Методическая разработка открытого урока "Плоская система параллельных сил и момент силы"
методическая разработка

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

«БАЛАШОВСКИЙ ТЕХНИКУМ МЕХАНИЗАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА»

Методическая разработка

открытого урока по учебной дисциплине «Техническая механика»

Тема «Плоская система параллельных сил и момент силы»

Автор: преподаватель Лойко А.С.

г. Балашов 2020 г.

Содержание

1 Учебно – методическая карта

Учебная дисциплина:  «Техническая механика»

Тема занятия: «Плоская система параллельных сил и момент силы»

Вид занятия: урок-«мозговая атака» с применением технологии компьютерных демонстраций

Тип занятия: открытие «новых знаний», комбинированный

Планируемые образовательные результаты У.1, З.1, З.2, ОК 1, ОК 2, ОК 3, ОК 4, ОК 6, ОК 7, ПК1.1, ПК 1.3, ПК 2.3 (Приложение А)

Цели занятия:

дидактическая (образовательная): сформировать у студентов понятие о вращательном действии силы, научить производить сложение параллельных сил определять значения моментов сил относительно точки.

воспитательная: воспитывать познавательные мотивы поведения путем вовлечения в проектно-поисковую деятельность

развивающая: развивать логическое мышление, умение применять полученные знания в практической деятельности

методическая: разработка и внедрение в учебную  практику методики проведения урока открытия «новых знаний» методом «мозгового штурма»

Междисциплинарные связи:

       обеспечивающие:  «Физика», «Математика»

       обеспечиваемые: ПМ.01 «Устройство, техническое обслуживание и ремонт автотранспорта»: МДК 01.01 «Устройство автомобилей», МДК 01.02 «Техническое обслуживание и ремонт автотранспорта»

Обеспечение занятия:

Наглядные пособия: проекты-презентации

Раздаточный материал: тесты, карточки-задания, задачи

Технические средства обеспечения: персональный компьютер, мультимедийное оборудование

Учебные места (для практических занятий)

Литература: основная: Верина Л.И. Техническая механика: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / Л.И. Верина. – М.: Издательский центр «Академия», 2015. – 224 с.

        дополнительная: Эрдеди Н.А. Техническая механика / Н.А. Эрдеди, А.А. Эрдеди – М.: ИЦ Академия,  2014. – 528с.

Содержание и ход занятия

2 Ход занятия

2.1 Организационный момент

2.1.1 Приветствие преподавателя, мотивация учебной деятельности

Приемы: эпиграф: «Дайте мне точку опоры, и я переверну весь мир». Архимед.

2.1.2 Инициирование обучающихся к формулированию темы и целей занятия

Прием: диалог, подводящий к формулированию темы и целей урока.

Построить диалог со студентами, таким образом, чтобы они сами озвучили тему урока и его цели.

Форма организации: групповая

2.2 Актуализация знаний

2.2.1 Мотивация пробуждение интереса и побуждение к работе

Приемы: публичная защита.

Форма организации: групповая.

Средства: проекты-презентации

Нацелить студентов на важность изучения данной темы и обозначить ее значимость при изучении профессиональных модулей.

2.2.2 Повторение изученного материала для новой темы

Воспроизведение понятий и определений изученных ранее тем по вопросам.

Приемы: фронтальный опрос.

Форма организации: групповая

Вопросы для повторения изученного материала:

1 Что называется линией действия силы?

2 Какая сила называется равнодействующей системы сил?

3 Какая система сил называется плоской системой сходящихся сил?

4 Какими способами можно определить равнодействующую плоской системы сходящихся сил?

2.3 Промежуточная рефлексия

2.3.1 Самооценка собственных знаний по новой теме

Приемы и методы: тестирование

Форма организации: индивидуальная

Средства: тесты

Каждому студенту предлагается, самостоятельно, в течение трех минут, ответить на вопросы, составленные в виде тестов. Выборочно, в индивидуальной форме, студенты озвучивают свои ответы, а преподаватель фиксирует правильные и неправильные ответы.

Задание №1

Тесты для промежуточной рефлексии

1) Равнодействующая системы параллельных сил направленных в одну сторону равна:

а) разности этих сил, параллельна им и направлена в ту же сторону;

б) разности этих сил, параллельна им и направлена в противоположную сторону;

в) сумме этих сил, параллельна им и направлена в ту же сторону;

г) сумме этих сил, параллельна им и направлена в противоположную сторону.

2) Линия действия равнодействующей системы параллельных сил направленных в одну сторону делит отрезок соединяющий точки приложения данных сил:

а) на части обратно пропорциональные этим силам;

б) на части прямо пропорциональные этим силам;

в) на равные части.

3) На каком из приведенных рисунков, при , для торможения колеса потребуется большая сила?

4) На каком из приведенных рисунков сила создаст больший вращающий эффект?

5) Вращающий эффект силы приложенной к колесу можно выразить зависимостью, где - радиус колеса:

а) ;

б) .

2.3.2 Выявление затруднений и их фиксирование

Проанализировав ответы студентов, преподаватель выделяет и озвучивает вопросы, вызвавшие затруднения, без указания и объяснения правильных ответов.

2.4 Открытие «нового знания»

Методы и приемы: «мозговая атака».

Формы организации: групповая.

Средства: карточки – задания

2.4.1 Организация работы студентов

Формирование рабочих групп по 3 человек с назначением капитанов-экспертов каждой группы. Определение условной коллективной работы, правил поведения и поиска решений в процессе «мозговой атаки». Указать на то, что, изучая новый материал, они сами творческим путем должны найти ответы на основные вопросы темы.

2.4.2 Формулирование проблем-вопросов, которые необходимо решать

Все рассматриваемые вопросы, следует, показать на экране. Затем сформулировать каждый вопрос отдельно и для каждого, решаемого методом «мозговой атаки» вопроса, предложить правила и порядок поиска решения.

Основные вопросы:

1) Сложение параллельных сил направленных в одну сторону.

2) Момент силы относительно точки.

2.4.3 Штурм поставленных проблем

а) Сложение параллельных сил направленных в одну сторону (4 мин.). Каждая группа получает карточки с порядком поиска решений. Решение вопроса каждая группа ведет отдельно во главе с капитаном-экспертом, который фиксирует все пути решения проблем и выстраивает ход рассуждений для ответа.

Задание № 2

Карточка с порядком поиска решений основного вопроса 1

1) Равнодействующая системы параллельных сил равна

2) Как по отношению к силам  и  будет располагаться равнодействующая  и в какую сторону будет направлена?

3) В каком месте на отрезке  будет находится точка приложения равнодействующей системы параллельных сил, направленных в одну сторону, если ?

4) В каком месте на отрезке  будет находится точка приложения равнодействующей системы параллельных сил, направленных в одну сторону, если ?

5) Линия действия равнодействующей системы параллельных сил, делит отрезок соединяющий точки приложения данных сил ( и ) на части

После выполнения задания капитаны команд передают свои работы преподавателю.

Выстраивая ход рассуждений, студенты должны прийти к выводу, что равнодействующая системы параллельных сил направленных в одну сторону равна алгебраической сумме этих сил и направлена в ту же сторону. Если модули сил   и  будут равны, то равнодействующая сила прикладывается в середине отрезка , а если одна из сил  будет больше, то точка приложения

равнодействующей смещается в сторону большей силы, в соотношении .

Этот несложный ход рассуждений студенты по вопросу выстраивают без помощи преподавателя.

Капитан-эксперт все эти рассуждения фиксирует и в письменном виде предает преподавателю.

Ход рассуждений последующих вопросов аналогичен в соответствии с карточками.

Физкультминутка

Упражнения для расслабления глаз и всего тела.

Станьте прямо, лучше всего лицом к каким-либо вертикальным элементам. Расставьте ноги так, чтобы между ступнями было приблизительно 30 сантиметров. Выпрямите хорошо спину (позвоночник), не сутультесь. Руки висят свободно и совершенно расслабленно (как плети) по бокам тела. Теперь поверните плавно и мягко тело вокруг своей вертикальной оси к левой стене. Для облегчения поворота вы можете оторвать пятку правой ноги от пола, поворачивая ее на носке влево. Теперь поверните тело к правой стене, отрывая одновременно пятку левой ноги от пола.

Таким образом, ваше тело должно совершить поворот от левой стены к правой по дуге 180 градусов. Делайте такие повороты подряд, непрерывно, мягко и плавно.

При выполнении упражнения:

- Голова, плечи и глаза должны составлять как бы единое целое и при повороте двигаться вместе. Глаза должны все время смотреть прямо. Объекты перед вами должны быть размыты.

- Во время поворотов не следует закрывать глаза, иначе вы не увидите, как мир проплывает мимо вас.

- Делайте повороты плавно, медленно и непрерывно. Средний темп поворотов тела должен составлять 16 полных поворотов в минуту.

б) Момент силы относительно точки (4 мин).

Задание № 3

Карточка с порядком поиска решений основного вопроса 2

1) Как изменится вращающий эффект силы  с увеличением расстояния ?

2) Как изменится вращающий эффект силы  с увеличением ее модуля?

3) Запишите зависимость в виде формулы, обозначая вращающий эффект – моментом силы относительно точки :

4) В соответствии с полученной зависимостью, запишите единицу измерения момента силы.

5) Чему равен момент силы относительно точки лежащей на линии действия силы?

6) Сформулируйте правило знаков моментов сил.

Выстраивая ход рассуждений, студенты должны прийти  к выводу, что вращающий эффект силы  увеличивается с увеличением расстояния  и увеличением ее модуля. Значит, существует прямая зависимость между вращающим эффектом силы, ее модулем и расстоянием .  Тогда формула для определения момента силы относительно точки, будет иметь вид , а единица измерения момента силы .  Если, точка относительно которой необходимо определить момент, лежит на линии действия силы, то данная сила не будет оказывать вращающего эффекта на тело, а, следовательно, момент силы относительно такой точки равен нулю. Анализируя рисунки, приведенные в шестом вопросе, приходим к выводу, что при вращении силы вокруг точки  против часовой стрелки момент силы будет положительным, а по часовой стрелке – отрицательным.

2.4.4 Оценка и отбор наилучших решений (публичная защита)

Отбор лучших идей ведется преподавателем, который отбирает наиболее удачные. Капитан соответствующей группы или любой член группы (по желанию) производит публичную защиту у доски в течение двух минут. При заминках и затруднениях участники любой из групп могут принимать участие в обсуждении вопроса. Преподаватель помогает в случае возникновения затруднений или неправильных ответов.

2.4.5 Подведение итогов

Преподаватель подводит итоги работы групп, оценивает работу групп и отдельных студентов, обосновывает результаты защиты решений.

2.5 Первичное закрепление новых знаний

Методы и приемы: тестирование.

Формы организации: индивидуальная.

Средства: тесты

Первичное закрепление новых знаний производится путем разбора ответов тестовых заданий, выполненных при самооценке собственных знаний по новой теме. Студентам предлагается еще раз, в течение одной минуты, пройти тест и сравнить результаты. Преподаватель выявляет и поясняет вопросы, вызвавшие затруднения.

2.6 Итоговая рефлексия

Применение новых знаний

Приемы рефлексии: решение задачи

Формы: индивидуальная

На экране демонстрируется балка, нагруженная двумя параллельными силами  и . Преподаватель озвучивает задание.

Задание № 4

Определите момент сил  и  относительно точки , с учетом их знаков, двумя способами:

а) найдите модуль и точку приложения равнодействующей системы параллельных сил, а затем определите ее момент относительно точки : ;

б) определите сумму моментов сил  и  относительно точки : .

Студенты самостоятельно, в течение трех – четырех минут, выполняют задание. При этом необходимо отметить, что ответы должны получиться одинаковыми. Преподаватель контролирует их действия. Затем на экране приводится решение, и студенты сами оценивают правильность выполнения задания. Преподаватель озвучивает общие замечания по выполнению задания.

Ход выполнения задания а)

а) найдите модуль и точку приложения равнодействующей системы параллельных сил, а затем определите ее момент относительно точки : ;

1) Определяем равнодействующую системы сил

Н.

2) Составляем соотношения , откуда находим

м.

3) Определяем момент равнодействующей силы относительно точки :

 Нм.

Ход выполнения задания б)

б) определите сумму моментов сил  и  относительно точки : .

Определяем сумму моментов сил   и  относительно точки :

 Нм

2.7 Задание на дом

Повторить изученный материал по учебникам: 

Верина Л.И. «Техническая механика», стр. 15

Эрдеди Н.А. «Техническая механика», стр. 26-29

Составить опорный конспект

2.8 Заключительная  часть  занятия

Преподаватель проводит обобщение изученного материла с целью систематизировать, оживить в памяти студентов весь изученный на уроке материал, предложив вставить пропущенные слова. Вопросы преподаватель читает сам.

Задание № 5

Вставьте пропущенные слова

1) Равнодействующая двух параллельных сил направленных в одну сторону равна … и направлена …

2) Линия действия равнодействующей делит отрезок соединяющий точки приложения данных сил, на части обратно пропорциональные этим …

3) Момент силы относительно точки равен произведению …

4) Момент силы считается положительным, если сила вращается вокруг точки …

Приложение А. Требования к результатам освоения учебной дисциплины

Требования к результатам освоения учебной дисциплины:

1 В результате освоения учебной дисциплины обучающийся должен:  

     - уметь:

У.1 Производить расчет на растяжение и сжатие, на срез, смятие, кручение и изгиб;

У.2 Выбирать детали и узлы на основе анализа их свойств для конкретного применения.

     - знать:

З.1 Основные понятия и аксиомы теоретической механики, законы равновесия и перемещения тел;

З.2 Методики выполнения основных расчетов по теоретической механике, сопротивлению материалов и деталям машин;

З.3 Основы проектирования деталей и сборочных единиц;

основы конструирования.

2 В результате освоения учебной дисциплины обучающийся должен сформировать следующие компетенции:

   - 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 эффективность 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),  результат выполнения заданий.

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

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

   - профессиональные:

ПК1.1 Организовывать и проводить работы по техническому обслуживанию и ремонту автотранспорта.

ПК 1.2 Осуществлять технический контроль при хранении, эксплуатации, техническом обслуживании и ремонте автотранспорта.

ПК 1.3 Разрабатывать технологические процессы ремонта узлов и деталей.

ПК2.3 Организовывать безопасное ведение работ при техническом обслуживании и ремонте автотранспорта.

Приложение Б. Рабочая тетрадь

Рабочая тетрадь

по учебной дисциплине «Техническая механика»

Тема «Плоская система параллельных сил и момент силы»

Задание №1

Тесты для промежуточной рефлексии

1) Равнодействующая системы параллельных сил направленных в одну сторону равна:

а) разности этих сил, параллельна им и направлена в ту же сторону;

б) разности этих сил, параллельна им и направлена в противоположную сторону;

в) сумме этих сил, параллельна им и направлена в ту же сторону;

г) сумме этих сил, параллельна им и направлена в противоположную сторону.

2) Линия действия равнодействующей системы параллельных сил направленных в одну сторону делит отрезок соединяющий точки приложения данных сил:

а) на части обратно пропорциональные этим силам;

б) на части прямо пропорциональные этим силам;

в) на равные части.

3) На каком из приведенных рисунков, при , для торможения колеса потребуется большая сила?

4) На каком из приведенных рисунков сила создаст больший вращающий эффект?

5) Вращающий эффект силы приложенной к колесу можно выразить зависимостью, где - радиус колеса:

а) ;

б) .

Задание № 2

Карточка с порядком поиска решений основного вопроса 1

1) Равнодействующая системы параллельных сил равна

2) Как по отношению к силам  и  будет располагаться равнодействующая  и в какую сторону будет направлена?

3) В каком месте на отрезке  будет находится точка приложения равнодействующей системы параллельных сил, направленных в одну сторону, если ?

4) В каком месте на отрезке  будет находится точка приложения равнодействующей системы параллельных сил, направленных в одну сторону, если ?

5) Линия действия равнодействующей системы параллельных сил, делит отрезок соединяющий точки приложения данных сил ( и ) на части

Задание № 3

Карточка с порядком поиска решений основного вопроса 2

1) Как изменится вращающий эффект силы  с увеличением расстояния ?

2) Как изменится вращающий эффект силы  с увеличением ее модуля?

3) Запишите зависимость в виде формулы, обозначая вращающий эффект – моментом силы относительно точки :

4) В соответствии с полученной зависимостью, запишите единицу измерения момента силы.

5) Чему равен момент силы относительно точки лежащей на линии действия силы?

6) Сформулируйте правило знаков моментов сил.

Задание № 4

Определите момент сил  и  относительно точки , с учетом их знаков, двумя способами:

а) найдите модуль и точку приложения равнодействующей системы параллельных сил, а затем определите ее момент относительно точки : ;

б) определите сумму моментов сил  и  относительно точки : .

Задание № 5

Вставьте пропущенные слова

1) Равнодействующая двух параллельных сил направленных в одну сторону равна … и направлена …

2) Линия действия равнодействующей делит отрезок соединяющий точки приложения данных сил, на части обратно пропорциональные этим …

3) Момент силы относительно точки равен произведению …

4) Момент силы считается положительным, если сила вращается вокруг точки …