Продуктивное задание
учебно-методический материал по физике (9 класс)

                                                               Составитель:  Мавлеева Л.Д., учитель физики

                                                                                                МБОУ г.Иркутска СОШ №1

Алгоритм работы с продуктивным заданием

1. Предмет  ФИЗИКА. А.В. Перышкин, Е.М. Гутник », 2017г.

2. Класс 9

3.Решение задач по теме «  Механические колебания»

4. Планируемые   результаты:

 Предметные:

• добиваться учащимися  понимания   содержания текста задания, физического смысла понятий  амплитуда колебаний, период;
• умения  правильно записывать условие задачи и её решение;
•  добиваться   понимания   закона сохранения энергии
• добиваться понимания зависимости периода математического  маятника от длины нити и ускорения свободного падения.

    Метапредметные: которые  обеспечиваются всеми видами УУД (см.ниже п.8)

  5. Содержание задания. Упр.25, №2 .  

         На рисунке  изображен шарик на нити, колеблющийся без трения между точками

А и В. Находясь в точке В, этот маятник обладает потенциальной энергией, равной

 0,01 Дж относительно горизонтали 1, принятой за нулевой уровень отсчета потенциальной энергии.  

1. Определить: а) потенциальную энергию шарика в точках А и О; б) кинетическую энергию  шарика в точках В, О и А; в) полную механическую энергию шарика в точках В, D, О, С и А?
2. Докажите, что при  изменении длины нити изменится период колебаний маятника и запас его полной механической энергии, (оставив  амплитуду прежней)?

• Выполните  рисунок.
• Предложите способ, позволяющий увеличить или уменьшить период математического маятника.
• Ходики (настенные часы с одной гирькой) отстают.  Объясните причины этой неисправности.  Предложите способ исправления хода часов?

3. Прочитайте внимательно текст и ответьте на вопросы.

Текст:   маятник - это так называемый радиэстезический эффект, известный человечеству со времен VIII века до н.э. Термин «радиэстезия» (от лат. radio — излучаю, испускаю и от др.-греч. αἴσθησις — чувство, ощущение, восприятие), в переводе на русский, означает «ощущение волн, колебаний». Именно этой цифрой датируются наскальные рисунки с изображением фигуры человека, держащего в руках лозу (маятника в виде рамки).

 Человек с лозой в руках

       Применение маятника для различных целей осуществлялось с древних времен. Им пользовались в Месопотамии, Вавилоне, Ассирии, Урарту, древнем Риме и Греции. В истории описан даже такой случай, когда во времена правления римского императора Валента были арестованы и казнены два греческих мага, которые пытались узнать с помощью маятника имя приемника императора.
Установив специальную чашу, на которой было выгравировано 24 буквы, маги использовали кольцо, привязанное к тонкой нити. После заданного вопроса, кольцо останавливалось на одной из букв. Когда кольцо показало поочередно буквы Т.Е.О.Д, маги поспешили и сделали вывод, что имя будущего императора Теодор. Узнав имя приемника, Валент приказал казнить и Теодора, и магов. Наследником же императора стал - Теодозий. Магов подвела самоуверенность.

В германском эпосе упоминается о своеобразном маятнике, "кольце Нибелунгов", с помощью которого был найден затопленный в Рейне золотой клад.

                                Кладоискатели

           Маятником интересовались многие ученые естественных наук от Аристотеля до современности. Рисунок маятника изображен на первом издании известного предсказателя Нострадамуса. Маятник использовали в самых разных ситуациях: для поиска кладов, воды, утерянных предметов и т. д. С незапамятных времен находились люди, которые с помощью раздвоенной ветки могли отыскать подземные воды или месторождения полезных ископаемых. Их называли лозоискателями. Традиционно они использовали прутья ивы или орешника. Сегодня используют и металлическую проволоку. 
            Применялся маятник разными слоями населения, начиная от императоров, королей, царей, жрецов и кончая горнорудными рабочими, для разных целей. Так, известны исторические факты, когда радиэстезическим методом пользовались царь Соломон, Екатерина II, отец реформатора католической церкви Мартина Лютера, который был горнорудным рабочим. Радиэстезическим феноменом интересовались М.Ломоносов, И.-В. Гёте, другие выдающиеся личности.

          По высочайшему указанию Екатерины II в герб города Петрозаводска был введен символ радиэстезии - лоза.

Герб Петрозаводска

В конце XIX века Р-метод стал использоваться впервые в Германии в диагностических и лечебных целях. Лучшими диагностами считались врачи, владевшие Р-методом. Этот метод было предложено ввести в обучение в медицинские институты.

Устройство первых часов было основано на действии механических колебаний. Ход этих часов регулировался длиной нити подвеса.

Итак, если раньше с маятником или лозой (рамкой) в руках искали воду - во все времена, и успешно, - то сейчас ещё ведут поиск затонувших кораблей и мест скопления рыбы. Ищут людей в завалах шахт, при землетрясениях и в снежных обвалах, ищут - и находят!

А месторождения ископаемых открывают таким странным образом и до сих пор. Немало их открыл, к примеру, доктор геолого-минералогических наук Николай Николаевич Сочеванов.

А знаменитый экстрасенс Ури Геллер свой первый миллион долларов заработал, летая на самолёте на малой высоте над непроходимыми джунглями Бразилии, с маятником в руках. Он искал нефть, и нашёл её очень приличное количество.

А уж помощь в повседневных делах...  

Даже именитые естествоиспытатели, среди которых можно назвать лауреата Нобелевской премии Альберта Эйнштейна и Макса Планка, а также великого хирурга Фердинанда Зауербруха, серьезно занимались проблемой маятников. Они подчеркивают, что маятник или лоза служат чувствительной стрелкой, фиксирующей сверхтонкие колебания земли.

Задание   к тексту.

1. Сформулируйте названия профессий, о которых вы узнали из текста,  связанных с работой маятника.  

2. Назови имена  известных людей,  занимавшихся использованием маятников и  изучением их проблем.

 6. Цель задания: формирование понятия  амплитуда и период колебаний, умение  показывать зависимость  между  периодом колебаний и длиной нити, анализировать полученную информацию и делать выводы

7. Алгоритм выполнения 

1. Внимательно прочитал и изучил условие задачи.

2. Записал  краткое условие задачи.

3. Смогу ли я сразу ответить на поставленные вопросы?  Если

                                              Если

            да,  то                                                      нет, то

а) моделирую,                                                      а) делю задачу на смысловые части,

б) записываю решение,                                      б) моделирую,

в) записываю ответ.                                            в) указываю программу действий,

                                                                               с) записываю решение,

                                                                               д) записываю ответ,

                                                                               е) анализирую правильность решения.

 8. Формируемые УУД:

•  познавательные:  формирование умения точного прочтения и полного понимания сути задания  (смысловое чтение), умение строить логическое рассуждение,  использовать  знаково-символические  средства, устанавливать причинно-следственные связи, делать анализ, сравнение, обосновывать  выводы;      
• регулятивные:  формирование у учащихся положительной мотивации к учению;  самостоятельно планировать пути достижения цели,  определять критерии правильности выполнения учебной задачи, умение оценивать результат своей деятельности;  
• коммуникативные: организовывать учебное взаимодействие с учителем и другими участниками деятельности в ходе решения задачи, уметь выражать свои мысли с достаточной точностью, уметь отвечать на вопросы.

9.Метапредметный продукт  -   буклет

10.  Правильный полный ответ  

Дано: 

Е=0,01Дж

-------------------

 (А),(О)-?

(А),(В),(О)-?

(А),(В),(С),(Д),(О)-?

Решение:

1.  а) Так как потенциальная энергия Е=mgh, т.е.  зависит от высоты, а точка А и точка В находятся на одной и той же высоте, то в точке А потенциальная энергия равна потенциальной энергии в точке В, т.е. равна 0.01Дж. В точке О она равна 0

б) кинетическая энергия в точке О равна потенциальной энергии в точках А и В, т.е. равна 0.01 Дж. в точках А и В она равна 0, так как при приближении к положению равновесия скорость шарика увеличивается(скорость и ускорение со направлены) . Кинетическая энергия шарика это величина  и при увеличении скорости v кинетическая энергия возрастает.

в) полная механическая энергия везде равна 0.01 Дж по закону сохранения энергии Полная механическая энергия – это сумма потенциальной и кинетической энергий шарика и при отсутствии силы трения данная величина остается постоянной.

   2.   Период колебаний математического маятника связан с длиной нити маятника и значением ускорения свободного падения соотношением .  Следовательно, при уменьшении длины нити уменьшится период колебаний.

Как видно из рисунка, при уменьшении длины нити запас полной механической энергии маятника должен уменьшиться, за счет уменьшения максимальной потенциальной энергии.

     Для того, чтобы изменить период математического маятника достаточно изменить длину нити или поместить маятник туда, где ускорение свободного падения отлично от Земного (g=9,8 .

  Маятник в настенных часах является примером математического маятника. Если ходики отстают, то их маятник за  определенный промежуток времени делает меньше колебаний, чем должен. То есть нужно увеличить частоту колебания маятника (или уменьшить период). Представим маятник в часах математическим маятником. Тогда период его колебаний равен , где

 l - длина подвеса математического маятника, g - ускорение свободного падения.

Мы видим, что из данной формулы  можно изменить лишь длину математического маятника,  уменьшив тем самым период колебания.

 Следовательно, для ускорения хода часов необходимо уменьшить длину подвеса маятника, а для замедления хода часов, наоборот, увеличить. Практически на всех стенных часах с маятником, на маятнике имеется специальный регулятор длины, позволяющий корректировать ход часов

3. а) Названия профессий, о которых мы узнали из текста,  связанных с работой маятника: маги, кладоискатели, ученые естественных наук, геологи, горнорудные рабочие, медики, часовых дел мастера, водолазы, спасатели и естествоиспытатели.   

б) Аристотель, Нострадамус, царь Соломон, Екатерина вторая, Мартин Лютер, М.Ломоносов, И.Гете, Н. Сочеванов, А.Эйнштейн, М.Планк, Ф.Зауербрух.

11. Критерии оценки

 «5» - Приведено полное правильное решение, включающее следующие элементы:

1. Оформлено краткое условие задачи.
2. Записаны формулы, применение которых необходимо и достаточно для решения задачи выбранным способом: (расчетная формула периода колебаний, формулы кинетической и потенциальной энергии), сделаны необходимые математические расчеты, приводящие к правильному числовому ответу, и представлены доказательства ответов, выбраны все верные ответы  при работе с текстом.

«4» - Правильно записано краткое условие задачи,  необходимые формулы, приведены объяснения, и получен ответ,  но допущена  неточность в доказательстве правильного ответа, при работе с текстом названы не все профессии.

«3» - Правильно записано краткое условие задачи, необходимые формулы,   получен ответ,  но нет объяснения, при работе с текстом названы не все профессии и     известные люди.

«2»- Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям.  

 12.  Рефлексия.  

Обычно вы получаете знания от учителя.

А сегодня успешность обучения зависела только от вас. И чистые бумажные ладошки у вас на партах - символ того, что ВСЕ в ваших руках.  

   Напишите на них:

• что вы узнали,
• чему научились,
• что было интересно,
• что оказалось трудным,
• о чём бы вы хотели  узнать в дальнейшем.

    Спасибо за работу.