Современный урок физики "Период колебаний математического маятника"
Познание 21 век - все об образовании и школах

Современный урок физики "Период колебаний математического маятника"


адреса школ

учебное

новости науки

реклама

Научить школьника всему, что понадобится в жизни нельзя, но можно и нужно научить самостоятельно добывать знания, уметь применять их на практике. В связи с этим возникает проблема повышения эффективности урока, так как именно на нём достигаются названные цели. Первое что предстоит сделать – это увеличить удельный вес самостоятельной работы учащихся, ибо не секрет, что ребятам на уроке часто и подолгу отводится роль пассивных слушателей. То есть основной целью любого урока должна быть актуализация деятельности учащихся.

Деятельность – это активное взаимодействие человека с окружающей средой. Она играет решающую роль в становлении физических и духовных качеств личности. Учебный процесс эффективен в отношении освоения знаний и умственного развития учащихся только тогда, когда он вызывает и организует их собственную деятельность. Доказано то, что способности человека проявляются в деятельности, но главное в том, что они создаются в ней.

На уроке решались следующие задачи:

  1. Образовательные
  1. Воспитательные
  1. Культурологические
  1. Развивающие

Для того чтобы эмоционально окрасить урок, привнести в него элемент занимательности, сделать материал ближе и понятнее с целью выделить основную идею или создать определённое настроение, важно обращаться к жизненному опыту учащихся, как к возможности поставить в интересной форме проблему, решаемую на уроке. Для этого используются эпиграфы, отрывки из сочинений, высказывания, афоризмы или пословицы. Так, например, прочитывается стихотворение:

Вздымаясь ввысь, качаются качели,
И впечатленья детские свежи.
Не уж-то никогда вы не хотели
Хоть на мгновенье оторваться от Земли?..
Преодолев земное притяженье.
Достигнув максимального смещенья,
Вернуться вновь в устойчивое положенье,
И по инерции продолжится движенье
И повториться вновь, преодолев сопротивленье.
А по каким законам происходит данное явленье?
И как продолжить наши ощущенья?
Вот в этом разобраться мы должны.

Одновременно наблюдаем за движением детских качелей, установленных в классе. Выясняем, что движение качелей является примером колебательного движения, возникает вопрос: “От чего зависит характер этого движения (период колебания качелей)?”. Дети выдвигают свои предположения.

Истина добывается из наблюдений за действительностью, а действительность необыкновенно сложна. Изучить явление во всём разнообразии его связей практически невозможно. Для выделения в сложном явлении главного, сущностного обращаемся к построению модели явлений и процессов. На этом уроке моделируется математический маятник. С помощью системы направляющих вопросов устанавливаем, при каких условиях маятник является математическим:

Этим условиям полностью удовлетворяет маленький массивный шарик на длинной нити.

Необходимо отметить, что в течение всего урока ребята работают с опорным конспектом (Приложение 1), делая в нём необходимые записи, а учитель все предположения выносит на доску.

Совместно выдвигается гипотеза: Т зависит от l, m, g (T=f (l, m, g)) есть и другие предположения, но все они обсуждаются и несущественные отсекаются.

Выдвижение гипотезы на основе выявленных фактов – это только первый шаг. Следующий шаг – доказательство и проверка гипотезы. Проверка гипотезы может осуществляться в ходе новых наблюдений, но чаще всего проверка гипотезы осуществляется в ходе эксперимента. Именно эксперимент позволяет всесторонне и глубоко проверить истинность выдвинутой гипотезы.

Учебный физический эксперимент – один из важнейших компонентов обучения физике. С его помощью и на его основе реализуется путь познания: “От живого созерцания к абстрактному мышлению и от него к практике”. Эксперимент выступает с одной стороны, как источник первоначальных знаний, а с другой – как критерий истинности наших представлений о природе; он является средством, иллюстрирующим открытые человеком физические закономерности, и средством, помогающим понять устройство установок; он облегчает формирование научных представлений и вместе с тем обеспечивает отработку умений. Итак, функции физического эксперимента многогранны. Трем группам учащихся предлагается провести эксперименты по выяснению качественной зависимости периода колебаний математического маятника от:

Кроме эксперимента справедливость гипотезы можно проверить теоретически на основе общеизвестных законов и фактов (в нашем случае применение законов Ньютона и математических знаний).

Учителями из районного методического объединения, посетившими данный урок, был предложен ещё один метод – метод размерностей.

По ходу урока далее следует экспериментальное и теоретическое доказательство выдвинутых гипотез самими учащимися. Наиболее сильные учащиеся занимаются теоретическими выкладками, другие – делятся на группы и проводят эксперимент. Затем идёт защита “проектов”, где ребята формируют цель эксперимента, демонстрируют его классу и формулируют вывод. Теоретики представляют свои выкладки на доске, продолжается работа с опорным конспектом.

Все этапы урока можно проследить по таблице (Приложение 2).

Чтобы урок не был скучным учащимся необходима постоянная смена деятельности. Очень важно на любом уроке показать учащимся, что физика – интересная и нужная наука, а также показать практическое применение полученных знаний. Более подробно останавливаемся на таком применении, как маятник в часах. Привлечение исторического материала служит хорошим средством разрядки, снятия умственного напряжения и усталости, удачным способом переключения с одного вида работы на другой, причём интересный. На данном уроке речь идёт об истории появления часов “от солнечных до механических”. Обо всём на уроке рассказать сложно, поэтому наиболее заинтересовавшие ребят моменты из истории, они могут приготовить сами и поделиться с учащимися на других уроках. Учителю необходимо тогда выделить время для сообщения.

Важно, чтобы весь учебный процесс строился на постепенном усложнении содержания, способов, характера деятельности учащихся. Без этого невозможно движение ученика, постепенное восхождение на пути к знаниям, к познанию научных истин.

Одним из способов активизации познавательной деятельности учащихся, развития интереса к физике, к самостоятельному её изучению – является перенос, закрепление знаний. Учащимся предлагаются задания на описание поведения маятниковых часов в разных условиях:

  1. Как измениться ход маятниковых часов при поднятии в горы?
  2. Опишите поведение маятника в лифте, если лифт начнет ускоренное движение вниз?
  3. Опишите поведение маятника в лифте, если лифт начнет ускоренное движение вверх?
  4. Опишите поведение маятника в лифте (ракете), если лифт движется равномерно?
  5. Опишите поведение маятника в лифте, если лифт движется равнозамедленно вниз?
  6. Опишите поведение маятника в лифте, если лифт движется равнозамедленно вверх?
  7. Сохраниться ли период маятниковых часов при переносе их с Земли на Луну (или другую планету)?
  8. Как измениться ход маятниковых часов при спуске в метро (шахту)?
  9. Как измениться период колебания маятника, если перенести его из воздушной среды в вязкую жидкость (воду)? Сопротивление среды не учитывать.
  10. Как измениться период колебаний стального маятника в области магнитной аномалии?
  11. Как измениться ход маятниковых часов при повышении температуры окружающей среды (воздуха)? При понижении ее?
  12. Как будут идти маятниковые часы, отрегулированные для широты Москвы на полюсе? На экваторе?

Все они отражены в опорном конспекте в виде картинок.

Организуется работа в парах, предлагается план ответа:

Результаты работы обсуждаются всем классом.

Возможен другой вариант учащимся предлагается легенда: “Вы группа инопланетных существ, по стечению обстоятельств оказавшаяся на планете Земля, которой необходимо вовремя вернуться на свою планету. В вашем распоряжении маятниковые часы. Ваш маршрут: южный полюс – экватор – магнитная аномалия – подъем в горы – спуск в кратер неостывшего вулкана – подземное озеро- полет на ракете и посадка на Луну”. То есть, по сути, учащимся предлагаются задания на описание поведения маятниковых часов в разных условиях на качественном уровне (при изучении физики на базовом уровне) или на основе серьезных математических выводов (при изучении физики на профильном уровне). Рекомендую рассмотреть задачу олимпиадного уровня: как изменяется ускорение свободного падения, если перемещаться внутри Земли от поверхности к ее центру (можно использовать рисунки 1-8).

Рисунок 1

Рисунок 2

Рисунок 3

Рисунок 4

Рисунок 5

Рисунок 6

Рисунок 7

Рисунок 8

Лишь того можно назвать самостоятельным, независимым человеком, кто может сам внести точную оценку своей работе, не завышенную, не заниженную, кто научен и приучен анализировать свою деятельность. Ребятам предлагается карта урока для самооценки (см. карту урока, Приложение 3).

В течение всего урока учитель является дирижером учебного процесса, он находится “внутри” класса, помогая учащимся в индивидуальном порядке.

При проведении данного урока для учителя трудными являются следующие моменты:

  • нужно хорошо организовать деятельность учащихся;
  • постоянно думать о достижении цели урока, иначе можно “утонуть” в обилии материала;
  • быть готовым к тому, что вдруг учащиеся выберут варианты изложения материала, отличные от того, к которому привык учитель;
  • нужно также уметь направить возможную дискуссию учащихся.

Но активность учащихся окупает все трудности его проведения.

 Литература:

  1. И.М. Гельфгат, Л.Э Генденштейн, Л. А. Кирик “1001 задача по физике с ответами, указаниями и решениями”, Москва “ИЛЕКСА” 2003.
  2. Урок физики в современной школе: Творческий поиск учителей: Кн. для учителя / Сост. Э.М. Браверманн; Под ред. В.Г. Разумовского, - М.: Просвещение, 1993.
  3. Проблемы образования. Старшая школа: Материалы проектной деятельности центра инновационного опыта МОУ “Гимназия №5” г. Перми. Пермь, 2007.
Оставьте свой отзыв с помощью аккаунта ВК:
Оставьте свой отзыв с помощью аккаунта FB:

 
Научно-популярный портал "Познание - XXI век".
111672, г. Москва, ул. Новокосинская, д. 15, корп. 7.
Для связи E-mail: . poznanie21@yandex.ru