Модульная программа блока «Элементы статики»
план-конспект урока по физике (10 класс) на тему

Модуль

М1.Равновесие тел

М2. Первое условие равновесия твёрдого тела

М3. Момент силы. Второе условие равновесия твёрдого тела

М4. Решение задач. Элементы статики

М5. Обобщение и контроль знаний

УЭ0

Усвоение основных понятий о равновесии

Знакомство с условием равновесия для поступательного движения

Знакомство с условием равновесия для вращательного движения

Развитие навыков использования условий равновесия твёрдых тел

Контроль учебных достижений, выявление ошибок и их коррекция

УЭ1

Модель – абсолютно твёрдого тела

Первое условие равновесия

Понятие центра тяжести

Формирование простейших мыслительных действий и умений. Составление алгоритма решения задач по статике

Выполнение дифференцированных заданий для выявления уровня усвоения всех УЭ по теме 

УЭ2

Возможные типы движения твёрдого тела

Демонстрационный эксперимент. Сложение сил, направленных под углом друг к другу и лежащих в одной плоскости. Равновесие точки

Изучение и определение центра тяжести некоторых геометрических фигур и тел

Решение задач, в которых используется только первое условие равновесия

Подведение итогов

УЭ3

Центр масс твёрдого тела

Эксперимент учащихся. Нахождение равнодействующей двух сил, приложенных к двум разным точкам

Момент силы. Плечо силы

Решение задач, в которых используется только второе условие равновесия

–

УЭ4

Выходной контроль

Анализ полученных результатов. Вывод

Условие равновесия для вращательного движения

Решение задач, в которых используются оба равновесия

УЭ5

Экспериментальная задача. Нахождение и определение сил, испытываемых разными частями кронштейна

Виды равновесия. Устойчивость равновесия тел

Решение задач на нахождение центра тяжести

УЭ6

Выходной контроль

Выходной контроль

Выходной контроль

Модуль М4. Решение задач. Элементы статики. Обобщённый, 1-й и 2-й уровни сложности.

УЭ0. Постановка целей. ДЦМ: развить навык использования условий равновесия твёрдого тела. Усвоить следующие понятия и идеи: понятие силы, понятие сложения сил, понятие равнодействующей, понятие плеч силы и момента силы, два условия равновесия тела, понятие центра тяжести тела. Уметь применять уравнения равновесия для решения стандартных задач.

Человек знает физику, если он умеет решать задачи. Э.Ферми

Учебный материал с указанием заданий

Интегральные когнитивные стили

Дифференциальные когнитивные стили

Руководство по усвоению учебного содержания

Содержание учебного материала (ИТ, ИЭ, ИД)

Содержание учебного материала (ДТ, ДЭ, ДД)

Руководство по усвоению учебного содержания

УЭ1. Формулирование алгоритма решения задач по статике. Выработка подходов к решению. Представление путей достижения цели. 1-й и 2-й уровни сложности

ЧДЦ: обнаружить общность логики рассуждений при решении задач, вычленить операции, из которых складывается метод решения.

1. Повторите правила сложения сил.

Вопросы. 1. От чего зависит результат действия силы на точку? на твёрдое тело?

1. Повторите правила сложения сил.

Интегральные когнитивные стили

Дифференциальные когнитивные стили

Руководство по усвоению учебного содержания

Содержание учебного материала (ИТ, ИЭ, ИД)

Содержание учебного материала (ДТ, ДЭ, ДД)

Руководство по усвоению учебного содержания

2. Ответьте на вопросы  1–3. (1–3 балла.)

3. Сформулируйте алгоритм решения такого типа задач. (2 балла.)

2. Можно ли переносить силу параллельно самой себе в любую точку твёрдого тела?

3. Как находится равнодействующая нескольких сил, приложенных в одной точке? В каком случае две силы, приложенные к разным точкам тела, можно заменить их равнодействующей?

2. Попытайтесь ответить на вопросы 1–3, используя опорный конспект. (1–3 балла.)

3. Сформулируйте алгоритм решения такого типа задач. (2 балла.)

Алгоритм решения задач по статике. 1. Выбрать систему отсчёта. 2. Найти все силы, приложенные к телу, находящемуся в равновесии. 3. Написать уравнение, выражающее первое условие равновесия, в векторной форме и перейти к скалярной его записи. 4. Выбрать ось, относительно которой целесообразно определять моменты сил. 5. Определить плечи сил и написать уравнение, выражающее второе условие равновесия. 6. Исходя из природы сил, выразить силы через величины, от которых они зависят, и решить полученную систему уравнений относительно искомых величин.

УЭ2. Решение задачи № 1  (1-й уровень) или № 2  (2-й уровень). Сравнение с алгоритмом (2-й уровень).

ЧДЦ: научиться решать задачи, используя первое условие равновесия.

1. Ответьте на вопросы  4–7. (1–4 балла.)

2. (1-й уровень.) Решите задачу № 1. (2 балла.)

(2-й уровень.) Решите задачу № 2. (3 балла.)

3. (2-й уровень.) Запишите пошаговые действия, выполненные вами при получении результата. Сравните последовательность своих действий с предписаниями алгоритма решения задач такого типа. (2 балла.)

Вопросы. 4. Что значит «тело находится в равновесии»? 5. Какие движения может совершать тело при компенсации действующих сил? 6. Какая сила может вызвать вращение твёрдого тела вокруг неподвижной оси? 7. Почему изменяется результат действия силы на тело, имеющее ось вращения, если переносить силу параллельно самой себе не вдоль линии её действия?

Задача № 1. Деревянный брусок лежит на наклонной плоскости. С какой силой нужно прижать его к наклонной плоскости, чтобы он остался в равновесии, если сила тяжести 50 Н, длина наклонной плоскости 0,5 м, высота 0,3 м, коэффициент трения 0,4?

Задача № 2.  Тело массой m покоится на наклонной плоскости, составляющей угол α с горизонтом. Чему равна величина силы трения, действующая со стороны плоскости на тело (коэффициент трения μ)?

1. Ответьте на вопросы  4–7, используя опорный конспект. (1–4 балла.)

2. (1-й уровень.) Решите задачу № 1. (2 балла.)

(2-й уровень.) Решите задачу № 2. (3 балла.)

3. (2-й уровень.)  Запишите пошаговые действия, выполненные вами при решении задачи. Сформулируйте алгоритм решения задач такого типа. Сравните последовательность своих действий с предписаниями алгоритма. (2 балла.)

УЭ3. Решение задачи № 3 (1-й уровень) или № 4 (2-й уровень). Работа с алгоритмом (2-й уровень).

ЧДЦ: научиться решать задачи, используя второе условие равновесия.

1.  Воспользуйтесь подсказкой при отыскании оси, относительно которой целесообразно определять моменты сил.

Подсказка. Если тело находится в равновесии, то никакой явной оси вращения, как правило, нет. Ось вращения можно провести через любую точку, а значит, относительно любой оси сумма моментов сил должна равняться нулю. Однако целесообразнее всего проводить её через ту точку, через которую проходит наибольшее число линий действия сил, т.к. плечи, а значит и моменты таких сил, будут равны нулю и уравнение будет иметь наиболее простой вид.

1. Воспользуйтесь подсказкой при отыскании оси, относительно которой целесообразно определять моменты сил.

2. (1-й уровень.)Решите задачу № 3. (1 балл.)

(2-й уровень.)Решите задачу № 4. (2 балла.)

3. (2-й уровень.) Сформулируйте алгоритм решения задач. Запишите пошаговые действия. Сравните свои действия с пунктами алгоритма. (2 балла.)

Задача № 3. К концам однородной горизонтальной балки, находящейся в равновесии, приложены силы F и F1 под углами α и β к ней. Сечение балки постоянно. Найдите реакцию опоры и положение точки опоры, если масса балки m, а её длина L.

Задача № 4. Однородная балка массой 50 кг и длиной 5 м лежит на двух опорах. На балку действуют две силы:  300 Н и 200 Н, точки приложения которых расположены на расстоянии соответственно 1 м и 2 м от опор. Определите силы давления балки на опоры.

2. (1-й уровень.).Решите задачу № 3. (1 балл.)

(2-й уровень.)Решите задачу № 4. (2 балла.)

3. (2-й уровень.) Запишите пошаговые действия, выполненные вами при решении задачи. Сформулируйте  алгоритм решения задач. Сравните свои действия с пунктами алгоритма. (2 балла.)

Интегральные когнитивные стили

Дифференциальные когнитивные стили

Руководство по усвоению учебного содержания

Содержание учебного материала (ИТ, ИЭ, ИД)

Содержание учебного материала (ДТ, ДЭ, ДД)

Руководство по усвоению учебного содержания

УЭ4. Решение задачи № 5 или № 6 (только 2-й уровень).

ЧДЦ: научиться решать задачи, используя оба условия равновесия.

1. Воспользуйтесь алгоритмом решения задач и дополнениями к основным предписаниям при решении задачи №  5 или № 6. (2 балла.)

2. Примените его, расписав пошаговые действия при получении результата.

Дополнения к основным предписаниям алгоритма

1. Если направление силы реакции неизвестно, то можно выбрать его произвольно и по знаку проекций судить о правильности определения направления силы реакции либо же воспользоваться теоремой о трёх силах. 2. Для определения центра тяжести тела надо предположить его местоположение и считать, что в этой точке тело подвешено и потому находится в равновесии, что позволяет применять условия равновесия.

1. Изучите дополнения к основным предписаниям алгоритма.

2. Распишите пошаговые действия, выполненные вами при решении задачи № 5 или № 6. (2 балла.)

3. Сравните свои действия с предписаниями алгоритма.

3. В ряде задач можно использовать лишь второе условие равновесия, написав дважды его уравнение – сначала для одной оси, а потом для другой, считая, что ось проходит через другую точку.

Задача № 5. На какую максимальную высоту поднимется человек по невесомой лестнице длиной L, приставленной к гладкой стене (трение между стеной и лестницей отсутствует), если угол между полом и лестницей α, а коэффициент трения об пол µ?

Задача № 6. Однородная лестница прислонена к идеально гладкой стене. При каком предельном угле наклона лестницы к полу она ещё не проскальзывает, если коэффициент трения между полом и лестницей µ?

УЭ5. Ответы на вопросы (1-й и 2-й уровни), решение задач № 7 или № 8 (2-й уровень).

 ЧДЦ: решение задач на нахождение центра тяжести.

1. Найдите формулы для расчёта координаты центра тяжести в задаче § 8.3, с. 406–407.

2. Ответьте на вопросы 8,  9. (1–2 балла.)

3. (2-й уровень.) Решите задачу № 7 или № 8. (2 балла.)

Вопросы

8. Где находится центр тяжести квадрата, согнутого из проволоки? центр тяжести кольца? Как определять центр тяжести плоских фигур на опыте?

9. Чем отличается устойчивое равновесие от неустойчивого? от безразличного?

Задача № 7. Из однородного диска радиусом 18 см вырезан диск вдвое меньшего радиуса, касающийся края первого. Найдите центр тяжести полученной фигуры.

Задача № 8. Два шара радиусами 15 см и 20 см и массами 10 кг и 50 кг соответственно скреплены стержнем длиной 1 м  массой 5 кг. Определите центр тяжести полученной системы.

1. Найдите формулы для расчёта координаты центра тяжести в задаче к § 8.3, с. 406–407.

2. Ответьте на вопросы 8,  9. (1–2 балла.)

3. Решите задачу № 7 или № 8. (2 балла.)

УЭ6. Выходной контроль.

ЧДЦ: проверить усвоение учебных элементов.

1. Чему равна сумма двух сил по 2 Н, действующих на материальную точку, направленных под углом 60° друг к другу? (1 балл.) 2. Фонарь массой 20 кг подвешен на двух одинаковых тросах, образующих угол 120°. Найдите силу натяжения тросов. (2 балла.) 3. Какая из физических величин имеет наименование кг · м2/с2? (1 балл.) 4. Чему равна сумма моментов двух сил:F1 = 3 Н и F2 = 4 Н, приложенных в точке, лежащей на ободе диска радиусом 1 м, который вращается вокруг оси? F1 направлена по радиусу к центру диска, F2 – перпендикулярно радиусу. (2 балла.)