Кейс- урок на тему Крила

Криворот Оксана Сергіївна

учитель хімії, біології та STEM “Ліцей “Науковий” м.Кропивницький

Якушенко Олена Валеріївна

учитель географії та  біології “Ліцей “Науковий” м.Кропивницький

Дем’яненко Олена Миколаївна

учитель технологій та основ здоров’я “Ліцей “Науковий” м.Кропивницький

 

КЕЙС-УРОК «КРИЛА»

АКТУАЛЬНІСТЬ КЕЙСУ.  Ми всі приміряємо крила. Комусь вони пасують, хтось ними активно працює, а ще хтось навіть не розправляє їх, а носить усе життя, мов наплічник. Дехто спробує навчитися літати, але так і не зможе піднятися. Тонка нитка впевненості може перерватися, якщо надто натягнута, і крила впадуть.

МЕТА РОБОТИ.  Порівняти будову крил різних тварин. Розглянути основні літальні апарати та історію їх відкриття українськими винахідниками у сфері літакобудування. Застосовувати теоретичні знання при конструюванні літаків. Навчити аналізувати природні форми, поглибити  композиційні та конструктивні вміння та навички.

Розвивати творчу уяву, пам’ять, розумову активність та фантазію, логічне мислення, вміння порівнювати біологічні особливості птахів та будову літаків.

Формувати науковий світогляд, розуміння важливості свідомого і міцного володіння технологічними знаннями, уміннями й навичками, необхідними для майбутньої трудової діяльності, достатніх для вивчення інших дисциплін та продовження освіти. Зробити висновки та чітко формулювати свою думку.

Виховувати естетичний смак, ділові якості, моральні погляди. Розуміти, цінувати та створювати красу навколо себе. Виховувати патріотичну свідомість шляхом ознайомлення учнів з іменами та життєписами видатних українських учених, які створювали літаки.

ДЛЯ ДОСЯГНЕННЯ ЦІЄЇ МЕТИ БУЛИ ПОСТАВЛЕНІ НАСТУПНІ ЗАВДАННЯ:

• порівняти зовнішню будову птаха та будову літального апарату;
• провести аналогію крил різних тварин;
• висловити судження про роль внеску вчених-фізиків у розвиток і становлення механіки та техніки;
• продемонструвати способи збільшення чи зменшення сили тертя, сили пружності;
• оцінити практичне значення застосування законів і закономірностей у природі та техніці;
• демонстрація пілотованого планерного польоту;
• викладення принципу співвідношення притягальної сили до ваги в сталому польоті;
• навести приклади найбільших країн-виробників літаків;
• висловити судження про духовність людини та її значення в сучасному житті;
• усвідомити потребу в розвитку творчої уяви, фантазії, необхідності збереження цих якостей;
• для математичних обчислень використати арифметичні дії з натуральними числами;
• розробити алгоритм організації пошуку інформаційних матеріалів в інтернеті;
• використати інструменти середовища графічного редактора для створення та зміни зображень за власним задумом;
• повторити правила безпечного користування інтернетом під час пошуку інформаційних матеріалів;
• пригадати навички створення, редагування та форматування графічних об'єктів в текстовому документі;
• узагальнити навички визначення необхідних матеріалів та створення роздаткового графічного матеріалу;
• використовувати метод біоформ.

 

ПРЕДМЕТИ, НА ЯКИХ МОЖНА ВИКОРИСТАТИ МАТЕРІАЛ УРОКУ: біологія, географія, фізика, українська література, математика, історія, інформатика, трудове навчання, мистецтво.

 

РОЗПОДІЛ ПРОГРАМИ ПРЕДМЕТІВ

Предмет, клас, навчальна тема (розділ)	Навчальні цілі
Біологія 7 клас.  Різноманітність тварин 9 клас. Еволюція органічного світу	Учень/учениця  характеризує пристосування тварин до польоту; встановлює зв’язок  між будовою тварин і способом життя; вдосконалює вміння роботи з натуральними об’єктами та лабораторним обладнанням; особливості зовнішньої будови, які відрізняють тварин зазначених груп серед інших організмів; проводить  аналогію крил різних тварин
Географія 6 клас. Атмосфера 9 клас. Вторинний сектор господарства	Учень/учениця розуміють причини виникнення, напрямки, сила, швидкість, їх визначення сучасними приладами й візуально причини виникнення; називає види продукції машинобудівних підприємств, чинники розміщення окремих виробництв машин та устаткування; наводить приклади найбільших країн виробників легкових автомобілів, літаків, морських суден, верстатів, електроніки; пояснює розміщення виробництв транспортних засобів, промислового обладнання, сільськогосподарської техніки, електротехнічної та електронної продукції побутового призначення.
Фізика 7 клас. Взаємодія тіл. Сила	Учень/учениця знає та описують фізичні явища і процеси (інерція, деформація, тяжіння, тертя, тиск); володіє поняттями, формулюють визначення фізичної величини (маса, густина речовини, сила,  коефіцієнт тертя, тиск, сила тиску) та вміють обрати її одиницю; здатні запропонувати способи зменшення/збільшення сили тертя, сили пружності; висловлює судження про роль внеску вчених-фізиків у розвиток і становлення механіки та техніки; оцінює практичне значення застосування законів і закономірностей у природі та техніці.
Українська література 7 клас. Ти знай, що ти людина	Учень/учениця висловлює судження про духовність людини та її значення в сучасному житті; усвідомлює потребу в розвитку творчої уяви, фантазії, необхідності зберегти в собі ці якості; зіставляє специфіку розкриття теми в літературі та інших видах мистецтв.
Математика 5 клас.	Учень/учениця наводить  приклади: натуральних чисел;  числових і буквених виразів; знаходить на малюнках: відрізок даної довжини; геометричні фігури, вказані у змісті; використовує: властивості арифметичних дій з натуральними числами; пояснює правила: ділення, порівняння
Інформатика 5 клас. Графічний редактор  8 клас. Комп’ютерні мережі 8 клас. Опрацювання текстових даних	Учень/учениця знає та розуміє алгоритм організації пошуку інформаційних матеріалів (повідомлень) в інтернеті;  використовує інструменти середовища графічного редактора для створення та зміни зображень за власним задумом; вміє аналізувати інформаційні матеріали (повідомлень), знайдених в інтернеті, зберігати зображення, веб-сторінок та їх фрагментів інтернет-енциклопедій; знає правила безпечного користування Інтернетом при пошуку інформаційних матеріалів (повідомлень);  вміє створювати, редагувати та формати графічні об’єкти в текстовому документі.
Трудове навчання  5-8 класи. Основи проєктування, матеріалознавства	Учень/учениця навчаються визначати необхідні розхідні матеріали та створювати роздатковий графічний матеріал. Конструювання методом біоформ

 

Епіграф до уроку: “Птах – це інструмент, який працює за математичними законами, а людина здатна відтворити цей  інструмент”.

Леонардо да Вінчі

Мрія про політ

Обговорення таких  питань:

Ви коли-небудь мріяли про політ?

Чи літали Ви у снах?

Як це було?

Чи користувалися ви літаком для перельотів?

Що ви відчували, коли літак злетів?

Які «летючі машини» ви бачили?

А чи знаєте ви, що саме спонукало людину створити літак?

Коли відбулися перші спроби людини полетіти і чи були вони вдалими?

Люди давно мріяли про польоти.

Завдання. Доберіть будь-який твір чи історичну оповідку, присвячену польотам.

Розповідь вчителя

З давніх-давен люди спостерігали за птахами та  мріяли піднятися в небо. Довгий час вони не могли це зробити. Було багато запитань, на які не знаходили  відповіді.

Перші спроби

Чимало сміливців експериментували з польотами. Зазвичай вони намагалися виготовити конструкції, які імітувати пташині крила. На жаль, багато із них загинули під час випробовувань.

Знаменитий художник і мислитель епохи Відродження Леонардо да Вінчі теж проєктував літальні апарати.

Результатом його роботи було створення “орнітоптера” (махове крило), але його спіткала невдача. Леонарду да Вінчі не вдалося підняти свій винахід  у повітря. Це породило безліч запитань, на які змогли відповісти через багато років.

Відвідайте майстерню Леонардо (Qr-код)

Проблемне питання

Чому птахи літають, якщо вони важчі за повітря? У чому відмінність крила птаха від крила літального апарату? Які сили підіймають важкелезний літак, якщо його крила нерухомі? Чому він летить швидше, вище і дальше за птаха?

Відмінність є в самій механіці польоту. Так, дотепер, не створено механізм з настільки рухливими крилами, які б повторили рух крила птаха. Літак швидше планує, ніж летить.

Вага птаха настільки мала (кістки порожнисті), що вона докладає для польоту набагато менше зусиль, ніж потрібно для зльоту літака.

Птах перевозить лише сам себе, а літак, як правило, кілька осіб.

Саме політ птахів надихав Леонардо да Вінчі. Ще в XV столітті художник і геніальний конструктор накреслив орнітоптер та започаткував науку біоніку.

Розмірковуємо

Заповнити таблицю “У чому схожість та відмінність птаха і літака?”

 

Схожість	Відмінність

 

Види літальних апаратів

Найдавніші легенди розповідають про людей, які робили спроби польотів, прив'язуючи до себе птахоподібні крила, міцні широкі плащі та інші засоби, і як правило, стрибаючи з вежі. Грецька легенда про Дедала та Ікара  є однією із найдавніших, інші подібні легенди існують в Індії, в Китаї і в Європейські темні століття. У ті давні часи поняття притягальної сили, стабільності та керування не були відомі та більшість спроб закінчувалися серйозними травмами або загибеллю.

• Найперший зафіксований стрибок з вежі датується 852 роком н. е., коли Армен Ферман здійснив стрибок у Кордові (Іспанія). Він покрив своє тіло пір'ям стерв'ятників і прикріпив два махових крила до своїх рук.

• Повітряний змій вважається можливим першим літальним апаратом, зробленим людиною.  Він був винайдений в Китаї ймовірно в V-му столітті до н. е. китайським філософом Мо-цзи та винахідником Лу Бань.

• Повітряні гвинти, які використовувалися для вертикального польоту існували ще з 400 ст. до н. е. у вигляді стародавньої китайської іграшки — бамбукових гвинтокрилів.

• Найбільш відомим з  проєктування літаків був Леонардо да Вінчі, хоча його роботи залишалися невідомими до 1797 року, і тому не мали ніякого впливу на розвиток польотів найближчі триста років. Однак, хоча його проєкти були раціонального плану, вони не засновувались на відносно хорошому знанні науки.
• Еммануїл Сведенборг (1688-1772) зробив ескізи планера приблизно в 1714 році. У 1853 році сер Джордж Кейлі сконструював перший сучасний планер, який підняв людину в повітря.

• Люди почали експериментувати з тим, що легше за повітря. Нарешті успіху досягли французькі брати Монгольф'єри. У листопаді 1783 року поблизу Парижу в повітря піднялася їхня повітряна куля, на борту якої стояло двоє людей.

• У 1890-х роках Отто Лілієнталь побудував керований планер, який керувався перенесенням ваги пілота і був схожий на сучасний дельтаплан.
• З середини XIX століття з'являються все більш жорсткі дирижаблі, керовані та удосконалені. Німецькі авіалайнери Фердинанда фон Цепеліна навіть перевозили пасажирів між Америкою та Європою за допомогою дирижаблів.
• 1948 року в США було створено розвідувальний безпілотний літальний апарат — AQM-34. Його перший політ відбувся 1951 року, тоді ж «безпілотник» був запущений у масове виробництво.
• Goodyear Inflatoplane. Це перший у світі надувний літак, який ще в 1955 році спробували створити в США. Розробники думали, що гумові планери в майбутньому використовуватимуть для рятувальних операцій, в основному – військового спрямування. Однак, під час перших випробувань через технічну несправність апарата трапилася катастрофа, у результаті якої загинув льотчик-випробувач.

Робота учнів

Виготовлення літаків та заповнення таблиці

Вправа “Вгору і далеко”

Мета: змайструвати паперовий планер і відправити його ширяти в небо.

Обладнання: прямокутний аркуш цупкого паперу або картону, лінійка, ножиці, скріпка.

Хід вправи

1. Склади аркуш навпіл уздовж згину. Добре притисни кожну лінію згину, проводячи лінійкою.
2. Зігни верхню одну восьмую частину паперу.
3. Потім відігни зігнуту частину донизу.
4. Відігни кутові трикутники вниз, як показано на малюнку.
5. Зігни папір навпіл, а потім відігни крила з обох сторін - подивись чи правильно зігнуто кут.
6. Зроби по два прорізи на задніх краях кожного крила. Довжина кожного прорізу має дорівнювати приблизно 0,5 см. Акуратно відігни папір між прорізами вгору - елевони готові.
7. Почепи скріпку на ніс літака. Відігни передній край кожного крила трохи нижче.
8. Час випробувати твій літак! Направ його ніс трохи вгору і кидай!

 

Пояснення вчителя.

Сила твого кидка штовхає літак уперед, а його обтічна форма зводить до мінімуму лобовий опір (сила опору повітря). Відігнуті вгору елевони скеровують угору ніс літака. Спробуй відхилити елевони вниз і зверни увагу, як зміниться політ.

Проблемне запитання: Як літають літаки?

Літак або планер здатний літати, бо форма його крил (їх називають аеродинамічними поверхнями) примушує повітря текти по його верхній поверхні швидше, ніж по нижній. У результаті тиск повітря  над крилом нижче, а під крилом створює підйомну силу, що тримає літак у повітрі. Повітряний гвинт, що приводиться в рух двигуном, змушує літак рухатися вперед.

Мету та завдання було досягнуто. Діти виступили в ролі інженерів-конструкторів під час виготовлення власних схем на графічних планшетах, а також сконструювали літаки.

Робота учнів

Протестуй виготовлену модель.

 

№ запуску	Час польоту t, c	Дальність польоту L, м	Швидкість польоту v=L/t, м/с

 

Під час запуску літальних апаратів учні уявили себе пілотами та пілотесами.

Згідно статистики, проведеної Державною авіаційною службою України, на даний час жінок цієї професії, пілотес, близько 1,3 % від загальної кількості пілотів.

Українські винахідники у сфері літакобудування

А які досягнення у сфері літакобудування має Україна? (випереджальне завдання міні - проекти)

•                      Корольов Сергій Павлович  перший головний конструктор ракетно-космічних систем.  Разом з колегою по авіагуртку сконструював аероплан “Коктебель”.  У кінці 1930-их спроєктував перший ракетоплан, у якого паливні баки були сховані у фюзеляж.

•                      Сікорський Ігор Іванович всесвітньо відомий авіаконструктор, творець гелікоптерів, увійшов у світову історію авіації, як автор перших у світовій практиці авіабудування багатомоторних літаків та гелікоптерів.

•                      Антонов Олег Костянтинович  всесвітньо відомий авіаконструктор, під його керівництвом виконано більш як 50 конструкторських розробок планерів та літаків різноманітного класу і призначення. Остання розробка О. Антонова — найбільший для свого часу транспортний літак Ан-124 "Руслан", розрахований на перевезення корисного вантажу у 150 тонн на відстань 4500 км зі швидкістю 850 км/год. Після смерті підприємство, яке він створив та очолював 38 років, було назване на його честь.

•                      Толмачов  Віктор Ілліч понад п'ятдесят років життя брав участь у розробці та створенні практично всіх Антонівських літаків та їх модифікацій. Він долучився до проєктування найбільшого та найпотужнішого у світі транспортного літака Ан-124 "Руслан", а також є головним конструктором — Ан-225 “Мрія”.
•                      Балабуєв Петро Васильович український авіаконструктор, Герой України. За його участю та під його керівництвом побудовані літаки: Ан-22 «Антей», Ан-72, Ан-74, Ан-32, Ан-28, Ан-124 «Руслан», найбільший у світі літак Ан-225 «Мрія».
•                      Мамлєєва Лілія - провідна інженерка-конструкторка ДП “Антонов”. За її участі побудовані Ан-124 «Руслан», Ан-225 «Мрія» та багато інших.

Ан 225 Мрія

На архівних кадрах від 21 грудня 1988 року – незабутній для держпідприємства імені Антонова день, коли в небо здійнялася "Мрія". Це найбільший у світі вантажний літак. Назву на борт металевого птаха нанесли у ніч напередодні викочування літака з цеху.

Розробка літака почалась у 1985 році й тривала 3,5 роки. “Мрію” побудували на Київському механічному заводі. На заводі “Антонов” ще минулого століття почали конструювати другий літак, але наразі він готовий десь на 50%.

“Мрія”  встигла злітати на космодром "Байконур" та пройти випробування з "Бураном" – космічним кораблем, для перевезень якого її створювали. А потім, влітку 1989 року, з цим же кораблем на спині вразила весь світ на іменитій виставці Ле-Бурже в Парижі.

Завдання: у середовищі Scratch змоделюйте рух космічного корабля навколо планети Земля.

“Ан-225” була найбільшим літаком у світі. Його вантажний відсік може вмістити 270 жирафів та 200 автомобілів Lanos. До "Мрії" можна помістити вчетверо більше вантажу, ніж до “Боїнг-737”. Він може навіть транспортувати й корпус самого “Боїнг-737”.

Літак "Мрія" була неабияким мандрівником. Він відвідав близько 90 країн, серед них країни Європи та найекзотичніші куточки світу. Загалом побував у 184 аеропортах.

Де була “Мрія”...

Відомий літак і своїми добрими справами.

Так, наприклад, протягом 10 та 11 листопада 2004 року “Мрія” виконала рейс з Адана (Турція) до Тріполі (Лівія) та доставила шість сільгосплітаків для боротьби з нашестям сарани.

А 3 грудня 2005 року “Ан-225” у рамках благодійної акції “Самаритянський гаманець” привіз з Великої Британії до України 75 тисяч коробок подарунків для дітей.

Коли в Тихому океані пройшов ураган, на острові Гуам,  доправив туди гуманітарну допомогу.

Українська “Мрія” стала однією із зірок світової боротьби з пандемією коронавірусу. Вона транспортувала засоби індивідуального захисту та лікарські препарати для боротьби з ним.

Усього на рахунку “Мрії ” 240 світових рекордів. Український літак транспортував найбільші вантажі в історії авіації, причому 110 світових рекордів було встановлено лише під час випробувального польоту.

 Варто згадати також і про особливі рекорди літака:

• серпень 2009 року - перевезення найбільшого в історії авіації моновантажу загальною вагою в 187,6 т - генератор зі спеціальною рамою для вірменської електростанції в Єревані;
• червень 2010 - перевезення з Китаю в Данію найдовшого вантажу в історії повітряних перевезень - дві лопаті вітряка (довжиною 42,1 м  кожна)

27 лютого 2022 року російські війська атакували з повітря Гостомельський аеропорт (Київська область) і назавжди перервали політ “Мрії”. Цей аеропорт був стратегічним плацдармом, який окупанти щосили намагалися захопити задля подальшого наступу на Київ. Так російська армія знищила найбільший і найпотужніший у світі транспортний літак, що став символом миру, взаємодопомоги й підтримки, яку країни в усьому світі надавали одна одній.

Та, що всім мчала на допомогу - сама потрапила в біду.

Те, що берегло пам’ять, тепер саме лише спогад.

Завдання для учнів:

Для допитливих

Обчисли, з якою швидкістю рухався літак “Мрія”, якщо 15 200 км він подолав за 19 годин.

Які професії пов’язані із зображеним на малюнку об’єктом?

 

Поезія та “польоти”

Ліна Костенко “Крила” – один із найулюбленіших віршів серед українців. У цьому творі поетеса стверджує: “ Духовно багата людина здатна на все, адже вона, хоч не літає, – а крила має”. Усі вкладені в поезію емоції передав Богдан Ступка, продекламувавши вірш. Запис вірша Ліни Костенко був прологом церемонії “Гордість країни” у 2011-му. Після смерті актора відео набуло ще більшої популярності.