответов:

А) 400м/с         Б) 2400м/с            В) 6800м/с             Г) 7600м/с

8. Рефлексия:

Ну вот и закончился наш полет.

Что больше всего запомнилось вам на уроке?

Что не понравилось?

Приложение.

Задания к этапу «Невесомость»

1.                 Пишет ли ручка в космическом корабле? 

2.                 Можно ли измерить давление воздуха в кабине космического корабля барометром-анероидом? 

3.                 Можно ли измерить вес тела с помощью пружинных весов?

4.                 Плавает ли пробка на поверхности воды? 

5.                 Вытекает ли вода из носика чайника? 

6.                 Справедлив ли закон сообщающихся сосудов? 

7.                 Испытывает ли космонавт боль от ушиба? 

8.                 Можно ли измерить массу с помощью рычажных весов? 

·                   Задания к этапу «Космические задачи»
1. № 106. Космонавту, находящемуся в открытом космосе, необходимо вернуться на корабль. На Земле это задача нехитрая, знай себе шагай, но в космосе все значительно сложнее, так как оттолкнуться ногами не от чего. Как же космонавту сдвинуться с места?
2. № 115. Космонавту, вышедшему в открытый космос и не связанному с кораблем, надо повернуться на 180⁰. Как ему поступить?

·                   Видео ролики:

1.                 Слайд-шоу "Реактивное движение". Иллюстрированный и озвученный рассказ о проявлении закона сохранения импульса в реактивном движении (полет воздушного шарика, полет ракеты).

http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/98b34435-9282-4d1a-8dd3-bc5d54f9b3ac/9_194.swf

2.                 "Реактивный" механизм движения. Анимация. Учебный материал

http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/251aa97e-cb98-48a4-8d3e-0aab584ddb83/%5BBI7GI_5-04%5D_%5BAN_02%5D.swf

Интересные факты о  космонавтах:

- встают космонавты по звонку, сигналу, который отправляется из ЦУПа на МКС. Звуковой сигнал - мелодия, которую выбирает либо сам астронавт, либо его семья;

- из-за отсутствия притяжения Земли, позвоночник немного удлиняется, и космонавт становится выше примерно на 5-8 сантиметров. К сожалению, это не очень хорошо, и подобный "рост" сопровождается различными усложнениями. Например, может болеть спина, или ущемится нерв. Всякое случается;

- человек, который храпел на Земле, в космосе храпеть не будет. Все потому, что именно сила притяжения вызывает храп. В космосе отмечены лишь единичные случаи храпа спящих космонавтов. Кстати, некоторые другие отклонения сна тоже исчезают в условиях невесомости.