План-конспект уроку з фізики у 10 класі на тему "Гравітаційна взаємодія. Закон Всесвітнього тяжіння. Сила тяжіння та вага тіла.".

Конспект уроку

Предмет:

Фізика і астрономія

Тема уроку: «Гравітаційна взаємодія. Закон всесвітнього тяжіння. Сила тяжіння та вага тіла»

Мета уроку: 

Навчальна: сформувати поняття гравітаційних сил; вивчити закон всесвітнього тяжіння, ознайомити учнів з історією його відкриття, показати межі застосування закону, його універсальний характер та практичне значення; ввести поняття сили тяжіння та ваги тіла, встановити аналітичні вирази для їх обчислення та основні властивості цих сил.

Розвивальна: розвивати пізнавальну активність, логічне мислення, пам'ять, зосередженість, увагу, навички колективної творчості та комунікативні здібності учнів.

Виховна:  виховувати цілеспрямованість в досягненні поставленої мети та відповідальне відношення до праці.

Методична: активізувати навчально-пізнавальну та самостійну діяльність учнів, розвивати креативне мислення з використанням методів інтерактивного навчання для формування ключових компетентностей учнів.

 

Тип уроку: урок засвоєння нових знань

 

Вид уроку:	бесіда, розповідь, виконання вправ, робота в групах, самостійна робота, демонстрація
Методи проведення уроку:	словесний, наочний, метод проектів, фронтальний експеримент, метод накопичення балів
Дидактичне забезпечення:	Проект «Гравітаційна взаємодія . Закон всесвітнього тяжіння» Відеоролик «Відкиття закону Всесвітнього тяжіння» Міні проекти учнів: Картки самооцінки роботи учнів на уроці. Бланки опорного конспекту для учнів. Картки завдань. Матеріали гри «Пазл».
Матеріально-технічне забезпечення:	Проектор, екран, комп’ютер, обладнання для дослідів, три аркуші форматуА1, маркери, клей.

 

 

Хід уроку

ЕПІГРАФ

     «Потрібний був геній Ньютона, щоб здивуватися тому, що яблуко впало на землю…»

 

І. Організаційний момент

 

Привітання, організація робочого місця. Створення психологічної атмосфери уроку; залучення учнів до ділового ритму уроку.

• Прийом «Краплинка душі»

Кожен учень отримує зображення краплинки. На малюнку написане слово, що символізує те, чим викладач хоче поділитись з учнями на уроці.

1. Наголошення на критеріях оцінювання. Протягом уроку учні заповнюють картку самооцінки, в якій виставляють бали за кожен вид діяльності.

 

• Прийом «Ідеальна оцінка»

 

Картка самооцінки роботи на уроці

________________________________

 

Вид роботи	Схема нарахуваннябалів	Максимальний бал	Свій бал
Тести	За кожне тестове завдання нараховується: 0 балів, якщо вказано неправильну відповідь, або вказано більше однієї відповіді, або відповіді на завдання не надано; 0,5 бала, якщо вказано правильну відповідь.	3
Захист мініпроектів	0 балів – доповідь не підготовлена, рівень знань з теми не задовільний; 1 бал – доповідь не підготовлена, має низький рівень знань; 2 бали – доповідь підготована частково, має поверхневі знання; 3 бала – доповідь переконлива, але не всі твердження достатньо аргументовані, не продемонстрована глибина знань з теми; 4 бали – доповідь переконлива, продемонстрована глибина знань, але наявні незначні недоліки у викладі інформації, невпевненість; 5 балів– доповідь вирізняється якістю, достовірністю, переконливістю, аргументованістю; продемонстрована глибина знань, доповідач готовий до дискусії, повно відповідь на запитання.	5
Опорний конспект	0 балів – конспект не заповнено; 0,5 бала – заповнено не менше, ніж наполовину;  1 бал – заповнено повністю.	1
Розв’язування задач	0 балів – не прийнято участі у розв’язуванні; 0,5 бала – прийнято участь у розв’язанні;  1 бал – прийнято участь у розв’язанні, поясненні та захисті.	1
Відповідь на запитання	0 балів – вказано неправильну відповідь, або відповіді не надано; 0,5 бала – надано неповну або частково правильну відповідь;  1 бал – надано правильну відповідь з обґрунтуванням.	1
Активність на уроці	0 балів – активність відсутня; 0,5 бала – активність виявляється ситуативно;  1 бал – активність проявляється протягом усього уроку.	1
Всього		12

 

Даний прийом дозволяє учням критично оцінювати власні досягнення, що приводить до формування ключової компетентності «уміння вчитися впродовж життя».

 

 

ІІ. Актуалізація опорних знань

Установіть відповідність (завдання виконуються на картках)

1. а) Сила дорівнює добутку маси

          тіла на прискорення, якого

          надає ця сила.                                                 І закон Ньютона.

          б)  Тіло перебуває в стані спокою, або

           рівномірного руху, якщо на нього

           не діють інші тіла, або дія

           інших тіл скомпенсована.                              ІІІ закон Ньютона.

           в)  Тіла діють одне на одне з силами

           рівними за модулем і

           протилежними за напрямками.                    Закон Всесвітнього

                              тяжіння

                                                                                          ІІ закон Ньютона.

ІV. Повідомлення теми, мети уроку. Мотивація

 

Прийом «Діалог Сократа»: (використання міжпредметних зв’язків)

Чи знаєте ви, чому дорівнює маса Землі? .

 А як «зважили» Землю?

 Як визначили її масу?

 Відповідь на це запитання ми зможемо дати вивчаючи новий матеріал нашого уроку. І не лише на це. Ми дізнаємось:

• чому тіла падають на Землю?
• чому планети рухаються навколо Сонця?
• чому супутники рухаються навколо планет?
• чим пояснити існування на Землі припливів і відливів морів і океанів?

 

Даний прийом дозволяє учням спілкуватися за проблематикою предмету сучасною науковою мовою з використанням усталених фізичних термінів та понять, що приводить до формування ключової компетентності «Спілкування державною/рідною мовою».

 

 

 

ІІІ. Вивчення нового матеріалу. Формування знань.

 

Тема: Гравітаційна взаємодія. Закон всесвітнього тяжіння. Сила тяжіння та вага тіла.

Разом з учнями формулюємо мету уроку. 

Записуємо план уроку

1. Гравітаційна взаємодія.
2. Відкриття  Ньютоном закона  Всесвітнього тяжіння
3. Сила тяжіння
4. Вага тіла

 

• Метод «Робота в групах»

Пояснення нового матеріалу відбувається за допомогою випереджувального домашнього завдання. Попередньо учні були поділені на 3 групи:

1. «Теоретики».
2. «Експериментатори».
3. «Практики».

Група «Теоретики» займається опрацюванням теоретичного матеріалу, група «Експериментатори» – підбором дослідницького матеріалу, а група «Практики» з’ясовують зв’язки з навколишнім світом.

Даний метод дозволяє учням налагоджуватикомунікації у процесівирішеннянавчальнихзавдань та виконанняпроектів, що приводить до формування ключової компетентності «Спілкування державною/рідною мовою».

 

• Прийом «Навчи іншого»

Учні групи «Теоретиків»:

• Розкривають відкриття Закону Всесвітнього тяжіння

 

• Прийом «Шпаргалка». У ході виступу групи «Теоретиків» решта учнів заповнюють пропуски в опорному конспекті.

Даний метод дозволяє учням чітко та стисло викладати основний фізичний зміст питань у письмовій формі, що приводить до формування ключової компетентності«Спілкування державною/рідною мовою»; а також виділяти головне в опрацьовуваній інформації, що приводить до формування ключової компетентності «Уміння вчитися впродовж життя».

 

За легендою закон всесвітнього тяжіння Ньютон відкрив завдяки яблуні, що росла в його саду. Якось вчений гуляв садом і побачив на небі Місяць. У цей момент на його очах з гілки впало яблуко. Саме тоді до вченого прийшла думка про те, що , можливо, це одна й та сама сила змушує яблуко падати на Землю, а Місяць обертатися навколо Землі.

Кинутий камінь падає на Землю, а не летить у космос, Місяць постійно обертається навколо Землі, Сонце об’єднує планети в єдину систему, зірки групуються в галактики – всьому цьому причиною є гравітація – сила взаємного притягання між тілами. Люди неодноразово спостерігали ці очевидні факти І лише у 1667р. І.Ньютон висловив припущення, що взагалі між усіма тілами діють сили взаємного притягання - гравітаційні сили. 

• Прийом «Здивуй»

Учні групи «Експериментаторів» демонструють відео на підтвердження існування сили тяжіння та гравітаційної взаємодії

Даний прийом дозволяє учням навчитися планувати та реалізовувати фізичні спостереження й експеримент, добирати методи та засоби дослідження природних явищ, адекватні поставленим завданням, що приводить до формування ключової компетентності «Основні компетентності у природничих науках і технологіях».

Демонстрація відео «Сила тяжіння. Гравітаційна взаємодія.»

• Метод мініпроектів

Учні групи «Практиків» працювали над проблемним питанням.

Чому  ми помічаємо силу притягання всіх тіл до Землі, але не помічаємо взаємного притягання між самими цими тілами? Від чого ще залежить сила взаємного притягання двох тіл?

 

Даний метод дозволяє учням:

• пояснюватиявищаприродинаосновіфізичнихзнань, що приводить до формування ключової компетентності «Основнікомпетентності у природничихнауках і технологіях»;
• готувати та представлятиповідомлення, презентуватирезультатипроектноїдіяльності, чітко та однозначно формулюватисудження та аргументуватиїх, що приводить до формування ключової компетентності «Спілкування державною/рідною мовою»;
• здійснюватисамостійнийпошукінформації з використаннямрізнихвидівджерел, що приводить до формування ключової компетентності «Уміння вчитися впродовж життя»;
• використовувати інформаційні системи для швидкого та цілеспрямованого пошуку інформації, що приводить до формування ключової компетентності «Інформаційно-цифрова компетентність».

 

• Прийом «Шпаргалка».
•  У ході виступу групи «Практиків» решта учнів записують формули

Чому ж ми помічаємо силу притягання всіх тіл до Землі, але не помічаємо взаємного притягання між самими цими тілами? 

Ньютонові вдалося показати, що сила притягання між тілами залежить від мас обох тіл і досягає помітного значення тільки тоді, коли тіла (або хоча б одне з них) мають досить велику масу. У разі збільшення маси тіла, наприклад, удвічі, це приведе також до збільшення сили вдвічі.

Ньютон зробив єдино можливий висновок: сила всесвітнього тяжіння пропорційна до маси того тіла, на яке вона діє.

Проте згадаймо третій закон Ньютона. (Тіла діють одне на одне із силами, однаковими за модулем і протилежними за напрямом). Отже, не тільки Земля притягує тіло, а й тіло притягує Землю, і ця сила притягання пропорційна вже масі Землі. А сили ці однакові. Звідси випливає, що сила взаємного притягання пропорційна до мас обох тіл.

Це означає, що сила пропорційна до добутку мас обох тіл:

F ~ m₁m₂

Від чого ще залежить сила взаємного притягання двох тіл? Ньютон припустив, що вона повинна залежати від відстані між тілами. Учений вважав, що відлічувати відстані треба не від поверхні Землі, а від її центра (радіус Землі 6400 км). Він обчислив відношення радіуса орбіти Місяця до радіуса Землі – воно становить 60.

А відношення прискорення вільного падіння на Землі до доцентрового прискорення, з яким обертається Місяць навколо Землі становить 3600 (тобто 60²).

Звідси Ньютон зробив висновок: прискорення, якого надає тілам сила всесвітнього тяжіння, а отже і сама сила, обернено пропорційна до квадрата відстані між взаємодіючими тілами:

F ~ 1/R²

F = G m₁m₁/R² 

Тіла притягуються одне до одного із силою, модуль якої прямо пропорційний до добутку їхніх мас і обернено пропорційний до квадрата відстані між ними.

До формули, що виражає закон всесвітнього тяжіння Ньютона, входить стала G.

 Це коефіцієнт пропорційності, що називається гравітаційною сталою. Вона чисельно дорівнює силі притягання між тілами масою 1 кг кожне на відстані між ними 1м. Числове значення її вперше визначив дослідним шляхом англійський учений Г.Кавендіш у 1798р за допомогою крутильних терезів. (с. 100, рис 20.6 підручника)

G = 6, 67 ^. 10^-11Н ^. м²/кг²

Як бачимо, G – дуже мала величина. Саме тому ми й не помічаємо притягання звичайних навколишніх тіл і самі не відчуваємо притягання до них. Адже навіть дві кулі масою 1т кожна на відстані 1м притягуються одна до одної із силою всього 6,67 стотисячної частини Ньютона. І саме тому гравітаційні сили є найслабшими серед фундаментальних сил природи.

 

 Після виступу трьох груп учням дається табличка для заповнення та обладнання для проведення дослідів:

-Експериментальне визначення зележності сили тяжіння від маси тіла:

Підвішуємо на динамометр по черзі гирі масою по 100г і заповнюємо табличку:

Покази динамометра	Маса гирь
	100г
	200г
	300г
	400г

• Який висновок можна зробити з даного експерименту? (сила тяжіння залежить від маси тіла, тобто сила тяжіння прямо пропорційна масі тіла)
• Якщо в нас виникла прямо пропорційність, то запишемо формулу для обчислення сили тяжіння: F=mg.
• Як з даної формули розрахувати g?
• За допомогою нашої створеної таблиці знайдемо значення невідомої сталої g. (1/0,1=10; 2/0,2=10; 3/0,3=10; 4/0,4=10)
• Який висновок можна зробити з наших обчислень?
• Отже, g=10Н/кг – це коефіцієнт пропорційності між силою тяжіння і масою тіла.

Під час знайомства із силою пружності ви за показами динамометра знаходили значення цієї сили.

Сьогодні ми також за допомогою динамометра виводили формулу сили тяжіння. Отже, метод був однаковий.

Чому?

 

Сила – векторна величина, яка крім числового значення має ще й напрям. Силу пружності, що діє на тіло з боку опори, часто називають силою нормальної реакції опори і позначають N. Напрям сили пружності напрямлений так, щоб зменшити величину деформації тіла. В даному випадку, вгору. А сила тяжіння, прикладена до центра тіла, завжди напрямлена вниз. Тому вони компенсують одна одну. Тому й метод їх вимірювання однаковий.

• А чи існує сила тяжіння на інших небесних тілах?

Сила тяжіння на різних небесних тілах неоднакова. Це доведено не тільки теоретичними розрахунками, а й прямими вимірюваннями в останні десятиріччя. Але оскільки маса тіла не залежить від того, де воно знаходиться, то на різних планетах стала g має різне значення: на поверхні Місяця g_M=1,623Н/кг, на Венері g_В=8,69Н/кг. Чим менша маса планети, тим з меншою силою вона притягає до себе тіла.

Коли ми покладемо на долоню яблуко, то відчуємо, що яблуко тисне на неї з певною силою, спрямованою вниз. Ця сила обумовлена притяганням яблука до Землі.

Отже, всі тіла внаслідок притягання до Землі або тиснуть на опору, або розтягують підвіс. Для характеристики такої дії у фізиці вводять фізичну величину — вагу тіла.

Силу, з якою тіло внаслідок притягання його Землею тисне на опору або розтягує підвіс, називають вагою тіла. 

Вага тіла діє безпосередньо на підставку або підвіс. 

Вагу тіла позначають буквою Р.

Розрахунки показують, що вага тіла може змінюватися, в залежності від того, в якому стані знаходиться наше тіло:

Вага	Прискорення
Р=mg	а=0
Р=m(g+а)	Тіло рухається з прискореннм вгору ( стан перевантаження)
Р=m(g-а)	Тіло рухається з прискореннм вгору
Р=0	Тіло рухається з прискореннм вільного падіння (g=а) – стан невагомості

Вага — зазвичай сила пружності, що діє при безпосередньому контакті. Точка прикладення ваги тіла знаходиться в місці дотику тіла з опорою або підвісом. Також ми повинні чітко розуміти, що вага і маса – це різні фізичні величини (вага – це сила, а маса – це міра інертних властивостей тіл)

ІV. Засвоєння нових знань. Формування вмінь

• Роботав групах.
• Кожний групі роздається картки з таблицею, яку потрібно заповнити

Даний метод дозволяє учням виявляти ініціативу та відповідальність під час групової роботи над навчальними задачами, що приводить до формування ключової компетентності «Ініціативність і підприємливість», а такождотримуватись принципів демократичності та відповідальності під час роботи в групі, відстоювати аргументовано свої погляди та сприймати аргументовані пропозицій товаришів, що приводить до формування ключової компетентності «Соціальна та громадянськакомпетентності»

Заповніть таблицю «Сила тяжіння»

Питання	Відповідь
Означення сили
Векторна чи скалярна величина
Одиниця
Формула для обчислення
До якого тіла прикладена
Як напрямлена
Природа сили

 

Заповніть таблицю «Вага»

Питання	Відповідь
Означення сили
Векторна чи скалярна величина
Одиниця
Формула для обчислення
До якого тіла прикладена
Як напрямлена
Природа сили

 

Розв′язування  задач:

№3, впр 22, с.130

Р=m(g+a)=70(10+40)=3500 (H) – вага космонавта;

n=a:g=40:10=4

Відповідь: 3,5 кН; 4 рази.

Яка сила тяжіння діє на м’яч масою 400 г?

F=mg=0,4*10=4 (H)

Відповідь: 4 Н.

Індивідуальна робота:

Розв’яжіть задачу. Обчисліть вагу вашого тіла, з якою ви дієте на підлогу кабінету.

V. Підсумки уроку.

1. Обґрунтування та повідомлення оцінок

2. Домашнє завдання: Опрацювати параграф 20. Впр 22,№3; впр 17, №2

Знайди зайве слово:

 Гравітація, Сила тяжіння, Кількість теплоти, Вага, Швидкість, Невагомість, Перевантаження, Час

3.Рефлексія.

 Будь-ласка дайте відповіді на такі питання:

Сьогодні я

• дізнався - …
• навчився - …
• зрозумів - …