Урок обобщения и повторения темы "Основы динамики"

Урок повторения и обобщения темы « Основы динамики»

(10-й класс).

Цели урока:

1. Систематизировать и обобщить знания учащихся по теме.

2. Развивать логическое мышление, умение анализировать и обобщать   

    изученный материал, творческие способности.

3. Воспитывать умение работать организованно, в творческих группах.

Оборудование: Портреты Аристотеля, Г.Галилея, И.Ньютона, таблицы « Силы трения», « Виды деформаций», «Закон всемирного тяготения», плакат с текстом графической задачи.

Раздаточный материал:

1. Для решения экспериментальных задач: напольные весы,  

    деревянный брусок, динамометр с фиксатором, линейка, монета.

2. Карточки с тестовыми заданиями  каждому ученику.  

План урока.  

1.     Вступление учителя-2 мин.

2.     Выступление групп с рекламой сил в механике -9 мин.

3.1 Решение экспериментальных задач капитанами групп.

3.2 Тестирование остальных учащихся – 10 мин.

3.3 Самопроверка выполнения теста – 2 мин.

4.  Решение задач – парадоксов -5 мин.

5. Отчёт капитанов о решении задач -5 мин.

6. Аукцион графика -5 мин.

7. Подведение итогов урока -2 мин.

Содержание урока.

1.     « Мыслящий ум не чувствует себя счастливым, пока ему не удастся связать воедино разрозненные факты, им наблюдаемые». Это мудрое изречение принадлежит венгерскому радиохимику Дьёрдью Хевеши (1885-1966).

Так пусть же и ваши мыслящие умы почувствуют себя счастливыми оттого, что им удастся собрать воедино информацию о различных силах в механике и о законах динамики. Цель нашего урока - повторение и систематизация знаний по теме « Основы динамики». К сегодняшнему уроку каждый из вас решил задачи на применение законов Ньютона, их вы сдадите на проверку, а сегодня мы проводим урок – конкурс между командами.

2.          К сегодняшнему уроку каждая группа получила домашнее задание – приготовить рекламу одной из сил. Реклама – конкретное сообщение по данной теме продолжительностью 2-3мин, которое предлагает изучать одну из сил в механике.

Первая группа рекламирует силу упругости.

Вторая группа рекламирует силу трения.

- Вы хотите знать, почему  трудно сдвинуть с места тяжёлый шкаф?

- Вы хотите понять, почему в холодный зимний день у движущегося  

  автомобиля колёса не вращаются, а скользят по снегу?

- Почему опасно вести машину по обледенелой дороге?

- Тогда пользуйтесь зависимостью силы трения от силы нормального давления, известной ещё в Древнем Египте, известной, в настоящее время как закон, сформулированный французским физиком Амонтоном в 17 веке.

- Она представляется в виде прямой пропорциональности F=N, где  F        - сила трения, N -сила нормального давления,- коэффициент трения, характеризующий сразу два тела, соприкасающиеся друг с другом.

- Изучая силу трения, вы узнаете, что сухое трение бывает трёх видов: покоя, скольжения и качения.

- А причиной возникновения трения является взаимодействие атомов и молекул, из которых состоят тела.

-Изучая движение под действием силы трения, вы научитесь рассчитывать тормозной путь, и узнаете, что пройденный до остановки путь пропорционален квадрату начальной скорости s=mv/2F.

- Итак, если вы хотите понять, что ходьба человека становится возможной        

   только благодаря действию силы трения.

- А для уменьшения трения нужно использовать смазку или заменить сколь     

   жение качением.

- Изучайте силу трения.

Третья группа рекламирует силу всемирного тяготения.

3.1  Сейчас я предлагаю вам выполнить тест, проверяющий знание вами законов, принципов и сил в механике. ( Учащиеся выполняют задания теста в двух вариантах).

                        Тест по теме: «Законы динамики»

Вариант 1.                                                                                                                _®

1.     Автомобиль движется равномерно и прямолинейно со скоростью v. Какое направление имеет равнодействующая всех сил, приложенных к автомобилю?

                                                                                                          _®

                    1                                       А. 1.   Б. 2.   В. 3.   Г. 4.   Д. F = 0.

                                                                                 _®

2

4

                                                    v

                    3                            

2.     Как будет двигаться тело массой 2 кг под действием силы 4 Н?

А. Равномерно, со скоростью 2 м/с.

Б. Равноускоренно, с ускорением 2 м/с².

В. Равноускоренно, с ускорением 0,5 м/с².

Г. Равномерно, со скоростью 0,5 м/с.

3.     Две силы F₁ = 3 Н и F₂ = 4 Н приложены к одной точке тела. Угол между векторами сил равен 90⁰. Чему равен модуль равнодействующей этих сил?

А. 7 Н.   Б. 1 Н.   В. 5 Н.   Г. .

4.     Под действием силы 2 Н пружина удлинилась на 4 см. Чему равна жёсткость пружины?

А. 2 Н/м.   Б. 0,5 Н/м.   В. 0,02 Н/м.   Г. 50 Н/м.   Д. 0,08 Н/м.

5.     У поверхности Земли  (т.е. на расстоянии R от её центра) на тело действует сила всемирного тяготения, равная 36 Н. Чему равна сила, действующая на это тело на расстоянии 2 R от центра Земли.

А. 18 Н.   Б. 12 Н.   В. 4 Н.   Г. 9 Н.   Д. 36 Н.              

6.     На рисунке 1 представлены направления скорости v и ускорения a мяча. Какое из представленных на рисунке 2 имеет вектор равнодействующей всех сил, приложенных к мячу?

       _®                                  

    v                                   2                          А. 1.   Б. 2.   В. 3.   Г. 4.   Д. 5.

             _®

             а                1                    3

                                5         4

      рис. 1                  рис. 2

7. На рисунке 3 показаны направление и точка приложения вектора силы F₁, действующей при ударе мяча. На каком из рисунков (рис. 4) правильно показаны направление и точка приложения силы F₂, возникающей при взаимодействии по третьему закону Ньютона?                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                

     А. 1.   Б.2.   В.3.   Г. 4.                                                           _®               F₂       F₂

 

                    ^®                                                    _{®                               ®}

   F₁      рис. 3                F₂                   F₂                                             

                                          1.                 2.                    3.                       4.

                                                                           рис.4

Вариант 2.                                                                   

1.     При движении парашютиста сумма векторов всех сил, действующих на него, равна нулю. Какой из графиков зависимости модуля скорости парашютиста от времени (рис. 1) соответствует этому движению?

 

   v                  v               v               v

             ₀                   t       ₀                t      ₀               t       ₀               t          А.1.   Б.2.   В.3.   Г.4.          

           1                 2              3                 4

                   рис.1

2.     Как будет двигаться тело массой 8 кг под действием силы 4 Н?

А. Равномерно, со скоростью 2 м/с.

Б. Равноускоренно, с ускорением 2 м/с².

В. Равноускоренно, с ускорением 0,5 м/с².

Г. Равномерно, со скоростью 0,5 м/с.

Д. Равноускоренно, с ускорением 32 м/с.

3.     Две силы F₁ = 2 Н и F₂ = 4 Н приложены к одной точке тела. Угол между векторами этих сил равен 0⁰. Чему равен модуль равнодействующей этих сил?

А. 6 Н.   Б. 2 Н.   В.  Н.   Г. 20 Н.

4.     Пружина жёсткостью 100 Н/м растягивается силой 20 Н. Чему равно удлинение пружины?

А. 5 см.   Б. 20 см.   В. 5 м.   Г. 0,2 см.

5.     У поверхности Земли (т.е. на расстоянии R от её центра) на тело действует сила всемирного тяготения, равная 36 Н. Чему равна сила тяготения, действующая на это тело на расстоянии 2 R от поверхности Земли?

А. 9 Н.   Б. 12 Н.   В. 18 Н.   Г. 36 Н.   Д. 4 Н.  

6.     На рисунке 2 представлены направления векторов скорости v и ускорения a мяча. Какое из представленных на рисунке 3 направлений имеет вектор равнодействующей всех сил, приложенных к мячу?

 

                V                                 5       1                                             

                                                                                                            

       a                                  4                2                                    А.1.   Б. 2.   В.3.    Г.4.   Д.5.                

                                                       3

        рис. 2                             рис. 3

7.     На рисунке 4 показаны направление  и точка приложения вектора силы F₁, с которой Земля действует на Луну по закону всемирного тяготения. На каком из рисунков  (рис. 5) правильно показаны направление и точка приложения силы F₂, возникающей по третьему закону Ньютона?

 

    З              F₁             Л             А. 1.   Б. 2.   В. 3.   Г. 4.

        рис.4  

                                                                                                                              F₂                            F₂

 

F₂                                                                         F₂                                                                                   

           1                                   2                                           3                                4        

                                                                    рис.5

Одновременно, капитаны групп решают экспериментальные задачи.

1)    Человек, стоя на платформе весов, быстро приседает и выпрямляется. Как изменяются показания весов во время этого движения?

2)    Измерьте ускорение деревянного бруска при его движении под действием сил упругости и трения.

3)    Поместите на линейке монету. Постепенно поднимайте конец линейки, пока монета не начнёт скользить. Измерьте высоту и основание полученной наклонной плоскости и вычислите коэффициент трения.

Учитель. Теперь самопроверка теста. Я называю правильные ответы, если вы ответили верно, то рядом со своим ответом поставьте знак «+», а если ваш ответ неверен, то знак « - » . Оцените свои знания, пользуясь критериями, представленными в таблице.

Число правильных ответов	Оценка
7 5-6 4 0-3	« 5» «4» «3» «2»

4. Учитель. Парадокс – это суждение, расходящееся с общепринятым научным представлением о знании. К сегодняшнему уроку каждая группа приготовила по одному вопросу – парадоксу. Вам нужно внимательно выслушать вопрос и найти в нём ошибку.

А. Действие,- гласит 3-ий закон Ньютона, - всегда равно и противоположно противодействию. Это значит, что, если лошадь тянет телегу, то и телега тянет лошадь назад с такой же силой. Но ведь тогда телега должна оставаться на месте: почему же всё - таки она движется? Почему эти силы не уравновешивают друг друга, если они равны?

( Ответ. Силы не уравновешивают друг друга потому, что приложены к разным телам: одна – к телеге, другая - к лошади. И так как телега свободно перемещается на колёсах, а лошадь упирается в землю, то телега катится в сторону лошади).

Б. Жившего в 4 веке до нашей эры (384 -322 гг.) знаменитого греческого   учёного Аристотеля недаром называют «отцом наук». Его вклад в развитие наук о природе, в том числе и в физику, огромен. Однако, не всегда взгляды и умозаключения Аристотеля совпадали с принятыми в настоящее время. Рассмотрим для примера одно рассуждение, принадлежащее ему.

Камень под действием собственного веса падает с определённой скоростью. Если положить на него ещё один такой же камень, то лежащий сверху будет подталкивать нижний, в результате чего скорость нижнего возрастёт.

Между тем сейчас твёрдо установлено, что все тела, независимо от их массы, падают с одним и тем же ускорением, то есть за одинаковые промежутки времени увеличивают скорость на одну и ту же величину.

В чём же заключается допущенная Аристотелем ошибка?

(Ответ: Аристотель предполагал, что роль положенного сверху камня сводится к тому, чтобы подталкивать нижний. На самом деле, одновременно с увеличением в два раза силы, приводящей камни в движение (силы тяжести, действующей на камни), ровно во столько же раз увеличивается приводимая в движение масса, а ускорение остаётся неизменным в соответствии со вторым законом Ньютона.

В. Загадка сил всемирного тяготения.

Закон всемирного тяготения записывается следующим образом: F=Gmm/R. Анализируя это соотношение, легко прийти к любопытным выводам: при неограниченном уменьшении расстояния между телами сила их взаимного притяжения должна возрастать также неограниченно, становясь бесконечно большой при нулевом расстоянии. Почему же в таком случае мы без особого труда поднимаем одно тело с поверхности другого (например, камень с земли), встаём со стула?

(Ответ: во-первых, если тела соприкасаются, это не означает, что равна нулю величина R,фигурирующая в законе всемирного тяготения. Так, например, для двух соприкасающихся шаров с радиусами R и R нужно записать: R=R+R. Во – вторых, законы физики имеют определённые границы применимости. Доказано, что закон всемирного тяготения перестаёт быть справедливым как при очень малых, так и при очень больших расстояниях. Он верен лишь при 1см < R < 5*10 см).

5. Теперь послушаем отчёты капитанов групп о решённых экспериментальных задачах.

( Капитаны рассказывают о своей работе.)

6. Учитель. Математика – язык науки, даёт нам возможность сконцентрировать в минимальном объёме огромную информацию об окружающем мире. Сегодня у вас есть возможность показать, как вы владеете этим языком. Итак, проводим аукцион графика: кто больше почерпнёт информации из данного графика.

m=5 кг

F=const на всех участках.

7. Итак, сегодня мы вспомнили и сгруппировали свои знания по теме «Основы динамики», творчески работали. Надеюсь, что все приобретённые ранее знания на уроках по теме станут для вас теперь не разрозненной мозаикой, а связанными в единое целое, образующими законченную, логически обоснованную картину. Такая картина имеет смысл: в ней легче ориентироваться.

    Закончить урок я хочу словами Л.Н.Толстого: « Наука вовсе не трудна и не тяжела, она, напротив, имеет своё обаяние для каждого человеческого ума, обаяние точности, полноты и системы».