Разработка урока "Законы природы"
план-конспект урока

Государственное бюджетное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

среднее специальное учебное заведение

«Миасский медицинский колледж»

Методическая

разработка учебного занятия

для преподавателей

специальности: «Сестринское дело»

Тема:

«Законы природы»

Составитель: преподаватель Мастицкая И.Е.

Миасс

2023

СОДЕРЖАНИЕ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ  ЗАПИСКА

      Методическое пособие разработано  с целью формирования знаний по теме «Законы природы». Современное среднее медицинское образование предъявляет высокие общие требования к уровню подготовки выпускника, регулирующие отношения человека к человеку, обществу и природе; умение учитывать их при решении профессиональных задач.

Повышение эффективности и качества обучения физике во многом зависит от удачного выбора и реализации путей активизации познавательной деятельности  у студентов.

Важнейшим стимулом, побуждающим студентов к активизации познавательной деятельности, к приобретению глубоких знаний, является интерес к изучению физики.

Используя любознательность, познавательные   данные студентов, представленное   занятие  позволяет повысить интерес к изучению законов механики. Использованный оригинальный подход к обучению заключается в том, что повторение ранее изученного программного материала по физике происходит лишь только в случае возникающих затруднений при решении конкретных физических задач и только в рамках материала, необходимого для их решения.

Цель данного занятия состоит в решении самых интересных, самых занимательных качественных задач, которые позволят увидеть, как проявляются законы механики Ньютона в растительном и животном мире. Форма проведения занятия позволяет каждому из студентов проявить свои знания и умения.

Законы физики используются не только в работе самых удивительных приборов и механизмов, но и распространяются на явления живой природы, однако в живой природе многие из этих законов не проявляются в открытом виде, поэтому подметить их может только опытный глаз наблюдателя.

Это занятие  направлено как на дальнейшее совершенствование уже усвоенных знаний и умений, так и на формирование углубленных знаний и умений.

Втеоретической частираскрывается влияние физики на ряд смежных наук  и её роль в процессе возникновения комплексных наук (биофизики, физической химии, практической медицины, бионики). Особый интерес представляют иллюстрации законов физики не только примерами из техники, но и примерами использования физических закономерностей и аналогий при изучении процессов жизнедеятельности растительных и животных организмов. Содержание теоретической части дополняет содержание базовых курсов физики и биологии.

В практической части предлагается работа по изучению некоторых характеристик человеческого тела, объектов живой и неживой природы и тех физических законов, которым они подчиняются. Она вызывают интерес  у студентов и способствует развитию мотивации к изучению. Подборка качественных и расчетных задач позволяет сделать изучение теоретического материала более осознанным и глубже понять законы, объясняющие природные явления и технические процессы. 

     Методическая разработка составлена в соответствии с требованиями к знаниям  ФГОС, для использования на теоретическом  занятии  для специальности  34.02.01.«Сестринское дело».

В соответствии с ФГОС, после изучения данной темы студент должен

знать:

• физические методы исследования: наблюдение, эксперимент, теоретический анализ, исследование, биомеханическое исследование,
• физические законы, которые можно использовать при объяснении процессов, происходящих в организме человека, в живой природе,
• особенности своего организма с точки зрения законов физики, особенности движения живых организмов.

          уметь:

• применять метод моделей для изучения явлений и объектов живой природы,
• применять физические формулы для определения параметров своего тела, параметров движения живых организмов,
• решать задачи разных типов: качественные, оценочные, вычислительные, практические,
• определять биомеханические параметры своего тела,
• изображать на рисунке силы, действующие на живые организмы при их движении,
• использовать физические методы исследования в своей деятельности,
• планировать свою деятельность при проведении эксперимента,
• представлять результаты измерений в виде таблиц, графиков,
• соотносить результаты практической деятельности с теорией; использовать на практике межпредметные связи,
• работать с различными источниками информации,
• создавать презентации в программе PowerPoint.

Формируемые компетенции:

Межпредметные (общие):

ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.

ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их выполнение и качество

ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность  

ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.

ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.  

ОК 6. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться
с коллегами, руководством, потребителями.

ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных), за результат выполнения заданий

ОК 8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать и осуществлять повышение квалификации

ОК 9. Ориентироваться в условиях смены технологий в профессиональной деятельности.

ОК 10. Бережно относиться  к историческому наследию и культурным традициям народа, уважать социальные, культурные и религиозные различия.

ОК 11. Быть готовым брать на себя нравственные обязательства по отношению к природе, обществу и человеку.

ОК 12. Организовывать рабочее место с соблюдением требований охраны труда, производственной санитарии, инфекционной и противопожарной безопасности.

Предметные (профессиональные):

1.Общекультурная: студент должен хорошо знать  основной теоретический материал темы. Свободно владеть основными понятиями.

2.Информационная: самостоятельно искать, анализировать и отбирать необходимую информацию, организовать, преобразовывать, сохранять и передавать ее.

3. Коммуникативная: обладать навыками работы в группе при составлении творческих проектов.

4. Ценностно - смысловая: уметь выполнять различные виды учебной деятельности.

5. Учебно - познавательная: уметь планировать и анализировать   свою учебную  деятельность.

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА  ЗАНЯТИЯ

Дисциплина «Физика».

Курс, специальность: 1, «Сестринское дело»

Продолжительность проведения занятия: 90 минут

Место проведения: Кабинет № 409

Тема: «Законы природы»

Тип учебного занятия: комбинированный

Методы обучения: объяснительно-иллюстративный, репродуктивный,

диалогический, эвристический

Мотивация темы: активизация познавательной деятельности и интереса студентов к изучению данной темы, постановка цели и задач занятия

Цели занятия:

1. Образовательная:

Продолжить формирование физического содержания законов Ньютона. Показать взаимосвязь физики и биологии, на основе общности ряда законов живой и неживой природы.Расширить кругозор учащихся, научить видеть проявления изученных закономерностей в окружающей жизни.Формирование навыков решения качественных физических задач.

2. Развивающая:

Развитие физического мышления и активного восприятия окружающей действительности студентами, развитие умственной деятельности, творческих способностей, целостности восприятия и умения анализировать знания, совершенствование умений находить практическое применение знаниям, создание условий для развития умений и навыков сотрудничества и эффективного поведения.

3. Воспитательная:

Развитие чувства взаимопонимания и взаимопомощи, развивать мотивацию изучения физики и биологии, повышение интереса к предметам естественно – научного цикла, используя разнообразные приёмы деятельности, сообщение интересных сведений. Воспитание познавательного интереса, целеустремленности, настойчивости, аккуратности, внимательности и дисциплинированности, способствовать формированию ответственного отношения к своим поступкам и поведению.

Задачи:

1.Формирование умений решать качественные задачи различной трудности, применять физические знания в нестандартных ситуациях;

2.Закрепление изученного материала по теме: «Законы Ньютона».

Интеграционные связи (внутри - и межпредметные):физика, биология.

Технологии обучения: здоровьесберегающие, информационно–коммуникационные.

Методы осуществления и организации учебно-познавательной деятельности:

частично-поисковый-диалог, наглядные: мультимедиая презентация с демонстрацией наглядного материала;  дидактические материалы, методическая разработка занятия.

Оснащение:  

Материально - технические:комплект мультимедийного оборудования; презентации.

Методические: рабочая программа, календарно - тематический план, методическая разработка открытого урока, методические разработки для преподавателей.

Дидактические средства:тесты, задания для выполнения, оценочные листы.

Перечень литературы:

Основная:

1. Фирсов А.В. Физика для профессий и специальностей технического и естественно- научного профилей.- Москва, 2010
2. Громов С.В. Физика: Механика. Теория относительности. Электродинамика: Учебник для 10 кл. общеобразовательных учреждений. – М., 2001.
3. Касьянов В.А. Физика. 10 кл.: Учебник для общеобразовательных учебных заведений. – М., 2008.
4. Рымкевич А.П. Физика. Задачник. 10-11 кл.пособие для общеобразовательных учреждений. – М.,2011.
5. Богданов К.Ю., Физик в гостях у биолога. – М.: Наука, 1986.

Дополнительная:

1. Громов С.В. Шаронова Н.В. Физика, 10—11: Книга для учителя. – М., 2004.  

2. Кабардин О.Φ., Орлов В.А. Экспериментальные задания по физике. 9—11 классы: учебное пособие для учащихся общеобразовательных учреждений. – М., 2001.

3. Касьянов В.А. Методические рекомендации по использованию учебников В.А.Касьянова «Физика. 10 кл.», «Физика. 11 кл.» при изучении физики на базовом и профильном уровне. – М., 2006.

 4. Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия, 2002.

        5.Федеральный компонент государственного стандарта общего образования / Министерство образования РФ. – М., 2004.

Интернет ресурсы

1. http://ru.wikibooks.org/wiki/
2. http://school-collection.edu.ru/
3. http://festival.1september.ru/
4. http://ru.wikipedia.org/wiki

ХРОНОЛОГИЧЕСКАЯ  КАРТА  ЗАНЯТИЯ

Ход занятия:

1. Организационный момент: приветствие группе, выявление отсутствующих, отмечается внешний вид аудитории и студентов, в соответствии с требованиями.
2. Целевая установка. Мотивация учебной деятельности

Сообщение цели, темы и задач изучения нового материала; показ его практической значимости

3. Актуализация опорных знаний

(С использованием разнообразных форм контроля.Вопросы для контроля исходного уровня знаний и др. методический материал прилагается): осуществляется в виде фронтального опроса, индивидуального опроса, проведения  тест - контроля.

Теоретическая часть

Был этот мир
Глубокой тьмой окутан.
Да будет свет!
         И вот явился Ньютон

Много столетий в науке и сознании людей преобладало мнение, высказанное еще несколько веков назад древнегреческим ученым Аристотелем. Он утверждал, что способно двигаться только такое тело, которое двигают.

Однако итальянский ученый Галилео Галилей убедительными опытами опроверг эту точку зрения. Он указал на существование в природе явления инерции. Согласно Галилею, тела могут двигаться не только под действием других тел, но и сами по инерции. Опыты подтверждают правоту Галилея.

Тело может двигаться не только под действием силы, но и по инерции. Сила создает ускорение, изменяет скорость тела. В отсутствие силы ни одно тело не могло бы прийти в движение и не могло бы остановиться. Поэтому всем видам транспорта необходим двигатель.

Исаак Ньютон вывел законы механики, основываясь на многочисленных наблюдениях и опытах, гипотез и выводов других ученых.

Первый закон Ньютона – закон инерции

Существуют такие системы отсчета, называемые инерциальными, относительно которых свободные тела движутся равномерно и прямолинейно или находятся в состоянии покоя.

Второй закон Ньютона

Многие примеры помогают проследить тесную взаимосвязь между тремя основными величинами динамики: силой, массой и ускорением.

         В инерциальной системе отсчета ускорение тела прямо пропорционально равнодействующей сил, приложенных к телу и обратно пропорционально массе тела

Третий закон Ньютона – закон противодействия

Поскольку характеристикой взаимодействия является сила, то равноправие тел при взаимодействии выражается в равенстве сил, с которыми тела действуют друг на друга.

F12 = -F21

Законы Ньютона позволяют нам теперь ответить на многие вопросы «почему?»
        1. Почему, при каких условиях тело совершает прямолинейное равномерное движение или находится в покое? Ответ дает 1-й закон Ньютона.

2. Почему и при каких условиях тело движется равноускоренно? Ответ дает на этот вопрос 2-й закон Ньютона.

3. Как вообще возникает сила? Ответ на этот вопрос дает 3-й закон Ньютона.

Примеры:  течет вода в реках, низвергаются водопады, проносятся над землей ветры и ураганы, мчатся по дорогам автомобили, ходят по морям корабли, летают в воздухе самолеты, в космическом пространстве движутся галактики, звезды, планеты, созданные человеком космические корабли.

И эти движения, и тела, которые их совершают, не похожи друг на друга! Различны и силы, действующие на них. Но для всех движений и тел справедливы законы классической механики Ньютона.

Земная механика многим обязана гению Ньютона. Он сформулировал три закона движения тел, с помощью которых механики рассчитывают самые сложные конструкции, определяют скорость и ускорение многочисленных механизмов и транспортных средств, оценивают прочность конструкций.

Законы Ньютона позволяют людям не только изучать движения, но и управлять ими. Например, ученым, которые управляют полетом космического корабля, необходимо знать положение корабля в любой момент времени. Им известно начальное положение корабля на стартовой площадке и его начальная скорость. Им известны и силы, действующие на корабль в любой точке траектории. Пользуясь этими данными, они решают задачу механики применительно к космическому кораблю. Но сил, действующих на корабль, очень много, они все время, изменяются, и вычислять надо не одну координату, а все три - движение происходит в пространстве. Поэтому вычисления настолько сложны, что приходится привлекать на помощь ЭВМ.

Законы движения надо и знать и помнить машинистам поездов, водителям автомашин и вообще всем, кто управляет транспортными средствами, а также пешеходам, пересекающим оживленную улицу, - ведь для остановки движущихся тел нужны время и пространство. Бурно развивающаяся техника требует решения ряда научных проблем, в первую очередь в механике.

Физическая разминка

                      Фронтальная беседа.

( Повторение основных понятий динамики.)

1. Что называется мерой инертности тел?
2. Чем отличается инерция от инертности?
3. Что называется силой?
4. В чем заключается принцип относительности Галилея?
5. Каковы особенности сил взаимодействия тел?
6. Какая сила называется равнодействующей?
7. Назовите тела, действие которых компенсируется в следующих случаях: айсберг плавает в океане, камень лежит на дне ручья, подводная лодка равномерно и прямолинейно дрейфует в толще воды.
8. Какие системы отсчета называются инерциальными?
9. В каких приведенных случаях речь идет о движении тела по инерции: пыль вылетает из ковра при его выбивании, Луна движется по круговой орбите вокруг Земли.
10. При каком условии пароход, плывущий против течения, будет иметь постоянную скорость?
11. В чем основана причина разрушения зданий при землетрясении?
12. В вагоне прямолинейно и равномерно движущегося поезда мальчик выпустил из рук мяч. Где он упадет?
13. Какие физические законы используются при сортировке зерен веялкой?
14. В каком случае натяжение каната будет больше: а) два человека тянут канат  за концы с силами F, равными по модулю и противоположными по направлению; б) один конец каната прикреплен к стене, а другой конец человек тянет с силой 2F?
15. Как называется явление сохранения скорости тела постоянной?

Тест на проверку остаточных знаний законов динамики (на карточках)

1 вариант

1. Первый закон Ньютона формулируется следующим образом:
   А) существуют такие системы отсчёта, относительно которых тела не изменяют свою скорость;
   Б) существуют такие системы отсчёта, относительно которых поступательно движущиеся тела сохраняют свою скорость неизменной, если на них не действуют другие тела или действия других тел скомпенсировано;
   В) существуют такие системы отсчёта, относительно которых поступательно движущиеся тела не сохраняют свою скорость неизменной, если на них действуют другие тела.
2. Такие системы отсчёта называются:
   А) инерциальными;
   Б) неинерциальными;
   В) иррациональными.
3. Второй закон Ньютона выражается формулой:
   А) F=m a;
   Б) a=F/m;
   В) F1=F2.
4. Формулировка третьего закона Ньютона:
   А) действие равно противодействию;
   Б) силы, возникающие при взаимодействии, уравновешивают друг друга;
   В) силы, с которыми два тела действуют друг на друга, равны по модулю и противоположны по направлению.
5. За единицу силы в СИ принимают:
   А) силу, сообщающую телу массой 1 кг ускорение 10 м/с2;
   Б) силу, сообщающую телу массой 1 кг ускорение 1 м/с2 в направлении действия силы;
   В) 1 Ньютон.

2 вариант

1. Первый закон Ньютона формулируется следующим образом:
   А) существуют такие системы отсчёта, относительно которых поступательно движущиеся тела сохраняют свою скорость неизменной, если на них не действуют другие тела или действия других тел скомпенсировано;
   Б) существуют такие системы отсчёта, относительно которых тела не изменяют свою скорость;
   В) существуют такие системы отсчёта, относительно которых поступательно движущиеся тела не сохраняют свою скорость неизменной, если на них действуют другие тела.
2. Такие системы отсчёта называются:
   А) иррациональными;
   Б) неинерциальными;
   В) инерциальными.
3. Второй закон Ньютона выражается формулой:
   А) F1=F2;
   Б) a=F/m;
   В) F=ma.
4. Формулировка третьего закона Ньютона:
   А) действие равно противодействию;
   Б) силы, с которыми два тела действуют друг на друга, равны по модулю и противоположны по направлению;
   В) силы, возникающие при взаимодействии, уравновешивают друг друга.
5. За единицу силы в СИ принимают:
   А) силу, сообщающую телу массой 1 кг ускорение 1 м/с2 в направлении действия силы;
   Б) 1 Ньютон;
   В) силу, сообщающую телу массой 1 кг ускорение 10 м/с2.

Ответы:

      4.Усвоение новых знаний

(Презентация преподавателя)

Законы Ньютона в живой природе

Движение живых организмов также подчиняется законам механики Ньютона. Однако  характер движения, способы движения, средства, обеспечивающие движение, а соответственно и скорости у различных живых организмов отличаются. Это связано с особенностями их физиологического строения, средой обитания, особенностями жизнедеятельности.

Проявление инерции

Инерция в растительном мире. Созревшие стручки бобовых растений, быстро раскрываясь, описывают дуги. В это время семена, отрываясь от мест прикрепления, по инерции движутся по касательной в стороны. Такой метод распространения семян часто встречается в растительном мире.

Летучие рыбы. В теплых водах живет приблизительно сорок видов рыб, которые относятся к семейству Exocoetidae. Рыб из данного семейства можно увидеть в тропических водах, а наибольшее количество различных видов проживает в водах Карибского моря. Эти рыбы имеют одно главное отличие от всех остальных – они умеютлетать. Члены семейства Exocoetidae способны парить над гладью воды и преодолевают таким способом иногда расстояния в несколько сотен метров.

Рыбки эти небольшие самые крупные особи достигают в размерах до 45 сантиметров. У этих рыб очень твердые плавники, которые по форме очень сильно напоминают крылья. Хвост у них у них острый и имеет клиноподобную форму. У различных видов строение плавников может незначительно отличатся.

Название летающая рыба несколько не точное, так как летание подразумевает хлопанье крыльев, если говорить точнее, то рыбы данного семейства с помощью своих плавников-крыльев парят над водой. Когда рыба находится под водой, она набирает скорость. Под водой она двигается параллельно водной поверхности и вовремя движения прижимается свои крылья к телу. Крылья начинают раскрываться еще в тот момент, когда хвост находится в воде, это дает рыбе дополнительный толчок. Хвост летающей рыбы отрывается от воды, когда развивается необходимая скорость. В этот момент начинается полет. Скорость движения летающих рыб во время полета составляет приблизительно 16 км/ч.

Иногда рыбы совершают не одиночные, а серийные прыжки, во время которых хвост погружается в воду несколько раз. Крупные, сильные особи летающих рыб в состоянии за одно парение преодолевать огромные расстояния, достигающие 180 метров. Иногда серии прыжков могут затягиваться на 40-43 секунды. За такое время рыбам удается перелететь на расстояние в 400 метров.

Природа дала возможность данным рыбам летать, чтобы им можно было избежать хищника. Рыбы выпрыгивают из воды на приличную высоту. Особей данного семейства очень часто находят рыбаки поутру на корме своих кораблей.

Летучие рыбы движутся по инерции.

Плавание и третий закон Ньютона

Механизм движения рыб долгое время оставался неясным. Предполагали, что главную роль здесь играют плавники. Последними исследованиями физиков и ихтиологов доказано, что поступательное движение рыбы осуществляется преимущественно волнообразными изгибами тела. Некоторую помощь в движении вперед оказывает хвостовой плавник. Роль других плавников сводится в основном к координирующим и направляющим функциям — спинной и анальный плавники служат килем, грудные и брюшные — облегчают рыбе перемещение по вертикали и помогают поворачиваться в горизонтальной плоскости. В процессе движения рыбы отталкивают воду назад, а сами движутся вперед. Также перемещаются и пиявки. Плывущая пиявка отгоняет воду назад волнообразными движениями тела, а плывущая рыба – взмахами хвоста. Таким образом, движение рыб и пиявок служит иллюстрацией реализации третьего закона Ньютона при плавании.

Водоплавающие птицы и животные

Как показывает само название, водоплавающие птицы способны плавать, а многие из них еще и ныряют. В связи с приспособлением к плаванию и нырянию у водоплавающих есть перепонки между пальцами ног, а сами ноги отставлены далеко назад. По земле большинство водоплавающих передвигаются медленно и неуклюже.

Плавать могут не только птицы, но и млекопитающие. Некоторые плавающие млекопитающие имеют перепонки.

Отталкивая назад воду лапами с перепонками, пловцы передвигаются вперед.  

Реактивное движение в живой природе

        Некоторые животные плавают, используя принцип реактивного движения, например кальмары, осьминоги, каракатицы.

        Морской моллюск – гребешок, резко сжимая створки раковины, рывками может двигаться вперед за счет реактивной струи воды, выбрасываемой из раковины.

            Кальмар является самым крупным беспозвоночным обитателем океанских глубин. Он передвигается по принципу реактивного движения, вбирая в себя воду, а затем с огромной силой проталкивая ее через особое отверстие – «воронку», и с большой скоростью двигается толчками назад. При этом все десять щупалец кальмара собираются в узел над головой, и он приобретает обтекаемую форму. Чтобы увеличить скорость движения, иначе говоря, число реактивных импульсов  в единицу времени, необходима повышенная проходимость нервов, которая возбуждает сокращение мышц, обслуживающих «реактивный двигатель». Такая большая проводимость возможна при большом диаметре нерва. Известно, что у кальмаров самые крупные в живом мире нервные волокна. Они достигают в диаметре 1 мм, что в 50 раз больше, чем у большинства млекопитающих, проводят возбуждение со скоростью 25 м/с. Этим объясняется большая скорость кальмара: до 70 км/ч. Кроме того, быстроходность и маневренность кальмара объясняется прекрасными гидродинамическими формами тела.

           Сальпа- морское животное с прозрачным телом, при движении принимает воду через переднее отверстие, причем вода попадает в широкую полость, внутри которой по диагонали натянуты жабры. Как только животное сделает большой глоток воды, отверстие закрывается. Тогда продольные и поперечные мускулы сальпы сокращаются, все тело сжимается и вода через заднее отверстие выталкивается наружу. Реакция вытекающей струи толкает сальпу вперед.

Аналогичным образом движутся каракатицы.

Движение насекомых и законы Ньютона

По земле и воде, а также по растениям с помощью ног, а в воздухе за счет движения крыльев.

Движение при помощи ног. При ползании по горизонтальной или слабо наклонной поверхности шесть пар ног насекомых функционально объединяются в две тройки, работающие поочередно. Одна тройка состоит из правой передней, левой средней и правой задней ноги, другая из левой передней, правой средней и левой задней. В каждый момент бега насекомое стоит на треножке, образуемой одной из троек, тогда как ноги другой тройки отделены от субстрата и заносятся вперед.

У одних насекомых все ноги бегательные (жуки - жужелицы), у других - задние прыгательные с утолщенным бедром (кузнечик или сверчок), у третьих - копательные с утолщенной передней голенью, у четвертых - плавательные, обтекаемой формы с плавательными волосками (плавунцы)...

          Некоторые насекомые, живущие в воде, используют реактивное движение, выбрасывая с силой воду из анального отверстия и получая при этом толчок в противоположном направлении (например, личинки разнокрылых стрекоз).

Движение с помощью крыльев. А вот летают насекомые преимущественно за счет движения тонких перепончатых крыльев.

У насекомых крылья - своеобразный пропеллер, создающий как тягу, так и подъемную силу за счет взмахов со сложными качаниями. Крыло (точнее его конец) описывают относительно центра тяжести насекомого восьмеркообразную кривую - лемнискату: оно заносится вперед при опускании вниз и отводится назад при поднятии вверх. Когда крыло «бьет» по воздуху сверху вниз, возникает подъемный эффект. Когда крыло достигает нижнего положения, насекомое поворачивает его на «ребро» и с силой отводит назад и вперед - это вызывает толчок тела вперед. Данный момент работы крыла называется пропеллирующим.

Большая частота взмахов крыльев насекомых, сочетающих различные типы движений, создает единый аэродинамический эффект и позволяет насекомому держаться в воздухе и лететь вперед. А ведь скорость полета некоторых быстро летающих насекомых, например, стрекоз, может составлять до 100 км/час.  Крылья насекомых движутся вниз и вверх с большой частотой (350 Гц - у пчелы, 600 Гц - у комара).

Управление полетом достигается исключительно крыльями. Меняя направление плоскости взмахов крыльями, насекомые изменяют направление движения: вперед, назад, полет на одном месте, повороты. Одни из самых вертких в полете насекомых – мухи. Они часто делают крутые повороты вбок. Достигается это резким выключением крыльев одной стороны тела – движение их на мгновение приостанавливается, тогда как крылья другой стороны тела продолжают колебаться, чем и вызывается поворот в сторону от первоначального направления движения

Самой большой скоростью полета обладают бабочки-бражники и слепни – 14 – 15 м/с. Стрекозы летают со скоростью 10 м/с, жуки-навозники – до 7 м/с, пчелы – до 6 м/с.

            Летательный аппарат насекомых и птиц обладает замечательными аэродинамическими  качествами. Если абсолютная скорость их движения сравнительно невелика, то относительная скорость - т.е. скорость, с которой объект продвигается вперед на расстояние равное длине собственного тела - гораздо больше скорости самолета.

           Велика и удельная грузоподъемность этих естественных летательных аппаратов (небольшой коршун уносит в когтях курицу, а беркут - ягненка), и их экономичность, особенно проявляющаяся во время сезонных перелетов.

5.Осмысление и систематизация полученных знаний и умений.      Закрепление нового материала

Решение качественных задач

(При решении задач главное внимание обращается на формирование умений решать задачи, на накопление опыта решения задач различной трудности. Развивается самая общая точка зрения на решение задачи как на описание того или иного физического явления физическими законами. В механике – это описание движения материальной точки законами Ньютона и описание движения физической системы законами сохранения.)

1. Заяц, спасаясь от преследований собаки, делает резкие прыжки в сторону. Почему собаке трудно поймать зайца, хотя она бегает быстрее?
2. Почему при сплаве леса большое количество бревен выбрасывается на берег при поворотах реки?
3. Птица в клетке-ящике сидит на дне. Ящик с ней уравновешен на весах. Нарушится ли равновесие весов, если птица взлетит?
4. Почему при прополке не следует слишком резко выдергивать сорняки из земли даже в том случае, если они слабо удерживаются в почве?
5. Почему перед прыжком человек немного приседает?
6. Почему, разбежавшись, мы можем прыгнуть дальше, чем с места?
7. Почему цирковой наездник, подпрыгивая вверх на быстро скачущей лошади, попадает опять в седло?
8. Как падает человек, когда споткнется или поскользнется?
9. Каким образом некоторые бобовые растения используют свойство инерции для разбрасывания своих семян?
10. Выходя из воды, животные встряхиваются. Какой физический закон используется ими при этом?
11. Какое значение имеют упругие волосы на подошве ног зайца?
12. Почему мелкие животные более подвижны, чем крупные?
13. Почему бегущий человек, стремясь быстро и круто обогнуть дерево или столб, обхватывает его рукой?
14. Для чего белке нужен большой хвост? А лисе?
15. Каково назначение плавательных перепонок на лапках утки или гуся?

Самостоятельная работа в группах.

Задача 1. Для чего белке нужен большой хвост? А лисе?

Ответ: Белка совершает большие прыжки с дерева на дерево. Хвост помогает ей: он является своеобразным стабилизатором. Хвост лисы помогает ей делать резкие повороты при быстром беге. Это своего рода воздушный руль.

Задача 2. Осенью около трамвайных путей, проходящих вблизи садов и парков, иногда вывешивают плакат: «Осторожно! Листопад». Каков смысл этого предупреждения?

Ответ: Упавшие на рельсы листья уменьшают трение, поэтому при торможении вагон может пройти большой путь.

Задача 3. Почему утки и гуси ходят, переваливаясь с ноги на ногу?

Ответ: У гусей и уток лапы расставлены широко, поэтому, чтобы сохранить равновесие при ходьбе, им приходится переваливать тело так, чтобы вертикальная линия, проходящая через центр тяжести, проходила через точку опоры, то есть лапу.

Задача 4. На концах крыльев стрекозы имеются хитиновые утолщения. Какую роль они играют при полете стрекозы?

Ответ: Такие утолщения предохраняют насекомое от вредных колебаний крыльев в полете. При испытаниях современных самолетов часто случалось, что они разваливались из-за сильной вибрации крыльев — флаттера. Конструкторы устранили этот недостаток, укрепив на крыльях утяжеление (антифлаттер).

Задача 5. Лиса, убегая от преследующей её собаки, часто спасается тем, что внезапно делает резкие движения в сторону как раз в те моменты, когда собака готова схватить её зубами. Почему собаке трудно поймать лису?

Ответ: Лиса внезапно изменяет направление движения, собака же некоторое время по инерции движется в первоначальном направлении, поэтому не может следовать за лисой.

Задача 6. Почему рулевой на гребной лодке, наклоняя свое тело в такт гребцам, увеличивает скорость лодки?

Ответ: Когда рулевой наклоняется вперед, лодка отталкивается назад. Но гребцы, упираясь веслами в воду, препятствуют этому. При отклонении рулевого назад лодка продвигается вперед — ей ничто не препятствует, так как в это время весла гребцов находятся в воздухе.

Задача 7. Почему мелкие животные более подвижные, чем крупные?

Ответ: В организме животного сила создается мышцами. Следовательно, подвижность животного тем больше, чем больше мышечная сила и чем меньше его масса (а = F/m). Сила, развиваемая мышцей, прямо пропорциональна площади поперечного сечения разреза мышцы. Поэтому при уменьшении мышцы в п раз сила уменьшается в n2 раз, между тем как масса мышцы, зависящая от ее объема, уменьшается приблизительно в п3 раз. Таким образом, при уменьшении размеров тела животного сила его убывает медленнее, чем масса.

Задача 8. Почему сильный ветер летом ломает деревья чаще, чем зимой?

Ответ: Листва значительно увеличивает лобовую поверхность дерева, а в связи с этим возрастает и действующая сила ветра.

Задача 9. О ветровое стекло движущегося автомобиля ударился комар. В чем причина его гибели?

Ответ: Комар действовал с некоторой силой на стекло, но и стекло с такой же силой действовало на комара. Силы одинаковы по модулю, противоположны по направлению, согласно III закону Ньютона.

Проверка выполнения заданий.

(Самооценка и оценка работы группы)

6. Домашнее задание, инструктаж  по его выполнению

(Преподаватель дает четкие рекомендации по подготовке к следующему занятию, акцентируя внимание на главных вопросах с учетом дифференцированного подхода к студентам).

Составитьи записать условие задачи на  проявление одного из законов Ньютона  в природе с последующим ее решением.  Будет оцениваться правильность решения, уровень сложности, а также оригинальность текста задачи.

 7. Рефлексия (подведение итогов занятия)

1. Заключительное слово преподавателя

 2. Комментарийоценок, поставленных в течение занятия

5 «отлично» –  Четкое, грамотное изложение материала  с комментариями и примерами из лекционного материала без опоры на учебник и материалы лекции,   логические  рассуждения  и  выводы  по  вопросу, оценка  за тестовое (практическое)  задание   4-5.

4 «хорошо» -  Четкое изложение  материала  с комментарием  и примерами из  лекционного  материала, без опоры на  учебник  и  дополнительные источники,    выводы  по  вопросу. Возможен 1 наводящий вопрос, оценка  за  тестовое (практическое)  задание   4-3.

     3 «удовлетворительно» – затруднения  в изложении материала, неполный ответ,  требующий наводящих      вопросов  преподавателя, оценка  за  тестовое  задание 3.

2  «неудовлетворительно» – отказ от  ответа.

Студенты заполняют анкету (анкета с рефлексией находится у каждого на столе) и сдают преподавателю.

Анкета:

Продолжите фразу:

• Сегодня я понял, что с помощью решения задач…
• Мне было интересно узнать, что…
• Теперь я смогу…
• Я ухожу с урока с чувством…

Приложение

Раздаточный материал

1.Тестирование

1 вариант

6. Первый закон Ньютона формулируется следующим образом:
   А) существуют такие системы отсчёта, относительно которых тела не изменяют свою скорость;
   Б) существуют такие системы отсчёта, относительно которых поступательно движущиеся тела сохраняют свою скорость неизменной, если на них не действуют другие тела или действия других тел скомпенсировано;
   В) существуют такие системы отсчёта, относительно которых поступательно движущиеся тела не сохраняют свою скорость неизменной, если на них действуют другие тела.
7. Такие системы отсчёта называются:
   А) инерциальными;
   Б) неинерциальными;
   В) иррациональными.
8. Второй закон Ньютона выражается формулой:
   А) F=m a;
   Б) a=F/m;
   В) F1=F2.
9. Формулировка третьего закона Ньютона:
   А) действие равно противодействию;
   Б) силы, возникающие при взаимодействии, уравновешивают друг друга;
   В) силы, с которыми два тела действуют друг на друга, равны по модулю и противоположны по направлению.
10. За единицу силы в СИ принимают:
    А) силу, сообщающую телу массой 1 кг ускорение 10 м/с2;
    Б) силу, сообщающую телу массой 1 кг ускорение 1 м/с2 в направлении действия силы;
    В) 1 Ньютон.

2 вариант

6. Первый закон Ньютона формулируется следующим образом:
   А) существуют такие системы отсчёта, относительно которых поступательно движущиеся тела сохраняют свою скорость неизменной, если на них не действуют другие тела или действия других тел скомпенсировано;
   Б) существуют такие системы отсчёта, относительно которых тела не изменяют свою скорость;
   В) существуют такие системы отсчёта, относительно которых поступательно движущиеся тела не сохраняют свою скорость неизменной, если на них действуют другие тела.
7. Такие системы отсчёта называются:
   А) иррациональными;
   Б) неинерциальными;
   В) инерциальными.
8. Второй закон Ньютона выражается формулой:
   А) F1=F2;
   Б) a=F/m;
   В) F=ma.
9. Формулировка третьего закона Ньютона:
   А) действие равно противодействию;
   Б) силы, с которыми два тела действуют друг на друга, равны по модулю и противоположны по направлению;
   В) силы, возникающие при взаимодействии, уравновешивают друг друга.
10. За единицу силы в СИ принимают:
    А) силу, сообщающую телу массой 1 кг ускорение 1 м/с2 в направлении действия силы;
    Б) 1 Ньютон;
    В) силу, сообщающую телу массой 1 кг ускорение 10 м/с2.

Ответы:

2.Самостоятельная работа в группах .

Задача 1. Для чего белке нужен большой хвост? А лисе?

Задача 2. Осенью около трамвайных путей, проходящих вблизи садов и парков, иногда вывешивают плакат: «Осторожно! Листопад». Каков смысл этого предупреждения?

Задача 3. Почему утки  и гуси ходят, переваливаясь с ноги на ногу?

Задача 4. На концах крыльев стрекозы имеются хитиновые утолщения. Какую роль они играют при полете стрекозы?

Задача 5. Лиса, убегая от преследующей её собаки, часто спасается тем, что внезапно делает резкие движения в сторону как раз в те моменты, когда собака готова схватить её зубами. Почему собаке трудно поймать лису?

Задача 6. Почему рулевой на гребной лодке, наклоняя свое тело в такт гребцам, увеличивает скорость лодки?

Задача 7. Почему мелкие животные более подвижные, чем крупные?

Задача 8. Почему сильный ветер летом ломает деревья чаще, чем зимой?

Ответ: Листва значительно увеличивает лобовую поверхность дерева, а в связи с этим возрастает и действующая сила ветра.

Задача 9. О ветровое стекло движущегося автомобиля ударился комар. В чем причина его гибели?

3.Оценочные листы

Продолжите фразу:

• Сегодня я понял, что с помощью решения задач…
• Мне было интересно узнать, что…
• Теперь я смогу…
• Я ухожу с занятия с чувством…