Самарцева Ольга Александровна

Урок физики «Удивительные превращения веса тела» (9 класс)

Материал опубликован 17 July 2019

Пояснительная записка к уроку «Удивительные превращения веса тела»

Самарцева О.А., учитель физики

МБОУ «Лицей № 10» г. Красноярск

В рамках конкурса был разработан урок «Удивительные превращения веса тела»

Он ориентирован на учащихся 9 классов и направлен на обеспечение целостность и законченность изучения механики по теме «Силы в природе», являющейся основным разделом физики.

Для того, чтобы научиться решать физические задачи, учащиеся должны хорошо владеть понятийным аппаратом, т. е. анализировать понятия (формулировать суждения) и оперировать ими [1,13]. Моделирование и проведение занятий в логике Способа диалектического обучения (СДО) позволяет создавать атмосферу мыслительной состязательности, творческого поиска, способствует высокой познавательной активности учащихся, стремлению проникать в глубинную сущность изучаемого предмета [2,15].

Диагностический инструментарий теоретического материала данного урока разработан на основе теории и технологии СДО.

Основные теоретические положения

Способа диалектического обучения (СДО)

Способ диалектического обучения (СДО) - принципиально новый подход к учебному процессу. Его первоначальное название СЛСО - словесно-логический способ обучения.

СДО - это одновременно теория и технология обучения, это педагогическое изобретение красноярских ученых – Гончарука Анатолия Иосифовича и Зориной Валентины Лазаревны, которые в 1996 году получили патент на изобретение, выданный Международным центром педагогического изобретательства. В 1998 году по решению Ученого совета ИПК РО создается лаборатория, заведующей которой стала Зорина В.Л.

В 2004 году лаборатория преобразована в Центр теории и технологии СДО.

За период с 1998 по 2008 год сотрудниками способа защищено 8 кандидатских и 1 докторская диссертации. В настоящее время готовы к защите еще 3 диссертации. Исследования продолжаются, в перспективе – создание Авторской школы и Института дидактики. Документы для этого уже все подготовлены.

Принципиальное отличие данного способа от всех существующих способов – наличие инструментария познания, как дидактического инструментария (это сборники понятий, сборники образов, сборники суждений (анкеты обратной связи) так и диагностического инструментария (тесты на определение качества знаний и уровня развития мышления учащихся, логические схемы, круги Эйлера, древо Порфирия).

Инструментарий СДО

I.Дидактический инструментарии

1. Сборник понятий

2. Сборник образов

3. Сборник суждений (анкета обратной связи по карточке № 2)

4. Карточки № 1, 2,3,4,5,6

II. Диагностический инструментарий

1. Тесты по определению уровня логического мышления (на 2 варианта)

2. Лабораторно-практические задания (работа с понятиями через лабиринты, логические схемы, круги Эйлера, древо Порфирия)

Сборник понятий – современный дидактический инструментарий познания, позволяющий раскрыть систему понятий (знаний) по определенной теме или разделу или целой учебной дисциплины на основе единства противоположности: содержания понятия и объема. Он является основой выводных знаний, средством глубинного проникновения в содержание любого предмета, в котором понятия расположены от общего к частному, а не в алфавитном порядке, как в словаре. Анализ учебников и программ показал, что в них практически отсутствуют определения основных родовых понятий.

Сборник образов – современный дидактический инструментарий познания, устанавливающий взаимосвязь между понятием и образом и способствующий соединению в учебном процессе чувственного и логического познания.

Сборник суждений (карточка № 2) – современный дидактический инструментарий познания, отражающий отношения между понятиями посредством утверждения или отрицания.

Лабиринты – форма работы с понятиями. В каждом лабиринте есть много тупиков (понятий, не отражающих существенных признаков данного понятия) и один только верный путь, приводящий к выходу. Задача – вывести понятие, расположенное вверху. В тупиках расположены понятия, не отражающие признаков данного понятия, существенные же его признаки расположены на верном пути. Зная их и делая ходы по стрелкам, понятие выводится из лабиринта.

Логические схемы (классификация) – многоступенчатое, разветвленное деление логического объема понятия по видообразующему признаку. Результатом данного деления является система соподчиненных понятий: делимое понятие является родом, новые понятия – видами, видами видов (подвидами) и т.д.

Круги Эйлера – отношения между понятиями с помощью куров, предложенных крупнейшим немецким математиком, физиком и астрономом 18 века. Объем любого понятия можно представить в виде замкнутого круга. С помощью данных кругов мы отражаем связи, имеющие место в реальном мире.

Древо Порфирия (классификация) - многоступенчатое, разветвленное деление логического объема понятия основанная на дихотомическом делении (А и не - А). Использовалась древнегреческим философом Порфирием (233 – 309 н.э.), учеником Платона.

Тесты на определение качества знаний и уровня развития мышление учащихся – специальные проверочные задания, позволяющие определить те или иные стороны личности и ее потенциальные возможности. Данные тесты существенно отличаются от традиционных, позволяют определить не только объем знаний учащихся, но и дают возможность на предметном материале проследить степень овладения учащимися такими логическими операциями как определение, деление (исключение), обобщение, ограничение понятий, установление аналогий. Структура предлагаемых тестов представляет собой единство нескольких субтестов, каждый из которых позволяет определить уровень овладения учащимися отдельной логической операцией.

В настоящее время сформировались четкие представления о мониторинге в системе СДО на основе следующих документов: тест, инструкция, бланк ответов, таблица для заполнения результатов теста, аналитическая справка. Для каждого документа разработаны единые шаблоны с логотипом центра, которые являются его интеллектуальной собственностью.

Достоинство способа СДО

- глубоко научное философское обоснование, как содержания образования, так и средства достижения цели – преобразование сознания, общества, природы через диалектику идей, отношений, функций труда.

СДО позволяет на основе единой

методологии осуществлять переход:

1.От ставки на память и сообщенные знания (зубрежка) к ставке на мышление и выводные знания (развитие).

2.От слов (язык) через понятия (наука) к категории (философия).

3.От непосредственного обучения (автократия) к опосредствованному (демократия).

4.От простого (формального) воспроизводства к расширенному (реальному) воспроизводству знаний.

5. От внешнего принуждения к самопринуждению.

6. От необъективной оценки знаний, выводимой учителем к материализованной (объективной) самооценки учащихся.

Библиография

1.В.Л.Зорина, В.С.Нургалеев. Оптимизация образовательного процесса в средней школе посредством способа диалектического обучения: Монография.- Красноярск:CибГТУ,2001.-160 с.

2.А.А.Поляруш. Единство в многообразии: Диалектический подход к учебному процессу. - Красноярск: CибГТУ, 2006.-116 с.

3..Самарцева О.А., Преображенская Е.В. Экспериментальные программы курсов по выбору и элективных курсов, 2008, КГНИМЦ, г.Красноярск.

4.Григорьев В.И., Мякишев Г.Я. Силы в природе. - М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1988. - 448 с.

5.Кикоин И.К., Кикоин.А.К. Физика: Учебник для 9 класса средней школы. -М.: Просвещение, 1994. - 189 с

6.Ландсберг Г.С. Элементарный учебник физики. Учебное пособие. Т.1 Механика. Теплота. Молекулярная физика. - М.: Наука, 1988. – 608 с.

7.Орлов В.А Физика в таблицах. 7-11 кл. Справочное пособие. - М.: Дрофа, 2000. – 64 с.

Тема: Конспекты уроков по физике за 9 класс

Работа выполнена слушателем: Самарцевой Ольгой Александровной

Адрес учебного заведения: Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Общеобразовательное учреждение лицей № 8» 660062 г.Красноярск ул.Крупской 10 В

Тема урока: Невесомость и перегрузка – удивительные превращения веса тела.

Вид урока: Урок №1 Изучение новых понятий.

Урок № 2. Закрепление материала.

Цель урока:

I. Образовательно-развивающая:

1.1.Вывод понятий: «Вес тела», «Невесомость», «Перегрузка»

с использованием карточек № 1 и 2.

1.2. Сравнение понятий «Вес тела» и «Сила тяжести» с использованием

карточки № 3.

1.3. Выявление противоречий и их разрешение при изучении понятия

«Перегрузка».

II. Воспитательная:

2.1. Во время работы в сложной кооперации воспитание чувства уважения

к мнению другого человека, желание помочь своему однокласснику.

В течение урока учащиеся будут получать баллы за правильные ответы, а по количеству баллов в конце будет выставлена оценка.

Заявка на оценку:

«5» – 12 баллов и более

«4» – 8 – 11 баллов

«3» – 3 – 7 баллов

Конспект урока

Деятельность учителя

Время

Баллы

Деятельность учащихся

Урок 1 I.Выведение понятий:

«Вес тела», «Невесомость», «Перегрузка».

Задание 1.

Ответить на вопросы:

1.Чем объяснить, что при взаимодействии тела с опорой возникает деформация и тела и опоры (рис.1)?

2.Вследстие чего силы, возникающие при деформации тела и опоры, являются силами упругости и имеют электромагнитную природу?

3.Почему сила, возникающая при деформации опоры (сила реакции опоры) равна силе, возникающей при деформации тела (веса тела), когда тело покоится (рис. 2)?

2 б

2 мин.

2 б

2 мин.

2 б

2 мин.

Ответы:

1.Деформация - явление изменения формы и объема тела, возникающее в результате смещения частей тела под действием приложенной силы.

Если бы не было опоры, то тело бы падало на землю, вследствие притяжения, а опора этому препятствует.

В результате смещаются частицы и тела и опоры.

2.Силы упругости – силы, возникающие при деформации тела и направленные против смещения частиц тела.

Все вещества состоят из молекул и атомов, имеющие как положительные, так и отрицательные заряды. В равновесии силы электростатического притяжения и отталкивания, действующие между соседними молекулами равны по модулю и противоположны по направлению. При деформации меняются расстояния между молекулами и электромагнитные силы уже не уравновешивают друг друга, т.к. они по-разному меняются с изменением расстояния Разность между силами притяжения и отталкивания проявляется в силах упругости. которые имеют электромагнитную природу.

Задание 2. Выполните лабораторный опыт с гирей m=1 кг и ответьте на вопросы:

1.В каком случае вес тела может менять свой модуль?

2.Каким образом вес тела может менять свой модуль?

3.Почему при быстром движении вниз «исчезает» вес тела?

2 мин.

1 б

2 б

Учащиеся выполняют лабораторные опыты, поднимая и опуская груз на ладони.

Делают вывод о том, что вес тела уменьшается и увеличивается в случае неравномерного движения, а при быстром движении вниз гиря не успевает давить на ладонь и перестает обладать весом, т.е. когда тело находится в свободном падении.

Задание 3. Приведите примеры, когда вы ощущали уменьшение или увеличение своего веса.

2 мин.

1 б

Примеры:

1.При катании на «американских горках» в выпуклой части моста вес тела уменьшается, а в вогнутой – увеличивается.

2.Во время прыжка мышцы расслабляются, и человек ощущает легкость в теле.

3.При колебаниях на качелях в крайних точках человек перестает ощущать опору под ногам, а в нижних, наоборот – испытывает увеличение веса.

4.В момент опускания и поднятия на лифте человек ощущает увеличение или уменьшение своего веса.

Задание 4. Определите понятия:

«Вес тела», «Невесомость», «Перегрузка» и запишите их в сборники понятий.

3 мин.

1 б

Учащиеся определяют понятия:

Вес тела – сила упругости, с которой тело вследствие притяжения к Земле действует на опору или растягивает подвес.

Невесомость - явление исчезновения веса тела, возникающее при свободном падении.

Перегрузка – явление увеличения веса тела, вызванное ускоренным движением тела вверх.

Задание 5. Постройте логическую схему:

«Вес тела в разных условиях движения»

5 мин.

5 б

Учащиеся выполняют задание в тетрадях, а затем правильность выполнения проверяют на доске.

(Приложение № 1.)

Задание 6. Вывести формулы веса тела в разных условиях движения.

Работа по группам. Каждая группа получает карточку с заданием и выводит одну формулу.

Каждый этап задания оценивается в 1 балл, итого:

5 мин.

8 б

Учащиеся заполняют таблицу.

(Приложение № 2)

Распределение заданий по группам:

Группа Формула веса тела в зависимости от

условий движения

Прямолинейное движение

Криволинейное движение

в нижней точке окружности

Криволинейное движение в

верхней точки окружности

Свободное падение

Равноускоренное движение

Равнозамедленное движение

Задание 7. Проверте правильность полученных результатов.

5 мин.

Представители от групп записывают на доске результаты работы группы в общую таблицу (Приложение № 3)

Задание 8. Сформулируйте тему урока.

1 мин.

1 б

Учащиеся предлагают тему урока.

Возможен вариант:

«Невесомость и перегрузки – удивительные превращения веса тела»

Задание 9. Как доказать, что выведенные формулы действительно являются правильными?

2 мин.

2 б

Учащиеся выполняют лабораторный опыт с помощью груза m=1 кг и динамометра.

Сравнивают результаты эксперимента с расчетными результатами.

Вывод по уроку:

Для того чтобы объяснить любое физическое явление, нужно знать строение вещества, силы и уравнения движения.

Это три «слона, « на которых покоится физика.

2 мин.

Домашнее задание:

1.Составить вопросы – суждения по логической схеме.

2.Составить круги Эйлера по логической схеме.

3.Используя карточку № 3 сравнить понатия «Вес тела» и «Сила тяжести».

1 мин.

Подсчет баллов, выставление оценок.

2 мин.

Деятельность учителя

Время

Баллы

Деятельность учащихся

Урок № 2

Невесомость - удивительное состояние. Физики по этому поводу шутят: «В условиях невесомости все выглядит так же, как в условиях весомости, за исключением отсутствия веса, в связи, с чем при невесомости все выглядит не так, как в условиях весомости».

Работа в группах Задание №1

Все группы обсуждают 6 вопросов, затем по очереди отвечают на один из них.

1. Чем объяснить, что свеча в условиях невесомости гореть не будет?

2.Вследствие чего в состоянии невесомости при наличии сил тяготения исчезает вес тела?

3. Вследствие чего в состоянии невесомости вес тела невозможно измерить при помощи динамометра?

4. Почему в условиях невесомости не - возможно измерить массу тела при помощи рычажных весов?

5. Почему в условиях невесомости вода не вытекает из чайника?

6. Почему в условиях невесомости измерить давление воздуха в кабине корабля при помощи барометра-анероида?

10 мин.

2 б.

Ответы:

1. Так как газы, расширяются и при нагревании становятся легче, то по закону Архимеда продукты горения вытесняются воздухом. Поскольку нет конвекции, значит пламя погаснет.

2.Так как тело и опора совершают свободное падение, вследствие притяжения Земли, то тело не успевает давить на опору, а значит, исчезает вес тела.

3.Если вес равен нулю, не возникает деформация пружины, значит невозможно измерить вес тела.

4.Так как весы – равноплечный рычаг, а в невесомости и опора (чаша весов) и тело лежащее на них, падают к Земле с одинаковым ускорением (g=9,8м/с) следовательно, при любом соотношении массы тела и массы гири, весы будут находиться в равновесии.

5.Так как вес равен нулю, а причиной вытекания жидкости из носика в обычных условиях является разность давления на разных уровнях, в условиях невесомости вода будет находиться на одном уровне, значит, жидкость вытекать не будет.

6.Так как давление газа объясняется ударами молекул, о какую либо поверхность, а главной частью барометра-анероида является металлическая коробочка с волнистой гофрированной поверхностью, из которой откачен воздух. Стрелка показывает, как меняется давление в результате ударов молекул.

На практике это никто не проверял, но однажды (в феврале 1997г.) на космической станции

“Мир” произошла авария, загорелся генератор кислорода. Вопреки теории вспыхнувшее пламя

не погасло, и экипажу пришлось тушить огонь.

Это происшествие натолкнуло российских и американских космонавтов на мысль провести

специальный эксперимент с горением в невесомости. Была зажжена свеча: она не погасла, а

продолжала гореть. Правда немного медленнее, чем на земле, и что особенно отличало её –

это форма пламени: оно не было вытянуто вверх, как обычно, а представляло собой идеальный

шар. Внешние слои этого шара были голубовато-синими.

Этот эксперимент имел важное последствие: факт возможности горения в невесомости

заставил конструкторов международной космической станции “Альера” предусмотреть

наземные противопожарные меры.

Вывод: Человек на практике применяет законы природы.

Задание 2

Пример

Знаете ли вы, что с мгновения появления на свет постоянно находилась в состоянии невесомости?

Вы притягиваетесь к Земле и, соответственно, давите на опору, слегка деформируетесь, значит, вы весите. Но вместе с тем вас, притягивает и Солнце.

Сравним силы притяжения к Земле и к Солнцу (Fт и Fс).

Это притяжение (Fс) очень мало по сравнению с вашим весом, поэтому его ни в быту, ни в технике не учитывают.

Перегрузки

Величину перегрузки характеризуют отношением ускорения движения a к ускорению свободного падения g.

K=a/g

Задание 3

Чтобы ответить на вопросы:

1.Каким образом ускорение и перегрузки влияют на организм человека?

2.Каким образом природа обеспечила приспособления живым организмам и человеку безболезненно переносить перегрузки, возникающие при ускорении и торможении?

Давайте поиграем в игру «Хорошо да не очень. (Каждый ответ оценивается в 1 балл) Перечислите:

Достоинства движения с ускорением:

1.Возможность человека осваивать космическое пространство.

2.Для живых организмов – это средство добычи питания, защита от нападения и возможность нападать на других, т.е. борьба за жизнь.

Возникает противоречие между необходимостью двигаться с ускорением и болевыми ощущениями и угрозой жизни организму.

5 мин.

5 б.

5 мин.

Дано: Решение:

m=60кг Fт=mg

g=10Н/кг Fс=G*m*M/R2

G=6.67*10-11Нм2/кг2 Fт=600Н

Mс=2*1030кг Fс=0.36Н

Fт>>Fc

Fт-? Fc-?

R=1.5*1011м

Недостатки движения с ускорением:

1.Болевые ощущения и угроза жизни организму т.к. увеличивается не только вес человека, но и каждый орган и каждая кость

Пути разрешения противоречия:

Человек

1.Толчок при прыжке смягчается, если приземлиться на полусогнутых ногах.

2.Позвоночник играет роль амортизатора, в котором хрящевые прокладки являются своего рода буферами.

3.Тренировка вестибулярного аппарата – органа, в который поступают нервные импульсы, сигнализирующие о пространственном перемещении тела, расположенном во внутреннем ухе. Тренировку осуществляют в специальных линейных ускорителях, центрифугах.

4.К.Э.Циолковский для повышения выносливости человека к действию ускорения, предлагал помещать его в жидкость с одинаковой по плотности с ним жидкостью. Он помещал куриное яйцо в банку с раствором соли и бросал с высоты. При этом яйцо не разбивалось. В настоящее время есть данные о подобных опытах с рыбами и лягушками. Помещенные в воду, они испытывали ускорения ударного характера 1000 и более.

Вывод:

Природа оказывается глубоко диалектичной. “В наше время – говорил А.Эйнштейн – физик вынужден заниматься философскими проблемами в гораздо большей степени, чем это приходилось делать физикам предшествующих поколений. К этому их вынуждают трудности их собственной науки.”

Каждый пример оценивается:

15 мин

2 б.

Природа

1.В голове у основания меч – рыбы есть гидравлический амортизатор – небольшие полости в виде сот, наполненные жиром. Они смягчают удар.

2.Секрет дятла заключается в том, что его голова перемещается только вперед и назад в одной плоскости, без каких-либо боковых смещений.

В связи с этим у инженеров возникла идея улучшить защитный шлем космонавта, сконструировав его таким образом, чтобы ограничить боковые смещения, что достигается шейными специальными болтами.

3.Плод в утробе матери, зародыш в яйце, находятся в жидкости, что предохраняет от вредного воздействия ускорения.

Домашнее задание

1.Рассчитайте свой вес на Земле, Луне и планетах солнечной системы. Значение ускорения свободного падения в Приложении № 4. Определите, на какой планете самый “внушительный” вес.

2.Используя карточку № 5 запишите по 2-3 примера для каждой пары категорий.

3.Используя карточку № 4 выявите и запишите противоречия по данной теме.

3 мин.

Подсчет баллов, выставление оценок

2 мин.

Литература к уроку

Григорьеа В.И., Мякишев Г.Я. Силы в природе., М.:”Наука”.-1988.-446 с.

Балашов М.М. Физика 9, М.: -“Просвещение”.-1994.-317 с.

Зорина В.Л., Нургалеев В.С. Оптимизация образовательного процесса в средней школе посредством способа диалектического обучения., Краскоярск.-2001.-156 с.

Кац Ц.Б. Биофизика на уроках физики., М.:- “Просвещение”.-1988.-159 с.

Кикоин И.К., Кикоин А.К. Физика 9., М.:-“Просвещение”.-1994.-196 с.

Мощанский В.Н. Формирование мировоззрения учащихся при изучении физики. М.:”Просвещение”.-1989.-189 с.

Саенко П.Г. Физика 9, М.:- “Просвещение”.-1992.-175 с.

Шаталов В.Ф. Опорные конспекты по кинематике и динамики М: - ‘’Просвещение’’.-1990.-143.

Шахмаев Н.В., Шахмаев С.Н., Шодиев Д.Ш. Физика 9. М:”Просвещение”.-1992.-239 с.

Эвенчик Э.Е., Шамаш С.Я., Орлов В.А. Методика преподавания физики в средней школе. Механика. М.:-”Просвещение”.-1986.-237 с.

Юфанов И.Л. Занимательные вечера по физике в средней школе, М.:-”Просвещение”.-1990.-158 с.

Приложение № 1

Вес тела в разных условиях движения

Вес тела при равномерном Вес тела при неравномерном

движении движении

Вес тела при Вес тела при Вес тела при Вес тела при

прямолинейном криволинейном равноускоренном равнозамедленном

движении движении движении движении

Вес тела Вес тела Вес тела Вес тела

в нижней в верхней при свободном движущегося

точке точке падении ускорением

окружности окружности в низ

Приложение № 2

Вес тела в разных условиях движения

№	Задание	Равномерное движение					Неравномерное движение
		Прямолинейное движение	Криволинейное движение			Равноускоренное движение				Равнозамедленное движение
			Движение в нижней точке окружности	Движение в верх-ней точке окр.	Свободное падение			Движение В низ	Движение вверх
1	Изобразить на рисунке силы Fт,N,P (ось OY выбрать по направлению ускорения a)
2	Записать уравнение движения в векторной форме
3	Записать уравнение движения в проекции на ось OY
4	Вспомогательные данные
5	Вывести формулу веса тела
6	Сравнить Fт и P
7	Дать характе-ристику веса тела: нормальный, увеличенный,уменьшенный отсутствует
8	Дать характе- ристику состояния тела: деформированное или недеформи- рованное
9	Дать характеристику явления: весомость, невесомость, перегрузка, частичная невесомость

Приложение № 3

Вес тела в разных условиях движения

№	Задание	Равномерное движение					Неравномерное движение
		Прямолинейное движение	Криволинейное Движение			Равноускоренное Движение				Равнозамедленное движение
		a=o	Движение в ниж-ней точке Окружности a o	Движение в верхней точке Окружности a o	Свободное Падение a=g			Движение Вниз a  g	Движение вверх a g
1	Изобразить на рисунке силы Fт,N,P (ось OY выбрать по направлению ускорения a)
2	Записать уравнение движения в векторной форме			ma=R ma=Fт+N
3	Записать уравнение движения в проекции на ось OY	O=N-Fт Fт=N	ma=N-Fт N=ma+Fт	ma=Fт-N N=Fт-ma	ma=Fт-N N=Fт-ma			ma=Fт-N N=Fт-ma	ma=N-Fт N=Fт+ma
4	Вспомогательные данные			Fт=mg N=P
5	Вывести формулу веса тела	P=mg	P=m(g+a)	P=mg-a)	P=o			P=m(g-a)	P=m(g+a)
6	Сравнить Fт и P	P=Fт	P Fт	P Fт	P=o Fo			P Fт	PFт
7	Дать характе-ристику веса тела: нормальный, увеличенный,уменьшенный отсутствует	нормальный	Увеличенный	уменьшенный	отсутствует			уменьшенный	увеличенный
8	Дать характе- ристику состояния тела: деформированное или недеформи- рованное	Деформирован ное	Деформирован ное	деформированное	Недеформиро ванное			деформированное	деформированное
9	Дать характеристику явления: весомость, невесомость перегрузка, частичная невесомость	весомость	перегрузка	частичная невесомость	невесомость			частичная невесомость	перегрузка