Конспект уроку "Зародження й розвиток фізики як науки" ( 10 клас)

Зародження й розвиток фізики як науки

Мета уроку:

Навчальна. Провести первинний інструктаж з БЖД під час уроків фізики; дати учням уявлення про зародження та розвиток фізики як науки, показати важливість фізичних знань в розвитку сучасного світу.

Розвивальна. Розвивати логічне мислення та пізнавальні навички учнів.

Виховна. Виховувати почуття патріотизму, бажання вивчати природничі науки.

Тип уроку: урок засвоєння нових знань.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Первинний інструктаж з безпеки життєдіяльності.

• Будьте уважними, дисциплінованими, обережними; неухильно виконуйте вказівки вчителя.

• Приберіть все зайве зі столу. Не тримайте на робочому місці предмети, що не потрібні при виконанні завдання.

• Розміщуйте обладнання та прилади на робочому місці так, щоб уникати їх падіння.

• Перед тим, як почати виконання роботи, ознайомтесь з описом роботи та продумайте хід ЇЇ виконання.

• Розпочинайте роботу лише з дозволу вчителя.

• При роботі з електричними приладами пам’ятайте:

• складати електричні кола, монтаж і ремонт електричних приладів треба здійснювати тільки при відключеному джерелі живлення;

• джерело струму можна вмикати тільки з дозволу вчителя;

• не доторкайтесь до елементів електричного кола, що перебувають під напругою і не мають ізоляції;

• виявивши несправність в електричних пристроях, що перебувають під напругою, негайно вимкніть джерело струму і повідомте про це вчителя;

• по закінченні роботи відключіть джерело електроживлення, після чого розберіть електричне коло.

• Обережно поводьтесь з приладами, що виготовлені із скла (лінзи, трубки, лампочки, мензурки, пробірки тощо), щоб їх не розбити. Прибираючи уламки розбитого скла, користуйтесь совком і щіткою.

• Не допускайте падіння приборів та приладдя, розгойдування важків та перевантаження пружин, бо це може призвести до травм або непоправного псування обладнання чи приладів.

• Складіть обладнання та прилади в такому порядку, як вони були розміщені до початку роботи.

• Приберіть своє робоче місце.

• Повідомте вчителя про закінчення роботи.

• Не залишайте своє робоче місце без дозволу вчителя

ІІ. МОТИВАЦІЯ НАВЧАЛЬНЛЇ ДІЯЛЬНОСТІ.

Урок можна розпочати зі слайд-шоу, яке складається з фотографій природних явищ (веселка, блискавка, полярне сяйво, роса тощо), машин і механізмів, електропобутових приладів. Після перегляду слайдів учитель наголошує, що, вивчаючи протягом трьох років фізику, учні уже мають певну систему фізичних знань, щоб усвідомити значення фізики для пояснення навколишнього світу та життєдіяльності людини.

Вправа «Кущ асоціацій».

Учням запропоновано скласти «кущ асоціацій», ключовим словом якого є «фізика». Мета вправи - активізувати знання про значення фізичної науки для людини, спонукати учнів до осмислення матеріалу уроку.

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Для чого потрібні людству фізика й інші природничі науки?

Учені не завжди про це замислюються – їм просто дуже цікаво розгадувати загадки природи. Але наука вимагає чималих коштів, і ці кошти знаходяться: їх виділяють і держави, і приватні компанії. Навіщо? Відповідь проста: наука приносить величезну користь!

Історія фізики – це історія відкриттів, кожне з яких поглиблює наше розуміння природи. І за будь-яким відкриттям стоїть людина, а частіше група людей, чиї зусилля пробивають стіну невідомості та незнання, підіймають науку на новий щабель розвитку. Саме про таких людей можна сказати: «Вони створювали фізику».

Хто ж ці люди, чиї імена нерозривно пов'язані з прогресом фізичної науки? Сьогодні ми назвемо лише декого, але, продовжуючи вивчення курсу фізики, ви дізнаєтеся про десятки уславлених дослідників природи й першовідкривачів невідомого.

ІІІ. ПОВІДОМЛЕННЯ ТЕМИ І МЕТИ УРОКУ.

Учитель повідомляє тему уроку і  просить учнів самостійно сформулювати мету уроку і, якщо потрібно, вносить корективи у їхні відповіді.

IV. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

Які етапи пройшла фізика під час свого розвитку

 Історія фізики — це довжелезна історія відкриттів. І з кожним із них глибшає наше розуміння природи. За будь-яким відкриттям стоїть конкретна людина, а частіше група людей, чиїми зусиллями фізика як наука підіймалася на новий щабель розвитку. Ви вже знаєте багато імен людей, чия діяльність сприяла прогресу фізичної науки. Спробуємо систематизувати знання про дослідників природи й першовідкривачів невідомого та простежимо, як накопичувалися фізичні знання.

Вчитель ділить клас на 4 групи і просить опрацювати матеріал підручника (стор.6-7).

Завдання групам.

1. Становлення фізики.

2. Формування фізики як науки.

3. Класична фізики.

4. Сучасна фізика.

Після цього вчитель пропонує учням заповнити таблицю.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Становлення фізики	Із давніх часів до кінця XVI ст.	Це період накопичення фізичних знань, закладання наукових уяв- лень про властивості навколишнього світу.
Початок нової ери у фізиці Формування фізики як науки	Початок XVII ст. — 80­ті рр. XVII ст.
Класична фізика.	Кінець XVII ст. — кінець XIX / початок XX ст.		І. Ньютон
		Розвиток учення про теплові двигуни
			Ш. Кулон, А. Ампер, Г. Ерстед, М. Фарадей, Дж. Максвелл
Сучасна фізика	Кінець XIX - XX ст	Революційні відкриття Розвиток квантової, ядерної фізики
	XX ст – XXІ ст		Е. Габбл, Р. Оппенгей­мер, Х. Снайдер, Дж. Вілер, С. Гокінґ.

 

Проблемне питання

• Які питання турбують сучасних фізиків?

Практично кожного дня з’являються нова інформація та нові знання про навколишній світ, причому їх обсяг настільки значний, що іноді вони застарівають раніше, ніж ми встигаємо про них дізнатися. Незважаючи на великий обсяг накопичених знань, сучасна фізика ще дуже далека від пояснення всіх явищ природи. Дотепер фізики не можуть пояснити природу темної матерії, по- ходження високоенергетичних космічних частинок та багато іншого.

Багато десятиліть учені намагаються створити теорію, яка пояснювала б Всесвіт, об’єднавши теорії фундаментальних взаємодій — сильної, слабкої, електромагнітної, гравітаційної. Хоча певних успіхів у цьому напрямі вже досягнуто.

Райнер Вайс, Баррі К. Баріш і Кіп С. Торн отримали Нобелівську премію 2017 року за відкриття гравітаційних хвиль, зафіксованих у LIGO – лазерно-інтерферометричній гравітаційно-хвильовій обсерваторії.

Нині в Європейській організації з ядерних досліджень (ЦЕРН) в Женеві активно проводять експерименти з дослідження процесів, що відбувалися під час зародження Всесвіту. Тож чекаємо на нові відкриття!

V. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

Запитання до класу

1. В який період, на вашу думку, фізика сформувалась як наука? Чому?
2. Яка роль фізики в життєдіяльності людини?
3. Назвіть три відкриття, які, на ваш погляд, принесли людству найбільшу користь? Найбільшу шкоду?

Вправа № 1

 1. У тексті § 1 названо ім’я лише одного філософа Стародавньої Греції, що висунув гіпотезу про атомарну будову речовини. Які ще філософи того часу висловлювали таку ідею?

2. Чим уславився Архімед як інженер? Які його винаходи зараз можна побачити навіть на дитячих майданчиках?

Архімед відкрив закони важеля, розробив методи визначення складу сплавів. Він винайшов гвинтовий насос (архімедів гвинт), розробив систему важелів, блоків і гвинтів для піднімання вантажів, сконструював кілька військових метальних машин.

Архімедів гвинт –  один із перших типів насосів, водопідйомна машина, вал із гвинтовою поверхнею, встановлений у похилій трубі, нижній кінець якої занурений у воду.

VІ. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Інтерактивна вправа «Незакінчені речення».

 Учні працюють з відкритими реченнями:

- «На сьогоднішньому уроці я дізнався…»,

- «На сьогоднішньому уроці найважливішим відкриттям  для мене було…»,

- « Найбільше мене здивувало …»,

VIІ. Домашнє завдання

Опрацювати § 1, Вправа № 1 (3 – 5)

ДОДАТКОВА ІНФОРМАЦІЯ ДО УРОКУ

1. Фізики й астрономи Стародавньої Греції

Величезний вплив на встановлення фізичних понять і закономірностей здійснили мислителі Стародавньої Греції: Арістотель, Архімед, Аристарх Самоський, Демокрит, Левкіпп, Піфагор, Птолемей, Евклід.

Демокріт (бл. 460 – бл. 370 рр. до н. е.) Висунув ідею атомарної будови матерії. Експериментально цю ідею було підтверджено тільки на початку XX ст.

Арістотель (384 – 322 рр. до н. е.) Узагальнив та систематизував знання в галузі суспільних і природничих наук свого часу. Роботи Аристотеля до XVI ст. вважалися «безумовною істиною». Уявлення філософа про звукові хвилі збереглись і в сучасній фізиці.

Аристарх Самоський (бл. 310 – бл. 230 рр. до н. е). Висунув ідею геліоцентричної будови світу (від грец. helios – Сонце), відповідно до якої в центрі всесвіту розташоване нерухоме Сонце, а навколо нього обертаються планети.

Евклід (III ст. до н. е.) заклав основи геометричної оптики, сформулював закон прямолінійного поширення світла та закон відбиття світла (кут відбиття дорівнює куту падіння).

Архімед (бл. 287 – 212 рр. до н. е.) Запровадив поняття центра тяжіння, побудував теорію рівноваги важеля, дав означення моменту сил, експериментально визначив закони плавання тіл. Здобутки вченого в інженерії – основа для багатьох сучасних механізмів.

 

2. Початок нової ери у фізиці

Ґалілео Ґалілей (1564 – 1642) Засновник експериментальної фізики. Відкрив принцип відносності в механіці, обґрунтував геліоцентричну будову світу, створив телескоп, зробив відкриття в астрономії, винайшов термометр.

Ісаак Ньютон (1643 – 1727) Заклав основи сучасного природознавства; творець класичної механіки. У своїй книзі «Математичні начала натуральної філософії» Ньютон сформулював основні закони механіки, які визначили розвиток фізики на 300 років наперед.

 

3. Учення про теплові двигуни

Із XVIII ст. бурхливо розвивалася галузь фізики, пов’язана з використанням теплових двигунів. На її розвиток найбільше вплинули дві події:

1. винайдення англійським інженером Джеймсом Ваттом (1736 – 1819) теплової машини (у 1785 р. одна з таких машин була встановлена на пивоварному заводі в Лондоні й виконувала роботу 24 коней)
2. вихід роботи французького інженера та фізика Саді Карно (1796 – 1832) «Міркування про рушійну силу вогню та про машини, здатні розвивати цю силу». Учений проаналізував наявні на той час парові машини й вивів умови, за яких ККД машин сягає максимального значення (тоді їхній ККД не перевищував 2%, зараз може становити 60% у парогазових пристроях).

 

4. Учення про електрику й магнетизм

У створення сучасної науки про електричні та магнітні явища визначальний внесок здійснили французькі фізики Шарль Кулон (1736 – 1806) і Андре Марі Ампер (1775 – 1836), данський фізик Ганс Ерстед (1777 – 1851), британські фізики Майкл Фарадей (1791 – 1867) і Джеймс Максвелл (1831 – 1879).

Джеймс Максвелл (1831 – 1879) Створив теорію електромагнітного поля, яка стала теоретичною основою для сучасної електротехніки та радіозв’язку.

XX ст. стало часом тріумфального проникнення електромагнетизму в інженерну практику і зрештою – у життя суспільства. Електродвигуни, лампи, телебачення, комп’ютери, засоби зв’язку та багато іншого ввійшли в повсякденне життя людей.

 

5. Розвиток фізики у XX ст.

Ернест Резерфорд (1871 – 1937) Установив структуру атома як системи, що складається з малого за розмірами ядра, яке має позитивний заряд, та електронів, заряджених негативно. Е. Резерфорд вважається «батьком» ядерної фізики.

Нільс Бор (1885 – 1962) Творець квантової теорії планетарного атома, розроблював фізичні ідеї квантової механіки.

Альберт Ейнштейн (1879 – 1955) Один із засновників сучасної теоретичної фізики (створив загальну теорію відносності, яка стала фундаментом наукової космології); за словами самого вченого, справжня мета його досліджень «завжди полягала в тому, щоб домогтися спрощення теоретичної фізики та її об'єднання в цілісну систему».

Сучасні уявлення про Великий вибух, чорні діри, розширення Всесвіту із прискоренням, про темну енергію пов’язані з працями Е. Хаббла, Р. Оппенгеймера, Х. Снайдера, Дж. Уілера, С. Гокінґа та ін.

Едвін Хаббл (1889 – 1953) Виявив розширення Всесвіту й сформулював закон Габбла (за яким швидкість взаємного віддалення (розбігання) галактик є пропорційною відстані між ними), створив класифікацію галактик.

Стівен Вільям Гокінґ (1942 – 2018) Фізик-теоретик, відомий своїми дослідженнями в астрофізиці, зокрема теорії чорних дір, популяризатор наукових знань.

 

Зразок заповненої таблиці

 

Становлення фізики	Із давніх часів до кінця XVI ст.	Це період накопичення фізичних знань, закладання наукових уяв- лень про властивості навколишнього світу.	Аристо­тель, Архімед, Аристарх Самоський , Демо­крит, Левкіпп, Піфагор, Птолемей , Евклід.
Початок нової ери у фізиці Формування фізики як науки	Початок XVII ст. — 80­ті рр. XVII ст.	Зародження експериментальної фізики. Період відкриттів (нових винаходів і законів)	Ґ. Ґалілей, Е. Торрі­челлі, Р. Бойль, Е. Маріотт, В. Снелліус, Р. Декарт,В. Гільберт
Класична фізика.	Кінець XVII ст. — кінець XIX / початок XX ст.	Створення класичної механіки	І. Ньютон
		Розвиток учення про теплові двигуни	Дж. Ватт, С. Карно
		Учення про електрику й магнетизм	Ш. Кулон, А. Ампер, Г. Ерстед, М. Фарадей, Дж. Максвелл
Сучасна фізика	Кінець XIX - XX ст	Революційні відкриття Розвиток квантової, ядерної фізики	М. Планк, А. Ейн­ штейн, Н. Бор, М. Борн,  А. Беккерель
	XX ст – XXІ ст		Е. Габбл, Р. Оппенгей­мер, Х. Снайдера, Дж. Вілер, С. Гокінґ.