Открытый урок по теме "Свободное падение", 9 класс
план-конспект урока по физике (9 класс) на тему

                                                                                        Приложение №5

Урок по теме «Свободное падение»

Цели урока:

-образовательные: сформировать у учащихся понятие  свободного  падения тел через проведение исследований, показывающих несоответствие их житейского опыта и научных знаний;

 проверить знания основных формул кинематики и умение их применять в новых условиях;

обучение решению задач на свободное падение тела

-развивающие: формирования  навыков вдумчивого чтения; развитие  умения логично и аргументированно доказывать правоту своих суждений;  развитие речи учащихся;

-воспитательные: развитие познавательного интереса к предмету средствами исторического материала, эксперимента, ТСО; воспитание  самостоятельности при изучении нового материала.

Тип урока: Урок изучения и первичного закрепления новых знаний.

Средства обучения:

1.Техническое обеспечение: ноутбук, демонстрационный экран, мультимедийный    проектор. Презентация по теме «Свободное падение»

2.Раздаточный материал:

-тексты исторического содержания о деятельности Аристотеля, Галилея и Ньютона;

-карточки с описанием экспериментальных заданий;

-ОК на каждого учащегося.

3.Оборудование: трубка Ньютона, насос Комовского,  два листа бумаги, весы, два шарика одинакового объема, но разной массы, листы бумаги и картона одинакового размера.

ХОД УРОКА:

I.Организационный момент. Здравствуйте, ребята.Сегодня на уроке вы будете работать с ОК, в которыевпроцессе урока будет занесена наиболее важная информация. ОК необходимо будет вклеить в тетради.

II.Стадия «Вызов» 

Учитель: Вы любите отгадывать загадки? Тогда я предлагаю вам взять маленькие листочки бумаги, лежащие на краю парты и попытаться отгадать загадку:

Какой бы массы не было бы тело,
Что падает на землю с высоты,
Всегда, величину измерив эту,
Значение одно получишь ты.

               О каком физическом явлении  идет речь в загадке? (о падении тел на Землю)- формулируется тема урока (Презентация, сл№1).

           Готовы ли вы сразу её отгадать? Кто готов, отгадку напишите на этом же листочке карандашом, а листочки верните на прежнее место и забудьте о них на время. У кого для этого не хватает знаний, не рассстраивайтесь, мы вернемся к этой загадке в конце урока и попробуем отгадать её еще раз.

              Итак, речь сегодня пойдет о свободном падении тел. Как вы думаете, что на уроке вы должны узнать? (Заслушиваются предложения учащихся). Поднимите руки те, кто  уже владеет

какой-нибудь информацией о свободном падении тел. В ходе сегодняшнего урока мы выясним, действительно ли это так. А пока я прошу вас поработать с таблицей «Верные - неверные утверждения».

 Я  предлагаю  вам  установить, верны ли утверждения, указанные в таблице.

Если вы согласны  с предложенным ут верждением, поставьте в графе «В начале урока»

знак «+», если не согласны - «-».

III.Стадия «Осмысление»

  1.Учитель: Вы часто наблюдали   падение тел, то есть движения тяжелого тела, падающего с некоторой высоты. Над закономерностями свободного падения размышляли многие великие   умы  -   Аристотель, Галилео Галилей, Исаак   Ньютон.

           И сегодня на уроке мы тоже будем думать и размышлять, не боясь ошибиться.

Дорога к знанию?

Ну что ж, её легко понять.

Ответить можно сразу:

Вы ошибаетесь, и ошибаетесь,

и ошибаетесь опять, но меньше,

меньше, меньше с каждым разом.

(Презентация, сл№2)

          Весь путь человеческого познания - это серия ошибок, сегодня на уроке мы в очередной

раз в этом убедимся.

             Физическая наука своими корнями уходит далеко вглубь веков, а первые учения,  в которых более или менее последовательно рассматривались проблемы, относящиеся теперь к физике, были созданы в Древней Греции.

           Сегодня на уроке я предлагаю вам совершить историческое путешествие в Древнюю Грецию, а также в эпоху Средневековья и Возрождения. И представить себя в роли философов и ученых. Для этого нам необходимо разделиться на 6 групп. Каждая пара групп будет представлять одного  из ученых:  Аристотеля, Галилея, Ньютона.

             Чтобы определить, с трудами какого ученого вам предстоит познакомиться, предлагаю провести жеребьёвку. Прошу подойти ко мне представителя  каждой пары групп, выбирайте листочек и зачитывайте вслух его содержание (см.приложение1).

               Думаю, слова Аристотеля  могут быть использованы в качестве эпиграфа сегодняшнего урока (фиксируется на доске с помощью магнита).

2. Работа в группах

            Учащиеся каждой группы делятся на теоретиков и экспериментаторов. Задача группы- представить на суд класса труды ученых. Перед выступлением каждой группы ребятам сообщаются исторические сведения об ученом (Презентация, сл№3,4,5) 

             Выводы, которые должны получить учащиеся в ходе выполнения экспериментальных заданий:

(фиксируются в ОК)

Группа «Аристотель»: чем тяжелее тело, тем быстрее оно падает

Группа «Галилей»: если сопротивление воздуха невелико по сравнению с силой тяжести, то все тела, независимо от их массы, падают с одним и тем же ускорением.

             Причиной неодновременности падения тел является сопротивление воздуха.

Группа «Ньютон»: При отсутствии сопротивления воздуха тела различной массы падают одновременно. Ускорение не зависит от массы тела.

          Подводя итоги работы трех групп учащиеся приходят к выводу: падение тел в вакууме, которому ничего не ме шает, называют свободным падением  (работа с ОК)

   3. Математическое описание движения.     

                   Поскольку сила тяжести, действующая на каждое тело вблизи поверхности земли, постоянная, то свободно падающее тело должно двигаться с постоянным ускорением, т. е. равноускоренно. Ускорение, с которым движется свободно падающее тело  называется ускорениям свобод ного падения (g).      Ускорение свободного падения - величина векторная и численно равная g=9,8 м/с2. Ускорение свободного падения всегда направлено вертикально вниз. Т.к. свободное падение –движение РУД, его можно описать ,используя формулы РУД. Вспомним их и запишем в табл. ОК (отвечают у доски, где таблица заготовлена заранее).

          Учитель знакомит ребят с алгоритмом решения задач, заполняя столбики 2 и3 таблицы.

Заполним вместе следующую таблицу:

4. Первичное применение полученных знаний:

Решение задач: 1)Упр.13(1)

5.Домашнее задание:1) для всех: подготовиться к выполнению л.р.№2; выполнить Упр 13 (2,3)

2) для любознательных: Выяснить, как,  не имея специальных приборов, можно определить залежи полезных ископаемых? Используйте знания по теме "Свободное падение тел. Ускорение свободного падения".

              (Используя отклонения значения ускорения свободного падения от средней величины,  можно определять наличие полезных ископаемых в недрах земли).

 IV.Стадия «Рефлексия»

              Пришла пора подводить итоги. Но прежде чем мы это сделаем, давайте вернемся к началу урока. С чего все началось? Поднимите руку те, у кого в начале урока была написана отгадка? Теперь, изучив тему «Свободное падение» думаю и остальные поняли, о какой физической величине идет речь. Конечно, это ускорение свободного падения.

               А сейчас я предлагаю вам вернуться к таблице «Верные - неверные утверждения». Прочитайте каждое утверждение ещё раз и заполните знаками «+» и «-» колонку «в конце урока». У кого не совпадает расстановка знаков? О чем это говорит?  Дополните список утверждений, которые могли бы стать основой таб лицы, если бы учителями были вы сами.  (Можно использовать текст параграфа или тексты об ученых). (Данное предложение осуществимо при наличии времени)

                Сегодня на уроке мы начали  рассматривать характер и законы движения тел, на которые действует только сила тяжести. Видов движений под действием силы тяжести может быть несколько: движение тел брошенных вертикально вверх, вертикально вниз, горизонтально, под углом к горизонту. Значение знаний этих законов трудно недооценить. Они объясняют движение парашютистов, снарядов, спортсменов на трамплинах и т.д. Но путь к знаниям, которыми сейчас пользуется человечество,  был долгим и трудным. И мы попробовали пройти по этому пути.

         А закончить наш урок я хотела бы словами Г.Галилея «Кто возьмет на себя смелость, поставить предел человеческому духу? Кто решиться утверждать, что мы знаем все, что может быть познано?»

Приложение1

1)Движенье повсюду,
движенье везде.
И в воздухе птица,
и рыба — в воде,
и жизни
нигде без движения нет.
И Солнце
летит в хороводе планет!
Вот листья по воздуху
долго кружат.
А падает камень
быстрее стократ.

Быстрей ли ТО падает, ЧТО ТЯЖЕЛЕЙ?

И это проверить решил Галилей.

Ефим Ефимовский «СЛЕД КОЛЕСНИЦЫ» (изд. 1988г)

2)Ум заключается не только в знании, но и в умении прилагать знание на деле

Аристотель

3) Я смотрю на себя, как на ребенка, который, играя на морском берегу, нашел несколько камешков поглаже и раковин попестрее, чем удавалось другим, в то время как неизмеримый океан истины расстилался перед моим взором неисследованным.

И.Ньютон

Приложение2

Группа «Аристотель» 

            Подняв над партой два одинаковых листа бумаги, один из которых предварительно скомкан, отпустите их и пронаблюдайте за их падением, сделайте вывод.

Повторите опыт, используя книгу  и тетрадь.

Группа «Галилей» 

            Возьмите в одну руку два шарика одинакового размера, но разной массы (в том, что массы шариков различны, убедитесь, используя весы) и одновременно их отпустите. Одновременно ли слышатся удары шаров об пол? Сделайте вывод.

          Подняв над партой два одинаковых по форме листа бумаги и картона, одновременно отпустите их и пронаблюдайте за их падением, сделайте вывод.

        Повторите опыт, поместив лист бумаги на лист картона. Что наблюдаете? Сделайте вывод.  

Группа «Ньютон» 

        Поставьте  опыт с трубкой Ньютона: возьмите стеклянную трубку с телами и резко переверните. Что наблюдаете?  (повторите опыт 2-3раза) Затем откачайте  воздух из трубки и проведите опыт повторно. Что наблюдаете? Сделайте соответствующий вывод.

Приложение 3

Группа «Аристотель» 

             Много тысячелетий назад люди наверняка замечали, что большая часть предметов падает все быстрее и быстрее, а некоторые падают равномерно. Но как именно падают эти предметы - этот вопрос никого не занимал.

          Аристотель  был первым, кто выдвинул идею о падении тел. Великий греческий философ и ученый придерживался распространенного представления о том, что тяжелые тела падают быстрее, чем легкие. Метод изложения Аристотелем своих физических воззрений своеобразен. В «Физике» Аристотеля нет математических формул, он совершенно не обращался к опыту, т.к., по его мнению, «эксперимент нарушает жизнь природы и искажает её познание». Пренебрежительное отношение к физическому эксперименту было связано, возможно, еще и с тем, что в эпоху рабовладельчества «ремесленное искусство» считалось уделом низших. Что касается математики, то Аристотель считал недопустимым её применение к исследованию по двум причинам:

1) «математика имеет дело с постоянными величинами и отношениями, природа же находится в непрерывном движении и изменении»;

2) «математика пригодна для предметов, у которых нет материи, а поскольку природа почти во всех случаях связана с материей, то математика не подходит для науки о природе».

         Он весьма просто объяснил причины падения тел: он говорил, что тела стремятся найти свое естественное место на поверхности Земли. Описывая, как падают тела, он высказал утверждения вроде следующих: «...точно так же, как направленное вниз движение куска свинца или золота или любого другого тела, наделенного весом, происходит тем быстрее, чем больше его размер...», «...одно тело тяжелее другого, имеющего тот же объем, но движущегося вниз быстрее...». Аристотель знал, что камни падают быстрее, чем птичьи перья, а куски дерева - быстрее, чем опилки. На основе наблюдений он построил теорию, согласно которой чем тяжелее тело, тем быстрее оно падает. Почти 2000 лет его мысли не подвергались сомнению, они вызывали благоговение и восторг, ведь камень действительно падает быстрее, чем цветок.  

Группа «Галилей»: «Если легкое тело падает медленнее, чем тяжелое, то легкое вместе с тяжелым будет падать медленнее или быстрее, как одно более тяжелое?»

              В конце 16 века учение Аристотеля о свободном падении тел было опровергнуто великим итальянским физиком Г. Галилеем.  Великий итальянский ученый обобщил имеющиеся сведения и представления  о падении тел и критически их проанализировал, а затем описал и начал распространять то, что считал верным.   Галилей понимал, что последователей Аристотеля сбивало с толку именно сопротивление воздуха.      

                  Галилей, скатывая шары по наклонной плоскости, обратил внимание на то, что тела различной массы имеют одинаковое ускорение. А сбрасывая шары различной массы и формы с наклонной  Пизанской башни, он обнаружил, что более легкие шары достигают земли немного позднее тяжелых, но опаздывают «не более  чем на два пальца».  Он указал, что плотные предметы, для которых сопротивление воздуха несущественно, падают почти с одинаковой скоростью. Галилей писал: «...различие в скорости движения в воздухе шаров из золота, свинца, меди, порфира и других тяжелых материалов настолько незначительно, что шар из золота при свободном падении на расстоянии в одну сотню локтей наверняка опередил бы шар из меди не более чем на четыре пальца. Сделав это наблюдение, я пришел к заключению, что в среде, полностью лишенной всякого сопротивления, все тела падали бы с одинаковой скоростью». Галилей писал: «В пустоте легкое птичье перышко упадёт на землю  одновременно с тяжелым камнем». Предположив, что произошло бы в случае свободного падения тел в вакууме, Галилей вывел следующие законы падения тел для идеального случая:

1.Все тела при падении движутся одинаково: начав падать одновременно, они движутся с одинаковой скоростью

2.Движение происходит с «постоянным ускорением», равным 9,8 м/с2; темп увеличения скорости тела не меняется, т.е. за каждую последующую секунду скорость тела возрастает на одну и ту же величину.

       Одна из главных  научных заслуг Галилея заключается в том, что он впервые в своих исследованиях применил не просто опыт, а экспериментальный метод познания, соединив опыт с логикой и математикой.

 Группа «Ньютон» 

            Еще ученые Средневековья и Возрождения знали о том, что без сопротивления воздуха тело любой массы падает с одинаковой высоты за одно и тоже время. Вскоре после Галилея были созданы воздушные насосы, которые позволили произвести эксперименты со свободным падением в вакууме. С этой целью Ньютон выкачал воздух из длинной стеклянной трубки и бросил сверху одновременно птичье перо и золотую монету. Даже столь сильно различающиеся по своей плотности тела падали с одинаковой скоростью. Именно этот опыт дал решающую проверку предположения Галилея. Опыты и рассуждения Галилея привели к простому правилу, точно справедливому в случае свободного падения тел в вакууме. Это правило в случае свободного падения тел в воздухе выполняется с ограниченной точностью. Поэтому верить в него, как в идеальный случай нельзя. Все тела в отсутствие сопротивления воздуха падают одинаково. Ньютон проверил экспериментально утверждение Галилея, поместив в трубку перышко, кусок свинца и пробку. Откачав из трубки воздух, он убедился, что различные тела в безвоздушном пространстве падают с одинаковой скоростью, тем самым Ньютон подтвердил точным опытом независимость ускорения, сообщаемого телу  силой  тяжести от массы тела.

          Если рассматривать падение в воздухе тяжелого маленького шарика, то силой сопротивления воздуха можно пренебречь, т.к. равнодействующая сил тяжести и сопротивления мало отличается от силы тяжести. Поэтому шарик движется с ускорением близким к ускорению свободного падения.

              Если же рассматривать падение в воздухе кусочка ваты, то такое движение считать свободным нельзя, т.к. сопротивление составляет значительную часть от силы тяжести.

Приложение 4

Опорный конспект

Тема урока:________________________________________________

1.Установите, верны ли утверждения, указанные в таблице.

         Если вы согласны  с предложенным ут верждением, поставьте в графе «В начале урока» знак «+», если не согласны - «-».

2.Исторические сведения:

Аристотель- _______________________________________________________________

Галилей-_____________________________________________________________________

Ньютон-_____________________________________________________________________

3.Свободное падение-это _____________________________________________________

4. Свободное падение - движение__________________________________________

5. Ускорение, с которым тела падают в безвоздушном пространстве- ________________________________________________________________________

g=

6.Заполните таблицу

Алгоритм решения задач по теме.