Реферати українською » Физика » Методика вивчення динаміки твердого тіла в курсі фізики профільної середньої школи


Реферат Методика вивчення динаміки твердого тіла в курсі фізики профільної середньої школи

Страница 1 из 3 | Следующая страница
Зміст

Запровадження

Методика вивчення обертальне рух твердого тіла в класах з поглибленим вивченням фізики

>Конспект уроку на тему «>Вращательное рух тіл»

Приклади вирішення завдань на тему «Динаміка обертального руху твердого тіла навколо нерухомій осі»

Завдання №1

Завдання №2

Завдання №3

Список використовуваної літератури


Запровадження

Однією з головних особливостей сучасного періоду реформування шкільної освіти є орієнтація шкільної освіти на широку диференціацію навчання, що дозволить задовольнити потреби кожного учня, зокрема і тих, хто виявляє особливий інтерес і до предмета.

Нині ця тенденція поглиблюється переходом старшої щаблі середньої школі профільне навчання, що дозволяє забезпечити відновлення наступності середньої й вищої освіти. Концепція профільного навчання зробила його метою «підвищення якості освіти встановлення рівного доступу до повноцінного освіті різних категорій які у відповідність до їх індивідуальними вподобаннями й потребами».

Учням це, що вибір фізико-математичного профілю навчання має гарантувати такий рівень навчання, який би дозволяв задовольнити головну потреба цієї групи учнів -продовження навчання у вищі навчальні заклади відповідного профілю. Випускник середньої школи, який вирішив продовжити освіту у вузах фізичного і технічного профілів повинен мати поглиблену підготовку із фізики. вона є необхідної базою навчання у цих вузах.

Рішення завдань профільного навчання фізиці можливе лише за умови використання розширених, поглиблених програм. Аналіз змісту програм для профільних класів різних авторських колективів показує, що вони містять розширений, проти базовими програмами, обсяг навчального матеріалу за всіма розділами фізики та передбачають його глибоке вивчення. Складовою частиною змісту розділу «Механіка» цих програм є теорія обертального руху.

Під час вивчення кінематики обертального руху формуються поняття кутових характеристик (кутовий переміщення, кутова швидкість, кутовий прискорення), показується їх зв'язок друг з одним і з лінійними характеристиками руху. Під час вивчення динаміки обертального руху формуються поняття «момент інерції», «момент імпульсу», відбувається поглиблення поняття «момент сили». Особливу важливість представляють вивчення основного закону динаміки обертального руху, закону збереження моменту імпульсу, теоремиГюйгенса-Штейнера про обчисленні моменту інерції при перенесення осі обертання, обчислення кінетичною енергії обертового тіла.

Знання кінематичних і динамічних характеристик і законів обертального руху необхідні поглибленого вивчення як механіки, а й інших розділів фізики. Теорія обертального руху, передбачає здавалося б, «вузьку» область використання, має значення на подальше вивчення небесної механіки, теорії коливань фізичного маятника, теорій теплоємності речовин і поляризації діелектриків, руху заряджених частинок у магнітному полі, магнітних властивостей речовин, класичною та квантової моделей атома.

Аналіз змісту завдань, запропонованих абітурієнтам на на вступних іспитах із фізики у важливих фізико-технічних вузах країни, також показує, знання з теорії обертального руху сприяють успішному виконання таких завдань.

Існуючий рівень професійно-методичної підготовленості більшості вчителів фізики до викладання теорії обертального руху за умов профільного навчання недостатній, в багатьох вчителів немає повного розуміння ролі теорії обертального руху на вивченні шкільного курсу фізики. Тому необхідна глибшапрофессионально-методическая підготовка, яка б вчителю максимально використовувати дидактичні змогу вирішення завдань профільного навчання.

Відсутність у діючих програмах педвузів з теорії та методику викладання фізики розділу «Науково-методичний аналіз політики та методика вивчення теорії обертального руху» призводить до того, що випускники педвузів також виявляються недостатньо підготовлені до рішенню їхніх насущних професійних завдань у процесі викладання теорії обертального руху на профільних класах.

Отже, актуальність дослідження визначається: протиріччям між вимогами, що висуваються шкільними профільними програмами для поглибленого вивчення фізики до рівня знань учнів з теорії обертального руху, і реальним рівнем знань учнів; протиріччям між завданнями, що стоять перед учителем у процесі викладання теорії обертального руху на класах з поглибленим вивченням фізики, і низькому рівні відповідною професійно-методичної підготовки.

Проблемою дослідження є пошук ефективних методів викладання теорії обертального руху на профільних класах з поглибленим вивченням фізики.

Мета дослідження полягає у розробці ефективних методів викладання теорії обертального руху, сприяють підвищення рівня знань учнів, необхідні глибокого засвоєння шкільного курсу фізики, та змісту відповідної професійно-методичної підготовки вчителя.

Об'єктом дослідження є процес навчання фізиці учнів класів з поглибленим вивченням предмета.

Предметом дослідження є методика викладання теорії обертального руху, і інших розділів в класах з поглибленим вивченням фізики.

Гіпотеза дослідження: Якщо розробити методику викладання кінематики і динаміки обертального руху, це дозволить підвищити рівень знань учнів як з теорії обертального руху, а й у іншим розділах шкільного курсу фізики, де використовуються елементи цієї теорії.

обертальний рух фізика тіло


Методика вивчення обертальне рух твердого тіла в класах з поглибленим вивченням фізики

Вивчення динаміки обертального руху твердого тіла переслідує таку мета: познайомити учнів на закони руху тіл під впливом моментів прикладених до них сил. І тому необхідно провести поняття моменту сили, моменту імпульсу, моменту інерції, вивчити закон збереження моменту імпульсу щодо нерухомій осі.

Вивчення обертального руху твердого тіла доцільно розпочати з вивчення руху матеріальної точки навкруг. І тут легко запровадити поняття моменту сил щодо осі обертання й одержати рівняння обертального руху. Слід зазначити, що цю тему є важкою для засвоєння, для кращого розуміння і запам'ятовування головних співвідношень рекомендується проводити порівняння з формулами для поступального руху. Учням відомо, що динаміку поступального руху вивчає причини виникнення прискорення тіл і дозволяє обчислити їх напряму, і величину. Другий закон Ньютона встановлює залежність розміру й напрями прискорення від діючої сили та маси тіла. Динаміка обертального руху вивчає причини появи кутового прискорення. Основне рівняння обертального руху встановлює залежність кутового прискорення від часу сили та моменту інерції тіла.

Далі, розглядаючи тверде тіло в розумінні системи матеріальних точок, обертових навкруг, центри яких вмостилися на осі обертання твердого тіла, легко отримати рівняння рухи зовсім твердого тіла навколо нерухомій осі. Складність рішення рівняння полягає у необхідності обчислення моменту інерції тіла щодо його осі обертання. Якщо ні можливості ознайомити учнів з методами обчислення моментів інерції, наприклад, через їх недостатньою математичної підготовки, можна без виведення дати значення моментів інерції таких тіл як кулю, диск. Як свідчить досвід, учні ніяк не засвоюють поняття провекторном характері кутовий швидкості, моменту сили та моменту імпульсу. Тому необхідно виділити можливо більше часу з вивчення цього розділу, розглянути більше прикладів і завдань (чи це позакласних заняттях).

Продовжуючи аналогію з поступальним рухом, розгляньте закон збереження моменту імпульсу. Під час вивчення динаміки поступального руху зазначалося, у результаті дії сили змінюється імпульс тіла. При обертальному русі змінюється момент імпульсу під впливом моменту сили. Якщо момент зовнішніх сил нульовий, то момент імпульсу зберігається.

Раніше зазначалося, що внутрішні сили що неспроможні змінювати швидкість поступального руху центру мас системи тіл. Якщо ж під впливом внутрішніх сил змінити розташування окремих частин обертового тіла, то зберігається загальний момент імпульсу, а кутова швидкість системи змінюється.


Для демонстрації цього ефекту можна скористатися установкою, у якій дві шайби надягають на стрижень, скріплений з відцентровій машиною.Шайби з'єднані ниткою (рис. 10). Система обертається із певною кутовий швидкістю. Коли нитку перепалюють, вантажі розбігаються, момент інерції збільшується, а кутова швидкість зменшується.

Приклад виконання завдання на закон збереження моменту імпульсу. Горизонтальна платформа масою M і радіусом R обертається з кутовий швидкістю. В кінці платформи стоїть конкретна людина масоюm. З якою кутовий швидкістю обертатиметься платформа, Якщо людина перейде від краю платформи до її центру? Людини можна як матеріальну точку.

Рішення. Сума моментів всіх зовнішніх сил щодо осі обертання дорівнює нулю, тому треба застосувати закон збереження моменту імпульсу.


Момент інерції платформи

момент інерції людини


Спочатку сума моментів імпульсу чоловіки й платформи була

Кінцева сума моментів імпульсу

З закону збереження моменту імпульсу слід:

Вирішуючи рівняння щодо омега 1 , одержимо

>Конспект уроку на тему «>Вращательное рух тіл»

Тип уроку: Інтерактивна лекція, 2 год.

Цілі уроку:

Соціально – психологічна:

>Обучающиеся повинні виявляти власний рівень розуміння і засвоєння основних понять кінематики і динаміки обертального руху, основного рівняння динаміки обертального руху, закону збереження моменту імпульсу, методів розрахунку кінетичної енергії обертання; критично ставитися до власним досягненням у вмінні застосовувати основне рівняння динаміки обертального руху, і закон збереження моменту імпульсу до вирішення фізичних завдань; розвивати свої комунікативні здібності: брати участь у обговоренні поставленої на уроці проблеми; вислуховувати думка своїх друзів; сприяти співробітництва у парах, групах і під час практичних завдань тощо.

Академічна:

>Обучающиеся повинні засвоїти, що обсяг кутового прискорення тіла при обертальному русі залежить від сумарного моменту прикладених зусиль і моменту інерції тіла, що момент інерції –скалярная фізична величина, характеризує розподіл мас у системі, навчитися визначати момент інерції симетричних тіл щодо довільних осей, користуючись теоремоюШтейнера. Знати, що момент імпульсу - величина векторна, яка зберігає чисельна значення і направлення у просторі за однакової кількості нулю сумарного моменту зовнішніх сил, діючих на тіло, чи замкнуту систему тіл (закон збереження моменту імпульсу), розуміти, що довгоочікуваний Закон збереження моменту імпульсу є фундаментальним законом природи, наслідком ізотропність простору. Вміти визначати напрям кутовий швидкості, кутового прискорення, моменту зусиль і моменту імпульсу, користуючись правилом правого гвинта.

Знати математичні висловлювання основного рівняння динаміки обертального руху, закону збереження моменту імпульсу, формул визначення чисельного значення моменту імпульсу і кінетичною енергії обертового тіла, і вміти ними користуватися під час вирішення різноманітних практичних завдань. Знати одиниця виміру моменту імпульсу, моменту інерції.

Розуміти, що обертальним рухом твердого тіла навколо нерухомій осі і рухом матеріальної точки навкруг (чи поступальним рухом тіла, що можна розглядати, як рух щодо окружності нескінченно великого радіуса) існує неформальна аналогія, у якій проявляється матеріальне єдність світу.

Завдання уроку:

Освітні:

Продовжити формування нових компетенцій, знань і умінь, способів діяльності, які потрібні які навчаються у новій інформаційної середовища проживання, шляхом використання сучасних інформаційних технологій навчання.

Сприяти формуванню цілісного світорозуміння, шляхом використання методу аналогій, порівнюючи обертальне рух твердого тіла з поступальним рухом, і навіть обертальне рух твердого тіла з рухом матеріальної точки навкруг, розглядаючи обертальне рух твердого тіла єдиним блоком:кинематическое опис руху, основне рівняння динаміки обертального руху, закон збереження моменту імпульсу як наслідок ізотропність простору й його прояви практично, розрахунок кінетичній енергії обертового твердого тіла, і застосування закону збереження енергії до обертовим тілах.

Показати можливості високорозвиненою інформаційного середовища – Інтернету – у справі здобуття освіти.

Виховні:

Продовжити формування світоглядної ідеї пізнаванності явищ і властивостей матеріального світу. Навчити учнів виявляти причинно-наслідкових зв'язків щодо закономірностей обертального руху твердого тіла, розкрити значення даних про обертальному русі науці і техніки.

Сприяти подальшому формування в учнів позитивних мотивів вчення.

Розвиваючі:

Продовжити формування ключових компетенцій, зокремаинформационно-коммуникативной компетентності учнів: вміння самостійно шукати і відбирати важливу інформацію, аналізувати, організовувати, представляти, передавати її, моделювати об'єкти і процеси.

Сприяти розвитку мислення учнів, активізації пізнавальної діяльності шляхом використаннячастично-поискового методу під час вирішення проблемної ситуації.

Продовжити розвиток комунікативних якостей особистості шляхом застосування парної роботи над завданнями по комп'ютерного моделювання.

Сприяти співробітництва умикрогруппах, забезпечити умови і для самостійного отримання значимої для всієї групи інформації, так вироблення загального висновку з представленого завдання.

Необхідне обладнання і матеріалів: Інтерактивна мультимедійна система:

·мультимедиа-проектор (>проекционное пристрій)

· інтерактивна дошка

· персонального комп'ютера

Комп'ютерний клас

>Демонстрационное устаткування: Диск обертався з набором приладь, маятник Максвелла, легко обертався стілець як «лави» Жуковського, гантелі, дитячі іграшки: дзига (дзига), дерев'яна пірамідка, іграшкові авто із інерційним механізмом.

Мотивація учнів: Сприяти підвищенню мотивації навчання, ефективному формуванню якісних знань, умінь і навиків учнів у вигляді:

- створення і рішення проблемної ситуації;

- уявлення навчального матеріалу в цікавою,визуализированной, інтерактивною і максимально зрозумілою для учнів формі (стратегічну мету конкурсу – стратегічну мету уроку).

Хід і змістом уроку:

I. Створення проблемної ситуації.

Демонстрація: швидко обертався дзига (чи дзига) не падає, а спроби відхилити його від вертикалі викликають прецесію, але з падіння.Волчок (>дрейдл,тромпо – в різних народів різні назви) - невигадлива на вигляд іграшка із досить незвичними властивостями!

«Поведінка дзиги найвищою мірою дивовижно! Якщо не крутиться, одразу перекидається, та її не утримати в рівновазі на кінчику. Але це зовсім інший предмет, що він паморочиться: не тільки падає, а й виявляє опір, що його штовхають, і навіть приймає дедалі більше і більше вертикальне становище» - так характеризувавволчке відомий англійський учений Дж. Перрі.

Чому падає обертався дзига? Чому така «загадково» реагує на зовнішні впливи? Чому, згодом, вісь дзиги спонтанноспиралеобразно видаляється від вертикалі, і дзига падає? Чи подибували ви така поведінка об'єктів у природі чи техніку?

II. Вивчення нового матеріалу. Інтерактивна лекція «>Вращательное рух твердого тіла».

1. Вступна частина лекції:распространенность обертального руху на природі й техніці (слайд 2).

2. Фундаментальна обізнаність із інформаційним блоком 1 «>Кинематика руху твердого тіла навкруг» (слайди 3-9). Етапи діяльності:

2.1. Актуалізація знань: перегляд презентації «>Кинематика обертального руху матеріальної точки» - творчої праціКатасоновой Наталі до уроку «>Кинематика руху матеріальної точки»Добавлена в основну презентацію, перехід по гіперпосиланню (слайди 56-70).

2.2. Перегляд слайдів «>Кинематика обертального руху твердого тіла», виявлення аналогій у засобах описи обертального руху твердого тіла, і матеріальної точки (слайди 4-8).

2.3. Анотація матеріалів для додаткового вивчення у справі «>Кинематика обертального руху твердого тіла» в науково-популярному фізико-математичному журналі «>Квант» з допомогою Інтернету: відкрити деякі гіперпосилання, прокоментувати змістовну частина статей і завдань до них (слайд 9).

3. Фундаментальна обізнаність

Страница 1 из 3 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація