Интегрированный урок Решение задач по теме "Движение тел под действием нескольких сил"

Урок подготовлен

учителем физики

Метельской И.В.

СЦЕНАРИЙ ИНТЕГРИРОВАННОГО УРОКА

в 10 классе

по теме

«Решение задач «Движение тел под действием нескольких сил»

Цели урока: осмысление практической значимости и пользы приобретенных знаний и умений по теме «Законы Ньютона. Виды сил»; создать условия для развития деятельностных компетенций через решение задач.

Задачи урока:

образовательные: сформировать умение применять знания, полученные на уроках математики для решения задач, совершенствовать умения и навыки решения задач через осмысление динамического метода;

развивающие: создать условия для развития умений изображать физическую модель, описанную в условии задачи, находить проекции векторов на координатную ось, составлять и решать уравнения, развивать графическую культуру и речевую эрудицию;

воспитательные: воспитание настойчивости и целеустремленности в овладении знаниями; создать условия для повышения интереса к углублению и расширению знаний.

Тип урока: применение и совершенствование знаний через осуществление межпредметной связи физики и математики.

Оборудование: штатив, наклонная плоскость, металлический шарик и деревянный брусок, компьютер, проектор и экран, поурочная карточка.

Содержание урока

I. Организационный этап урока.

Приветствие обучающихся.

Создание ситуации успеха: прислушаемся к этим словам!

«Драгоценный камень нельзя отполировать без трения. Также и человек не может стать успешным без достаточного количества трудных попыток». Это слова Конфуция. Мы сегодня будем ещё и ещё раз «полировать» свои умения решать задачи по физике.

II. Мотивация учебной деятельности.

Озвучивается эпиграф к уроку

Умение решать задачи —

практическое искусство,

подобное плаванию или

катанию на лыжах, или

игре на фортепиано:

научиться этому можно,

лишь подражая избранным

образцам и постоянно тренируясь

Дьёрдь Пойа

Умения решать задачи на уроках физики – это основное условие успеха в этой науке. Но, как этого достичь без знаний математики?! Сегодня, ребята, мы в сотый раз убедимся в том, что математика – это язык физики! Опрос опорных знаний будет проведён в равносильных долях и по математике, и по физике.

III. Актуализация знаний.

Повторение опорных знаний

1. О чем гласит I закон Ньютона?

2. Формулировка II закона Ньютона и его математическое выражение.

3. Что такое вектор? Какие физические величины являются векторными?

4. Как найти проекцию вектора на координатную ось?

Обучающиеся выполняют в тетради

1. Что значит равнодействующая сил?

2. О чем гласит III закон Ньютона?

3. Каковы границы применимости законов Ньютона?

4. Чем характеризуется сила? Формула, направление и точки приложения силы тяжести F_т и веса тела P? Силы трения F_тр? Силы упругости F_упр?

5. Что такое система уравнений?

Упражнения на графическое изображение сил, действующих на тело в каждой конкретной ситуации (через проектор): выделить взаимодействующие тела, изобразить графически силы, действующие на тело.

Обучающиеся выполняют в тетради

IV. Применение и совершенствование знаний и умений: решение задач.

Прежде, чем приступить к основной части нашего урока, хочу ознакомить вас с алгоритмом решения задач на применение II закона Ньютона.

Работа с поурочной карточкой

Обратите внимание на алгоритм решения задач в вашей поурочной карточке.

Алгоритм решения задач на применение II закона Ньютона

1. Внимательно прочтите условие задачи и выясните характер движения.

2. Запишите краткое условие задачи, выразив все величины в единицах СИ.

3. Изобразите физическую модель условия задачи с изображением сил, действующих на тело и системы координат.

4. Запишите уравнение II закона Ньютона в векторной форме.

5. Найдите проекции сил, скорости и ускорения на координатные оси.

6. Запишите уравнение II закона Ньютона в проекциях на координатные оси.

7. Если в системе уравнений количество неизвестных величин равно количеству уравнений, то математически задача сформулирована и может быть решена. В том случае, когда уравнений меньше, чем неизвестных величин, нужно дополнительно записать формулы кинематических величин, исходя из физических рассуждений, и подставить их в уравнение.

8. Решите задачу в общем виде, т.е. решите уравнение или систему уравнений относительно неизвестной величины.

9. Выполните проверку единиц измерения.

10. Получите численный результат и проанализируйте его.

Попробуем реализовать данный алгоритм для решения задач!

Расчётные задачи из поурочной карточки

№1

Учитель решает задачу у доски

Автобус массой 5т, двигаясь от остановки ускоренно, прошёл 400м. Сила тяги, развиваемая двигателем, 510³Н. Коэффициент трения 0,05. Какую скорость приобретает автобус к концу разгона?

Условие и его физическая модель представлены на экране

Дано СИ Решение

т=5т 5000кг

S=400м Движение равноускоренное, при котором

=0,05 начальная скорость равна нулю: = 0

F_т = 510³ Н

- ?

R = ma (в векторной форме)

F_т + mg + N + F_тр = ma (в векторной форме)

Ох: F_т – F_тр = ma (1)

Оу: N – mg = 0 (2)

Но S = , учитывая, что = 0, получаем S = a=(3)

Подставляем (3) в (1) и учитываем, что F_тр = N, где N выражаем из (2). Получаем F_т - mg = =

Выполняем проверку единиц измерения.

= 400 .

Ответ и его анализ: 400 .

№2

Обучающийся решает задачу у доски

Автомобиль массой 5000 кг движется равномерно с горы, плоскость которой образует с горизонтом угол 30. Определите силу тяги, развиваемую двигателем, если коэффициент трения 0,7.

Демонстрация условия задачи и её анализ

Дано Решение

т = 5000кг Движение равномерное, значит ускорение равно нулю.

=30 Согласно II закону Ньютона:

= 0,7 R = 0

F_т - ?

Условие и его физическая модель представлены на экране

Получаем конечную формулу: F_т = mg(cos- sin )

сos 30= 0,85 sin 30= 0,5

Выполняем проверку единиц измерения.

F_т = 5000Н =5 кН

Ответ: 5кН

№3

Обучающиеся решают задачу у доски

Рабочий тянет груз, прилагая силу, направленную под углом 45к горизонту. Какую силу он должен приложить, чтобы сдвинуть его с места, если масса груза 100 кг, а коэффициент трения 0,5. Груз находится на горизонтальной плоскости.

Условие и его физическая модель представлены на экране

Дано Решение

=45

т = 100 кг В задаче речь идёт о том, что груз нужно сдвинуть,

= 0,5 значит ускорение равно нулю: а = 0.

F_т- ? Согласно II закону Ньютона: R = 0

F_тр + N + mg + F_т = 0 (в векторной форме)

Ох: F_т cos - F_тр = 0 (1)

Оу: N – mg + F_т sin = 0 (2)

Но F_тр = N, из (2): N= mg - F_т sin

Тогда (1) имеет вид: F_т cos - mg + F_т sin = 0

F_т =

Выполняем проверку единиц измерения.

F_т = 476 Н Ответ: 476 Н

V. Здоровьесберегающая составляющая урока.

Сегодня на уроке мы осуществили хорошую тренировку нашего мозга. Мозг – это мышца, которая нуждается в тренировке, чтобы полноценно функционировать, в частности с возрастом. Сегодня наш мозг приобрёл навыки более эффективного решения задач с использованием динамического метода. Это хорошая зарядка!

С целью приведения мыслей в порядок я предлагаю вам сосчитать от 100 до 1 очень быстро. Это элемент умственной гимнастики.

VI. Подведение итогов урока. Домашнее задание.

Ребята, сегодня вы ещё раз убедились, что математика является мощным средством для обобщения физических понятий и законов. Средством решения задач были ваши знания из математики. Математика представляет аппарат для выражения общих физических закономерностей и методов раскрытия новых физических явлений и фактов, а физика, в свою очередь, стимулирует развитие математики постановкой новых задач.

Сегодня вы были активны и получили мои оценки в тетрадях. Теперь оценим себя. Получите среднее арифметическое оценок, поставленных вам в процессе урока в тетради. Это ваша оценка за урок! Спасибо за активное участие в уроке.

Домашнее задание: повторите п. 27, 28, 34 и 36; заполните «Физический словарь»; решите задачи ПК № 4, №5.

Желаю вам удачи!

Поурочная карточка

Алгоритм решения задач на применение II закона Ньютона

1. Внимательно прочтите условие задачи и выясните характер движения.

2. Запишите краткое условие задачи, выразив все величины в единицах СИ.

3. Изобразите физическую модель условия задачи с изображением сил, действующих на тело и системы координат.

4. Запишите уравнение II закона Ньютона в векторной форме.

5. Найдите проекции сил, скорости и ускорения на координатные оси.

6. Запишите уравнение II закона Ньютона в проекциях на координатные оси.

7. Если в системе уравнений количество неизвестных величин равно количеству уравнений, то математически задача сформулирована и может быть решена. В том случае, когда уравнений меньше, чем неизвестных величин, нужно дополнительно записать формулы кинематических величин, исходя из физических рассуждений, и подставить их в уравнение.

8. Решите задачу в общем виде, т.е. решите уравнение или систему уравнений относительно неизвестной величины.

9. Выполните проверку единиц измерения.

10. Получите численный результат и проанализируйте его.

Расчётные задачи

1. Автобус массой 5т, двигаясь от остановки ускоренно, прошёл 400м. Сила тяги,развиваемая двигателем, 510³Н. Коэффициент трения 0,05. Какую скорость приобретает автобус к концу разгона?

2. Автомобиль массой 5000 кг движется равномерно с горы, плоскость которой образует с горизонтом угол 30. Определите силу тяги, развиваемую двигателем, если коэффициент трения 0,7.

3. Рабочий тянет груз, прилагая силу, направленную под углом 45к горизонту. Какую силу он должен приложить, чтобы сдвинуть его с места, если масса груза 100 кг, а коэффициент трения 0,5. Груз находится на горизонтальной плоскости.

4. Автомобиль массой 5т трогается с места с ускорением 0,6 . Найдите силу тяги, если коэффициент сопротивления движению 0,04.

5. Троллейбус массой 10т, трогаясь с места, на пути 50 м приобрёл скорость 10 . Найдите коэффициент трения, если сила тяги равна 14 кН.