Методическая разработка урока физики для студентов 1 курса СПО по теме Математический маятник. Динамика колебательного движения.

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ

Государственное бюджетное профессиональное

образовательное учреждение города Москвы

«Политехнический техникум № 47 имени В.Г. Федорова»

(ГБПОУ ПТ № 47)

Методическая разработка

урока физики для студентов 1 курса

по теме: «Математический маятник.

Динамика колебательного движения»

Автор : Томилина Ольга Алексеевна,

преподаватель физики ВКК

Москва, 2016г.

Методическая разработка урока составлена в соответствии с требованиями ФГОС СОО и СПО. В сценарии урока реализованы элементы информационно-коммуникативной технологии и проблемно-деятельностного метода формирования и систематизации знаний в процессе предметного обучения.

Тип урока: комбинированный.

Цель урока: формирование универсальных учебных действий на уроке открытия новых знаний в технологии деятельностного метода.

Задачи урока:

1. Образовательная: способствовать получению знаний о физических основах механических колебаний, сформировать такие понятия, как математический маятник, период, частота колебаний; экспериментальным путем установить законы колебаний математического и пружинного маятников; рассмотреть причины и особенности колебаний маятника.

2. Воспитывающая: создать условия для положительной мотивации к учебной деятельности, с целью выявления качества и уровня овладения знаниями и умениями обучающимися; сформировать коммуникативные навыки публично выступать по теме, вести диалог; поддерживать интерес к научным знаниям и к предмету «Физика».

3. Развивающая: продолжить формирование умения анализировать, систематизировать, обобщать теоретические учебные знания и данные, полученные экспериментальным путём; способствовать приобретению навыка самостоятельной работы с большим объёмом информации, умению сформулировать гипотезу и наметить пути её решения в процессе групповой проектной деятельности.

Оборудование и материалы: компьютер, мультимедийный проектор, экран, презентация к уроку, видеоурок, лабораторное оборудование для обучающихся: штатив, нитяной маятник, пружинный маятник, грузы разной массы, пружины разной жёсткости, линейки, секундомер, раздаточный материал, учебник (базовый и профильный уровни) по физике_11 класс (авторы: Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, В.М. Чаругин, под редакцией Н.А. Парфентьевой, М. Просвещение, 2015).

Время проведения урока: 90 минут (пара).

Структура урокаЛичностные:

планирование учебного сотрудничества

Звучит песня «Крылатые качели». Вступительное слово преподавателя. Девиз урока: «Способности как мускулы, растут при тренировке» (сов. геолог и географ Обручев В.А.)

Обучающиеся приветствуют преподавателя, садятся и слушают педагога.

2. Мотивация к учебной деятельности

5

1) Организовать актуализацию требований учебной деятельности к обучающемуся («надо»).

2) Организовать деятельность учащихся по установке тематических рамок («могу»).

3) Создать условия для возникновения у обучающегося ситуации успеха и внутренней потребности включения в учебную деятельность («хочу»).

Регулятивные: волевая саморегуляция.

Личностные: действие смыслообразования.

1) Педагог предлагает найти связь песни с темой урока.

2) На доске кроссворд для отгадывания понятия, определяющего тему урока.

3) Педагог записывает дату и тему урока на доске.

4) Педагог озвучивает цель и задачи урока.

1) Обучающиеся находят ассоциацию движения качелей с маятником.

2) отгадывают ключевое слово кроссворда «колебание».

3) Записывают в тетрадях дату и тему урока.

3. Актуализация опорных знаний и фиксация затруднения в проблемном учебном действии

15

1) Организовать актуализацию изученных способов действий, достаточных для построения нового знания.

2) Зафиксировать актуализированные способы действий в речи.

3) Зафиксировать актуализированные способы действий в знаках (эталоны).

4) Организовать обобщение актуализированных способов действий.

5) Организовать актуализацию мыслительных операций, достаточных для построения нового знания.

6) Мотивировать к проблемному учебному действию («надо-могу-хочу»).

7) Организовать самостоятельное (групповое) выполнение проблемного учебного действия.

8) Организовать фиксацию индивидуальных затруднений в выполнении обучающимися пробного учебного действия или в его обосновании.

Познавательные:

общеучебные: умение структурировать знания, контроль и оценка процесса и результатов деятельности;

логические: анализ, синтез, выбор оснований для сравнения.

Регулятивные:

прогнозирование (при анализе пробного действия перед его выполнением); контроль, коррекция (при проверке самостоятельного задания)

1) В таблице на доске «ЗНАЛ-УЗНАЛ-ХОЧУ УЗНАТЬ» преподаватель заполняет первую колонку таблицы по ответам обучающихся.

2) Демонстрация видеоурока (9:20) https://www.youtube.com/watch?v=aLSPhoiH55Q «Свободные и вынужденные колебания».

3) В таблице на доске «ЗНАЛ-УЗНАЛ-ХОЧУ УЗНАТЬ» преподаватель заполняет вторую колонку таблицы по ответам обучающихся.

1. Что такое механическое колебание.

2. Колебательные системы и маятник.

3. Свободные и вынужденные колебания.

4. Условия существования колебаний.

4) В таблице на доске «ЗНАЛ-УЗНАЛ-ХОЧУ УЗНАТЬ» преподаватель заполняет третью колонку таблицы по ответам обучающихся с помощью:

• слайда «Применение маятника» из презентации к уроку;

• демонстрация видеоролика «Термокомпенсационные маятники» avi. (2 мин)

1) Обучающиеся предлагают для записи знания по теме, полученные ранее.

2) Просмотр обучающимися видеоурока.

3) Обучающиеся обсуждают в парах и предлагают для записи полученные знания по теме.

4) Обучающиеся предлагают для записи полученные знания по теме.

4. Выявление места и причины затруднения

15

1) Организовать восстановление выполненных операций.

2) Организовать фиксацию места (шага, операции), где возникло затруднение.

3) Организовать соотнесение своих действий с используемыми эталонами (алгоритмом, понятием).

4) Организовать выявление и фиксацию во внешней речи причины затруднения - тех конкретных знаний, умений, навыков, которых недостает для решения исходной задачи такого типа.

Познавательные: постановка и формулирование учебной проблемы.

1) Преподаватель предлагает открыть учебник Физика11 класс, стр.58 п.20 «Математический маятник».

На экране демонстрация из презентации слайда «Математический маятник».

Педагог задаёт вопросы:

1. Что называется математическим маятником?

2. Какие силы действуют на маятник в движении?

3. Чему равна работа этих сил?

4. Куда направлено

центростремительное ускорение маятника?

5. Как меняется по модулю и направлению скорость груза на нити?

6. При каких условиях маятник свободно колеблется?

2) На экране демонстрация из презентации слайда «Динамика колебательного движения». Объяснение педагога.

1. Уравнение движения тела, колеблющегося на пружине.

ma_x = - kx;

a_x= - (k/m)^xX (1)

2. Уравнение движения тела, колеблющегося на нити.

ma_t = - mg^xsina; a_t= - g^xsina;

a_t= -( g/L)^ХХ (2)

3. Сделайте вывод, если умножить (1) и (2) на m, то равнодействующая сила в двух случаях…..(продолжите ответ)

4. Запишите формулы для вычисления (Физика 11 кл, стр.64-65)

периода, частоты, циклической частоты.

Формула Гюйгенса (справедлива только для малых углов отклонения).

1) Обучающиеся самостоятельно работают с учебным материалом, читают, обсуждают в парах ответы на вопросы и отвечают вслух.

2) Обучающиеся слушают и записывают в тетрадь уравнения.

3. Ответ: будет прямо пропорциональна смещению колеблющегося тела от положения равновесия и направлена в сторону, противоположную этому смещению.

4. Обучающиеся записывают в тетрадь (работа с учебником).

5. Построения проекта выхода из затруднения

5

Организовать построение проекта выхода из затруднения:

1) Обучающиеся ставят цель проекта (целью всегда является устранение причины возникшего затруднения).

2) Обучающиеся уточняют и согласовывают тему и цель проекта.

3) Обучающиеся определяют средства (алгоритмы, модели, справочники и т.п.).

4) Обучающиеся формулируют шаги, которые необходимо сделать для реализации проекта.

Регулятивные:

целеполагание как постановка учебной задачи, планирование, прогнозирование

Познавательные:

общеучебные: знаково-символические-моделирование; выбор наиболее эффективных способов решения задач в зависимости от конкретных условий.

1. Преподаватель делит группу студентов на 6 подгрупп для выполнения мини-проектов, с целью исследования зависимости величин колебательной системы.

2. Техника безопасности:

• К работе с установкой допускаются лица, ознакомленные с её устройством и принципом действия.

• Для предотвращения опрокидывания установки необходимо располагать её только на горизонтальной поверхности.

3. На экране в презентации показать слайды с заданиями для подгрупп.

Группа №1 «Исследование зависимости периода колебаний математического маятника от амплитуды». Начертите график этой зависимости.

Группа №2«Исследование зависимости периода колебаний математического маятника от массы груза». Начертите график этой зависимости.

Группа №3 «Исследование зависимости периода колебаний математического маятника от длины нити». Начертите график этой зависимости.

Группа №4 «Исследование зависимости периода колебаний пружинного маятника от амплитуды». Начертите график этой зависимости.

Группа №5 «Исследование зависимости периода колебаний пружинного маятника от массы груза». Начертите график этой зависимости.

Группа №6«Исследование зависимости периода колебаний пружинного маятника от жёсткости пружины». Начертите график этой зависимости.

Выполняют задания в группах по плану:

- выдвинуть гипотезу;

- провести эксперимент;

- записать полученные данные;

- проанализировать результат;

- построить график зависимости параметров колебательной системы;

- сделать вывод.

6. Реализация построенного проекта

15

1) Организовать фиксацию нового способа действия в соответствии с планом.

2) Организовать фиксацию нового способа действия в речи.

3) Организовать фиксацию нового способа действия в знаках (с помощью эталона).

4) Организовать фиксацию преодоления затруднения.

5) Организовать уточнение общего характера нового знания (возможность применения нового способа действий для решения всех заданий данного типа).

Коммуникативные:

планирование учебного сотрудничества со сверстниками, инициативное сотрудничество в поиске и сборе информации; управление поведением партнеров; умение выражать свои мысли.

Познавательные:

общеучебные:

применение методов информационного поиска, смысловое чтение научного текста, умение осознанно и произвольно строить речевое высказывание.

логические:

построение логической цепи рассуждений, анализ, синтез. выдвижение гипотез и их обоснование.

УУД постановки и решения проблем:

самостоятельное создание способов решения проблем поискового характера.

1) Преподаватель контролирует и корректирует ход исследований в группах.

2) Преподаватель, подходя к каждой группе, задаёт вопросы:

Какие физические величины вы будете оставлять постоянными?

Какие физические величины вы будете изменять?

Какие - измерять?

Какие - вычислять?

T м.м. = 2;

T пр.м.= 2.

Ответы:

Группа №1: Период м.м. не зависит от амплитуды.

Группа №2: Период м.м. не зависит от массы груза.

Группа №3: Период м.м. зависит прямо пропорционально от кв. корня длины нити. Т ~

Группа №4: Период пр.м. не зависит от амплитуды.

Группа №5: Период пр.м. зависит прямо пропорционально от кв. корня массы груза. Т ~

Группа №6: Период пр.м. зависит обратно пропорционально от кв. корня жёсткости пружины. T ~

7. Первичное закрепление во внешней речи

5

Организовать усвоение обучающимися способа действий при решении данного типа задач с их проговариванием во внешней речи:

- фронтально;

- в парах или группах.

Коммуникативные:

- управление поведением партнера (ов);

- умение выражать свои мысли.

1) На экране в презентации на слайдах проверка полученных экспериментальных данных с эталонным ответом.

2) Изменится ли период и частота колебаний математического маятника при переносе его на Луну, где ускорение свободного падения меньше в 6 раз, чем на Земле? Если изменится, то как? Объясните.

1) Обучающиеся в тетрадях корректируют записи и графики.

2) Период м.м. увеличиться, т.к. период обратно пропорционален g, а частота уменьшится, т.к. частота прямо пропорциональна g.

8.Самостоятельная работа с самопроверкой по эталону

15

1) Организовать самостоятельное выполнение обучающимися типовых заданий на новый способ действия.

2) Организовать соотнесение работы с эталоном для самопроверки.

3) Организовать вербальное сопоставление работы с эталоном для самопроверки (организация пошаговой проверки).

4) По результатам выполнения самостоятельной работы организовать рефлексию деятельности по применению нового способа действия.

Регулятивные:

контроль в форме сравнения способа действия и его результата с заданным эталоном; оценивание качества и уровня усвоения; коррекция.

1) Качественные вопросы по теме (см. слайды презентации).

2) Решение расчётных задач (см. слайды презентации) - самостоятельно:

• Начальный уровень-ознакомительный (узнавание ранее изученного);

• Достаточный уровень- репродуктивный (выполнение по образцу);

• Высокий уровень-продуктивный (самостоятельное решение проблемного задания).

3) На экране слайды презентации для проверки заданий вслух.

1) Устно отвечают вслух.

2) Обучающиеся сами выбирают для себя уровень задания и выполняют его самостоятельно.

9. Включение в систему знаний и повторение

5

1) Организовать выявление типов заданий, где используется способ действия.

2) Организовать повторение учебного содержания, необходимого для обеспечения содержательной непрерывности.

Регулятивные:

прогнозирование

На экране слайды презентации с опорным конспектом урока. Преподаватель повторяет изученный материал. Корректирует ошибки в ответах обучающихся. Нацеливает обучающихся на разрешение возникших затруднений в учебной деятельности на следующих уроках.

Слайд «Проверь себя»

Обучающиеся слушают и кратко отвечают на вопросы по ходу повторения. Обобщая полученные результаты, обучающиеся самостоятельно формулируют выводы:

- для м.м. период зависит от длины нити и ускорения свободного падения и не зависит от амплитуды колебаний массы груза;

- для пр.м. период зависит от массы груза и жёсткости пружины и не зависит от амплитуды колебаний.

10. Рефлексия учебной деятельности

8

1) Организовать фиксацию нового содержания, изученного на уроке.

2) Организовать рефлексивный анализ учебной деятельности с точки зрения выполнения требований, известных обучающимся.

3) Организовать оценивание обучающимися собственной деятельности на уроке.

4) Организовать фиксацию неразрешённых затруднений на уроке как направлений будущей учебной деятельности.

5) Организовать запись и обсуждение домашнего задания.

Познавательные:

общеучебные: умение структурировать знания, оценка процесса и результатов деятельности.

Коммуникативные:

умение выражать свои мысли.

Регулятивные:

волевая саморегуляция, оценка - выделение и осознание того, что уже усвоено и что ещё подлежит усвоению, прогнозирование.

1) Анализ и практическое использование полученных знаний.

Где же используется данная зависимость?

(см. Слайд «Это интересно»)

2) «Вы сегодня замечательно поработали. Многие из вас достигли новых вершин, познали новое для себя, смогли поделиться своими знаниями с товарищами по группе. Я предлагаю вам оценить свою работу на уроке при помощи циферблата часов, дорисовав стрелку в том секторе, который соответствует вашей деятельности на уроке».

Рефлексия организуется в конце урока при помощи модели «Циферблат» - обучающимся предлагается подрисовать стрелку в том секторе (4 сектора циферблата - «Понял хорошо, могу объяснить другим», «Понял, но решение задач вызывает трудности», «Понятно не все, решение задач вызывает трудности», «Практически ничего не понял»), который, по их мнению, более всего соответствует их уровню познания нового материала. (Данный метод может быть осуществлен на листе тетради).

3) Преподаватель резюмирует большой процент заполнения 1-2 сектора циферблата!

4) Оценки за урок.

5) Запись и обсуждение домашнего задания.

Д/З: Физика 11 кл., стр.53-66, п.18-22, вопросы.

Задание 1: Измерьте свой пульс за 30 секунд. Определите период и частоту вашего сердцебиения.

Задание 2: Изготовьте из подручных средств математический маятник и определите его период и частоту колебаний.

Ответ: Устройство первых часов было основано на действии математического маятника. Ход этих часов регулировался длиной нити подвеса. С помощью математического маятника очень просто измерить ускорение свободного падения. Значение величины g меняется в зависимости от строения земной коры, от присутствия в ней тех или иных полезных ископаемых, поэтому геологи для разведки залежей до сих пор используют прибор, основанный на зависимости периода колебаний математического маятника от значения g. Маятник использовался для доказательства суточного вращения Земли.

Обучающиеся записывают Д/З.

11. Подведение итога урока

1

Зафиксировать положительную тенденцию к получению новых знаний.

Ребята, учите физику и старайтесь применять свои знания в жизни на практике. Успехов вам!

Использованные ресурсы:

1. elementy.ru - научная энциклопедия;

2. ru.wikipedia.org - Википедия, свободная энциклопедия;

3. www.hrono.info/biograf/imena.html - биографии ученых;

4. В.Ф. Дмитриева ФИЗИКА для профессий и специальностей технического профиля, М., «Академия», 2010;

5. Глазунов А.Т., Кабардин О.Ф., Малинин А.Н, под редакцией А.А. Пинского ФИЗИКА_учебник для 11 класса с углубленным изучением физики, М., «Просвещение», 2008;

6. Л.Э. Генденштейн, Ю.И.Дик ФИЗИКА_учебник для 11 класса базового уровня, М., «Илекса»,2008;

7. Г.Я. Мякишев, Б.Б.Буховцев, В.М.Чаругин_ФИЗИКА_учебник для 11 класса базового и профильного уровня, М., «Просвещение», 2015.

8. https://www.youtube.com/watch?v=aLSPhoiH55Q Свободные и вынужденные колебания_видеоурок_9:20

</