Государственное автономное образовательное учреждение
среднего профессионального образования
Новосибирской области
«Барабинский медицинский колледж»
Цикловая методическая комиссия общих гуманитарных,
социально-экономических дисциплин
МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА
комбинированного занятия
для преподавателя
Дисциплина: Физика
Раздел 1 «Механика. Основы динамики»
Тема 1.7 Материальная точка. Первый закон Ньютона. Сила. Связь между ускорением и силой. Второй закон Ньютона. Третий закон Ньютона.
для специальности 34.02.01«Сестринское дело»
по программе базовой подготовки
курс 1
Барабинск, 2014 г
Рассмотрена на заседании
ЦМК ОГСЭД
Протокол № ___________
От ____________ 20___г.
Председатель ЦМК
______________________
(Ф. И. О.)
______________________
(подпись)
Разработчик:
преподавательфизики 1 квалификационной категорииВашурина Т. В.
Содержание
Методический лист | 4 |
Формирование требований ФГОС при изучении темы | 5 |
Выписка из тематического плана дисциплины «Физика» | 6 |
Актуальность изучения темы | 7 |
Примернаяхронокарта занятия | 8 |
Блок информации по теме | 11 |
План самостоятельной работы студентов | 16 |
Приложение №1 | 17 |
Приложение №2 | 17 |
Приложение №3 | 18 |
Приложение №4 | 19 |
Домашнее задание | 19 |
Перечень оборудования и оснащения | 20 |
Список использованных источников | 20 |
Методический лист
Тема 1.7 «Материальная точка. Первый закон Ньютона. Сила. Связь между ускорением и силой. Второй закон Ньютона. Третий закон Ньютона»
Вид занятия: комбинированный урок.
Методы обучения: объяснительно-иллюстративный, репродуктивный.
Уровень усвоения информации:первый (узнавание ранее изученных объектов, свойств) + второй (выполнение деятельности по образцу, инструкции или под руководством)
Образовательные цели: рассмотреть понятие материальной точки, инерциальной системы отсчета. Изучить законы Ньютона, взаимосвязь силы и массы.
Воспитательные цели: развивать коммуникативные способности через организацию работы в малых группах; создавать содержательные и организационные условия для развития самостоятельности в добывании студентами знаний, скорости восприятия и переработки информации, культуры речи, воспитании настойчивости в достижении цели; формировать умение работать в коллективе, команде.
Развивающие цели:развивать активность студентов, умения анализировать, сравнивать, делать выводы и обобщать.
Формирование требований ФГОС при изучении темы
«Материальная точка. Первый закон Ньютона. Сила. Связь между ускорением и силой. Второй закон Ньютона. Третий закон Ньютона»
В результате изучения темы обучающийся должен знать:
В результате изучения темы обучающийся должен уметь:
применять полученные знания для решения физических задач;
использовать новые информационные технологии для поиска, обработки и предъявления информации по физике в компьютерных базах данных и сетях (сети Интернета).
Изучение темы 1.7 способствует формированию у обучающихся следующих общих компетенций:
ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения задач, оценивать их выполнение и качество.
ОК 6. Работать в коллективе и команде.
Выписка из тематического плана
дисциплины «Физика»
специальность сестринское дело
Тема 1.7 Материальная точка. Первый закон Ньютона. Сила. Связь между ускорением и силой. Второй закон Ньютона. Третий закон Ньютона. | Содержание учебного материала | 2 |
Понятия: инерциальная система отсчета, материальная точка. Законы Ньютона. Понятия гипотезы, постулата, теории. |
Лабораторная работа | - |
Практическое занятие | - |
Контрольная работа | - |
Самостоятельная работа обучающихся - подготовка докладов и рефератов по теме: «Исаак Ньютон» - работа с учебником, выполнение упражнений [1, с.53-68, с.43 упр. 6 (2)]; - работа с конспектом лекции. | 1 |
Актуальность изучения темы
В 1723 году вышла книга английского ученого Исаака Ньютона «Математические начала натуральной философии», в которой были сформулирована система законов динамики, подобная системе аксиом геометрии Эвклида. В отличие от математических аксиом законы физики являются обобщением громадного числа физических экспериментов, также они подтверждаются справедливостью многочисленных следствий применения этих законов при описании механического движения. Тем не менее, с формальной точки зрения их можно рассматривать именно как аксиомы, не следующие из других более общих законов.
Три закона динамики И.Ньютона следует рассматривать в тесной взаимосвязи, так как только в совокупности они составляют фундамент динамики - науки, позволяющей описывать механическое движение, выяснять причины изменения скоростей тел, объяснять и управлять этим движением. Сразу подчеркнем, что знание только трех законов динамики не дает возможности решить ни одной конкретной задачи – такие возможности появляются только в том случае, когда они дополняются большим числом других законов, дающим выражения для сил конкретных взаимодействий.
Законы динамики связывают ускорения тел с характеристиками тел (массами) и их взаимодействий (силами), поэтому неудивительно, что в основу динамики И. Ньютоном были положены именно три закона.
Примернаяхронокарта занятия по теме«Материальная точка. Первый закон Ньютона. Сила. Связь между ускорением и силой. Второй закон Ньютона. Третий закон Ньютона»
(время занятия 90 минут)
№ | Этапы занятия | Деятельность | Цель этапа занятия | Оснащение этапа | Мин. |
преподавателя | студентов |
1 | Орг. момент. | Приветствие. Проверка готовности аудитории. | Дежурный информирует об отсутствующих. Контроль внешнего вида студентов. | Мобилизация внимания, выявление готовности аудитории к занятию. | Журнал группы. | 1 |
2 | Актуализация опорных знаний. | Предоставляет возможность повторить домашнее задание, озвучивает вопрос и заслушивает ответы студентов. | Повторяют домашнее задание, отвечают устно с места. | Выявление степени подготовки студентов к занятию и степень усвоения материала по предыдущей теме. Развитие грамотной речи обучающихся, самоконтроль своих знаний. | Вопросы для устного опроса (Приложение №1) | 10 |
3 | Сообщение темы занятия, постановка цели, обозначение актуальности данной темы. | Сообщает тему занятия, определяет цель, обосновывает значимость изучаемой темы. | Слушают, записывают дату и тему занятия в рабочих тетрадях. | Обозначить цель занятия, заинтересовать обучающихся, сконцентрировать их внимание. | Методическая разработка, мультимедийное оборудование, мультимедийная презентация. | 2 |
4 | Изучение нового материала по плану. | Излагает новый материал, демонстрирует презентацию. | Слушают, конспектируют. | Рассмотреть понятие материальной точки, инерциальной системы отсчета. Изучить законы Ньютона, взаимосвязь силы и массы. | Методическая разработка (блок информации), мультимедийное оборудование, мультимедийная презентация, ЭОР. | 25 |
5 | Первичное закрепление знаний | Раздает вопросы для первичного закрепления материала. | Отвечают на вопросы. | Первичное закрепление и систематизация материала, ликвидация пробелов в понимании в полученных знаниях. | Методическая разработка, презентация.Приложение №2 | 15 |
6 | Решение задач на расчет силы и ускорения (2 закон Ньютона) | Разбор задачи, алгоритма ее решения. Контролирует решение задач студентами, указывает на ошибки. | Работают на местах и у доски. | Отработать навык решения задач нарасчет силы и ускорения тела. Организация собственной деятельности, выбор типовых методов и способов решения задач, оценка их выполнения. | Физика 10 Разноуровневые самостоятельные и контрольные работы А. Кирикстр. 56 №1-8 устно (качеств.задачи), стр. 56 №1,2,4 письменно | 15 |
7 | Задание на самостоятельную работу. | Раздает контролирующий материал, проводит инструктаж по выполнению работы, определяет время самостоятельной работы студентов. | Слушают преподавателя, задают вопросы. | Развитие скорости восприятия и переработки информации, пунктуальности. | Слайд презентации с инструкциями, задания для самостоятельной работы студентов. | 2 |
8 | С. р. Контроль текущих теоретических и практических знаний, контроль конечного уровня знаний. | Контролирует ход работы, помогает, указывает на ошибки. | Работают в малых группах, используют текст учебника, решают задачи по образцу. | Закрепление материала, формирование умения делать выводы, обобщать. Формирование умения работать в команде. Контроль усвоения знаний и умений учащихся. | Задания для итогового контроля. Приложение №3 | 15 |
9 | Итоговый контроль. | Контролирует взаимопроверку, поясняет критерии оценки. | Предоставляют выполненное задание, сопоставляют ответы с эталонами, выставляют оценки. | Закрепление знаний по теме, выявление степени усвоения материала. | Слайд презентации с эталонами ответов и критериями отметки (приложение №4). | 3 |
10 | Подведение итогов занятия, выставление оценок. | Оценивает работу группы в целом, индивидуально, обоснование полученных студентами оценок. | Слушают, задают вопросы, участвуют в обсуждении. | Развитие эмоциональной устойчивости, объективности оценки своих действий, умения работать в малых группах, команде. | Журнал группы. | 1 |
11 | Домашнее задание | Проводит инструктаж по выполнению домашнего задания. | Слушают, записывают, задают вопросы. | Оптимизация самоподготовки, определение объема самостоятельной внеаудиторной работы. | Слайд презентации с дифференцированным домашним заданием. | 1 |
Блок информации
План изложения учебного материала по теме «Материальная точка. Первый закон Ньютона. Сила. Связь между ускорением и силой. Второй закон Ньютона. Третий закон Ньютона»
Основное утверждение механики. Материальная точка.
Первый закон Ньютона.
Сила. Второй закон Ньютона.
Третий закон Ньютона.
Изучение нового материала
- В главном разделе механики - динамике - рассматриваются взаимодействия тел, являющиеся причиной изменения движения этих тел, т. е. изменения их скоростей.
изменение скорости тела (а значит, ускорение) всегда вызывается воздействием на него каких-либо других тел. Эта фраза содержит
главное утверждение механики Ньютона и выражает принцип причинности в механике.
Может оказаться и так, что тело покоится или движется равномерно и прямолинейно, т. е. без ускорения
, хотя на него и действуют другие тела.
На столе лежит книга, ее ускорение равно нулю, хотя действие со стороны других тел налицо. На книгу действуют притяжение Земли и стол, не дающий ей падать вниз. В этом случае говорят, что действия уравновешивают (или компенсируют) друг друга. Но книга никогда не придет в движение, не получит ускорение, если на нее не подействовать рукой, сильной струей воздуха или еще каким-нибудь способом. Скорость тела
никогда не меняется, если на него ничто не действует.
Перечислить экспериментальные доказательства того, что изменение скорости одного тела всегда вызывается действием на него других тел, нет никакой возможности. Эти доказательства вы можете наблюдать на каждом шагу.
2. Первый закон Ньютона: Существуют такие системы отсчета, называемые инерциальными, относительно которых свободные тела движется равномерно и прямолинейно.
Первый закон механики, или закон инерции, как его часто называют, бал, по существу, установлен еще Галилеем, но общую формулировку ему дал Ньютон.
Свободным телом – называют тело, на которое не действуют какие – либо другие тела или поля. При решении некоторых задач тело можно считать свободным, если внешние воздействия уравновешены.
Системы отсчета, в которых свободная материальная точка покоится или движется прямолинейно и равномерно, называютсяинерциальными системами отсчета. Прямолинейное и равномерное движение свободной материальной точки в инерциальной системе отсчета называется движением по инерции. При таком движении вектор скорости материальной точки остается постоянным ( = const ). Покой точки является частным случаем движения по инерции ( =0).
В инерциальных системах отсчета покой или равномерное движение представляет собой естественное состояние, а динамикадолжна объяснить изменение этого состояния (т.е. появление ускорения тела под действием сил). Свободных тел, не подверженных воздействию со стороны других тел не существует. Однако, благодаря убыванию всех: известных взаимодействий с увеличением расстояния, такое тело можно реализовать с любой требуемой, точностью.
Системы отсчета, в которых свободное тело не сохраняет скорость движения неизменной, называются неинерциальными.Неинерциальной является система отсчета, движущаяся с ускорением относительно любой инерциальной системы отсчета. В неинерциальной системе отсчета даже свободное тело может двигаться с ускорением.
Равномерное и прямолинейное движение системы отсчета не влияет на ход механических явлений, протекающих в ней. Никакие механические опыты не позволяют отличить покой инерциальной системы отсчета от ее равномерного прямолинейного движения. Для любых механических явлений все инициальные системы отсчета оказываются равноправными. Эти утверждения выражают механический принцип относительности (принцип относительности Галилея). Принцип относительности является одним из наиболее общих законов природы, в специальной теории относительности он распространяется на электромагнитные и оптические явления.
3.Сила. Второй закон Ньютона.
Свойство тела сохранять свою скорость при отсутствии взаимодействия с другими телами называется инертностью. Физическая величина, являющаяся мерой инертности тела в поступательном движении, называется инертной массой. Масса тела измеряется в килограммах: . Масса характеризует также способность тела взаимодействовать с другими телами в соответствии с законом всемирного тяготения. В этих случаях масса выступает как мера гравитации и ее называют гравитационной массой.
В современной физике с высокой степенью точности доказана тождественность значений инертной и гравитационной масс данного тела. Поэтому говорят просто о массе тела (m ).
Силой называется векторная физическая величина, являющаяся мерой механического воздействия на тело со стороны других тел или полей. Сила полностью определена, если заданы ее модуль, направление и точка приложения. Прямая, вдоль которой направлена сила, называется линией действия силы.
В результате действия силы тело изменяет скорость движения (приобретает ускорение) или деформируется. На основании этих опытных фактов производится измерение сил.
Сила является причиной возникновения не скорости, а ускорения тела. С направлением силы совпадает во всех случаях направление ускорения, но не скорости.
В задачах механики учитываются гравитационные силы (силы тяготения) и две разновидности электромагнитных сил - силы упругости и силы трения.
Второй закон Ньютона описывает движение частицы, вызванное влиянием окружающих тел, и устанавливает связь между ускорением частицы, ее массой и силой, с которой на нее действуют эти тела:
Если на частицу с массой т окружающие тела действуют с силой , то эта частица приобретает такое ускорение , что произведение ее массы на ускорение будет равно действующей силе.
Математически второй закон Ньютона записывается в виде:
На основе этого закона устанавливается единица силы — 1 Н (ньютон). 1 Н — это сила, с которой нужно действовать на тело массой 1 кг, чтобы сообщить ему ускорение 1 м/с2.
Если сила , с которой тела действуют на данную частицу, известна, то записанное для этой частицы уравнение второго закона Ньютона называют ее уравнением движения.
Второй закон Ньютона часто называют основным законом динамики, так как именно в нем находит наиболее полное математическое выражение принцип причинности и именно он, наконец, позволяет решить основную задачу механики. Для этого нужно выяснить, какие из окружающих частицу тел оказывают на нее существенное действие, и, выразив каждое из этих действий в виде соответствующей силы, следует составить уравнение движения данной частицы. Из уравнения движения (при известной массе) находится ускорение частицы. Зная
же ускорение можно определить ее скорость, а после скорости — и положение данной частицы в любой момент времени.
Практика показывает, что решение основной задачи механики с помощью второго закона Ньютона всегда приводит к правильным результатам. Это и является экспериментальным подтверждением справедливости второго закона Ньютона.
3. Третий закон Ньютона.
Третий закон Ньютона: Силы, с которыми тела действуют друг на друга, равны по модулям и направлены по одной прямой в противоположные стороны.
Это означает, что если на тело А со стороны тела В действует сила , то одновременно на тело В со стороны тела А будет действовать сила , причем = - .
Используя второй закон Ньютона, можно записать:
,
Отсюда следует, что
т. е. отношение модулей ускорений и взаимодействующих друг с другом тел определяется обратным отношением их масс и совершенно не зависит от характера действующих между ними сил. Более массивное тело получает меньшее ускорение, а легкое - большее.
Важно понимать, что силы, о которых идет речь в третьем законе Ньютона, приложены к разным телам и поэтому они не могут уравновешивать друг друга.
Следствия из законов Ньютона
Законы Ньютона представляют собой систему взаимосвязанных законов, которые позволяют глубже понять сущность понятий силы и массы. Следствия из законов:
1. Сила является мерой воздействия, оказываемого на данную частицу со стороны других тел, и с увеличением расстояния до них убывает, стремясь к нулю.
То, что сила является мерой воздействия со стороны окружающих частику тел, следует из того, что она зависит от состояния этих тел и при этом определяет ускорение данной частицы: . Убывания действующей силы до нуля при неограниченном удалении от частицы окружающих ее тел является следствием первого и второго законов Ньютона. Так как, согласно первому закону Ньютона, бесконечно удаленная от всех тел
частица имеет нулевое ускорение . Согласно второму закону Ньютона Поэтому при и сила .
2. Сила, с которой сразу несколько тел действует на данную частицу, равна сумме сил, с которыми эти тела действуют на нее по отдельности:
Это утверждение называется принципом независимости взаимодействий. С учетом этого принципа второй закон Ньютона записывается в виде:
Сумму сил, стоящую в правой части этого закона, называют равнодействующей силой.
Принцип независимости взаимодействий иначе называют принципом суперпозиции сил.
3. Сумма всех внутренних сил, действующих в любой системе, всегда равна нулю.
Под внутренними понимают те силы, которые действуют между телами самой рассматриваемой системы.
Внутренние силы не способны привести в движение систему тел как целое. Действительно, для этого нужно было бы сообщить ускорение, а ускорение, как это следует из второго закона Ньютона, могут сообщить системе лишь те силы, сумма которых отлична от нуля.
4. Отношение модулей ускорений, полученных двумя телами в результате взаимодействия друг с другом, равно обратному отношению их масс:
План самостоятельной работы студентов
Тема:«Материальная точка. Первый закон Ньютона. Сила. Связь между ускорением и силой. Второй закон Ньютона. Третий закон Ньютона»
№ | Название этапа | Описание этапа | Цель | Время |
1 | Актуализация опорных знаний. | Фронтальный опрос домашнего задания. Приложение №1. | Выявление степени усвоения материала по предыдущей теме. | 10 |
2 | Первичное закрепление знаний. | Самостоятельно отвечают на вопросы, затем вслух формулируют ответы к ним. Приложение№2. | Закрепление полученных знаний, формирование умений анализировать, сравнивать и обобщать. | 15 |
3 | Решение расчетных задач. | Самостоятельное решение задачи по образцу.Физика10 Разноуровневыесамостоятельные и контрольные работы А. Кирик стр. 56 №1-8 устно, стр. 56 №1,2,4. | Отработка навыка решения задач по теме. | 15 |
4 | Контроль конечного уровня знаний. | Выполнение задания для итогового контроля. Приложение№3. Взаимопроверка. Приложение №4. | Контроль усвоения знаний и умений учащихся. Выработка умения оценивать конечный результат выполнения заданий. Выявление степени достижения цели занятия. | 15 |
Приложение №1
Устный опрос по теме «Угловая и линейная скорости вращения. Решение задач»
Основные вопросы темы:
Поступательное движение.
Вращательное движение твердого тела.
Угловая и линейная скорости вращения.
Период и частота вращения.
Приложение №2
Вопросы для первичного закрепления материала
1. Что изучает динамика?
2. В чем заключается основное утверждение механики?
3. Какие системы отсчета называются инерциальными? Неинерциальными? Привести примеры.
4. В каких случаях тело можно рассматривать как материальную точку? Дайте определение материальной точки.
5. Сформулируйте первый закон Ньютона. Для каких систем отсчета он справедлив?
6. Дайте определение «силы». От чего зависит результат действия силы?
7. Какова взаимосвязь ускорения и силы?
8. Сформулируйте второй закон Ньютона. Какой формулой он выражается?
9. В чем заключается «взаимодействие тел»?
10. Сформулируйте третий закон Ньютона. Какой формулой он выражается?
11.Сформулируйте следствия из законов Ньютона.
Приложение №3
Тестовые задания для итогового контроля
Приложение №4
Эталоны ответов к заданиям итогового контроля
Номер задания |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
Ответы |
2 |
1 |
1 |
4 |
4 |
1 |
1 |
3 |
Критерии оценки: за 5-6 правильно выполненных заданий – «3» балла
За 7 правильно выполненных заданий – «4» балла
за 8 правильно выполненных заданий – «5» баллов
Домашнее задание
Цель: Определить объем информации для самостоятельной работы, обратить внимание на значимые моменты.
На оценку «3»:Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Соцкий, Физика. 10 класс. Учебник для общеобразовательных учреждений (с приложением на электронном носителе). Базовый и профильный уровни - М.: Просвещение, 2011 г.&20 – 27 читать, конспект учить.
На оценку «4»:Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Соцкий, Физика. 10 класс. Учебник для общеобразовательных учреждений (с приложением на электронном носителе). Базовый и профильный уровни - М.: Просвещение, 2011 г.&20 – 27 читать, пересказ, конспект учить, упр. 6 (2).
На оценку «5»:Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Соцкий, Физика. 1 класс. Учебник для общеобразовательных учреждений (с приложением на электронном носителе). Базовый и профильный уровни - М.: Просвещение, 2011 г.&20 – 27 читать, пересказ, конспект учить, упр. 6 (2, 4), доклады по желанию студентов:«Исаак Ньютон», «Принцип относительности Галилея и его значение для физики».
Перечень оборудования и оснащения
1. Доска
2. Компьютерное и мультимедийное оборудование
3. Электронное учебное пособие (приложение к учебнику)
4. Мультимедийная презентация
5. Задания для первичного закрепления знаний и итогового контроля
Список использованных источников
Основные источники:
Физика. 10 класс [Текст]: учебник для общеобразоват. учреждений с прил. на электрон.носителе: базовый и профил. уровни / Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н.Н. Соцкий.-11-е изд. - М. : Просвещение, 2003. – 336 с.
Физика. Задачник. 10-11 кл. [Текст]: пособие для общеобразоват. учреждений / А. П. Рымкевич. – 9-е изд., стереотип. – М. : Дрофа, 2005. – 188, [4] с.
Дополнительные источники:
1. Электронное учебное пособие (приложение к учебникуГ. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Соцкий, Физика. 10 класс)
2. Физика-10. Разноуровневые самостоятельные и контрольные работы [Текст] / Л. А. Кирик ; Харьков: «Гимназия», 2001. – 191 с.
Устный опрос по теме «Угловая и линейная скорости вращения. Решение задач»
Основные вопросы темы:
Поступательное движение.
Вращательное движение твердого тела.
Угловая и линейная скорости вращения.
Период и частота вращения.
Вопросы для первичного закрепления материала
1. Что изучает динамика?
2. В чем заключается основное утверждение механики?
3. Какие системы отсчета называются инерциальными? Неинерциальными? Привести примеры.
4. В каких случаях тело можно рассматривать как материальную точку? Дайте определение материальной точки.
5. Сформулируйте первый закон Ньютона. Для каких систем отсчета он справедлив?
6. Дайте определение «силы». От чего зависит результат действия силы?
7. Какова взаимосвязь ускорения и силы?
8. Сформулируйте второй закон Ньютона. Какой формулой он выражается?
9. В чем заключается «взаимодействие тел»?
10. Сформулируйте третий закон Ньютона. Какой формулой он выражается?
11.Сформулируйте следствия из законов Ньютона.
Тестовые задания для итогового контроля
Критерии оценки: за 5-6 правильно выполненных заданий – «3» балла
За 7 правильно выполненных заданий – «4» балла
за 8 правильно выполненных заданий – «5» баллов
11