Урок-исследование "Движение тела, брошенного под углом к горизонту"
план-конспект урока по физике по теме

План-конспект открытого  урока

Учебная тема:       Механика

Тема урока:           Движение тела, брошенного под углом к горизонту.

Цель урока:           Создать условия для освоения технологии  

                                  исследовательской деятельности.

Задачи урока:

1. Закрепить  понятия и закономерности  движения тела, брошенного под углом к горизонту.
2. Продолжить развитие умений и навыков решения задач.
3. Формировать культуру работы в группах, взаимодействия и сотрудничества.

Дополнительное оборудование:

Мультимедийный проектор, демонстрирующий на экран фрагменты из программы «Открытая физика» и подготовленную презентацию.

Взаимодействие и сотрудничество на этапе подготовки учебного занятия:

            В начале изучения темы: Движение тела, брошенного под углом к горизонту, перед учащимися моделируется игровая ситуация: робот-баскетболист просит помочь ему разобраться в таком сложном вопросе: как попасть мячом в баскетбольное кольцо. Для разрешения этого вопроса совместно с учащимися приходим к решению: нужно составить план исследовательской деятельности.

1. изучить экспериментально данное движение (проводится демонстрационный эксперимент)

            2 – ввести формулы и величины, описывающие данное движение

            3 – смоделировать ситуацию попадания в кольцо на рисунке, и выяснить какие параметры необходимо уметь вычислять.

            4 – научиться при помощи полученных формул и величин решать более простые задачи из этой темы.

           После составления плана проводится учебное занятие, на котором решается продуктивная задача: Как помочь роботу-баскетболисту попасть мячом в кольцо.

Модель образовательной ситуации.

Дорогие ребята, напомню, что к нам пришло письмо от робота-баскетболиста с просьбой помочь ему разобраться в таком сложном вопросе: как попасть мячом в баскетбольное кольцо.

У нас было время, чтобы изучить особенности движения мяча при броске в кольцо и подумать, как помочь роботу-баскетболисту.

Сегодня нам предстоит закончить свои теоретические  изыскания и вывести формулу, на основе которой может быть составлена программа для робота-баскетболиста. Но одной теории мало. Как мы выяснили физика – это наука прежде всего экспериментальная, поэтому для проверки своих расчётов нам доставили прототипы бросательного устройства робота-баскетболиста и мишени.

Прежде чем вы начнёте решать поставленную задачу, давайте вспомним особенности движения тела, брошенного под углом к горизонту при помощи программы, аналог которой может быть заложен в мозговой центр робота-баскетболиста.

http://www.somit.ru/roliki/1.swf

         Включается фрагмент из программы «Открытая физика», который демонстрируется на экран при помощи мультимедийного проектора.

По первому фрагменту разбираются вопросы:

1. Какова траектория полёта? (парабола)
2. Особенности направления скорости движения? (по касательной, угол к горизонту изменяется)
3. Какой приём используется для описания этого движения? (движение раскладывается на два простых: по оси ОХ равномерное прямолинейное, по оси ОУ прямолинейное равноускоренное)

          Обращается внимание на горизонтальную  и вертикальную составляющие скорости: величина и направление.

По второму фрагменту разбираются вопросы:

При  h0 = 0       1.   Что можно сказать о величине и направлении конечной  

                                скорости по сравнению с начальной? (из табл. - они равны)

2.  От чего зависит дальность полёта при каком угле она

       максимальна? (зависит от величины начальной скорости и угла, максимальна при угле в 450 одинакова при 300 и 600 )

 Демонстрируется зависимость дальности полёта от величины начальной скорости при одинаковом угле и наоборот.

При h0 = 60м    1.   Дальность полёта стала больше при 300 как это возможно?

                               (время полёта увеличилось,  поэтому по горизонтали путь увеличился.

                                       Т.О. дальность полёта зависит и от начальной высоты тела.)

По третьему фрагменту разбираются вопросы:

Если  α = 900     1.   Какова траектория полёта? (прямая)

2. Вид движения? (равноускоренное)
3. От чего зависит максимальная высота подъёма? (от величины начальной скорости) Вспомнить формулу расчёта hmax

Если  α = 00       1.   Какова траектория полёта? (ветвь параболы)

2. Что можно сказать о начальной скорости? (направлена

       горизонтально, V0у = 0, Vу увеличивается)

Четвёртый фрагмент - ситуация, в которой окажется робот-баскетболист.

                                          Стрелочкой отмечено положение кольца.

          Итак, модель ситуации пред вами, она поможет вывести необходимую формулу, а экспериментальная установка – определить необходимые величины и проверить результат.

           В течение  5 – 7 минут, работая в парах в своих рабочих тетрадях вам необходимо:     1.  Вывести формулу.

                           2.  Продумать, как измерить входящие в неё величины.

                           3.  Быть готовыми доложить план экспериментальной

                                проверки  полученной формулы.

(Задание написано на доске)

          Группа, первая выполнившая задание, записывает конечную формулу на доске.

Решение:

как основная формула. В проекции на оси и с учётом данной ситуации:

Формула получена, всё ли в ней нам уже известно? (Нет. Высота баскетболиста - h0, высота кольца – h и расстояние от баскетболиста до кольца – l известны, а начальная скорость мяча – V0 и угол – α  нет.)

Как можно определить начальную скорость мяча, имея прототип бросательного устройства робота-баскетболиста? (Через движение мяча вертикально вверх, измерив максимальную высоту подъёма, можно вычислить начальную скорость. Т.к. hmax = Vo2/2g)

                  То                

Таким образом, если в мозговой центр робота-баскетболиста заложить программу для вычисления угла – α, то при известной ему начальной скорости и изменившемуся расстоянию до кольца он сможет бросить мяч под нужным углом и попасть в кольцо.

Мы с вами для проверки своих расчётов и выполнения возможного эксперимента немного изменим ситуацию:

Будем изменять расстояние между кольцом и игроком – l и угол броска – α, а рассчитывать высоту кольца.

Любое значение можно взять для l и α? (Нет. Чтобы мяч попадал в кольцо сверху вниз нужно чтобы l была больше 0,5lmax и меньше lmax при данном угле)

Задание:     1.  Рассчитать высоту кольца, задав l и α (по рядам распределяются

                                                                                                               углы в 300, 450 и 600)

2. Определить V0 из опыта: тело брошено вертикально вверх.
3. Установить на столе приборы и по готовности подозвать независимого эксперта для проверки наличия попадания в кольцо мяча.

Итак: Полученная сегодня формула может быть использована для составления программы для робота-баскетболиста. Получив наш ответ, робот будет нам очень благодарен, а кто-то из вас может попробовать сам составить программу для вычисления угла.

Каждый из вас может теперь при игре в мяч воспользоваться полученными знаниями о движении тела, брошенного под углом к горизонту.

Каждый сегодня на уроке выступал в роли исследователя и получил бесценный опыт исследовательской деятельности: начиная с эксперимента, выдвижения гипотезы, изучая теоретические основы проблемы, и заканчивая выводом новых теоретических соотношений и их экспериментальной проверкой.

Закрепление: Ответить на вопросы интерактивного теста:

http://teachmen.csu.ru/work/mech/ball2.html

В завершении работы над поставленной задачей попробуем произвести самооценку своей работы в целом на всех этапах исследовательской деятельности.

Поднимут руки те, кто оценивает свой труд на 5 баллов, 4 балла и может быть на 3 и на 2 балла. (Учитель может попросить ученика прокомментировать самооценку)