Муниципальное образование город-курорт Анапа

Краснодарского края

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа №4 города-курорта Анапа

Предмет: Физика

Учитель: Петрова Татьяна Владимировна

Тема занятия: Урок-зачет по теме «Законы динамики. Применение законов динамики»

Тип занятия: Практико-ориентированное занятие с применением игровых элементов.

Продолжительность занятия: 80 мин. (2 урока)

Цели занятий:

- урок-зачет направлен на формирование у учащихся практического применения полученных знаний, обучение интегрированному подходу к решению задач о движении тел на примере движения автотранспорта, повышение мотивации к изучению физики;

- формирование у школьников ключевых компетенций:

в познавательной деятельности:

• использование для познания окружающего мира естественнонаучных методов наблюдения, сопоставления, анализа;

• формирование умений различать причины и следствия;

• приобретение опыта выдвижения гипотез для объяснения известных фактов и проверки выдвигаемых гипотез.

в информационно-коммуникативной деятельности:

• способности понимать точку зрения собеседника и признавать право на иное мнение;

в рефлексивной деятельности:

• владение навыками оценки своей деятельности, умением предвидеть возможные результаты своих действий;

общепредметных компетенций учащихся:

• формирование умений аргументировано проводить доказательства, используя приобретённые знания по ряду предметов и собственный опыт, математический аппарат.

предметных компетенций учащихся:

• овладение адекватными способами решения задач разделу «Механика»; знание физических явлений и способов их описания.

Образовательная задача - формирование знания и умения решать задачи применительно к движению и взаимодействию тел.

Развивающая задача - формирование умения наблюдать, логично объяснять физические явления, проводить анализ и синтез, выдвигать гипотезы и находить решения проблемных вопросов;

Воспитательная задача - формирование умений концентрировать внимание, вести диалог, работать в коллективе.

Оснащение занятия:

Оборудование и материалы: компьютер, мультимедиапроектор, презентация к зачёту; тестовые задания; таблички с указанием дорожного знака этапа.

Раздаточный материал: технические талоны; карточки с текстами задач, вопросами; чистые листы для ответов.

Данное занятие можно проводить для учащихся как 9, так и 10 классов по завершению изучения темы «Динамика». Хороших результатов повышения мотивации изучения предмета и умениям применения полученных знаний на практике даёт проведение зачёта для разновозрастных групп. Воспользовавшись условием параллельного изучения раздела «Динамика» в 9 и 10 классах, «инспекторами ГИБДД» для учащихся 9 классов назначаются учащиеся 10 классов. Таким образом повышается ответственность учащихся за свои знания и для более глубокого понимания сути явлений десятиклассники повторяют материал темы, подбирают интересные вопросы, что приводит к усвоению материала на более высоком уровне. Во время зачёта учащиеся 10 классов не только проводят опрос учащихся 9 классов, но и дают им объяснения по теме и рекомендации по решению задач. А им самим проведение объяснений помогает лучше понять применение законов динамики. Тексты заданий могут быть изменены в соответствии с программой для 9 класса. Так, например, этап «Подъём и спуск» могут быть проведены в ознакомительной форме.

Одним из вариантов проведения подобного зачёта может быть занятие с учащимися 9 классов, выбравших предмет «Физика» на ГИА. Задания на этапах выбираются созвучными с постановкой вопросов в заданиях ГИА.

План подготовки урока

- раздать отпечатанный вариант;

- поместить на сайте школы.

II

Выбрать учащихся - инспекторов ГИББД на каждый этап «Автопробега».

Каждый инспектор:

- сдаёт зачет по данной теме и получает консультацию учителя;

- готовит вопросы, задачи по своему этапу, также дорожный знак своего этапа.

III

Предложить учащимся разбиться на экипажи по 4 участника

Выбрать вид транспорта.

Подготовить свои «технические талоны».

IV

Перед уроком подготовить

- на доске поместить таблицу прохождения этапов экипажам, девиз;

- этапы (2 сдвинутых стола) с дорожными знаками;

- листы для ответов по допуску к автопробегу и работы в группах.

План урока

2. Методы обучения

Время (мин)

I

Организационный

Инструктаж

5

II

Проверка знаний

1. Письменный контроль - физический диктант.

2. Устный опрос

10

10

III

Основной этап урока

1. Практический. Ответы на вопросы, решение задач. Проблемный.

2. Самостоятельная работа. Работа в группах.

50

IV

Подведение итогов.

1. Устный анализ.

5

Ход урока

Организационный момент.

I. Инструктаж

Учитель. Наш «Автопробег» посвящен универсальным законам динамики, созданным Ньютоном. Навряд ли учёный сам предполагал, что без применения его законов невозможно двигаться автомобилям и все другим видам транспорта.

Сейчас во многих семьях есть автомобили, и для вас эти задания будут прекрасной возможностью показать свои знания устройства автомобиля и продемонстрировать умения применять физические законы.

Наша автоколонна состоит из 5 экипажей. Каждый должен пройти 5 этапов во время путешествия Инспекторы ГИБДД будут контролировать прохождение этапов и оценивать их в баллах, ставя отметку в тех талоне. (Представляет учащихся - «инспекторов ГИБДД»).

Победителем будет назван экипаж, прошедший все этапы и получивший большее количество баллов.

Одновременно будет оцениваться каждый водитель, инспектор будет ставить отметку в тех талоне.

Если экипаж ушёл с одного этапа, а следующий ещё не освободился, то водители могут заработать дополнительные баллы, отвечая на дополнительные вопросы и, решая предложенные задачи.

Очередность прохождения этапов:

«Применение законов динамики»,

II. Проверка знаний.

Учитель проводит письменный контроль - физический диктант. (На отдельных листах, которые учитель собирает после письменного опроса)

Физический диктант

1. При каком условии тело движется равномерно и прямолинейно?

2. Инертность тела это -?

3. С формулируйте второй закон Ньютона. Приведите примеры его проявления.

4. В чём заключается третий закон Ньютона?

5. Закон всемирного тяготения: формула, чертёж.

6. Что такое вес тела?

7. Изобразите тело на нити и укажите действующие на него силы.

8. Сформулируйте закон Гука и запишите формулу.

9. Выведите формулу первой космической скорости.

10. Явление невесомости заключается…

11. Сила трения: природа силы, формула расчёта, направление.

Вопросы - допуск к «Автопробегу»

Учитель. Каждый экипаж представляет свои ответы - формулы, указание действующих сил на листах, поднятых вверх или представитель экипажа дает устные ответы. «Инспекторы ГИБДД» также проверяют правильность ответов и отмечают ваши ответы в «техническом талоне».

1. Отметьте какие силы действуют на автомобиль при движении? (На листах контур автомобиля). (2 слайд в презентации).

2. Почему нельзя перебегать дорогу перед близко идущим транспортом?

3. Как рассчитать тормозной путь? Зачем его надо знать? (слайд 3 - 5)

4. Что означают дорожные знаки: «stop», «подъём», «опасный поворот», «50» и т.п. Каков физический смысл знаков? (по выбору слайды 6-15 знаков на экране)

5. Отметьте на каких участках дороги необходимо более прочное покрытие? (На листах контур дороги). Дайте объяснение. (слайд16)

6. Что означает термин «опасное вождение»? Почему важно запретить такое вождение?

7. На рисунке изображена поверхность жидкости в цистерне бензовоза при различных видах движения. В каком случае бензовоз движется равномерно? В каком увеличивается скорость и в каком бензовоз замедляет движение? (слайд 17)

8. Для каких целей используют фрикционный вал (колесо)?

III. Основной этап урока

Учитель. Все экипажи получили допуск к автопробегу. Успешного старта и финиша всем участникам.

Все экипажи проходят на этапы - к столам, на которых установлены таблички с дорожными знаками.

«Инспекторы ГИБДД» на каждом этапе могут давать выборочно задания как всему экипажу, так и отдельным участникам пробега, проверяют и оценивают следующие умения участников экипажей:

- правильно понять условие задачи и записать данные;

- сделать чертёж и указать действующие на тело силы;

- решить задачу и проанализировать ответ.

Если отдельные задания вызывают у учащихся затруднение, то «инспекторы» дают пояснения для успешного завершения решения.

По завершению прохождения каждого этапа инспекторы выставляют баллы всему экипажу и каждому члену экипажа.

Каждый участник автопробега может получить консультацию по решению задач у «инспектора ГИБДД», учителя и после проведённого зачёта.

По завершению автопробега подводится итог прохождения каждого этапа и всего маршрута в целом.

Этап «Применение законов динамики

Вопросы по теме «Применение законов динамики»

I закон

1. В каком из перечисленных случаев наблюдается явление инерции:

- мяч падает свободно.

- автомобиль движется с выключенным двигателем.

- автомобиль движется равномерно.

- спутник движется по орбите.

- движение брызг от колес движущегося автомобиля.

3. Если подпрыгнуть вертикально вверх в равномерно движущемся вагоне, то опустишься на то же самое место. Как объяснить явление?

4. Указать и сравнить силы, действующие на автомобиль, когда он: а) стоит неподвижно на горизонтальном участке дороги; б) трогается с места.

5. У автомобиля, снабженного рессорами и амортизаторами, кузов движется почти не колеблясь, несмотря на то, что колеса машины повторяют все неровности дороги. Почему?

II закон Ньютона

1.В чём причина изменения скорости тела в ИСО?

2. Чем характеризуется сила?

3. Как направлено ускорение тела, если на него действуют несколько сил?

4. Почему нагруженный автомобиль по булыжной мостовой движется более плавно, чем такой же автомобиль без груза?

5. В каком интервале времени скорость автомобиля возрастает? На графике представлена зависимость равнодействующей всех сил, действующих на автомобиль, движущийся прямолинейно, от времени.

F

0 1 2 3 4 t

III закон Ньютона

1. Перечислите проявления III закона динамики при движении автомобиля.

2. Назовите особенности закона.

3. Почему автомобилю трудно тронуться с места на обледенелой дороге?

4. При буксировке транспорта трос, прикреплённый к автомобилю, который осуществляет буксировку, испытывает натяжение 1500Н, каковы показания динамометра, прикрепленного к тросу у автомобиля с неработающим двигателем?

Этап «Поворот»

1. Водитель грузовика, едущего со скоростью 72 км/ч заметил на дороге знак. Сможет ли он, не сбавляя скорости, проехать поворот, если радиус поворота равен 25 м, а коэффициент трения равен 0,4?

2. Перед автомобилем знак Радиус поворота 80 м. С какой наибольшей скоростью могут войти автомобили в безопасный поворот? Коэффициент трения равен 0, 74.

3. Определить радиус круга, который может описать мотоциклист, если он едет со скоростью 36 км/ч, а предельный угол его наклона к дороге равен 60 градусов.

4. Автомобиль идет по закруглению шоссе, радиус R кривизны которого равен 200 м. Коэффициент трения µ колес о покрытие дороги равен 0,1 (гололед). При какой скорости v автомобиля начнется его занос?

Этап «STOP»

1. Как изменится тормозной путь автомобиля, если начальная скорость увеличится в 2 раза и коэффициент трения колес о покрытие дороги тоже увеличится в 2 раза?

2. Автомобиль массой 100 кг, двигаясь равноускорено, останавливается при торможении за 5 с, пройдя при этом расстояние 25 м. Чему равна сила торможения?

3. На участке дороги установлен знак Водитель применил аварийное торможение. Инспектор ГИБДД обнаружил по следам тормозной путь 12 м. Нарушил ли водитель правила дорожного движения, если коэффициент трения на данном участке дороги равен 0,6?

4. Неожиданно примерно в 30 м перед машиной, ехавшей со скоростью 72 км/ч, оказалось сваленное дерево. Водителю пришлось включить аварийное торможение. Успеет ли он остановить машину до препятствия? Как изменится тормозной путь при увеличении скорости движения в 2 раза? Коэффициент трения равен 0, 74.

5. Самосвал с грузом общей массой 10 т движется по горизонтальному участку дороги со скоростью 72 км/ч. На каком расстоянии от места выгрузки самосвал должен начать тормозить, если сила торможения равна 5 кН?

Этап «Подъём и спуск»

Задачи

1. Автомобиль, не поставленный на ручной тормоз, спускается с горки высотой 40 м, и длиной 400 м. Коэффициент сопротивления движению 0,05. Определите скорость автомобиля в конце горки.

2. Автомобиль массой 2 т поднимается в гору, уклон которой равен 0,2 (угол α = 12°). На участке пути равном 32 м, скорость автомобиля возросла от 21,6 км/ч до 36 км/ч. Считая движение автомобиля равноускоренным, найдите силу тяги двигателя. Коэффициент сопротивления движению равен 0,02.

3. Каким должен быть коэффициент трения на наклонном участке дороги с углом α = 15°, чтобы автомобиль массой 1500 кг мог оставаться без движения.

4. Автомобиль массой 1500 кг грузят на паром с помощью подъёмного крана. Чему равна сила натяжения троса в момент начала подъёма, если мгновенное ускорение достигло 0,5 м/с²?

Этап «Неровные участки»

1. С какой скоростью автомобиль должен проходить середину выпуклого моста радиусом 40 м, чтобы пассажир на мгновение оказался в состоянии невесомости?

2. Автомобиль массой 2,5 т движется со скоростью 20 м/c по участку дороги, перед которым установлен знак . Радиус кривизны дороги 20 м. Определите вес автомобиля в средней точке выпуклого и вогнутого моста.

3. На пути движения автомобиля массой 1500 кг оказался временный выпуклый мост радиусом кривизны 50 м. С какой скоростью автомобиль должен проехать через мост, чтобы не провалиться, если мост выдерживает вес 3500Н?

Дополнительные задания для экипажей

«Физика и безопасность движения»

Задание № 1

Почему нельзя перебегать дорогу перед близко идущим транспортом?

Задание № 2

Как с помощью веса одного лишь человека можно выта­щить застрявший автомобиль?

Задание № 3

Как лучше тормозить, если перед автомобилем неожи­данно возникает препятствие?

Задание № 4

Хорошо известно, что, когда шофер нажимает тормозную педаль, колодки тормозов прижимаются к колесам и замедляют их вращение. Но силы взаимодействия колес и тормозных колодок являются внутренними силами (т.е. взаимодействуют тела, входящие в замкнутую систему) и, следовательно, не мо­гут уменьшить скорость автомобиля. Почему же автомобиль останавливается?

№5. Для каких целей используют одометры?

Приложение 1

«Технический талон» для экипажей.

ФИ членов экипажа

ФД

Допуск

Применение законов динамики

Доп. задания

Итог

Итоговые баллы экипажа

Приложение 2

Слайды к уроку

Приложение 3

Ответы к заданиям на этапах

Этап «Поворот»

1. Безопасная скорость на таком повороте 36 км/ ч, так что грузовик должен притормозить.

2. v=√µgR, v = 87км/ч.

3. R= v²/ (g×ctgα). R = 17,3м.

4. V = √µgR, V ≥ 75м/c

Этап «STOP»

1. S = v₀²/2µg, S₂ = 2S_1.

2. F = 2Sm/t², F = 200H.

3. Скорость была 43,2 км/ч, меньше разрешённой.

4. S=v²/2gµ, S=27м; увеличится в 4 раза.

Этап «Подъём и спуск»

1. V = √2g (sinα-µcosα) S, v = 20м/c.

2. F = m (gsinα +µcosα +a), a = v²-v₀²/2S, F = 6600H.

3. µ = tgα. µ = 0, 27.

4. F = m(g + a), F = 15750H/

Этап «Неровные участки»

1. v = √gR, v = 20м/с).

2. Выпуклый мост P= 75кН, вогнутый мост P=25кН

3. v = √ (mg-N) r/m, v = 19,6 м/с.

Решения и ответы дополнительных заданий для экипажей

Задание № 1

Почему нельзя перебегать дорогу перед близко идущим транспортом?

Решение

«Не перебегайте дорогу перед близко идущей машиной!» - это не пустые слова.

Исходя из законов физики, можно дока­зать, что автомобиль не может остановиться мгновенно, даже если водитель нажмет на все тормоза. Согласно второму закону Ньютона замедляющая сила F при торможении вызывает не равное нулю ускорение

a =F/m

где т - масса автомобиля вместе с пассажирами. Тогда тормозной путь машины при равнозамедленном дви­жении S = v_оt + а t²/2 (1)

где t- время торможения автомобиля до остановки.

так как t = V/a -, то (1) примет вид: S = V²/2a (2)

где V - скорость движения автомобиля.

Таким образом, из (2) видно: какой бы ни была сила F, действующая на автомобиль при торможении, всегда будет тормозной путь S и время тор­можения t.

Ответ: у автомобиля всегда существует тормозной путь.

Задание № 2

Как с помощью веса одного лишь человека можно выта­щить застрявший автомобиль?

Решение

Часто тяжелый автомобиль, увязший в грязи, удается вы­тащить с помощью длинного троса, привязанного к автомо­билю и к какому-нибудь неподвижному предмету (дереву, пню, стене дома и т.п.), воздействуя на трос небольшой силой, например, силой веса одного лишь человека. В чем состоит этот способ? На чем он основан?

На рис. 22 D - точка крепления троса к автомобилю, В -точка крепления троса к дереву, в точке С приложена сила веса человека Р. Для упрощения математических выкладок точку С возьмем на середине троса, тогда углы α при основа­нии равнобедренного треугольника BDC будут равны. Будут равны и силы T , действующие в точке С с левой и правой сторон троса. В соответствии с третьим законом Ньютона, сила, действующая на автомобиль со стороны троса в точке D тоже будет равна T.

Условие равновесия всех сил для точки С: Т sin α + Т sin α - Р = О,

откуда сила Т , действующая на автомобиль со стороны троса, равна Т = Р/2sinα

Теперь понятно, что при малых углах α сила воздействия троса на автомобиль может во много раз превышать вес че­ловека. Угол α наклона ветвей троса будет тем меньше, чем длиннее будет трос.

Ответ: план спасения автомобиля прост: взять длин­ный, но очень прочный трос, натянуть его горизонтально и повиснуть на нем. При этом ваш вес может быть достаточным, чтобы сдвинуть машину с топкого места.

Задание № 3

Как лучше тормозить, если перед автомобилем неожи­данно возникает препятствие?

Решение

Если вы тормозите скольжением, намертво зажимая колеса (так называемый юз), то тормозной путь будет длиннее (/), чем при торможении качением (2), когда колеса заторможены, но проворачиваются (см. рис. 23). Но скорость в пер­вом случае падает более резко. Поэтому при опасности наезда надо всегда тормозить юзом.

Лучше ударить с меньшей скоростью, так как энергия удара пропорциональна квадрату скорости. Во всех остальных случаях надо тормозить качением: тормозной путь будет короче и шины меньше изнашиваются.

Ответ: при опасности наезда надо тормозить юзом.

Задание № 4

Хорошо известно, что, когда шофер нажимает тормозную педаль колодки тормозов, прижимаются к колесам и замедляют их вращение. Но силы взаимодействия колес и тормозных колодок являются

внутренними силами (т.е. взаимодействуют тела, входящие в замкнутую систему) и, следовательно, не могут уменьшить скорость автомобиля. Почему же автомобиль останавливается?

Решение

Когда вращение колес замедляется, они начинают сколь­зить. Поэтому между колесами и землей возникают значительные силы трения. А вот сила трения уже является внешней силой.

Ответ: проскальзывание колеса увеличивает внешние силы - силы трения.

Задание № 5.

Для каких целей используют одометры?

Ответ:

Одометр (греч. όδος - проход, греч. μέρος - мера, в просторечии счётчик - прибор для измерения количества оборотов колеса. При помощи его может быть измерен пройденный транспортным</</u> средством путь. Видимая часть одометра - это, как правило, ряд колёсиков с цифрами на приборной доске автомобиля. Каждое такое колёсико разделено на десять секторов, где на каждом секторе написано по цифре. По мере увеличения пройденного транспортным средством пути колёсики вращаются, образуя число, обозначающее пройденную дистанцию.

8. Для каких целей используют фрикционный вал (колесо)?

Фрикционный -от латинского слова frictio - трение.

Вал служит для передачи движения при помощи трения. Непосредственно фрикционная передача применяется в тех случаях, когда нужна бесшумная мягкая передача.

Приложение 4

Оформление доски

ЗАЧЁТ по теме «ДИНАМИКА»

«АВТОПРОБЕГ»

«УДАРИМ

АВТОПРОБЕГОМ

ПО РАЗГИЛЬДЯЙСТВУ…»

И. Ильф и Е. Петров

«Золотой теленок»