Методическая разработка по физике для первого курса медицинского колледжа по темеПоложение точки в пространстве. Векторные величины. Система отсчета

Министерство здравоохранения и социального развития РФ

Министерство здравоохранения Тульской области

Государственное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

«Тульское областное медицинское училище №2 (техникум)»

Методическая разработка

теоретического занятия

по учебной дисциплине

ФИЗИКА

тема: «Положение точки в пространстве. Векторные величины. Система отсчета».

для специальности 060109 «Сестринское дело»

(базовый уровень среднего профессионального образования)

г. Новомосковск

2012

Рассмотрено и одобрено Утверждаю

ЦПК общепрофессиональных дисциплин Зам директора по УР

Протокол № __ ______(Г.А. Новик)

Председатель ЦПК

__________ ( В.И. Белохвостова) «___»___________2012г

Методическая разработка составлена в соответствии с Государственными требованиями к минимуму содержания и уровню подготовки выпускника по специальности 060109 «Сестринское дело»

Автор: Н.В. Сурикова, преподаватель первой квалификационной категории учебной дисциплины «Физика».

Пояснительная записка

Данная методическая разработка составлена в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников по «Физике », по специальности 060109 «Сестринское дело».

Методическая разработка предназначена для проведения теоретического занятия по теме: «Положение точки в пространстве. Векторные величины. Система отсчета».

Занятие проводится в форме комбинированного урока. В ходе изучения темы студенты должны знать элементы векторной алгебры, способы задания точки в пространстве, понятие радиус-вектора, способы описания движения; студенты должны уметь находить проекцию векторов, складывать и вычитать векторные величины, строить векторы, определять положение точки в пространстве, решать аналитические и графические задачи.

При проведении занятия используются различные приемы, методы, формы и средства обучения. В методической разработке имеются задания с помощью которых осуществляется контроль исходного уровня знаний, закрепление изученного материала. Имеются эталоны ответов.

Данная методическая разработка может оказать помощь преподавателям для проведения теоретического занятия по данной теме.

Цель занятия: дать представление о кинематике как науке, основной задачей которой является описание совершаемых телом движений, научить определять положение материальной точки в пространстве с помощью радиус-вектора, формировать у студентов умение описывать движение тела координатным и векторным способами; повторить основные действия над векторами и основные кинематические понятия : траектория, перемещение, путь.

Метод

Основное назначение

Уро-вень усвоения

Приёмы

Мотивация

1. Объяснительно-иллюстратив-ный.

Организация усвоения информации обучаемыми, путём сообщения им учебного материала и обеспечения его успешного восприятия.

I

Словесные:

-беседа, рассказ, работа с учебным пособием, объяснение;

наглядные:

-иллюстрации, демонстрация;

Формирует теоретические и фактические знания. Воспитывает нравственность, терпение. Развивает внимание, логическое мышление.

2.Репродуктив-

ный.

Формирование умений и навыков использования и применения полученных знаний.

II - III

Решение ситуационных задач, выполнение практических заданий, работа по алгоритму.

Обогащают знания, формируют умения и навыки, трудолюбие, наблюдательность, систематичность и аккуратность в работе.

3. Проблемное изложение.

Раскрытие в изучаемом учебном материале различных проблем и показ способов их разрешения.

II - III

Постановка проблемы, анализ, установление причинно-следственных связей.

Развивает самостоятельность

мышления, быстроту реакции,

способствует развитию творческих

решений.

4. Частично-поисковый.

Постепенная подготовка обучаемых к самостоятельной подготовке и решению проблем.

III

Эвристическая беседа, наглядными пособиями, доказательства, сравнение, обобщение.

Развивает самостоятельность

мышления, исследовательских

умений, творческий подход к делу.

Этапы планирования занятия

п\п

Наименование

Описание деятельности

Методическое пояснение

Время

преподавателя

студента

1.

Организация начала занятия

Отмечает отсутствующих, выясняет причины, обращает внимание на внешний вид студентов, готовность к занятию

Студенты готовят дневники, манипуляционные тетради, учебные пособия, ручки, карандаши

Концентрация внимания студентов

3 мин

2.

Сообщение темы, её обоснование

Сообщает тему занятия, обращает внимание студентов на актуальность изучаемой темы, межпредметные связи

Записывают тему занятия в дневнике, слушают, осознают

Активизация и целенаправленность мышления студентов на тему занятия, осознание её значения для будущей работы

2 мин

3.

Постановка целей и ознакомление с планом занятия

Обращает внимание студентов на цели и задачи, стоящие перед студентами, важность хорошего знания предмета для успешного овладения профессией в целом

Слушают, осмысливают

Обеспечить прочное активное усвоение знаний, создать у студентов цельное представление о практическом занятии

5 мин

4.

Контроль исходного уровня знаний

Карточки-задания (прил 1).

Раздает карточки- задания, проводит инструктаж.

Сообщает критерий оценки.

Отвечают на карточки- задания

Управление процессом усвоения, обсуждение результатов контроля.

15 мин

5.

Изучение новой темы

Раскрывает содержание темы, демонстрирует технику выполнения манипуляций, дает методические рекомендации студентам к самостоятельной работе, раздает методические материалы

Слушают, наблюдают за демонстрацией манипуляций, осмысливают полученную информацию

Подготовить студентов для работы в ЛПУ, развивать мыслительную деятельность, овладеть практическими умениями

35мин

6.

Самостоятельная работа студентов:

- работа «малыми» группами;

- взаимообу-

чение

Создает условия для самостоятельной работы студентов, наблюдает, корректирует самостоятельную работу студентов, обращает внимание на правильность выполнения манипуляций, добивается правильного выполнения методик.

пользуясь пособием записывают

теоретический материал в дневник, а алгоритм выполнения манипуляций в манипуляционную тетрадь.

Пользуясь алгоритмами, отрабатывают технику выполнения манипуляций до автоматизма, работая малыми группами, обучают друг друга

Подготовить студентов к самостоятельной работе по уходу за больными, совершенствовать манипуляционную технику

165 мин

7.

Закрепление изученного

материала: по контрольным вопросам (прил. 2)

Создает условия

для закрепления изучаемого материала, дает методические указания, корректирует, руководит, дополняет, исправляет, оценивает действия студентов

Отвечают на поставленные вопросы.

Выяснение степени усвоения знаний и умений, способность применять полученные знания и умения на практике

20 мин

8.

Подведение итогов занятия

Высказывает свою точку зрения в отношении работы студентов на занятии, учитывает мнение студентов, оценивает бригаду в целом и каждого индивидуально по этапам, обращает внимание на сложные моменты, проверяет документацию, выставляет оценку каждому студенту с комментариями

Выслушивают преподавателя, анализируют, в случае необходимости задают вопросы, заполняют дневники и манипуляционные тетради

Оценка работы студентов на занятии, стимуляция интенсивной подготовки к занятию

10 мин

9.

Домашнее задание (решение ситуационной задачи по осуществлению сестринского процесса (прил.3.)).

Дает рекомендации по выполнению домашнего задания.

Слушают, записывают задания, задают вопросы.

Осознание студентами важности владения знаниями в объёме, достаточном для выполнения профессиональных обязанностей

10мин

10.

Окончание занятия

Даёт указания по уборке рабочего места

Приводят в порядок рабочее место

Вырабатывать аккуратность, дисциплиниро-

ванность

5 мин

Технологическая карта занятия №2

Дисциплина физика

Тема занятия « Положение точки в пространстве. Векторные величины. Система отсчета».

Вид занятия ( тип урока) - теория 2ч ( комбинированный).

Цели занятия:

1. Обучающая: - добиваться осознанности и прочности знаний;

- разъяснить сущность основных понятий темы;

- умение проводить сравнительный анализ.

2.Развивающая: - развивать логическое мышление, монологическую речь;

- обобщать и систематизировать знания;

- определять и объяснять понятия.

3. Воспитательная: - способствовать воспитанию внимательности, трудолюбия, медицинской этики, требования к себе, дисциплины.

Межпредметные связи - математика, физика 9 класс, информатика.

Обеспечение занятия:

Учебно-методические средства - методическая разработка для преподавателей по данной теме, учебное пособие по данной теме, вопросы и задачи теме, самостоятельная работа, опорный конспект.

Назначение учебно-методических средств

Учебно-методические средства обучения помогают эффективно перерабатывать информацию, упражняться в приобретении и закреплении знаний, умений и навыков, позволяют индивидуализировать обучение с учетом умственных способностей каждого студента.

Литература:

Основная:

1. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Физика Учебник для 10(11) кл. М,2004г.

2. А.П.Рымкевич Сборник задач по физике. М, 2008г.

3. Генденштейн Л.Э., Дик Ю.И. Физика. Учебник для 10 кл. - М., 2005 г.

4. Генденштейн Л.Э. Дик Ю.И. Задачник - М., 2009г.

Дополнительная: 1. Поурочные планы к учебнику по физике Г. Я. Мякишеву под редакцией Мокровой И.И. Волгоград, 2004 г.

2. Л.Я. Кирик « Самостоятельные и контрольные работы» 2003г.

3. Поурочные планы к учебнику под редакцией В.А.Волкова

4. Ф.Е. Марон Дидактические материалы, Дрофа, .2002г

5. Ю.А. Сауров Модели уроков, Просвещение, 2005г.

В результате изучения темы

Студент должен знать:

- элементы векторной алгебры;

-способы задания точки в пространстве;

- смысл понятий: траектория, путь, перемещение, материальная точка;

- способы описания движения.

Студент должен уметь:

- находить проекцию векторов;

- складывать и вычитать векторные величины;

- строить векторы, определять положение точки в пространстве;

- решать аналитические и графические задачи.

В процессе изучения темы у студента формируются компетенции:

Базовые компетенции

- развитие навыков самоконтроля ;

- развитие самостоятельного мышления и анализа, навыков индивидуальной и групповой деятельности;

- развитие сравнительного анализа.

Общеучебные и профессиональные

- умение формулировать вопросы и давать на них аргументированные ответы;

- определять сущность понятий и умело их применять;

- различать факты, гипотезы, причины.

ПЛАН- ХРОНОКАРТА

1. Организационная часть - 2 мин.

2. Контроль исходного уровня знаний - 20 мин.

3. Изучение нового материала- 35 мин.

4. Итоговый контроль( закрепление материала) - 30 мин.

5. Подведение итогов занятия и задание на дом - 3 мин.

Организационная часть-

Вводное слово, организация, мотивация и активация студентов.

Организовать внимание студентов на работу с преподавателем. Провести инструктаж по работе с картами занятия.

2.

Контроль исходного уровня знаний-

а) Индивидуальный опрос;

б) Индивидуальные карточки.

Формировать готовность восприятия учебного материала и подготовить к выполнению заданий по новой теме

3.

Изучение нового материала-

Сообщение преподавателя

Фронтальный опрос

Рассказ

Беседа

Записи в тетради

Организовать учебно-познавательную деятельность преимущественно активными методами обучения, побуждающими к самостоятельному добыванию знаний, способствующими развитию мышления. Осуществить мотивационный компонент дидактического процесса для активного включения студентов в изучение новой темы.

4.

Закрепление материала-

1.Вопросы для проведения фронтального опроса

2.Решение задач.

3.Самостоятельная работа ( два варианта)

Повторить основную информацию для эффективного закрепления

8.

Анализ проведенного занятия, задание на дом- выставление оценок, анализ ответов и выполненной работы.

Задание на дом- пункт 3-5, учить определения и правила.

Повторить понятия перемещение, скорость, ускорение.

Задачи: см приложение 5.

Оценить знания студентов

1. Организационная часть - 2мин

цель - мобилизация группы, воспитание дисциплины, мотивация и активизация занятия, ознакомление с планом занятия

приветствие, внешний вид студента, подготовка класса, отметка отсутствующих, причины отсутствия.

2.Контроль исходного уровня знаний - 20 мин

Индивидуальный опрос:

1.Физика как наука. Эксперимент.

2. Понятие физических величин. Единицы измерения.

3.Прямые и косвенные измерения.

3.Изучение нового материала- 35мин

1.Повторение основных понятий.

А. Кинематика - часть механики, изучающая способы описания движений без исследования причин, вызывающих эти движения.

Б. Способы описания движения тела:

I способ: описание движения некоторой точки движущегося тела.

II способ : описание движения тела с помощью модели материальной точки.

2.Обсуждение вопросов:

- Что называется материальной точкой?

- При каких условиях реальное тело можно мысленно заменить материальной точкой?

- Можно ли принять за материальную точку снаряд:

а) при расчете дальности полета снаряда?

б) при расчете формы снаряда, обеспечивающей уменьшение сопротивление воздуха?

3.Определение положения точки в пространстве.

Обсуждение вопросов:

- Почему для описания движения тела необходимо выделить особое тело - тело отсчета?

- Можно ли тело отсчета выбрать произвольно?

- Изменится ли положение тела в пространстве, если заменить одно тело отсчета на другое?

- Какие системы координат вам знакомы?

- Что называется системой отсчета?

Наблюдая за любым телом, мы замечаем, что его положение в один и тот же момент времени относительно различных тел различно. Например, космический корабль, запущенный с космодрома Байконур, относительно Земли. Луны и Солнца занимает совершенно различные положения. Поэтому обязательно надо указать тело, относительно которого задается положение данного тела или же данной точки. Такое тело называют телом отсчета. Тело отсчета можно выбрать произвольно. Им может быть кос­модром, самолет, в котором мы летим, космический корабль, Земля, Солнце, звезды и т. д. Но относительно различных точек тела отсчета положение любого другого тела или точки тоже различно. Если, на­пример, за тело отсчета принять Землю, то положение спутника Земли относительно Москвы будет иным, нежели относительно кос­модрома Байконур. Строго говоря, мы должны указать, относительно какой точки выбранного тела отсчета задается положение данной точки или тела.

Если тело отсчета выбрано, то относительно его положение точки можно задать с помощью координат или радиус-вектора. Рассмотрим эти способы задания положения точки.

Из курса ма­тематики вы знаете, что положение точки на плоскости можно задать с помощью двух чисел, которые называются координатами этой точки. Для этого, как известно, можно на плоскости провести две пере­секающиеся взаимно перпендикулярные оси, например оси Ох и Оу. Точку пересечения осей называют началом координат, а сами оси - координатными осями.

Координаты точки М (рис. 2) равны 2 и 4; координаты точки М₂ равны -2,5 и - 3,5.

Положение точки в пространстве относительно тела отсчета мож­но задать с помощью трех координат. Чтобы это сделать, необходимо через выбранную точку тела отсчета провести три взаимно перпен­дикулярные оси Ох, Оу, Oz. В полученной системе координат по­ложение точки будет определяться тремя координатами х, у, г.

Если число х положительно, то отрезок откладывается в поло­жительном направлении оси Ох (рис. 3). Если же число х отрица­тельно, то отрезок откладывается в отрицательном направлении оси Ох. Из конца этого отрезка проводят прямую, параллельную оси Оу, и на этой прямой от оси Ох откладывают отрезок, соответст­вующий числу у, в положительном направлении оси Оу, если число у положительно, или в отрицательном направлении оси Оу, если число у отрицательно.

Далее из конца другого отрезка проводят прямую, параллельную оси Ох. На этой прямой от координатной плоскости хОу откладывают отрезок, соответствующий числу z. Направление, в котором откла­дывают этот отрезок, определяют так же, как и в предыдущих случаях.

Конец третьего отрезка и есть та точка, положение которой за­дается координатами х, у, z.

Чтобы определить координаты данной точки, необходимо провести В обратной последовательности те операции, которые мы осуществ­ляли, находя положение этой точки по ее координатам.

Поло­жение точки можно задать не только с помощью координат, но и с помощью радиус-вектора.

Радиус-вектор - это направленный от­резок, проведенный из начала координат в данную точку.

Радиус-вектор принято обозначать буквой . Длина радиус-вектора, или, что одно и то же, его модуль (рис. 4), есть расстояние от начала координат до точки М.

Положение точки будет определено с помощью радиус-вектора только в том случае, если известны его модуль (длина) и направление в пространстве. Лишь при этом условии мы будем знать, в каком направлении от начала координат следует отложить отрезок длиной r, чтобы определить положение точки.

Модуль радиус - вектора на плоскости рассчитывается по формуле:

, где x и y координаты точки .

Модуль радиус - вектора в пространстве рассчитывается по формуле:

, где x , y, z координаты точки .

4.Действия над векторами.

Рассмотрим действия над векторами, с которыми вы ознакомились при изучении геометрии.

Различают два вида физических величин, существенно отличающихся друг от друга. Такие величины, как площадь, объем, время, масса, температура, электрический заряд и т.д., характеризуются одним числом. (Это число может быть положительным, отрицательным и в некоторых случаях нулем.) Подобные величины принято называть скалярными величинами или просто скалярами.

Другие же величины, подобные радиус-вектору, которые, кроме

своего абсолютного значения (модуля), характеризуются еще и направлением в пространстве, называются векторными величинами или просто векторами.

Поскольку в механике, в том числе и в кинематике, при описании движения тел широко используются различные векторные величины, необходимо вспомнить некоторые сведения из векторной алгебры, полученные вами при изучении математики.

На чертежах любой вектор принято изображать направленным отрезком. Сам же направленный отрезок обычно изображают стрел­кой. Направление стрелки задает направление вектора.

Сложение векторов. Векторы складываются не как привычные нам в математике числа, а геометрически.

Пусть даны два вектора а и b (рис. 5, а). Как известно, сумму этих векторов можно найти по правилу параллелограмма или тре­угольника.

1. При сложении по правилу параллелограмма необходимо, не меняя направления векторов, совместить их начала. Суммой векторов а

и b (рис. 5, б) будет третий вектор с, который изображается диа­гональю параллелограмма, построенного на слагаемых векторах как на сторонах. Начало вектора с должно находиться в той же точке, что и начала векторов а и b .

2. При сложении векторов а и b по правилу треугольника эти векторы без изменения их направлений располагают так, чтобы на­чало одного вектора совпадало с концом другого. Тогда вектор с, направленный из начала одного вектора к концу другого, и будет являться суммой векторов а и b (рис. 5, в). Пользуясь правилом треугольника, можно сложить любое число векторов. С этой целью складываемые векторы надо расположить так, чтобы конец первого вектора совпадал с началом второго, конец второго - с началом третьего и т.д. Сумма всех векторов есть вектор, направленный из начала первого вектора к концу последнего ( рис. 6).

Рис.6

Проекцией вектора на какую-либо ось называется длина отрезка между проекциями начала и конца вектора на эту ось, взятая со знаком « плюс» или « минус».

Проекцию вектора мы будем обозна­чать той же буквой, что и вектор, но без стрелки над ней и с индексом внизу, ука­зывающим, на какую ось проецируется вектор. Так, а_х и а_у есть проекции вектора а на оси координат Ох и Оу.

Согласно определению проекции век­тора на ось можно записать: а_х=±\А₁В₁\. Проекция вектора на ось представляет собой алгебраическую величину. Она вы­ражается в тех же единицах, что и модуль вектора. Условимся считать проекцию вектора на ось положительной, если от проекции начала вектора к проекции его конца идти в положительном направлении оси проекции. В противном случае она считается отрицательной (рисунки).

Из рисунков нетрудно видеть, что проекция вектора на ось будет по­ложительной, когда вектор составляет острый угол с направлением оси проекций, и отрицательной, когда вектор составляет с направ­лением оси проекций тупой угол.

5.Проекция векторов перемещения и координаты тела.

Если известен вектор перемещения, то известна и его проекция на координатные оси. Поясним это на примере движения тела на плоскости.

Пусть тело совершило перемещение ( рис.210. Оси координат Х и У с началом отсчета выбраны так, что вектор лежит в плоскости ХОУ. Из рисунка видно, что проекция вектора на ось Х - это отрезок . Длина отрезка, т.е. численное значение проекции, равна , т.е. изменению координаты х при перемещении тела. Точно так же проекция вектора на ось У - это отрезок , длина которого равна , т.е. изменению координаты у тела. Таким образом получим:

; (1)

Формула (1) это проекции вектора перемещения на оси координат Х и У . они равны изменению координат тела х и у.

2. Итоговый контроль ( закрепление материала) - 30 мин.

1)Фронтальный опрос:

Вопросы :

1.Что называется телом отсчета?

2.Какими способами можно задать положение точки?

3.Как задают положение точки в пространстве с помощью координат?

4.Что называется радиус-вектором?

5.Какие величины называются скалярными, какие векторными?

6.Чем отличается векторная величина от скалярной?

7.Какие правила сложения векторов вы знаете?

8. Как производится сложение нескольких векторов?

9.Как определить разность двух векторов?

10.Что называется проекцией вектора на координатную ось?

11. Как связан вектор перемещения тела с его координатами?

12.Объясните координатный способ задания точки.

13. Объясните векторный способ задания точки.

2) Выполните упражнения:

Упражнение 3

а)В начальный момент времени тело находилось в точке с координатами

(-2;4)м . Тело переместилось в точку с координатами (2;1)м. Найдите проекцию вектора перемещения на оси ох и оу. Начертите вектор перемещения.

б) Из начальной точки с координатами (-3;1)м тело прошло некоторый путь, так что проекция вектора перемещения на ось ох равна 5,2, а на ось оу равна

-3м. Найдите координаты конечного положения тела. Начертите вектор перемещения. Чему равен его модуль?

Упражнение 4

Материальная точка перемещалась из точки с координатами (1;3)м в точку с координатами ( 5;7) м.

а) задайте положение движущейся точки с помощью радиус-вектора;

б) задайте положение данной движущейся точки координатным способом.

Упражнение 5

Выполните действия с помощью правила треугольника для векторов:

Упражнение 6

Самостоятельная работаЗадачник А.П.Рымкевич.

№3;№14.

Задачник А.П.Рымкевич.

№4;15.

5. Подведение итогов занятия и задание на дом - 3 мин.

Пункт 3-5, учить определения и правила. Повторить понятия перемещение, скорость, ускорение.

Решите задачи : приложение 5.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 (Опорные конспекты)

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

ПРИЛОЖЕНИЕ 3(ЭТАЛОНЫ ОТВЕТОВ)

Упражнение №4.

а) Пояснение: - радиус-вектор, задающий положение точки в начальный момент времени , радиус-вектор - задает положение точки в момент времени . - вектор перемещения. Из рисунка видно, что, отсюда следует , то есть перемещение точки за промежуток времени есть изменение радиус-вектора за это время.

б) При координатном способе должны быть заданы 2 функции времени:

( Для описания в пространстве задаются 3 функции: ) Координатный и векторный способы задания положения точки имеют много общего, так как задать радиус-вектор значит задать его проекции на оси координат, которые совпадают с координатами точки, таким образом, векторное уравнение равносильно трем скалярным уравнениям: )

Упражнение №6.

Самостоятельная работа

ПРИЛОЖЕНИЕ4(Таблица)

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

Задание на внеаудиторную самостоятельную работу