Проведение мастер-класса интегрированного занятия "Сила гравитации в Солнечной системе"

Интегрированный урок по теме: «Сила гравитации в Солнечной системе» (физика, астрономия, математика)

Цели урока: 

• показать роль сил гравитации в образовании простых и сложных систем во Вселенной, формировать материалистическое мировоззрение.

• создать условия для осознанного усвоения знаний об астрономических объектах, для развития познавательного интереса обучающихся к астрономии, физики и математики и формирования общеучебных умений, через решение межпредметных задач.

• ввести занимательный и познавательный элемент в процесс повторения пройденного материала.

• создать условия для развития личности, ее инициативы, работоспособности, самостоятельности, мыслительных способностей учащихся; учить учащихся анализировать собственную деятельность (рефлексировать).

Задачи:

1. Образовательная:  формировать умения сравнивать, анализировать, выявлять закономерность, работать с формулами; формировать умения работать в группе; раскрывать личностно-индивидуальные возможности каждого ученика и определять условия для их проявления и развития; формировать умения выявлять проблему и решать проблемную ситуацию.

2. Развивающая: формирование научного мировоззрения; развитие речи и логического мышления студентов; формирование навыков работы с научно-популярной литературой и периодической печатью.

3. Воспитательная: воспитание устойчивого интереса к проблемам и достижениям в области технического прогресса и освоения космоса.

Методы обучения:

• по уровню активности познавательной деятельности (поисковый, исследовательский);

• по источникам познания (практический, наглядный);

• на основе структуры личности (методы формирования поведения, чувств, взаимоотношений).

Занятие построено на основе групповой технологии, комбинированное по своему типу, включает много интересных заданий основанных на интеграции предметов научно-естественного цикла, исследовательский характер направлен на развитие познавательной активности студентов. Занятие построено с использованием современных приемов (мотивационное начало занятия, проблемная ситуация, рефлексия), так и уже хорошо известных (рассуждение, разъяснение).

ХОД УРОКА

1. Вступительное слово (учитель астрономии)

– Здравствуйте, дорогие друзья, уважаемые гости! Я рада приветствовать вас на нашей стартовой площадке космических кораблей. Сегодня мы с вами все вместе отправляемся в путешествие по бесконечной и безграничной стране Ноуледж, я надеюсь мне сейчас помогут знатоки английского языка перевод этого слова сочетается с глаголами: обмениваться, отличаться, блистать, получать, усваивать, хвастаться, передавать, использовать, накапливать… (ЗНАНИЯ) Быть первооткрывателями в нашей одиссеи у нас конечно не получится, а вот провести исследовательскую экспедицию нам удастся.

Эпиграфом нашей исследовательской работы мы определим слова великого древнегреческого мыслителя Аристотеля: «Движение – это жизнь, а жизнь – это движение».

2. Определение темы и целей (учитель физики)

Общую тематику нашей компании поможет определить решение ребусов. Но предварительно перед этим мы разобьемся на три команды: Солнце, Марс, Юпитер (определяем капитана, штурмана, профессора, историка, пассажира)

Каждая команда решает свой ребус и общими усилиями формулируют тему урока: «Сила гравитации в Солнечной системе». Пытаются сформулировать цели (задание капитанов) каждой группы исследователей и общие. Преподаватель, суммируя предложенные варианты, определяет цели и задачи курса.

3. Мотивационная часть (учитель астрономии)

В путешествие с собой всегда берут багаж, но странствие наше будет виртуальным, поэтому и багаж оригинальный, т.е. это имеющиеся знания по всего лишь трем естественнонаучным областям познаний: физика, астрономия и обязательно царица наук – математика.

У каждого из вас на столе две карточки: красная и зеленая. Проверим правильность утверждений. Красная - нет, зеленая - да.

1. Астрономия изучает движение небесных тел и их систем, их природу, происхождение и развитие.

2. Фундаментальное свойство всех тел притягиваться друг к другу называют всемирным тяготением или гравитацией.

3. Силы гравитационного притяжения между окружающими нас телами обычных размеров чрезвычайно велики

4. Эллипс - это замкнутая плоская кривая, сумма расстояний от каждой её точки до двух точек, называемых фокусами, равняется постоянной величине.

5. Силы притяжения между телами становятся всё более заметными с уменьшением массы тел.

6. Благодаря гравитации отдельные небесные тела организуются в системы.

7. Масса и вес — это не одно и то же!

Историки ведут хронологическую запись результатов подготовки к экспедиции и каждого этапа исследования в бортовом журнале корабля.

4. Основная часть (учитель физики)

По названиям своих команд и соответственно ваших космических кораблей вы поняли, что объектом исследования будут являться составляющие элементы нашего родного дома Солнечной системы. Солнечная система – система небесных тел, состоящая из Солнца, планет, спутников планет, комет, метеорных тел и космической пыли. Все планеты объединяются в две группы. Задание пассажиру: дать визуальную характеристику объекта исследования, т.е. Солнца, Марса и Юпитера. При сообщении применяется схема:

1. Расположение в Солнечной системе (назвать группу у планеты)

2. Масса

3. Размер.

4. Орбитальная скорость движения вокруг Солнца (для планет).

5. Скорость вращения вокруг собственной оси.

6. Наличие спутников.

7. Состояние поверхности, наличие атмосферы.

За каждый правильный ответ начисляется 1 балл, регистрируется в бортовом журнале.

5. Основная часть (учитель астрономии)

П ри взлете и посадки космического корабля необходимо определить силу гравитации объекта исследования у его поверхности, т.е. мы говорим о силе тяжести. Задание штурманам вычислить ускорение свободного падения вблизи поверхности космических тел. Из закона всемирного тяготения и формулы силы тяжести:

, , получаем

Солнце – 274 м/с², Марс – 3,7 м/с², Юпитер – 25,8 м/с².

6. ФИЗКУЛЬТМИНУТКА

7. Основная часть (учитель физики)

Проявлением действия закона всемирного тяготения помимо силы тяжести у поверхности космического тела, есть ещё вес тела – сила с которой тело действует на опору или подвес. Вес тела на Земле одинаков с силой тяжести, если тело находится в состоянии покоя или прямолинейного равномерного движения. Если тело ускоренно движется, тогда значения веса тела и силы тяжести могут отличаться. Вес тела определяют по формуле:  P=m⋅g, где  P — вес тела, Н; m — масса тела, кг; g — ускорение свободного падения, м/с².

Например: Космонавт с массой 120 кг на Земле весит P=120⋅9,8=1176 Н.

Следующее задание предстоит выполнить профессору. Вычислить вес космонавта массой 120 кг на ваших объектах исследования – это расчетная часть, а практическая – с помощью динамометра и подвешенного на нем тела пояснить понятие состояния невесомости, перегрузки и недогрузки, привести примеры этого состояния на Земле. Выбора конкретного задания происходит случайным образом в одном из трех запечатанных конвертах.

ПОДСКАЗКИ

Примеры увеличения веса:

когда лифт резко начинает движение вверх, находящиеся в лифте люди испытывают ощущение, будто их «вдавливает» в пол.

Когда лифт резко уменьшает скорость движения вниз, тогда находящиеся в лифте люди из-за инерции сильнее «вжимаются» ногами в пол лифта.

Когда на американских горках проезжают через нижнюю точку горок, находящиеся в тележке люди испытывают ощущение, будто их «вдавливает» в сиденье.

Примеры уменьшения веса:

при быстрой езде на велосипеде по небольшим пригоркам велосипедист на вершине пригорка испытывает ощущение лёгкости.

Когда лифт резко начинает движение вниз, находящиеся в лифте люди ощущают, что уменьшается их давление на пол, возникает ощущение свободного падения.

Когда на американских горках проезжают через высшую точку горок, находящиеся в тележке люди испытывают ощущение, будто их «подбрасывает» в воздух.

Когда на качелях раскачиваются до наивысшей точки, ощущается, что на короткий момент тело «зависает» в воздухе.  

Изменение веса связано с инерцией — стремлением тела сохранять своё начальное состояние. Поэтому изменение веса всегда противоположно ускорению движения. Когда ускорение движения направлено вверх, вес тела увеличивается. А если ускорение движения направлено вниз, вес тела уменьшается. 

Пример состояния невесомости:

состояние невесомости встречается в ситуациях, когда человек располагается в объекте, который находится в свободном падении. Есть специальные самолёты, которые предназначены для создания состояния невесомости. Они поднимаются на определённую высоту, и после этого самолёт переводится в свободное падение в течение примерно 30 секунд. Во время свободного падения самолёта находящиеся в нём люди ощущают состояние невесомости. 

Состояние невесомости ощущают космонавты на орбитальной космической станции, так как она находится в состоянии свободного падения по отношению к Земле. Орбитальная космическая станция непрерывно стремится упасть на Землю, но скорость её движения так велика, что станция всё время попадает мимо Земли. Все тела, находящиеся на орбите Земли, находятся в свободном падении, а скорость их движения одинакова с первой космической скоростью — 7,91 км/с, поэтому они не могут упасть на Землю.

8. Основная часть (учитель астрономии)

СООБЩЕНИЕ СТУДЕНТА

С длительным пребыванием в условиях невесомости сталкиваются только космонавты, живущие на орбитальной станции. Вот что подготовил нам экскурсовод из космомузея «Любопытные факты про невесомость.

9. Закрепление изучаемого материала (учитель физики)

Закрепление изучаемого материала осуществляется выполнением тестов на соответствие

1) Установите соответствие между названиями физических величин и формулами

1. Ускорение свободного падения вблизи поверхности Земли.

2. Закон всемирного тяготения.

3. Вес тела.

4 . Сила тяжести.

А. , Б. , В. , Д.

2) Установите соответствие между некоторыми условиями (или свойствами) и их объяснением.

1. Одно свойство сил, связанных третьим законом Ньютона.

2. Одно из отличий веса от силы тяжести.

3. Условие при котором вес тела равен нулю.

4. Одна из причин возникновения силы трения.

А. На тело действует только сила тяжести

Б. Имеют различную физическую природу.

В. Имеют ту же физическую природу, поскольку обусловлены одним взаимодействием.

Д. Действие сил межмолекулярного притяжения.

Ответы 1) 1- , 2- , 3- , 4- . 2) 1-В, 2-Б, 3-А, 4-Д.

10. Подведение итогов (рефлексия)

Необходимо определить, что было наиболее значимым на занятии и расположить на шампуре от менее к более значимому.

Выставление оценок, домашнее задание.