Методическая разработка урока физики «Физика — фундаментальная наука о природе. Связь физики с техникой и астрономией. Физика в будущей профессии геолога»

Цели урока: Ознакомить учащихся с методами дисциплины «физика», сформировать представление о физике как науке. Ввести термины и понятия: методы научного познания, эксперимент, теория в процессе познания, моделирование физических явлений и процессов, гипотезы, физические законы, физические теории, границы применимости физических законов и теорий, основные элементы физической картины мира; уметь различать эти понятия в процессе изучения курса физики. Выявить связь физики с техникой и астрономией. Рассмотреть роль физики в будущей профессии геолога.

Ход урока

1. Организационный момент. Инструктаж по технике безопасности в кабинете (вводный) физики. Правила поведения и работы в кабинете физики.
2. Входной тест ( установить уровень подготовленности учащихся по физике и выстроить индивидуальную траекторию обучения).

1 вариант

1. Какими электрическими зарядами обладают электрон и протон?

А. Электрон – отрицательным, протон – положительным.

Б. Электрон – положительным, протон – отрицательным.

В. Электрон и протон – положительным.

Г. Электрон и протон – отрицательным.

2. Сколько электронов в нейтральном атоме водорода? 

А. 1. ; Б. 2. ; В. 3. ;Г. 4.

3. Как называется единица измерения силы тока? 

А. Ватт. ; Б. Ампер.; В. Вольт. ; Г. Ом.
4.Каково напряжение на участке электрической цепи сопротивлением 20 Ом при силе тока 200 мА?

А. 4000 В.;Б. 4 В.; В. 10 В. ;Г. 0,1 В.

5. Линзы имеют следующие значения оптической си­лы: 1,5 дптр, 3 дптр. У какой из линз фокусное рас­стояние больше? 
А. у первой; Б. у второй ;В. имеют одинаковое фокусное расстояние

6. Установите соответствие между физическими величинами и приборами для их измерения.

7. Амплитуда колебаний - это...........................колеблющегося тела от положения............ 

8. Явление превращения пара в жидкость, называется....

А. кристаллизация

Б. плавление

В. кипение

Г. конденсация

9.В 1983 г. в Антарктиде была зарегистрирована самая низкая температура воздуха -82,2 °С. Можно ли измерить такую температуру ртутным и спиртовым термометрами?

А. нельзя

Б. можно только спиртовым термометром

В. можно только ртутным термометром

Г. можно как спиртовым, так и ртутным термометрами

10. Сила упругости - это сила, возникающая в теле в результате его ..............и стремящаяся вернуть тело в..........................

11. Установите соответствие между физическими величинами и формулами для их вычисления.

12. Потенциальная энергия - это...

 А. Энергия взаимодействия тел, либо частей тела, между собой.

Б. Энергия тела, которую оно имеет вследствие своего движения.

В. Энергия тела, зависящая только от его внутреннего состояния.

Г. Энергия, содержащаяся в атомных ядрах и выделяемая при ядерных реакциях.

2 вариант

1. Каким электрическим зарядом обладает нейтрон?

А. отрицательным

Б. положительным

В. не имеет заряда

Г. положительным и отрицательным

2. Сколько электронов в нейтральном атоме гелия? 

А. 1.;Б. 2. ; В. 3. ; Г. 4.

3. Как называется единица измерения напряжения? 

А. Ватт. ; Б. Ампер.; В. Вольт. ; Г. Ом.

4.Какова сила тока в цепи, если на резисторе с электрическим сопротивлением 10 Ом напряжение равно 20 В?

А. 2 А; Б. 0,2 А; В. 200 А; Г 30 А

5. Соотнесите физическую величину и единицу измерения в системе СИ

6. Линзы имеют следующие значения оптической си­лы: 2дптр, 3,5 дптр. У какой из линз фокусное рас­стояние больше? 
А. у первой

Б. у второй

В. имеют одинаковое фокусное расстояние

7. Явление превращения жидкость в пар, называется....

А. кристаллизация; Б. плавление; В. кипение; Г. конденсация

8. Конвекция – это процесс......, осуществляемый путем энергии потоками жидкости или ....................

9. Упорядоченное направленное движение заряженных частиц называется.......

10. Кинетическая энергия - это...

А. энергия взаимодействия тел, либо частей тела, между собой.

Б. энергия тела, которую оно имеет вследствие своего движения.

В. энергия тела, зависящая только от его внутреннего состояния.

Г. энергия, содержащаяся в атомных ядрах и выделяемая при ядерных реакциях.

11. Подобрать правильные определения

12. В какой цвет окраши­вают наружную по­верхность самолетов, чтобы избе­жать их перегрева?

А. не окрашивают

Б. не имеет значения

В. в темный цвет

Г. в светло - серебристый

3. Введение в тему занятия

Физика – одна из наук, изучающих природу. Своё название физика получила от греческого слова «фюзис», что в переводе означает «природа».

В XVIII веке М.В. Ломоносов ввел в русский язык слово “физика”, издал в переводе с немецкого первый учебник по физике.

Чтобы успешно заниматься физикой, нужно знать не только явления и законы физики, а важно понять, как она создавалась, какова роль эксперимента, какова роль теории, какова роль физики в будущей профессии геолога.

Физика — это наука, зани­мающаяся изучением простейших и вместе с тем наи­более общих свойств окружающего нас материального мира. Поэтому понятия физики и ее законы лежат в ос­нове любого раздела естествознания.

В настоящее время физика очень тесно связана с астро­номией, геологией, химией, биологией и другими естест­венными науками. Она многое объясняет в этих науках, предоставляет им мощные методы исследования.

Для этого существуют методы научного познания.Они представляют собой общие способы получения знаний о природе.

Схема метода научного познания

Эксперимент – это метод познания, при помощи которого все явления действительности исследуются в условиях.

Физика использует разнообразные виды эксперимента

1. натурный (реальное падение реальных ядер с Пизанской башни)

2.  компьютерный (моделирование поведения газа, состоящего из большого числа упругих шариков)

3. модельный (Изучение сопротивления воды движению судов на их уменьшенных моделях)

4. мысленный (Рассуждения Галилея о наблюдении движения в каюте плывущего корабле)

Исследование явлений начинается с наблюдений, при которых ученый не ограничивается общими качественными впечатлениями от явлений. Ему надо найти количественные характеристики явления в виде величин, которые подлежат измерении.Когда величины найдены и проведены измерения, то пытаются установить количественную зависимость одних величин от других в виде математических формул. Если такая зависимость установлена, то говорят, что был открыт опытный физический закон. 

Для объяснения наблюдаемых явлений или законов, установленных путем экспериментов, выдвигается гипотеза.

Гипотеза- это  предположение или догадка; утверждение, предполагающее доказательство.

Физическая теория объединяет несколько опытных закономерностей и гипотез и дает объяснение целой области явлений природы с единой точки зрения. Теория позволяет не только объяснять наблюдаемые явления, но и предсказывать новые.

Физический закон устанавливает количественную зависимость одних физических величин от других. Законы могут быть получены двумя способами:

1. В результате обобщения данных экспериментов (опытные законы)

2. Путем выводов из известных законов (теоретические законы)

Моделирование – метод научного исследования, в котором изучаемое физическое явление (или объект) заменяется другим, сходным с ним – моделью. Модели могут быть материальными и идеальными.

Физика образует фундамент главнейших направлений техники:

1. электротехника и энергетика,
2. радиотехника и электроника,
3. светотехника,
4. строительная техника,
5. гидротехника,
6. значительная часть военной техники выросли на основе физики.

Примеры, подтверждающие значение физики для техники:

• На механике, на ее законах, построены все движущиеся узлы и механизмы. С помощью физики рассчитывается линейная и угловая скорость, ускорение, сила трения. Все подшипниковые узлы подбираются на основе физических расчетов. Без знания коэффициента трения здесь не обойтись.
• Раздел "Динамика" позволяет проводить расчет сил в конструкции на изгиб, на сжатие, на растяжение, на излом. Это очень важно, например, в строительстве автомобилей и другой тяжелой техники.
• Раздел "Акустика" в физике нужен для расчета звуковоспроизводящей аппаратуры, громкоговорителей а также для производства эхолотов, дальномеров.
• Создание микроскопов позволило изучить строение различных веществ.
• Все оптические приборы в технике рассчитываются на основе формул, применяемых в оптике. Это и бинокли, и перископы, и прицелы, и даже фары автомобилей. Везде нужно знать коэффициент преломления, коэффициент кривизны.
• Вся техника, работающая на принципе электромагнитной индукции, рассчитывается по физическим законам: электрогенераторы, электродвигатели.Развитие электронной техники – появление калькуляторов, новых моделей телевизоров, компьютеров и т.д. – стало возможным благодаря созданию полупроводниковых материалов, обладающих специфическими электрическими свойствами.

Как же физика связана с астрономией?

Физика и астрономия тесно связаны между собой, а именно в течение многих  веков астрономия была привязана к Земле. Так, движение Луны вокруг Земли и падение тел на Землю происходят по одной и той же причине – силе тяготения. Одинаковы процессы, происходящие, например, в недрах Солнца и в ускорителях частиц, установленных на Земле. Развитие физики приводит к новым открытиям и в астрономии. В частности, изучить строение и состав звезд стало возможным благодаря использованию специальных физических методов исследования. Космические полеты стали реальными, когда научились рассчитывать траектории космических кораблей и создавать специальные материалы, обладающие необходимыми свойствами: прочностью, легкостью, жаростойкостью и т.п.Еще на заре человеческого общества у людей возникла необходимость ориентироваться при передвижении к своему жилищу, к местам охоты и т.д. По мере развития земледелия появилась потребность в отсчете времени, например, для проведения сельскохозяйственных работ, в соответствии с наступлением того или иного времени года. Однако у древнего человека не было никаких приборов для измерения времени или расстояний. Именно по расположению и движению Солнца, Луны и звезд на небе люди уже более двух тысяч лет назад научились ориентироваться на местности и вести счет больших и малых промежутков времени. Так возникла потребность в изучении звездного неба и появилась еще одна наука – астрономия (слово «астрономия» образовано от греч. astron – звезда и nomos – закон).

Какие же знания физики помогают в профессии геолога?

Геолог - это специалист, который изучает участки геосферы, на предмет содержания в них полезных ископаемых. Это необходимо для разработки и добычи различных пород земной коры, для определения их принадлежности, возраста, истории образования. 

Если бы гео­логам не помогала физика, то не были бы от­крыты многие месторождения железа, нефти, меди и других полезных ископаемых. Появи­лась новая наука —геофизика, кото­рая изучает физические свойства Земли и фи­зические процессы, происходящие в ней.

Геофизики используют приборы, с помощью которых невидимое становится видимым. Так, например, у человека нельзя простым глазом увидеть сердце, а с помощью рентгеновского аппарата это сделать очень просто. Так же и в геологии: то, что под землей не увидит глаз, «увидят» сложные геофизические приборы. Эти приборы отмечают различие в магнитных, элек­трических и других свойствах горных пород и руд. Проникновение физики и физических методов исследования в геологию идет в основном через геофизику, оно также внедряется непосредственно из различных разделов физической науки, например, в связи с проблемой определения возраста различных геологических объектов с помощью явления радиоактивности различных атомных ядер в составе минералов.

4.Подведение итогов урока.

5. Домашнее задание: мини – сообщение: «Применение физики в профессии геолога».

Литература:

1. Мякишев Г.Я. Физика. 10 класс [Текст]: Базовый уровень / Г.Я. Мякишев.- М.: Просвещение, 2015.-366 с.
2. Жданов Л.С. Физика [Текст]: учебник для средних специальных учебных заведений / Л.С. Жданов, Г.Л. Жданов - М.:ООО ТИД «Альянс», 2005 г. – 512 с.
3. http://infofiz.ru/joom1/index.php?option=com_content&view=article&id=29:fizimuz&catid=17&Itemid=2
4. http://www.n-i-r.ru/fizika_i_tehnika.html
5. http://referat.znate.ru/text/index-45553.html
6. http://enciklopediya1.ru/index/0-61