Элективный курс "Физика на службе у людей".
методическая разработка (физика, 9 класс) по теме

МБОУ Стодолищенская СОШ

Починковского района

Смоленской области

Методическая разработка элективного курса

«Физика на службе у людей».

                                                         Автор программы:                                                                                                                      

                                                         Филимонова Е.В., учитель физики.

п.  Стодолище

Пояснительная записка.

  Физика как сфера знаний входит в содержание многих профессий и производственных отраслей. Проникновение физических знаний в технологические процессы производства способствуют развитию научно-технического прогресса. В условиях обучения учащихся физике целесообразно акцентировать внимание на применении закономерностей, открытых физической наукой, в повседневной жизни и будущей профессии, так как программных знаний недостаточно для ориентации учеников в мире современных профессий, которые дают лишь поверхностные представления об использовании предметных знаний в различных профессиях.

  Практическая значимость, прикладная направленность, обусловленные выбором темы, призваны стимулировать развитие познавательных интересов школьников и способствовать успешному развитию системы ранее приобретенных знаний и умений по всем разделам физики.

В связи с вышесказанным определяются цели данного курса:

- способствовать формированию у учащихся интереса к изучению физики как науки, связанной с изучением природы и дающей знания, которые потом применяются в технике и производстве;

-вызвать интерес у учащихся к техническим профессиям;

- развивать положительную мотивацию к учению;

- способствовать осознанному и успешному выбору вида будущей профессиональной деятельности;

- развивать систему ранее приобретенных программных знаний и умений, дополнить ее для успешного изучения физики.

Задачи курса:

• поддержание мотивации к профильному изучению предмета;

• развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей каждого ученика в процессе самостоятельного приобретения знаний и умений по физике с использованием различных источников информации, в том числе средств современных информационных технологий;
• формирование умения самостоятельно приобретать и применять научные знания, наблюдать и объяснять физические понятия и явления, объяснять экспериментальные факты и законы.

Элективный курс предназначен для учащихся 9-го класса общеобразовательной школы в качестве предпрофильной подготовки, рассчитан на 17 часов. Особенностью данной программы является то, что она может быть успешно реализована в группах учащихся со сниженной успеваемостью, так как ее содержание способствует повышению интереса учащихся к изучению физики.

Содержание элективного курса базируется на материале курса физики, изучаемом в основной школе, в соответствии с программой общего образования по физике.

Курс призван показать применение законов физики в практической деятельности людей.

Теоретическая часть программы включает сведения в области производственных достижений и развития техники, знакомит с биографиями ученых,  достижениями в области физики и техники, применением этих открытий в производстве и жизни. Практическая часть предполагает выполнение практических работ, решение прикладных задач, самостоятельное добывание, анализ и систематизацию информации.

При изучении курса осуществляются межпредметные связи с такими предметами как биология, математика, музыка.

Заканчивается изучение курса составлением презентации, раскрывающей роль физики в какой – либо сфере деятельности человека.

Измерители достижения планируемых результатов:

-степень активности учащихся на занятиях;

-качество сообщений учащихся;

-качество представленных проектов.

Динамика интереса к курсу фиксируется анкетированием на первом и последнем занятии, собеседованием в процессе изучения курса.

Формы обучения: практические работы, викторины, экскурсии, использование информационных компьютерных технологий, творческие, исследовательские, проекты и т.д.). 

Приемы и методы работы, которые планируются при реализации программы:

-самостоятельные работы с источниками информации;

-устные сообщения учащихся с последующей дискуссией;

- беседы;

-элементы игровых технологий;

-выполнение экспериментальных и практических работ;

-работа с дидактическим материалом.

Предполагаемые результаты изучения курса:

• Получение учащимися представлений о проявлении физических законов и теорий в медицине, технике, архитектуре, военном деле и т.д.
• Сознательное самоопределение ученика относительно профиля дальнейшего обучения или профессиональной деятельности.

Особенности курса: 

• Практическая направленность (связь физики с жизнью).
• Вариативный характер, зависящий от специфики состава обучающихся (количества, уровня предшествующей подготовки, склонностей и т.п.).

Ресурсы для реализации программы курса:

Для  данного курса необходимо  наличие в образовательном учреждении:

• компьютерный класс с выходом в Интернет,
• проектор с экраном,
• лабораторное оборудование,
• наличие литературы.

Содержание курса.

(17 часов)

1. Вводное занятие (1ч.).

Вводная беседа о целях курса, задачах, знакомство с содержанием курса. 

2. Физика и медицина (2ч.). Современные способы диагностики и лечения заболеваний, основанные на использовании физических законов. Измерение кровяного давления. Биоэлектрические потенциалы в клетках и тканях человека. Электрокардиография. Использование в медицине  ультрафиолетовых и рентгеновских лучей, ультразвука. Применение лазера. Волоконная оптика.  Экскурсия в  физиотерапевтический кабинет.
3. Физика и автомобиль (2ч.).  Автомобиль – чудо техники. Физические явления, используемые при движении автомобиля. Безопасность движения. Автомобиль и охрана окружающей среды.
4. Физика – космонавтике (1ч).  Физические основы космонавтики. Освоение космоса: основные этапы и первые успехи.

         Достижения космонавтики.

5. Физика и электротехника (2ч.).   Электротехника. Электроизмерительные приборы. Авометр.

Практические работы. Измерение электрических величин авометром. Изготовление «пробника», проверка исправности электрической цепи.

6. Физика на службе у фотографа (1ч). Фотография. Предшественники фотографии. Устройство простейшего фотоаппарата. Физические основы современной фотографии.
7. Физика и военное дело (2ч.).  Зарождение военной техники. Изобретения Архимеда. Использование законов физики в военном деле -  в артиллерии, авиации, морском флоте. Подъемная сила. Реактивная тяга. Энергия движения газа.
8. Физика, строительство и архитектура(1ч.). Использование законов физики в строительстве зданий и мостов. Прочность и устойчивость зданий.
9. Физика и сельское хозяйство (2ч.). Физика – основа развития сельскохозяйственной техники. Использование законов физики в доильных установках, автопоилках, гидравлических подъемниках.

Механика, тепловые явления в сельском хозяйстве. Электроэнергетика сельского хозяйства.

10. Физика и музыка (1ч.). Музыкальные звуки и шумы. Основные   характеристики звука. Музыкальные инструменты.
11. Физика в быту (1ч.). Принцип работы электронагревательных приборов, стиральных машин, микроволновых печей и т.д.
12. Заключительное занятие. Защита проектов (1ч.).

Тематическое планирование.

Методические  рекомендации по содержанию и проведению занятий.

Курс построен с опорой на знания и умения, полученные учащимися при изучении физики в основной школе. При изучении данного курса акцент следует делать на приобретение дополнительной суммы знаний по физике, на развитие способностей самостоятельно приобретать знания, оценивать полученную информацию.

Введение (1ч.).

Занятие проводится в форме беседы. Вместе с учащимися обсуждаются вопросы о том, где на практике применяются физические законы, акцентируется внимание на том, что многое основывается на физике. Учащиеся подводятся к мысли о том, что очень важно хорошо знать физику. Выясняем с помощью анкеты, есть ли для этого у  детей интерес к физике.

1. Физика и медицина (2ч.).

Цель: приобретение учащимися знаний применения физических законов в медицине; развитие познавательного интереса к современной медицинской технике.

Содержание. Современные способы диагностики и лечения заболеваний, основанные на использовании физических законов. Устройство и принцип прибора для измерения кровяного давления человека.

Практическая работа:

Измерение кровяного давления с помощью тонометра.

 Использование в медицине  ультрафиолетовых и рентгеновских лучей, ультразвука. Рентгенодиагностика – просвечивание внутренних органов с диагностической целью. Рентгенография. Применение лазера. Электрические явления в организме человека. ЭКГ. Волоконная оптика.

Экскурсия в  физиотерапевтический кабинет. Отчет по экскурсии можно составить в виде таблицы.

Форма контроля: доклады, таблица, отчет.

2. Физика и автомобиль (2ч.).

Цель: углубление знаний учащихся физических законов, лежащих в основе механики движения автомобиля, закрепление умений решать технические задачи.

Содержание. Автомобиль – чудо техники. Физические явления, используемые при движении автомобиля. ДВС. Тормозная система. Безопасность движения участников движения и пешеходов. Автомобиль и охрана окружающей среды.

Занятие может проводиться по группам, которые должны дать отчет своей работе в виде ответов на предложенные вопросы.

Примерные вопросы и задачи:

1. Сколько кубометров газа выделяет в городе, загрязняя среду, автомобиль-такси, расходуя за день 20кг бензина? Плотность газа при температуре 00С равна 0,002 кг/м3?
2. Автомобиль движется по неровной дороге, на которой расстояние между буграми равно приблизительно 8 м. Период свободных колебаний автомобиля на рессорах 1,5 с.  При какой скорости автомобиля его колебания в вертикальной плоскости станут особенно заметными?
3. Мощность автомобильного стартера 5,9кВт. Какой ток пройдет через стартер во время запуска, если напряжение на его клеммах 12 В?
4. Для чего на автомобильных шинах делают рельефный рисунок?
5. В кабине бензовоза имеется надпись «При наливе и сливе горючего обязательно включите заземление». Почему необходимо соблюдать данное требование?
6. Почему между листами рессоры автомобиля вводят графит?
7. Давление в каждом из четырех шин автомобиля 0,2 МПа. Каков вес автомобиля, если площадь соприкосновения шины с грунтом 500 см2?
8. Почему при движении по мягкому грунту, снизу из шин автомобиля выпускают некоторое количество воздуха?

Ролевая игра «Суд над автомобилем» (сценарий прилагается).

Форма контроля: Сообщения учащихся, решение задач.

3. Физика – космонавтике (1ч).  

Цель: углубление знаний учащихся физических основ реактивного движения, расширение знаний учащихся о возникновении, развитии и достижениях космонавтики.

Занятие можно провести в форме конференции. Каждый учащийся ведет протокол, который станет кратким конспектом занятия.

Содержание. Физические основы космонавтики. Основоположники космонавтики. Освоение космоса: основные этапы и первые успехи СССР. Достижения космонавтики.

Для закрепления полученных знаний можно провести викторину о космонавтике. Примерные вопросы:

1. Главный космодром, с которого стартовали первые космические корабли.
2. При возвращении на Землю космический корабль врывается в плотные слои атмосферы с большой скоростью. Что происходит с поверхностью корабля?
3. Кто сказал слова: «Облетев Землю в корабле-спутнике, я увидел, как прекрасна наша планета»?
4. Наш соотечественник, основоположник теоретической космонавтики.
5. Когда был запущен первый искусственный спутник Земли?
6. Фамилия главного конструктора первых советских космических ракет.
7. Можно ли измерить давление воздуха в кабине космического корабля ртутным барометром? Барометром – анероидом?
8. Место, где готовят к полету в космос и откуда запускают космические корабли и аппараты.
9. Как одним словом можно назвать человека, которого отбирают врачи, он должен быть широко образованным, несколько лет он проходит радиотехническую подготовку, различного рода испытания и тренировки?
10. Какой космонавт совершил первый выход в открытый космос?
11. Как назывался космический корабль, на котором совершил орбитальный полет Ю.А.Гагарин?
12. Как называлась самая большая в XX веке орбитальная пилотируемая станция?

Форма контроля: сообщения учащихся, ответы на вопросы викторины.

4. Физика и электротехника (2ч.).  

Цель: приобретение знаний учащихся принципов действия электроизмерительных приборов, формирование навыков использования тестера для выполнения измерений в электрических цепях.

Содержание. Устройство электроизмерительных приборов. Назначение и основные части приборов. Общий порядок выполнения измерений. Тестер – универсальный измерительный прибор.

Практическая работа.

Ознакомление с устройством и изучение правил пользования авометром.

Оборудование и материалы: авометр, соединительные провода, лампочка накаливания, выпрямитель, резисторы, ключ.

1. Изучите устройство и принцип работы авометра.
2. Соберите электрическую цепь.
3. Измерьте авометром силу постоянного тока:

• Вставьте штекер одного из соединительных проводов в гнездо «общ», а второго – в одно из гнезд в ряду «-mA», соответствующее выбранному пределу измерения.
• При помощи зажимов на проводах, учитывая полярность, соединить прибор с элементами цепи, в которой требуется измерить силу тока.
• Подключить цепь к источнику тока. Произвести отсчет по шкале «-«.

4. Измерение силы переменного тока.

Измерение производят так же, как и в предыдущем случае, но штекер вставляют в гнездо ряда с надписью «~mA», а отсчет производят по шкале, обозначенной отметкой «~».

5. Измерение напряжения постоянного и переменного токов.

Измерения производят так же, как и в предыдущих случаях, но штекеры вставляю в гнезда с надписью «-V» или «V~».

6. Измерения сопротивления (измерения можно производить только в цепях, в которых отсутствует напряжение!).

• Один из штекеров вставить в гнездо «общ» в ряду гнезд с надписью «Ω».
• Второй штекер вставить в одно из гнезд этого же ряда, соответствующее выбранному пределу измерения.
• Замкнуть накоротко зажимы соединительных проводов и поворотом ручки переменного резистора установить стрелку на нулевую отметку шкалы «Ω». Разомкнуть штекеры. Теперь прибор подготовлен к работе.
• Подсоединить зажимы к проводнику, сопротивление которого требуется измерить. Произвести отсчет по шкале «Ω».

Практическая работа. Изготовление «пробника», проверка исправности элементов электрической цепи.

Инструменты и материалы: электролампочка на 6В, электропатрон, батарейка на 4,5В, три куска провода, два зажима типа «крокодил», два кусочка изоляционной трубки.

1. Электрическую лампочку закрепите в патроне.
2. Два куска провода присоедините к каждой клемме патрона.
3. Используя тугую резинку, прикрепите патрон с лампочкой к корпусу батарейки.
4. Соедините гибким проводом одну из клемм патрона с положительным полюсом батарейки при помощи изоляционного трубки.
5. Присоедините свободный конец другого гибкого провода к зажиму типа  «крокодил».
6. Отведите третий кусок провода от отрицательного полюса батарейки ко второму зажиму типа «крокодил».
7. При проверке исправности элемента электрической цепи к нему присоединяют оба зажима «крокодил».

Задание: Соберите электрическую цепь, состоящую из источника тока, двух параллельно соединенных лампочек, амперметра. Проверьте исправность электрической цепи.

Форма контроля: отчеты к практическим работам, ответы на вопросы.

5. Физика на службе у фотографа (1ч.).

Цель: приобретение учащимися знаний физических принципов фотографии, знакомство с историей возникновения фотографии.

Содержание. Фотография. Предшественники фотографии. Устройство простейшего фотоаппарата. Физические основы современной фотографии. Этапы фотографирования.

Практическая работа. Изготовление камеры – обскуры.

Материалы и принадлежности:
два листа плотного картона размерами 48х37 см и 30,5х19,5 см, клей, лейкопластырь, измерительная линейка, карандаш, нож.
Изготовление

• Начертите на первом листе картона развертку камеры (см. рис.).
• Проведите диагонали на квадратном выступе развертки и нарисуйте окружность диаметром 1 см с центром на пересечении диагоналей.
• Вырежьте ножом всю развертку и кружок на выступе.
• Сделайте надрезы ножом по линиям сгиба, обозначенным пунктиром, до половины толщины картона.
• Согните стенки и склейте их при помощи бумажных полосок или ленты лейкопластыря.
• Круглое отверстие заклейте плотной черной бумагой.
• В открытый конец коробки вставьте подвижный экран, который изготовьте из второго листа картона, предварительно начертив на нем развертку (рис.).
• Вырежьте эту развертку и квадрат, изображенный внутри пунктира.
• Квадрат заклейте писчей бумагой, а затем смажьте маслом. Получится экран.
• Сделав ножом надрезы по пунктирным линиям, согните стенки и склейте их. Получится вторая коробка, которая должна достаточно свободно входить в первую коробку.
• В центре кружка проткните черную бумагу нетолстой иглой. Камера-обскура готова.

Форма контроля: Сообщения учащихся, отчет по практической работе.

6. Физика и военное дело (2ч.).  

Цель: приобретение учащимися знаний применения законов физики в военном деле; способствовать более глубокому усвоению физических понятий.

Содержание. Зарождение военной техники. Изобретения Архимеда. Использование законов физики в военном деле -  в артиллерии, авиации, морском флоте. Строительство судов. Подъемная сила. Энергия движения газа. Реактивная тяга. Н.Е.Жуковский – основатель аэродинамики. История создания самолетов (Самолет А.Ф.Можайского, братьев Райт, сверхзвуковые, реактивные самолеты).

Примерные вопросы и задачи:

1. Плавающий танк способен преодолевать и водные преграды с помощью водометного движителя, представляющего собой трубу. Вода забирается насосом в трубу и с большой скоростью выбрасывается из кормы. Почему при этом танк движется в противоположную сторону?
2. Влияет ли на скорость движущегося танка выстрел, произведенный из башенного орудия в направлении движения машины?
3. Почему тормозные колодки самолетов делают из материалов с высокой температурой воспламенения и большой удельной теплоемкостью?

Домашнее задание – по желанию.

Форма контроля: доклады, обобщающая таблица.

7. Физика, строительство и архитектура(1ч.). 

Цель: углубление знаний учащихся о применении законов физики в строительстве и архитектуре.

Содержание. Архитектура – искусство проектировать и строить объекты. Использование законов равновесия при возведении зданий. Выяснение условий устойчивости при проектировании архитектурных сооружений. Прочность и устойчивость зданий. Роль перекрытий и фундамента в строительстве зданий. Конструкции мостов и их надежность. «Падающие башни».

Игра «Падающая башня»

Правила игры.

Соберите башню, как показано на рис. 1:

Начинает игру тот, кто построил башню. Каждый игрок во время своего хода вынимает только один из брусочков, расположенных в любом месте ниже верхнего целого этажа башни, и укладывает его на башню под прямым углом к брусочкам, находящимся непосредственно под ним. Пользоваться при этом можно только одной рукой. Рис. 2.

Продолжайте игру по часовой стрелке, за каждый свой ход перекладывая только один брусочек.

ПОБЕДИТЕЛЬ.
Побеждает игрок, который последним передвинул свой брусочек и при этом не разрушил башню. Игрок, разрушивший башню, готовит ее для следующего раунда.

Форма контроля: доклады учащихся.

8. Физика и сельское хозяйство (2ч.).

Цель: углубление знаний учащихся о применении законов физики в сельском хозяйстве.

Содержание. Физика – основа развития сельскохозяйственной техники. Использование законов физики в льнотеребилках, автопоилках, гидравлических подъемниках.

Механика, тепловые явления и световые явления в сельском хозяйстве.

Примерные вопросы:

1. Необходимо погрузить зерно в автомобиль из бункера комбайна, убирающего хлеб. Как это сделать, не останавливая комбайн?

2. Почему нельзя допускать навивания соломы на валы зерноуборочных машин?

3. Удельное сопротивление какой почвы больше: песчаной или суглинистой?

4. Вес прицепа с полным грузом 48кН. Какую работу совершает двигатель тягача при транспортировке прицепа на расстояние 1 км, если сил трения составляет 0,04 веса прицепа?

Форма контроля: доклады, проекты.

Таблица. Физика в сельском хозяйстве.

9. Физика и музыка (1ч.).

Цель: углубление знаний учащихся по теме «Звук».

Содержание. Музыкальные звуки и шумы. Основные   характеристики звука. Музыкальные инструменты, их классификация по источникам звука. История создания музыкальных инструментов.

Практическая работа. Изготовление самодельных музыкальных инструментов.

Возможна групповая форма проведения занятия.

Примерные вопросы:

1. Одинаковы ли длины звуковых волн в одной и той же среде у громкого и тихого звуков?

2. Какое насекомое – комар или муха – делает большее количество взмахов крыльями за одинаковое время?

3. Почему, если мы хотим, чтобы нас услышали на большом расстоянии, мы кричим и при этом прикладываем сложенные рупором руки ко рту?

Форма контроля: доклады, проекты.

10. Физика в быту (1ч.).

Цель: углубление знаний учащихся о применении законов физики для создания бытовых приборов. Повторение материала по теме «Тепловое действие тока».

Содержание. Электронагревательные приборы. Физика стирки. Как работает микроволновая печь. История возникновения фена. Принцип работы пылесоса. Принципы сотовой связи.

Форма контроля: доклады, сообщения учащихся.

11. Заключительное занятие. Защита проектов (1ч.).

  Подводятся итоги изучения элективного курса.

Защита итоговых творческих работ учащихся. Каждый учащийся оценивает выступления своих одноклассников с помощью оценочного листа.

Оценочный лист.

Проводится анкетирование учащихся в целях изучения интереса учащихся к пройденному курсу.

Пример анкеты.

В качестве самооценки учащихся может быть предложена следующая анкета.

Алгоритм ученической рефлексии.

1.На занятиях по курсу я:

-       узнал_______________________________________________    

-        понял_______________________________________________

-        научился____________________________________________

2. Лучше всего на занятиях у меня получалось__________________

3. Основные трудности у меня были ___________________________

4. Какие изменения произошли у меня:

-          в знаниях по предмету__________________________________

-          в моих творческих способностях_________________________

-          в умении осознавать себя (рефлексия)_____________________

5. Сам себе я желаю__________________________________________

Проводится анализ результативности курса.

Аттестация учащихся.

Элективные занятия по данной программе проводятся для удовлетворения индивидуального интереса учащихся к изучению практических приложений физики и для помощи в выборе профиля дальнейшего обучения. Поэтому нет необходимости систематически контролировать и оценивать знания учащихся. Однако учителю следует отмечать их достижения и тем самым поощрять к дальнейшим занятиям.

Наиболее подходит зачетная форма оценки достижений учащихся на основе выступлений на семинарах, результатов самостоятельного выполнения заданий, проектов и презентаций.

Ученик получает зачет при условии выполнения не менее половины обязательных работ, представленных в установленный срок, в предложенной учителем форме с соблюдением стандартных требований к их оформлению.

Оценка знаний и умений может проводиться в форме творческих работ (чтение сообщений, докладов, изготовление и презентация альбомов).

Предлагаемые критерии оценки работы учащихся на элективных занятиях  не являются обязательными. Учитель может устанавливать другие критерии на основе своего опыта и с учетом состава группы.

Для контроля  результативности можно использовать:

-анализ состояния текущей успеваемости  по предмету;

-анализ успешности  выполнения учащимися заданий творческого характера;

- сравнение  результатов анкетирования учащихся в начале

и по завершении курса.

Примерные темы докладов,

 сообщений и проектов учащихся.

1. Применение ультразвука в медицине.
2. Электрические явления в организме человека.
3. Электрокардиография.
4. Использование рентгеновских лучей в медицине.
5. Применение лазера в медицине.
6. Применение ультрафиолетовых лучей в медицине;
7. Применение ультразвука в медицине.
8. Волоконная оптика и ее использование в медицине.
9. Первые автомобили.
10. Достижения космонавтики.
11. Развитие космонавтики в нашей стране.
12. История развития фотографии.
13. История создания самолетов.
14. Изобретения Архимеда в военном деле.
15. «Падающие башни».
16. Строительные сооружения в эпоху средневековья.
17. Электричество в сельском хозяйстве.
18. История создания музыкальных инструментов.
19. История создания автомобилей.
20. Проект «Разработка плаката (буклета) по электробезопасности».
21. Конструирование модели падающей башни.
22. Проект «История создания струнных инструментов».

Литература для учащихся.

1. Богданов К.Ю. Физик в гостях у биолога. – М.: Наука, 1986.
2. Бублейников Ф. Как человек покорял природу. – Московский рабочий, 1960.
3. Глазунов А.Ю. Техника в курсе физики средней школы. – М.: Просвещение, 1977.
4. Дягилев Ф.М. Из истории физики и жизни ее творцов. – М.: Просвещение, 1986.
5. Кац Ц.Б. Биофизика на уроках физики. – М.: Просвещение, 1988.
6. Куприн М.Я. Физика в сельском хозяйстве. – М.: Просвещение, 1985.
7. Мусский С.А. Сто великих чудес техники. – М.: Вече, 2003.
8. Перельман Я.И. Занимательная физика. – М.: Наука, 1983.
9. Хорбенко И.Г. Звук, ультразвук, инфразвук. – М.: Знание, 1986.

Литература для учителя.

1. Виргинский В.С. Очерки истории науки и техники. – М.: Просвещение, 1984.
2. Долматовский Ю.А. Автомобиль в движении. – М.: Транспорт, 1987.
3. Кац Ц.Б. Биофизика на уроках физики. – М.: Просвещение, 1988.
4. Климов Е.А. Как выбирать профессию. – М.: Просвещение, 1990.
5. Ланина И.Я. Не уроком единым. – М.: Просвещение, 1991.
6. Низамов И.М. Задачи по физике с техническим содержанием. – М.: Просвещение, 1980.
7. Поляков В.А. Электротехника. – М.: Просвещение, 1986.
8. Сёмке А.И. Физика: Занимательные материалы к урокам. 9 класс. – М.: НЦ Энас, 2004.
9. Чеботарева А.В. Воспитание учащихся и подготовка их к труду при обучении физике. – М.: Просвещение, 1981.

Источники информации в Интернете.

1. www.class-fizika.narod.ru
2. www.elkin52.narod.ru
3. www.autoussr.ru 
4. www.fizikam.ru
5. www.physics03.narod.ru
6. www.physics-method.narod.ru

Вводное занятие.

Цель занятия: подготовить учащихся к изучению курса.

Оборудование: портреты ученых.

Ход урока.

Введение.

 Учитель. Наш элективный курс называется «Физика на службе у людей». Вы знаете, что физика нужна не только ученым, но и практически всем: рабочим, инженерам, врачам и агрономам. Только зная физику, можно проектировать и строить дома, заводы, машины, электростанции. Чтобы создавать тракторы, телевизоры, космические аппараты, надо знать физику.

Оптические приборы – очки и телескопы, фотоаппараты и киноаппараты – можно было сделать только потому, что физики изучили, как распространяется свет в воздухе и стекле. Конструирование и изготовление кораблей, самолетов, воздушных шаров основано на знании закономерностей, которым подчиняются жидкости, газы и движущиеся в них тела.

Наши дома заполнены физическими приборами. Эти приборы освещают квартиры, помогают готовить и сохранять пищу, убирать комнаты. Часы, телефон, пылесос, телевизор – все это невозможно было бы создать без знаний физики.

Закономерности, открытые физической наукой, очень важны в повседневной жизни и будущей профессии.

Физика давно стала  основой развития техники. Всему миру известны достижения физики. Яркими примерами этого являются создание первой в мире атомной электростанции, запуск первого в мире искусственного спутника Земли, первой ракеты, достигшей Луны, полет первых в мире космических кораблей с человеком на борту и многое другое.

Достижения физики и техники широко используются и сельскохозяйственном производстве. На просторах полей работают тракторы, комбайны, автомашины; комплексная механизация все в большей мере заменяет трудоемкие ручные работы на животноводческих фермах и т.д.

Физику можно встретить везде: и на уроке биологии, и на уроке физкультуры, и на прогулке, и среди игры, и в доме, и в кухне, и на заводе, и в сельском хозяйстве, - словом, на каждом шагу.

Людям разных профессий очень важно хорошо знать физику. Знания этой науки нужны и военному, и фотографу, и автомеханику, и архитектору, и даже врачу. На наших занятиях мы рассмотрим, как применяются знания физических законов в технике, медицине, быту, как их используют люди разных профессий. А теперь с помощью анкеты выясним, есть ли для этого у  вас интерес к физике.

Анкета интересов.

Каждому ученику дается анкета, лист ответов.

В анкете все вопросы пронумерованы. Прочитайте все вопросы и рядом с тем е номером  в листе ответов поставьте знак:

«++», если «очень нравится» и хотел бы этим заниматься, стать специалистом;

«+», если «только нравится знать, но не делать»;

«-«, если «не нравится».

Нравится ли вам:

1. Читать книги по занимательной физике или занимательной математике?
2. Читать об открытиях в химии?
3. Выяснять устройство электроприборов?
4. Читать технические журналы?
5. Узнавать о жизни людей  в разных странах?
6. Знакомиться с жизнью растений и животных?
7. Читать произведения классиков мировой литературы?
8. Обсуждать текущие политические события в стране и за рубежом?
9. Читать книги о школе?
10. Знакомиться с работой врачей?
11. Заботиться об уюте в классе, школе, доме?
12. Посещать  театры, музеи, художественные выставки?
13. Читать книги о войне и сражениях?
14. Читать научно-популярную литературу?
15. Выполнять домашние задания по химии?
16. Исправлять бытовые приборы?
17. Посещать выставки техники или слушать передачи о новинках техники?
18. Ходить в походы по родному краю для его изучения?
19. Изучать биологию, зоологию?
20. Читать критические статьи о литературе?
21. Участвовать в общественной работе?
22. Объяснять товарищам, как выполнять учебное задание, если они его сами не могут сделать?
23. Читать о том, как люди научились бороться с болезнями?
24. Шить, вышивать, готовить пищу?
25. Читать об искусстве?
26. Знакомиться с военной техникой?
27. Проводить опыты по физике?
28. Проводить опыты по химии?
29. Читать статьи в научно-популярных журналах о новинках радиотехники?
30. Собирать и ремонтировать машины – например, велосипед?
31. Собирать коллекцию минералов?
32. Работать в саду, огороде?
33. Письменно излагать свои наблюдения, мысли?
34. Читать книги по истории?
35. Читать, рассказывать детям сказки, играть с ними?
36. Ухаживать за больными, следить за правильным приемом лекарств?
37. Помогать по хозяйству дома?
38. Заниматься в кружке художественной самодеятельности?
39. Участвовать в военных играх, походах?
40. Заниматься в физическом (математическом ) кружке?
41. Готовить растворы?
42. Собирать радиоприемники?
43. Моделировать: например, изготовлять модели планеров?
44. Участвовать в географических или геологических экскурсиях?
45. Наблюдать за живой природой?
46. Изучать английский язык?
47. Выступать с докладами на исторические темы?
48. Выполнять работу наставника малышей?
49. Ухаживать за детьми?
50. Делать разные покупки?
51. Беседовать с товарищами об искусстве?
52. Занимать в спортивных секциях?
53. Участвовать в физических (математических) олимпиадах?
54. Решать задачи по химии?
55. Выполнять работы с измерительными приборами?
56. Выполнять работы по механике с простыми расчетами?
57. Знакомиться с географическими картинами?
58. Проводить опытническую работу по биологии?
59. Обсуждать с товарищами прочитанные книги?
60. Изучать политический строй в разных странах?
61. Обсуждать вопросы воспитания?
62. Знакомиться с тем, как устроен организм человека?
63. Убеждать людей в чем-либо?
64. Знакомиться с историей искусства?
65. Быть организатором  в походах и играх?
66. Выполнять математические действия по формулам?
67. Находить физические явления в природе?
68. Разбираться в радиосхемах?
69. Выполнять чертежи?
70. Производить топографическую съемку местности?
71. Ухаживать за животными?
72. Выступать с докладами по вопросам литературы?
73. Знакомиться с историей культуры?
74. Давать объяснения младшим школьникам?
75. Изучать причину возникновения разных болезней?
76. Знакомиться с разными людьми?
77. Принимать участие в смотрах художественной самодеятельности?
78. Соблюдать распорядок дня?

Номер области знаний

Обработка результатов

В каждой клетке с номером, где стоит один «+», поставить 3 балла. Если стоят два «++» - 5 баллов. Затем подсчитать сумму баллов по каждому столбцу и сделать график. По оси координат откладывать число баллов, по оси абсцисс – область знаний и деятельности по следующим направлениям:

1. физика и математика;
2. химия;
3. электротехника;
4. техника;
5. география;
6. биология и сельское хозяйство;
7. филология и журналистика;
8. история и общественная деятельность;
9. педагогическая и общественная работа;
10. медицина;
11. домашнее хозяйство;
12. искусство;
13. военное дело и спорт.

По результатам ответов с учащимися проводится собеседование, в котором проверяется, насколько полученные результаты соответствуют тому, что он сам думает о своих интересах.

Учитель. Уважаемые учащиеся! Вы знаете, что в развитие физики внесли огромный вклад ученые разных стран мира. Сейчас мы проверим, знаете ли вы их.

Задание 1. Перед вами несколько портретов ученых. Вам нужно отгадать, о ком из них идет речь.

. Назовите фамилию ученого.

1. Английский ученый, создатель классической механики, сформулировавший ее законы, развил корпускулярную теорию света, сконструировал телескоп-рефлектор (зеркальный), исследовал интерференцию и дифракцию света, создал физическую картину мира, которая длительное время господствовал в науке.

Ответ. Исаак Ньютон

. 2. Итальянский физик и астроном, изучал медицину, но, увлекшись геометрией и механикой, стал изучать математику, открыл законы инерции, свободного падения тел, движения тел по наклонной плоскости, открыл закон сложения движений и закон постоянства периода колебаний маятника, создатель телескопа, первооткрыватель четырех спутников Юпитера, гор на Луне, пятен на Солнце и фаз на Венере.

 Ответ. Галилео Галилей

3. Английский физик, химик, проводил исследования в области электричества, магнетизма, магнитооптики, открыл явление электромагнитной индукции, открыл законы электролиза, ввел представление об электрических и магнитных силовых линиях.

Ответ. Майкл Фарадей. 

4. Датский физик, профессор Копенгагенского университета, работы посвящены электричеству, акустике, молекулярной физике, обнаружил действие электрического тока на магнитную стрелку, что привело к возникновению новой области физики-электромагнетизма.

Ответ. Ханс Эрстед.

5. Английский физик, основоположник ядерной физики, исследования посвящены радиоактивности, атомной и ядерной физики, заложил основы современного учения о радиоактивности и теории строения атома, 1908г. Нобелевская премия по химии, осуществил первую искусственную ядерную реакцию, превратив азот в кислород, заложив тем самым основы современной физики ядра, открыл протон, создал большую школу физиков.

Ответ. Эрнест Резерфорд.

6. Он один из первых ученых, работавших на войну, и первая жертва среди людей науки.  Круг его научных интересов: математика, механика, оптика, астрономия.  Он – крупный изобретать. Его изобретения широко известны.  С одним из его открытий мы сталкиваемся почти каждую неделю.  По легенде, ему принадлежит возглас: “Эврика!”, прозвучавший вслед за сделанным им открытием.

Ответ: Архимед.

Задание 2. Много изобретений сделано человеком. Отгадайте, о каких изобретениях идет речь. Вам будут даны подсказки.

I. 1. Как орудие войны это изобретение упоминается в источниках XII в. , XV в., в конце XVIII и середине XX в.

2. Данное изобретение используется и в мирных целях.

3. Предполагается, что родина этого изобретения Китай.

4. В Европе (XIII в.) его разновидность получила название – “летающий огонь”, или “огненный волан”, а в середине ХХ в. – имя милой девушки.

5. Это изобретение – основной двигатель космических кораблей. (Ответ: ракета.)

II. 1. С помощью этого тела можно продемонстрировать закон Паскаля и упругость газов.

2. Его можно использовать в науке: для исследования некоторых физических явлений.

3. С ним дружат некоторые спортсмены.

4. Оно имеет наименьшую площадь поверхности из всех геометрических фигур того же объема.

5. По нему плакала Таня. (Ответ: мяч.)

III. 1. Сначала он плавал, потом стал и летать.

2. Он многим, будучи их проводником, спас жизнь.

3. Он не любит большую жару и сильную тряску.

4. Он всегда целенаправлен.

5. Он безразличен к драгоценным металлам и алмазам, но волнуется при взаимодействии с железом. (Ответ: компас.)

Итак, мы еще раз подтвердили тот факт, что область применения физики очень разнообразна. При подготовке к занятиям можно использовать книги и журналы, справочники и энциклопедии для школьников по физике и технике. (Показ книг и справочников). А теперь ответьте, пожалуйста, на вопросы еще одной анкеты.

Анкета для учащихся № 2.

1.Фамилия, имя ученика.

2.Почему ты выбрал элективный курс «Физика на службе у людей»?

• из-за интереса к предмету;
• по совету друга;
• по совету учителя;
• другое.

3.Что ты хотел бы узнать на занятиях?

4.Какому способу организации учебно-познавательной деятельности  ты отдаешь предпочтение:      

• самостоятельной работе с источниками информации;
• решению задач;
• выполнению практической (лабораторной) работы;
• объяснению учителя;
• другое.

5. Как ты предпочитаешь работать: в группе или самостоятельно?

6. В какой форме ты предпочитаешь выполнить творческий отчет в конце изучения курса?

• Реферат, доклад;
• Проект;
• Презентация.

7.Предполагаешь ли ты заниматься физикой в 10 и 11 классах

углубленно?

 Учитель. На этом наше сегодняшнее занятие заканчивается. На следующем уроке мы рассмотрим, как применяются знания физики в медицине.

Домашнее задание: подготовить сообщения о том, как используются в медицине  ультрафиолетовые и инфракрасные лучи, ультразвук.

Тема занятия. Физика и архитектура (1ч.).

Цель занятия: углубление знаний учащихся по теме «Равновесие твердых тел», приобретение учащимися знаний использования физических законов в строительстве и архитектуре.

Оборудование: деревянные и металлические бруски, спичечные коробки, коробка с песком, неваляшка, фотографии.

Ход занятия.

Учитель. Тема нашего занятия – физика и архитектура. Что же такое «архитектура»? (Ответы учащихся)

Архитектура – искусство проектировать и строить объекты, оформляющие пространственную среду для жизни и деятельности человека. Произведения архитектуры – здания, ансамбли, а также сооружения, организующие открытые пространства (монументы, террасы, набережные и т.п.)

Архитектура – это не только система зданий и сооружений, а самое главное – искусство создавать здания и сооружения.

В основе выбора архитектурной композиции лежат данные многих наук: надо учитывать назначение сооружения, его конструкцию, климат местности, особенности природных условий и т.д. Среди всех этих наук важное место занимает физика.

Требования к конструктивным элементам зданий:

• Архитектурные сооружения должны возводиться на века.
• Конструктивные элементы  (деревянные, каменные…), воспринимающие основные нагрузки зданий и сооружений должны надежно обеспечивать прочность, устойчивость зданий и сооружений.

Ряд вопросов, связанных с равновесием, очень важных для строительной техники, решил Архимед. Он, в частности, доказал, что любая плоская фигура имеет одну замечательную точку: если фигура находится на весу, опираясь на острие только этой точкой, то такая фигура сохранят равновесие в любом положении. Эту точку Архимед и назвал центром тяжести.

Открытие центра тяжести тела имело очень большое значение для строительства. За тысячи лет до Архимеда египтяне устанавливали гигантские колонны – обелиски, но не сумели открыть обязательное условие, при котором обелиск не падает. Конечно, они понимали, что нужно устанавливать его вертикально. Но ведь и слегка наклонившийся обелиск еще сохраняет равновесие. На сколько же можно наклонить обелиск, чтобы он не упал? На этот вопрос ученые нашли ответ после исследований Архимеда.

Строители узнали, что пока отвес, мысленно опущенный из центра тяжести сооружения, не выходит за пределы площади опоры, оно сохранит равновесие. Всему миру известна, например, наклонная башня в итальянском городе Пиза. Несмотря на значительный уклон, она не падает, потому что ее центр тяжести находится над площадью основания.

Почему башня имеет наклонное положение? Возможно, башни были выстроены наклонными с самого начала по затейливой идее средневекового архитектора, рассчитавшего наклон башен так, что за многие годы падения «падающих» башен не произошло. Не исключена возможность, что башни вначале были прямые, затем наклонились при одностороннем оседании почвы, как это произошло с одной из колоколен в Архангельске.

Сообщение учащихся: «Падающие башни».

Первым, кто создал руководство для архитекторов, был Леон Альберти. Окончив Болонский университет, основательно изучив математику, Альберти занялся архитектурой и уехал в Рим. Здесь он увлекся древним строительным искусством: изучал пропорции между частями зданий, способы кладки камня, сводчатые и купольные перекрытия. Результатом этой работы явился его большой труд «Десять книг о зодчестве», в котором Альберти обобщил опыт возведения зданий в средние века, сравнив его с древнеримскими образцами.

Художники-инженеры и архитекторы того времени не имели больших познаний в механике, но им были известны найденные Архимедом закон рычага и правила отыскания центра тяжести.

-Ребята, как вы считаете, что лежит в основе строительства любого здания? (Ответ)

Да, фундамент – это в полном смысле слова основа здания. Расчеты фундаментов основаны, прежде всего, на учете силы давления на грунт: при данной массе сооружения давление уменьшается с ростом площади опоры.

-Какая существует зависимость между давлением и площадью опоры? (Ответ)

Опыт 1. Зависимость силы давления от веса тела и площади его опоры.

Посмотрите  на фотографию Останкинской башни. Ее фундамент необычен: башня опирается на десять «ног». Первоначальный проект башни был на четырех «ногах». Останкинская башня в Москве – внешне легкое элегантное сооружение высотой 533 м, удачно вписанное в окружающий ландшафт. Возвышаясь над окружающими постройками, башня играет роль своеобразной эмблемы города.

-Почему устойчива Останкинская башня?

У основания башня опирается десятью железобетонными «ногами» в кольцевой фундамент с внешним диаметром 74м, заложенный в грунт на глубину 4,65м. Такой фундамент, несущий 55 000 т бетона и стали, обеспечивает шестикратный запас прочности на опрокидывание. На изгиб запас прочности был выбран двукратный. И это не случайно, т.к. амплитуда колебаний верхней части башни при сильном ветре достигает 3,5м! Кроме ветра, врагом башни стало солнце: из-за нагрева с одной стороны корпус башни переместился у вершины на 2,25м, но 150стальных тросов удерживают башню от искривления.

Сообщение учащихся: «Останкинская башня».

Отсутствие должного внимания к зависимостям между физическими величинами могут подвести строителей. Например, одно из самых красивых и величественных зданий Санкт-Петербурга – Исаакиевский собор – каждый год оседает на 1 мм.

В 70-х годах знаменитый музей был надолго закрыт на реставрацию: проводилась работа по предупреждению оседания здания. Для уплотнения фундамента в него заложил  раствор смеси бетона с жидким стеклом. В таких смесях особую роль играет трение и вязкость материалов.

Физика изучает законы трения, а архитектура их использует.

Опыт 2. Зависимость силы трения от качества трущихся поверхностей.

Вопрос учащимся. Итак, как же можно повысить устойчивость зданий?

1. Следует увеличить площадь опоры, помещая точки опоры дальше друг от друга.
2. Устойчивость повысится, если центр тяжести расположен низко над площадью опоры.

Учитель. А теперь давайте посмотрим на известную вам игрушку – неваляшку. Почему она не падает?

Опыт 3. Действие неваляшки.

По принципу неваляшки была построена Останкинская башня. Три четверти всего веса башни приходятся на одну девятую ее высоты, т.е. основная тяжесть башни сосредоточена внизу у основания. Потребуются колоссальные силы, чтобы заставить упасть такую башню. Ей не страшны не ураганные ветры, ни землетрясения. Причиной устойчивости Александрийской колонны в Санкт – Петербурге, Эйфелевой башни в Париже и многих других высотных сооружений является близкое к земле расположение центра масс сооружения.

А теперь давайте исследуем условия устойчивости.

Опыт 4. Поставим одна на другую 10 – 15 пустых спичечных коробков (или брусков из набора брусков) так, чтобы получить из них ровную прямую колонну. Она неустойчива. Колонну можно сделать более устойчивой, если нижние коробки засыпать песком.

Опыт 5. Составим колонну из коробков так, чтобы верхний коробок был немного сдвинут относительно нижнего. Создается впечатление неустойчивости колонны, но колонну можно увеличивать в высоту до тех пор, пока угол ее наклона не вызовет такого смещения центра тяжести колоны, при котором вертикальная прямая, проведенная из этого центра тяжести не выйдет за пределы площади опоры. При этом сила тяжести создает опрокидывающий момент.

Вывод.  На тела, имеющие площадь опоры, действуют и уравновешивают друг на друга сила тяжести и сила упругости со стороны опоры, перпендикулярные ее поверхности.

Равновесие будет устойчивым, если при отклонении тела от положения равновесия не возникает момент силы, удаляющий тело от этого положения. Когда, например, цилиндр стоит на горизонтальной поверхности, он, конечно, находится в равновесии. Это устойчивое равновесие, потому что, если отклонить его от этого положения на малый угол, появится момент силы тяжести относительно оси, проходящей через точку О.

Но если еще сильнее отклонить цилиндр, то результат будет иным. Направление силы тяжести теперь проходит вне площади опоры. Поэтому момент вилы тяжести относительно оси, проходящей через точку О, направлен так, что цилиндр опрокинется.

Из этого примера видно, что для устойчивости тела необходимо, чтобы вертикаль, проведенная через его центр тяжести, пересекала площадь опоры.

Площадь опоры, от которой зависит равновесие, - это не всегда площадь, на которой тело действительно соприкасается с опорой. Стол, например, соприкасается с полом там, где находятся его ножки. Но площадь опоры стола – это площадь контура, который получится, если соединить прямыми все ножки стола. Площадь опоры штатива-треноги – это площадь треугольника, образованного отрезками, соединяющими концы треноги.

Закрепление. Ответьте на вопросы:

1. Каким образом обеспечивается хорошая устойчивость следующих предметов:

• Игрушки «Ванька0встанька»;
• Лабораторного штатива;
• Башенного подъемного крана?

2. Как обеспечивает свою устойчивость боксер во время боя, матрос во время качки?
3. Грузовик перевозил грузы одинакового веса: в одном случае – стальные листы, в другом – хлопок, в третьем – дрова. В каком случае грузовик был более устойчив?
4. Определите наибольшую высоту бетонной колонны, которая может разрушиться под действием собственной силы тяжести, если допустимое давление бетона 5000кПа.
5. Останкинская башня Общесоюзного телецентра в Москве опирается на фундамент десятью «ножками», площадь опоры каждой 4,7м2. Масса башни 32000т. Определите давление, производимое башней на фундамент, с учетом, что при сильном ветре давление на основание некоторых «ножек» становится больше на 2,7МПа.

Игра «Падающая башня».

Правила игры.

Соберите башню, как показано на рис. 1:

Начинает игру тот, кто построил башню. Каждый игрок во время своего хода вынимает только один из брусочков, расположенных в любом месте ниже верхнего целого этажа башни, и укладывает его на башню под прямым углом к брусочкам, находящимся непосредственно под ним. Пользоваться при этом можно только одной рукой. Рис. 2.

Продолжайте игру по часовой стрелке, за каждый свой ход перекладывая только один брусочек.

ПОБЕДИТЕЛЬ.
Побеждает игрок, который последним передвинул свой брусочек и при этом не разрушил башню. Игрок, разрушивший башню, готовит ее для следующего раунда.

Подведение итогов занятия.

Рефлексия. Отметьте свое отношение к сегодняшнему занятию.

Домашнее задание: изготовить модель падающей башни.

Тема занятия. Конференция «Физика – космонавтике».

Цель занятия:

Оборудование: компьютер, проектор, экран.

Ход занятия.

Учитель. Человек давно мечтал о небе, о небесных телах. Одним из следствий этого является тот факт, что даже созвездия названы именами земных обитателей. Мечтали люди и о том, чтобы побывать на небесных телах.

Законы механики позволили на основе строгих математических расчетов определить скорости, необходимые для преодоления сил тяготения Земли.

В связи с этим во второй половине XIX века вышло несколько десятков научно-фантастических книг с описанием космических путешествий, в том числе известная книга Жюля Верна «Из пушки на Луну» (1867г.).

Впервые в 1881 г. русский революционер-народник Николай Иванович Кибальчич высказал мысль об использовании ракет для космических полетов и предложил прообраз современных пилотируемых космических средств.

Теперь я передаю слово докладчикам.

(Выступления докладчиков сопровождаются демонстрациями слайдов, плакатов)

1 докладчик. Основоположником научной космонавтики является русский ученый К.Э.Циолковский. Слайд № 1.

Вклад русского ученого К.Э.Циолковского в космонавтику трудно переоценить. Сформулированные им идеи в значительной степени определили развитие космических исследований.

К.Э.Циолковский в 1903 году теоретически обосновал возможность полетов в космос при помощи ракет, дал первые схематические чертежи космических кораблей, выполнил расчеты движения ракет в поле тяготения Земли и впервые указал на целесообразность создания на орбитах вокруг Земли промежуточных станций для полетов на другие тела Солнечной системы.

 Для реализации идей Циолковского нужно было разработать конструкцию ракеты, подобрать необходимое топливо и решить тысячи других вопросов, прежде чем можно было бы приступить к космическим полетам.

В 1932 году под руководством Сергея Павловича Королева (Слайд № 2) была создана группа изучения реактивного движения, которой принадлежит выдающаяся роль в разработке основ техники для космических полетов. Эта группа 17 августа 1933 года провела первый успешный запуск жидкостной ракеты, который показал, что создание ракет для космических полетов в принципе возможно.

2 докладчик.

Слайд № 3. Ракета – удивительное изобретение. Автомобилю для его движения необходима дорога, отталкиваясь от которой он может двигаться. Теплоходу для  этой же цели нужна вода, дирижаблю – воздух, а ракета движется, не взаимодействуя с другими телами. Она взаимодействует с теми газами, которые образуются при сгорании топлива.

Поэтому ракеты используются для запуска космических кораблей и для управления их полетом в космос.

Ракетные двигатели по своей конструкции просты.

Слайд № 4. Общий вид и принципиальная схема ракетного двигателя.

1 – бак с горючим; 2 – бак с окислителем; 3 – камера сгорания; 4 – форсунки для подачи смеси горючего с окислителем; 5 – реактивное сопло для выброса продуктов сгорания наружу. С помощью такого двигателя при выбросе продуктов сгорания и образуется реактивная тяга, приводящая ракету в движение.

Для достижения наибольшей силы тяги нужно обеспечить выброс больших масс газов за одну секунду. Значит, вещество топлива должно быть достаточно тяжелым. Поэтому, например, керосин оказывается более пригодным топливом для таких двигателей, чем бензин.

Кроме того, топливо с выбранным окислителем должно обладать способностью быстро сгорать, или, как говорят физики, должно обладать большой скоростью горения. Поэтому, например, керосин с жидким кислородом оказывается намного выгоднее, чем соляровое масло. Скорость горения масла мала.

Для получения большой силы тяги необходимо обеспечить большую скорость выброса газов относительно ракеты. Для этого нужно, чтобы на них действовали в момент выброса достаточно большие силы. Большие силы возникают только тогда, когда в камере  сгорания создаются высокие давления. Но при определенной массе сгоревшего топлива давление становится большим только при очень высоких температурах газа в камере. Горючее должно обладать высокой температурой горения и выделять во время горения большое количество тепла.

Всем этим требованиям и стараются удовлетворить создатели двигателей при  выборе топлива. Отыскание топлива с такими качествами было одной из труднейших задач, которую первыми решили советские ученые.

3 докладчик.

К конструкции двигателя также существуют определенные требования. Механизмы подачи топлива и окислителя должны подавать в камеру сгорания большие количества горючего каждую секунду. Материал стенок камеры сгорания и сопла должен длительное время выдерживать действие больших сил при температурах много более 10000С, т.е. необходимо, чтобы он обладал большой жаростойкостью и большой прочностью при высоких температурах.

Создание таких новых материалов также было одной из труднейших задач, которую успешно решили ученые, занимающиеся физикой твердого тела.

Наконец, формы камеры сгорания и сопла должны быть такими, чтобы возникающая реактивная сила была направлена в нужную сторону.

Реактивная сила не зависит от скорости корабля, на котором установлен ракетный двигатель. В этом состоит важнейшее отличие ракетных двигателей от обычных. На это свойство ракетных двигателей впервые обратил внимание К.Э.Циолковский. Он первый указал на то, что возможность сообщать ракете ускорение с помощью только реактивных сил без участия других тел и независимость этих от скорости корабля открывают для человека единственную возможность выйти в космическое пространство.

Этап практического освоения космоса. Достижения космонавтики.

4 докладчик. (Слайд № 5)

4 октября 1957 года в Советском Союзе впервые в истории человечества был запущен искусственный спутник Земли. С этой знаменательной даты началось практическое освоение космоса. Теоретические основы полета космических аппаратов были разработаны по инициативе академика Михаила Константиновича Тихонравова под руководством Мстислава Всеволодовича Келдыша. Научно-конструкторские работы были выполнены под руководством С.П.Королева.

Первый искусственный спутник Земли.

Дата запуска…………………………………………………….4.10.1957г.

Масса, кг………………………………………………………...83,6

Первоначальная высота полета над Землей, км

Наибольшая…………………………………………..............947

Наименьшая………………………………………………….228

Период обращения вокруг Земли, мин………………………..96,2

Число витков вокруг Земли, совершенных при полете….…..1400

Дата вхождения в плотные слои атмосферы…………………4.01.1958

Пройденное расстояние, млн км………………………………60

Слайд № 5. 14 сентября 1959 года советская станция «Луна-2» впервые в истории человечества достигла поверхности Луны.

Слайд № 6. 12 апреля 1961 года на космическом корабле «Восток» гражданин Советского Союза Юрий Алексеевич Гагарин совершил первый полет в космос.

Слайд № 7. 18 марта 1965 года летчик-космонавт СССР А.А.Леонов осуществил первый выход в космическое пространство из кабины космического корабля «Восход-2».

Слайд № 8. 3 февраля 1966 года советская автоматическая межпланетная станция (АМС) «Луна-9» совершила первую мягкую посадку на поверхность Луны и передала на Землю с помощью телевизионной системы панораму лунного ландшафта.

Слайд № 9. 21 июля 1969 года американские космонавты Н.Армстронг и Э.Олдрин вышли из кабины космического корабля и совершили первые шаги по лунной поверхности. Их первая прогулка по Луне продолжалась 2,5часа. Собранные ими образцы лунных пород были доставлены на Землю.

Слайд № 10. 24 сентября 1970 года советская АМС «Луна-16» завершила первый автоматический полет по маршруту Земля – Луна – Земля и доставила на Землю колонку лунного грунта, взятую с помощью автоматической буровой установки.

5 докладчик. Слайд № 11. 19 апреля 1971 года на орбиту ИСЗ была выведена первая долговременная орбитальная станция «Салют», на борту которой было установлено около 2 тысяч различных приборов. 7 июня 1971 года со станцией стыковался космический корабль «Союз-11» с экипажем в составе Г.Т Добровольского, В.Н.Волкова и В.И.Пацаева. За 23 суток нахождения на станции «Салют» экипаж выполнил большое количество разнообразных научно-исследовательских работ.

Слайд № 12. 2 декабря 1971 года с советской АМС «Марс-3» впервые произведена мягкая посадка спускаемого аппарата на поверхность Марса.

Слайд № 13. В июле 1975 года совершен совместный полет американского и советского космических кораблей, в ходе которого был впервые осуществлен поиск, сближение и стыковка двух космических кораблей, принадлежащих разным странам. После стыковки космонавты открыли люки кораблей и посетили друг друга. Этот полет получил название «Союз-Аполлон».

Слайд № 14. 20 октября 1986 года мощная советская ракета «Протон» вывела на околоземную орбиту космическую станцию «Мир». Эта станция отличается от всех предыдущих тем, что к ней могут дополнительно пристыковываться одновременно до шести дополнительных космических кораблей специального назначения. На станции «Мир» космонавт Ю.В.Романенко пробыл в 1987 году 326 суток. В то время это был рекорд пребывания человека на космической станции. В 1988 году космонавты Г. Титов и М.Манаров проработали на станции «Мир» 356 суток 22 часа 39 минут.

Слайд № 15. 15 ноября 1988 года с космодрома Байконур с помощью ракетно-космической транспортной системы «Энергия» был запущен в автоматическом режиме (без экипажа) космический корабль многоразового использования «Буран».

Размеры корабля «Буран» впечатляют: его общая длина 36,4м, высота на стоянке 16,5м, размах крыльев24м. Объем герметичного жилого отсека корабля 70м3. В его грузовом отсеке может быть размещен груз до 30т (масса станции «Мир» 20т), а общая масса корабля 105т.

При входе в плотные слои атмосферы при посадке отдельные части корабля нагреваются до 16000С. Чтобы предохранить корпус корабля и его внутренние помещения от перегрева, снаружи корабль покрыт теплоизолирующим покрытием.

6 докладчик.

Слайд № 16. Научное и практическое значение космонавтики.

Запуски космических кораблей и ИСЗ имеют большое научное и практическое значение. Уже первый советский ИСЗ позволил уточнить наши представления о строении земной атмосферы.

При каждом последующем запуске ставились и решались новые задачи по изучению характеристик космической среды, выяснению возможностей существования и работы человека в космосе. Так, уже на втором советском спутнике была установлена аппаратура для изучения Солнца и начаты эксперименты с животными по выяснению биологических действий космического полета.

Космос ставится на службу человеку. Успешно работают метеорологические спутники системы «Метеор». С их помощью значительно улучшились прогнозы погоды.

Использование спутников позволило уточнить размеры и форму Земли, с большой точностью измерить расстояние между материками.

Ведутся работы по изучению природных ресурсов Земли с помощью ИСЗ. Космическая техника позволяет собирать и систематизировать географические, почвенные, гидрологические, океанографические и другие характеристики участков Земли. На основе этих данных становится возможным более рациональное ведение многих отраслей хозяйства.

Космонавтика – сложнейший раздел техники, в котором объединились достижения физики, машиностроения, электроники и автоматики. Вряд ли найдется другая техническая область, которая в такой высокой степени концентрировала бы достижения этих наук.

После прослушивания докладов учащимся предлагается викторина:

1. Главный космодром, с которого стартовали первые космические корабли.
2. При возвращении на Землю космический корабль врывается в плотные слои атмосферы с большой скоростью. Что происходит с поверхностью корабля?
3. Кто сказал слова: «Облетев Землю в корабле-спутнике, я увидел, как прекрасна наша планета»?
4. Наш соотечественник, основоположник теоретической космонавтики.
5. Когда был запущен первый искусственный спутник Земли?
6. Фамилия главного конструктора первых советских космических ракет.
7. Можно ли измерить давление воздуха в кабине космического корабля ртутным барометром? Барометром – анероидом?
8. Место, где готовят к полету в космос и откуда запускают космические корабли и аппараты.
9. Как одним словом можно назвать человека, которого отбирают врачи, он должен быть широко образованным, несколько лет он проходит радиотехническую подготовку, различного рода испытания и тренировки?
10. Какой космонавт совершил первый выход в открытый космос?
11. Как назывался космический корабль, на котором совершил орбитальный полет Ю.А.Гагарин?
12. Как называлась самая большая в XX веке орбитальная пилотируемая станция?

Домашнее задание.

Решить задачи:

1. Измерения, переданные на землю спускаемым аппаратом станции «Венера», показали, что плотность атмосферы у поверхности Венеры примерно в 60 раз превышает плотность земной атмосферы. Какая архимедова сила действовала на аппарат во время спуска на поверхность «утренней звезды», если форма его была близка к шару диаметром 1м? Силу тяжести на Венере считать такой же, что и на Земле.
2. Какое давление на лунный грунт оказывает астронавт, масса которого со снаряжением 175кг, а ботинок оставлял след площадью 410см2.
3. Сила тяги ракетных двигателей космического корабля, стартующего вертикально вверх, 350кН, а сила тяжести корабля 100кН. Изобразите эти силы графически. Масштаб: 1см – 100кН.
4. Масса самоходного  аппарата-лунохода 840 кг. Какая сила тяжести действовала на луноход, когда он находился на Земле и на Луне?