Методическая разработка комбинированного занятия для преподавателя по теме: "Силы всемирного тяготения. Закон всемирного тяготения. Первая космическая скорость"

ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ профессиональное ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ учреждение новосибирской области «Барабинский медицинский колледж»

Цикловая методическая комиссия общих гуманитарных,

социально-экономических дисциплин

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

комбинированного занятия

для преподавателя

Дисциплина: Физика

Раздел 1 «Механика. Основы динамики»

Тема 1.5 «Силы всемирного тяготения. Закон всемирного тяготения. Первая космическая скорость»

для специальности 34.02.01 «Сестринское дело»

по программе базовой подготовки

курс 1

Барабинск, 2017 г

Рассмотрена на заседании

ЦМК ОГСЭД

Протокол № ___________

От ____________ 2017 г.

Председатель ЦМК

Хританкова Н. Ю.

(Ф. И. О.)

______________________

(подпись)

Разработчик:

Преподаватель 1 квалификационной категории Вашурина Т. В.

Содержание

Методический лист

Тема 1.5 «Силы всемирного тяготения. Закон всемирного тяготения. Первая космическая скорость»

Вид занятия: комбинированный урок.

Методы обучения: объяснительно-иллюстративный с использованием информационных технологий, репродуктивный.

Уровень усвоения информации: первый (узнавание ранее изученных объектов, свойств) + второй (выполнение деятельности по образцу, инструкции или под руководством)

Образовательные цели: сформировать представления о роли и месте физики в современной научной картине мира через изучение действия сил всемирного тяготения; способствовать формированию умения владеть основополагающими физическими понятиями, уверенно пользоваться физической терминологией и символикой. Способствовать формированию умения организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения упражнений.

Воспитательные цели: развивать коммуникативные способности; создавать условия для развития скорости восприятия и переработки информации, культуры речи; формировать умение работать в коллективе и команде.

Развивающие цели: способствовать формированию умения решать физические задачи.

Формирование требований ФГОС при изучении темы

«Силы всемирного тяготения. Закон всемирного тяготения. Первая космическая скорость»

Результаты обучения:

• сформированность представлений о роли и месте физики в современной научной картине мира; понимание физической сущности наблюдаемых во Вселенной явлений; понимание роли физики в формировании кругозора и функциональной грамотности человека для решения практических задач;

• владение основополагающими физическими понятиями, закономерностями, законами и теориями; уверенное пользование физической терминологией и символикой;

• сформированность умения решать физические задачи;

Изучение темы 1.5 способствует формированию у обучающихся следующих общих компетенций:

ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения задач, оценивать их выполнение и качество.

ОК 6. Работать в коллективе и команде.

Выписка из тематического плана

дисциплины «Физика»

специальность Сестринское дело

Актуальность изучения темы

Человек, изучая явления, постигает их сущность и открывает законы природы. Так, поднятое над Землей и предоставленное самому себе тело начнет падать. Оно изменяет свою скорость, следовательно, на него действует сила тяжести. Это явление наблюдается повсюду на нашей планете: Земля притягивает к себе все тела, в том числе и нас с вами. Только ли Земля обладает свойством действовать на все тела силой притяжения?

Почти все в Солнечной системе вращается вокруг Солнца. У некоторых планет есть спутники, но и они, совершая свой путь вокруг планеты, вместе с нею движутся вокруг Солнца. Солнце обладает массой, превосходящую массу всего прочего населения Солнечной системы в 750 раз. Благодаря этому Солнце заставляет планеты и все остальное двигаться по орбитам вокруг себя. В космических масштабах масса является главной характеристикой тел, потому что все небесные тела подчиняются закону всемирного тяготения.

Исходя из законов движения планет, установленных И. Кеплером, великий английский ученый Исаак Ньютон (1643-1727), в ту пору никем еще признанный, открыл закон всемирного тяготения, с помощью которого удалось с большой точностью для того времени рассчитать движение Луны, планет и комет, объяснить приливы и отливы в океане. Эти законы человек использует не только для более глубокого познания природы (например, для определения масс небесных тел), но и для решения практических задач (космонавтика, астродинамика). Поэтому, данная тема остается актуальной и в сегодняшнее время.

Область применения:

При помощи закона всемирного тяготения можно вычислить массу планет и их спутников; объяснить такие явления, как приливы и отливы воды в океанах, и многое другое. Силы всемирного тяготения – самые универсальные из всех сил природы. Они действуют между любыми телами, обладающими массой, а массу имеют все тела. Для сил тяготения не существует никаких преград. Они действуют сквозь любые тела.

Примерная хронокарта занятия по теме «Силы всемирного тяготения. Закон всемирного тяготения. Первая космическая скорость»

(время занятия 90 минут)

Блок информации

План изложения учебного материала по теме «Силы всемирного тяготения. Закон всемирного тяготения. Первая космическая скорость»

1. Сила всемирного тяготения.

2. Закон всемирного тяготения.

3. Первая космическая скорость.

1. Все тела взаимодействуют друг с другом. Это предположение зародилось у Ньютона в 1667 году. Ньютон понимал, что для того, чтобы Луна вращалась вокруг Земли, а Земля и другие планеты вокруг Солнца, должна существовать сила, удерживающая их на круговой орбите. Он предположил, что сила тяжести, действующая на все тела на Земле и сила, удерживающая планеты на их круговых орбитах, есть одна и та же сила. Эта сила получила название  сила всемирного тяготения или гравитационная сила. Эта сила является силой притяжения и действует между всеми телами.

2. Ньютон сформулировал закон всемирного тяготения: две материальные точки притягиваются друг к другу с силой прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.

Коэффициент пропорциональности G во времена Ньютона был неизвестен. Впервые он был экспериментально измерен английским ученым Кавендишем. Этот коэффициент называется гравитационной постоянной. Ее современное значение равно  . Физический смысл:   сила, с которой притягиваются две частицы с массой по 1 кг каждая, находящиеся на расстоянии 1 м  друг от друга, равна 6,67 *10^-11 Н.

Представленный вид закона всемирного тяготения справедлив только для гравитационного взаимодействия материальных точек. Для тел произвольной формы и размеров его использовать нельзя. Вычисление гравитационной силы в общем случае является очень непростой задачей. Однако, есть тела, не являющиеся материальными точками, для которых гравитационную силу можно считать по приведенной формуле. Это тела, обладающие сферической симметрией, например, имеющие форму шара. Для таких тел приведенный закон справедлив, если под расстоянием R понимать расстояние между центрами тел. В частности силу тяжести, действующую на все тела со стороны Земли можно считать по этой формуле, так как Земля имеет форму шара, а все остальные тела можно считать материальными точками по сравнению с радиусом Земли.

Так как сила тяжести является гравитационной силой, то можно написать, что сила тяжести, действующая на тело массой m равна .

Где М_З и R_З – масса и радиус Земли. С другой стороны сила тяжести равна mg, где g – ускорение свободного падения. Значит ускорение свободного падения равно

.

Это формула для ускорения свободного падения на поверхности Земли. Если удаляться от поверхности Земли, то расстояние до центра Земли будет увеличиваться, а ускорение свободного падения соответственно уменьшаться. Так на высоте h над поверхностью Земли ускорение свободного падения равно: .

3.Первая космическая скорость — это минимальная скорость, при которой тело, движущееся горизонтально над поверхностью планеты, не упадёт на неё, а будет двигаться по круговой орбите.

Полезная информация о первой космической скорости:

Если в момент выхода на орбиту космический аппарат имеет скорость равную Первой космической скорости, перпендикулярно направлению на центр Земли, то его орбита (при отсутствии еще каких нибудь сил) будет круговой. При скорости аппарата равной, меньше чем Первая космическая скорость, то его орбита имеет форму эллипса, причём точка выхода на орбиту расположена в апогее. Если эта точка находится на высоте около 160 км, то сразу же после момента выхода на орбиту спутник попадает в лежащие ниже плотные слои атмосферы и сгорает. То есть, для указанной высоты первая Космические скорости является минимальной для того, чтобы космический аппарат стал спутником Земли. На больших высотах космический аппарат может стать спутником и при скорости, несколько меньших Первой Космической скорости, вычисленной для этой высоты. Так, на высоте 300 км космическому аппарату для этого достаточно иметь скорость на 45 м/сек меньшую, чем Первая Космическая скорость.

Так же есть: Вторая космическая скорость: 

Второй космической скорости достаточно для преодоления силы притяжения к Земле (тело улетает в космическое пространство и уже не является искусственным спутником нашей планеты).

В формуле мы использовали:

 — Первая космическая скорость

 — Гравитационная постоянная

 — Масса Земли

 — Радиус Земли

 — Высота тела над поверхностью Земли.

План самостоятельной работы студентов

Тема «Силы всемирного тяготения. Закон всемирного тяготения. Первая космическая скорость»

Приложение №1

Устный опрос по теме «Равномерное движение точки по окружности. Вращательное движение твёрдого тела»

Основные вопросы темы:

1. При движении тела по окружности мгновенная скорость направлена ... Выберите правильное утверждение.

А. ... по хорде.

Б. ... к центру окружности.

В. ... по касательной к окружности.

2. Во время равномерного движения велосипедиста по окружности ускорение направлено ... . Выберите правильное утверждение.

А. ... по касательной к окружности.

Б. ... по хорде.

В. ... к центру окружности.

3. Сила, под действием которой тело движется по окружности с постоянной по модулю скоростью, в каждой точке направлена .... Выберите правильное утверждение.

А. ... к центру окружности.

Б. ... от центра окружности.

В. ... по касательной к окружности.

4. Тело движется по окружности с постоянной по модулю скоростью. Выберите правильное утверждение.

А. Ускорение тела равно нулю.

Б. Равнодействующая всех приложенных к телу сил равна нулю.

В. Равнодействующая всех приложенных к телу сил постоянна по модулю.

5. По какой линии полетит камень, вращающийся на нити, если нить внезапно оборвется? Выберите правильное утверждение.

А. По окружности.

Б. По касательной к первоначальной траектории движения.

В. Прямолинейно, приближаясь к центру вращения.

6. Что характеризует центростремительное ускорение при равномерном движении тела по окружности? Выберите правильное утверждение.

А. Изменение модуля скорости.

Б. Изменение направления скорости.

В. Изменение угла поворота.

Приложение №2

Вопросы для первичного закрепления материала

1.В чем отличие сил гравитационного взаимодействия от сил упругости, трения?

2.Сформулируйте закон всемирного тяготения.

3. В чем заключается физический смысл гравитационной постоянной?

4. Почему не приближаются друг к другу предметы в комнате, несмотря на их гравитационное притяжение.

5. Чему численно равны первая и вторая космические скорости?

6. В чем их отличие?

Приложение №3

Тестовые задания для итогового контроля

№1. Расстояние от спутника до центра Земли равно двум радиусам Земли. Во сколько раз изменится сила притяжения спутника к Земле, если расстояние от него до центра Земли станет равным четырём радиусам Земли?

1)уменьшится в 2 раза 2)уменьшится в 4 раза

3)увеличится в 4 раза 4)увеличится в 2 раза

№2. Земля притягивает к себе подброшенный мяч

c силой 5 Н. С какой силой этот мяч притягивает к себе Землю?

1)0,5 Н 2)5 Н    3)10 Н 4)2,5 Н

№3 Расстояние между центрами двух шаров равно 1 м, масса каждого шара 1 кг. Сила всемирного тяготения между ними примерно равна

1)1 Н 2)0,001 Н 3)710^–5 Н 4)6,6710^–11 Н

№4. Два маленьких шарика массой m каждый притягиваются друг к другу с силой F. Расстояние между центрами шариков равно r. Каков модуль сил гравитационного притяжения друг к другу двух других шариков, если масса одного 2m, масса другого m/2, а расстояние между их центрами r/2?

1)4F 2)2F 3)F/2 4)F/4

№5. Расстояние от спутника до центра Земли равно трём радиусам Земли. Во сколько раз изменится сила притяжения спутника к Земле, если расстояние от него до центра Земли станет равным шести радиусам Земли?

1)уменьшится в 2 раза 2)уменьшится в 4 раза

3)увеличится в 4 раза 4)увеличится в 2 раза

Эталоны ответов к заданиям итогового контроля

Критерии оценки: за 3 правильно выполненных задания – «3» балла

За 4 правильно выполненных задания – «4» балла

за 5 правильно выполненных заданий – «5» баллов

Домашнее задание

Цель: Определить объем информации для самостоятельной работы, обратить внимание на значимые моменты.

Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Соцкий, Физика. 10 класс. Учебник для общеобразовательных учреждений (с приложением на электронном носителе). Базовый и профильный уровни - М.: Просвещение, 2011 г.&32, 33, 34 читать, конспект учить. А. Кирик стр. стр. 64 № 1, 4.

Перечень оборудования и оснащения

1. Доска

2. Компьютерное и мультимедийное оборудование

3. Электронное учебное пособие (приложение к учебнику)

4. Мультимедийная презентация

5. Задания для первичного закрепления знаний и итогового контроля

Список использованных источников

1. Инфоурок / infourok.ru [Электронный ресурс] // Режим доступа: https://infourok.ru/proverochnaya_rabota_po_teme_dvizhenie_po_okruzhnosti_9_klass-588865.htm

2. Социальная сеть работников образования / nsportal.ru [Электронный ресурс] // Режим доступа: http://nsportal.ru/shkola/fizika/library/2011/03/06/tema-uroka-sila-gravitatsii-zakon-vsemirnogo-tyagoteniya

3. Социальная сеть работников образования / nsportal.ru [Электронный ресурс] // Режим доступа: http://nsportal.ru/shkola/fizika/library/2016/10/17/test-zakon-vsemirnogo-tyagoteniya

3. Презентации. орг / prezentacii.org [Электронный ресурс] // Режим доступа: https://prezentacii.org/prezentacii/prezentacii-po-fizike/14734-vraschatel-noe-dvizhenie.html

4. Педсовет. орг / pedsovet.org [Электронный ресурс] // Режим доступа: http://pedsovet.org/publikatsii/fizika/test-zakony-nyutona-zakon-vsemirnogo-tyagoteniya

5. Физика. 10 класс [Текст]: учебник для общеобразоват. учреждений с прил. на электрон.носителе: базовый и профил. уровни / Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н.Н. Соцкий.-11-е изд. - М. : Просвещение, 2003. – 336 с.

6. Физика-9. Разноуровневые самостоятельные и контрольные работы [Текст] / Л. А. Кирик ; Харьков: «Гимназия», 2001. – 191 с.

7. Электронное учебное пособие (приложение к учебнику Г.Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Соцкий, Физика. 10 класс)

Тестовые задания для итогового контроля

№1. Расстояние от спутника до центра Земли равно двум радиусам Земли. Во сколько раз изменится сила притяжения спутника к Земле, если расстояние от него до центра Земли станет равным четырём радиусам Земли?

1)уменьшится в 2 раза 2)уменьшится в 4 раза

3)увеличится в 4 раза 4)увеличится в 2 раза

№2. Земля притягивает к себе подброшенный мяч

c силой 5 Н. С какой силой этот мяч притягивает к себе Землю?

1)0,5 Н 2)5 Н    3)10 Н 4)2,5 Н

№3 Расстояние между центрами двух шаров равно 1 м, масса каждого шара 1 кг. Сила всемирного тяготения между ними примерно равна

1)1 Н 2)0,001 Н 3)710^–5 Н 4)6,6710^–11 Н

№4. Два маленьких шарика массой m каждый притягиваются друг к другу с силой F. Расстояние между центрами шариков равно r. Каков модуль сил гравитационного притяжения друг к другу двух других шариков, если масса одного 2m, масса другого m/2, а расстояние между их центрами r/2?

1)4F 2)2F 3)F/2 4)F/4

№5. Расстояние от спутника до центра Земли равно трём радиусам Земли. Во сколько раз изменится сила притяжения спутника к Земле, если расстояние от него до центра Земли станет равным шести радиусам Земли?

1)уменьшится в 2 раза 2)уменьшится в 4 раза

3)увеличится в 4 раза 4)увеличится в 2 раза