Межпредметный урок "Невесомость: вызовы времени..."
методическая разработка по физике (9 класс)

Межпредметный урок.

«Невесомость: вызовы времени…»,

посвященный 90-летию со дня рождения Ю.А. Гагарина.

Тип урока: интегрированный урок физика –биология с элементами исследования.

Цель урока: сформировать представление о явлении невесомости через призму разных наук, развить навыки интеграции знаний из различных предметных областей, воспитать патриотизм, гордость за достижение отечественной науки, человеческое мужество первооткрывателей космоса.

Задачи:

-применять законы механики и гравитации к объяснению физической сущности невесомости;

-проанализировать влияние невесомости на человека и другие живые организмы;

- доказать на основе документальных источников как изменяются процессы жизнедеятельности человека в космическом процессе на примере полета Ю.А. Гагарина;

- обобщить данные об увеличении продолжительности космических полетов для осознания проблемы невесомости на современном этапе

-развивать умение работать в команде, распределять роли, аргументировать позицию;

-формировать навыки критического мышления информации и работы с разными источниками;

-развивать пространственное мышление, исследовательские компетенции, креативность;

-формировать уважение к научному подвигу и ценность международного сотрудничества в космосе

-воспитывать патриотизм через изучение вклада в освоение космического пространства отечественных ученых и космонавтов;

-стимулировать интерес к инженерным и исследовательским профессиям.

Планируемые результаты

Предметные

Знать:

- Физические основы космонавтики: закономерности движения тел, природу гравитации и невесомости.

- Исторический контекст: ключевые этапы освоения космоса, биографию Ю.Гагарина.

-Биологический аспект: влияние факторов космической среды на живые организмы, основы адаптации и безопасности жизнедеятельности.

-Культурное отражение: формирование образа первого космонавта планеты через экспонаты музея космонавтики России.

Уметь:

-Применять знания на практике: демонстрировать явление невесомости с помощь физического оборудования; объяснять физические явления на основе законов.

-Анализировать информацию: выявлять причинно-следственные связи в истории и науке.

-Работать с данными: анализировать значения физических величин, определяемых опытным путем, статистические ведения о продолжительности полетов, результатами исследований в изменении функций живых организмов под действием невесомости

- Создавать продукты деятельности: интерпретировать тестовой материал в презентации на тему урока

Метапредметные УУД

Познавательные: поиск и анализ информации из разных источников; построение логических цепочек, создание обобщенного образа о невесомости в разных науках .

Регулятивные: целеполагание в группе, координирование действий для достижения результата, самооценка и коррекция деятельности.

Коммуникативные: распределение ролей, аргументированное обсуждение, презентация результатов, уважение к мнению партнера.

Личностные: осознание значимости научного знания, гордость за достижения страны, готовность к профессиональному самоопределению.

Предметная интеграция: физика, биология, история.

Форма организации деятельности: групповая работа в формате научной конференции: физики, биологи и историки о невесомости в космосе для учащихся 9 класса;

Технологии: системно-деятельностный подход, технология проблемного обучения; технология развития критического мышления; геймификация.

Комплект материалов:

-проектор и экран для демонстрации видеофрагмента, презентации и аудио записей ;

- физическое оборудование для демонстрации невесомости: динамометр, груз, нить, стакан с пресной и соленой водой, яйцо сырое;

- выставка материалов о первом космонавте планеты Ю.А. Гагарине;

- опросные листы для участников конференции.

Цифровые ресурсы:

- фрагмент песни А. Градского «Как молоды мы были..»

- Видеозапись старта Ю.А. Гагарина 12 апреля 1961г.

- Стенограмма переговоров С.П.Королева и Ю.А. Гагарина о самочувствии космонавта в полете;

-

- #1043;равитационная_биология

-

Интегрированный урок «Невесомость: вызовы времени…»

В затемненном помещении на потолке проекция звездного неба, негромко звучит музыка (Композиция А. Градского «Как молоды мы были») На экране слайд Ю.А. Гагарин к 90-летию со дня рождения

Учитель: Наш урок посвящен знаменательной дате – 90-летию со дня рождения первого космонавта планеты Ю.А. Гагарина.

Освоение космоса невозможно без глубоких познаний о природе, талантливых ученых и конструкторов, мужественных людей – космонавтов. Многие тайны открыты, но часть из них до сих пор вызывают споры.

Учитель: давайте подумаем, какие процессы, явления могут значительным образом осложнять работу человека в космосе?

Предполагаемые ответы: отсутствие атмосферы, низкая температура, радиация, невесомость.

Учитель: уточните, от каких из названных факторов человек в космосе защищен, так как находится в космическом аппарате?

Предполагаемые ответы: низкие температуры, отсутствие кислорода, радиация.

Учитель: Все верно, и лишь невесомость наблюдается везде: и в космическом корабле и в открытом космосе

Учитель: Я бы сказала - загадочная невесомость… Ведь несмотря на то, что космонавты приспособились к ее существованию, это явление по- прежнему воспринимается неоднозначно.

Учитель: Хотелось бы вам подробнее познакомиться с этим процессом? Кто смог бы нам помочь в этом разобраться?

Предлагаю вам перенестись в зал, где собрались компетентные люди и с их помощью составить научное представление об этом процессе.

Учитель: Мы назвали нашу конференцию «Невесомость: вызовы времени…» (на доске выполняется запись темы урока.)

На нашей конференции работает представитель школьного пресс-центра Булатов Михаил.

Прошу всех собравшихся принять активное участие в нашей дискуссии, выступавших - соблюдать регламент, слушателей задавать вопросы.

Ученикам необходимо во время нашего урока делать записи в листе опроса, все задания которого связаны с содержанием выступлений. В конце урока опросные листы сдаем для проверки.

В завершении конференции мы должны проголосовать за самую компетентную группу докладчиков, для того, чтобы отметить их мастерство.

Предлагаю первыми выслушать физиков.

Выступающий 1.

Добрый день!

Многие считают, что невесомость – понятие современное. Что никогда ранее до полета аппаратов в космос о нем человечество не задумывалось. Но, представьте себе, что это не так!

Оказывается, еще в Древней Греции великий Архимед говорил об особом состоянии тела, которое как бы теряет свой вес. Не массу, а именно вес.

Все вы знаете, что Архимед изучал выталкивающую силу и открыл закон, определяющий значение этой силы. Проведем эксперимент, доказывающий, что тело может потерять ВЕС.

Для этого нам потребуются свежее яйцо. Стакан с пресной водой, а также соль.

1. Погрузим аккуратно яйцо в стакан с пресной водой, оно ляжет на дно.

Причина: сила тяжести будет преобладать над выталкивающей силой.

2. Поместим яйцо в стакан с насыщенным раствором соли, в нем яйцо всплывет. Причина: выталкивающая сила будет больше силы тяжести.
3. Будем аккуратно подливать в стакан с насыщенным раствором соли пресную воду и добьемся того, что яйцо будет не тонуть, не всплывать

Причина: сила тяжести будет уравновешена силой тяжести

Как видим, яйцо не потеряло массу, но при этом оно находится в состоянии, когда равнодействующая сил, приложенных к телу равна 0 Н!!!

ВОТ ВАМ И НЕВЕСОМОСТЬ!

Выступающий 2. Коллега, позвольте все- таки внести ясность! В учебниках по физике написано, что невесомость это такое состояние, при котором вес тела равен 0. Условием для невесомости в земных условиях является ситуация, когда тело не имеет ни опоры, ни подвеса.

Проверим это условие во время эксперимента.

Прикрепим к лапке штатива динамометр, на крючке которого подвешен груз, сразу становится видно, что вес груза в этот момент отличен от нуля. Динамометр показывает его величину.

Подставив емкость под грузик, перережем нить, обратите внимание, как будет вести себя пружина, в момент падения грузика вместе с динамометром. (пружина сожмется как будто груза то и нет, вместе эти тела будут совершать свободное падение). Сила тяжести есть, а ВЕСА НЕТ!

НЕВЕСОМОСТЬ можно испытать даже в земных условиях, не обязательно лететь в космос!

Выступающий 3. Уважаемые академики! Внимательно слушал ваши выступления. А согласны ли вы, что в космосе есть невесомость? (ждет реакции выступающих 1 и 2). Я хотел бы разъяснить всем собравшимся его причину (обращается к чертежу, иллюстрирующему рассказ)

Полет космических аппаратов происходит со скоростью 7, 8 км/с по траектории близкой к окружности, в этом случае сохраняется сила гравитации между космическим аппаратом и планетой, но она уравновешивается центростремительной силой. Обе эти силы равны, но противоположны, их равнодействующая равна 0. Космический аппарат и все, что в нем находится, будут в невесомости. Сам космический аппарат не может выступать в качестве опоры, так как все тела движутся с абсолютно одинаковым ускорением.

Выступающий 1. Коллега, спасибо вам за подробности. Но все же я был прав… Чтобы создать невесомость, необходимо разными способами уравновесить силы!

Выступающий 2. С помощью физики можно раскрыть все тайны природы, понимание сущности невесомости позволяет и на земле создать комплексы для тренировок в невесомости будущих космонавтов.

Учитель: Ребята, что заинтересовало ВАС в этом докладе? Какие вопросы у вас возникли?

Ученик: А вот интересно! Вы рассказывали о процессах, в которых вес уменьшается, а возможно даже исчезает. А бывает ли наоборот, чтобы вес увеличивался в несколько раз?

Физик: Если заставить тело двигаться с ускорением в несколько раз большим ускорения свободного падения, то наступает ПЕРЕГРУЗКА, то есть увеличение веса в несколько раз. Предельно допустимой для жизни человека считается перегрузка в 8 раз.

Учитель: 12 апреля 1961г. ракета «Восток-1» унесла в космос первого человека нашей планеты. Это уже история нашей страны. Приглашаем для доклада сотрудника музея космонавтики.

Выступление (сотрудник музея космонавтики)

Добрый день! Тема нашей конференции «Невесомость: вызовы времени…»

Космос был и остается агрессивной, не пригодной для жизни человека средой. В своем докладе я раскрою интересные факты о том, как ПЕРВЫЙ КОСМОНАВТ ощутил и описывал влияние невесомости на свой организм.

В нашем музее хранится много документов, описывающих полет первого человека в космосе, которые в полной мере позволяют ощутить тревожность и ответственность космонавта и специалистов ЦУПа за успешность этой космической экспедиции

Видеофрагмент « Старт в космос»

Театральная постановка: «Послание из космоса».

Переговоры Королева и Гагарина представлены в Приложении 1

Выступающий. Юрий Алексеевич в своих воспоминаниях о первом полете, говорил о том, что сам не понимает «…кто же я – последняя собака или первый человек, полетевший в космос», осознавая важность тех исследований, которые будут проводиться в космосе.

А вот часть переговоров во время полета.

Работник музея: Сообщения четкие, лаконичные, показывающие как собран и сконцентрирован Гагарин на своей работе. Как слышим, он постоянно говорит о своем самочувствии, это не случайно, ведь одна из важнейших задач первого космонавта – получить полные сведения о физиологических функциях человека в космической невесомости.

Юрий Алексеевич – первый космонавт планеты. Полет продолжительностью 108 минут открыл новую космическую эру!

Учитель: К докладчику поступил вопрос. Пожалуйста, мы вас слушаем.

Ученик: Было ли страшно Гагарину перед полетом?

Работник музея: Юрий Алексеевич был простым земным человеком! Известно, что за два дня до полета он написал письмо жене и дочкам. Он просил их разделить радость за него, того, которому доверили первый полет. А также просил сильно не убиваться, если полет будет неудачным, просил воспитывать девочек не белоручками, и еще очень верил в то, что техника не подведет, и уже через несколько дней они снова будут вместе.

Учитель: На этой фотографии мы видим, как Юрий Гагарин идет по свежевспаханному полю, на котором он приземлился. Так может НЕВЕСОМОСТЬ не так и страшна? С чем связано ухудшение самочувствия космонавтов после длительных экспедиций. Для доклада приглашаются специалисты в области биологии с докладом «Как влияет невесомость на жизнь человека и других живых организмов?»

Краткое содержание:

-изменения в сердечно-сосудистой системе под действием невесомости;

-почему во время длительных полетов надо систематически тренироваться;

-может ли негативно влиять на человека космическая радиация;

- как надо восстанавливаться после полета в космос.

Используемый материал в Приложении 2

Учитель: Уже более 60 лет люди покоряют космос. Как за это время изменилось время пребывания человека в полете?

Презентация «Космос»

А) Ванде Хай и Петр Дубров 353,2 сут

Б) Американская женщина астронавт Кристина Кох 328,6 сут

В) Летчик космонавт Валерий Поляков ( 1994-1995) 438 сут!!!

Конечно, в первую очередь продолжительность космического полета связана с дальностью экспедиции:

А) полет «Аполлона – 11» на Луну составлял 12 суток.

Б) планируемый пилотируемый полет на Марс займет от 7 до 9 месяцев

Очевидно, что со временем продолжительность полетов будет увеличиваться! Человек будет летать все больше времени и по-прежнему нельзя пренебрегать НЕВЕСОМОСТЬЮ!

Учитель: Предлагаю вам подвести блиц – опрос, коротко высказаться по вопросу, участники заполняют Опросный лист

Бланк опросного листа в Приложении 3.

Учитель: Следует ли космонавтам бояться последствий невесомости? Если невесомость действительно опасна, можно ли обойтись без пилотируемых полетов?

Выступают эксперты. Также могут высказаться участники конференции (учащиеся и гости)

Учитель: Прошу участников конференции заполнить опросные листы. Для оценки наших докладчиков проведем голосование (помощники собирают результаты голосования, обрабатываем и сообщаем результат)

Учитель: Благодарю Всех, кто собирал материал, оформлял выставку, выступал с докладом, принимал участие в дискуссии. Надеюсь, что мы продолжим эту работу.

Приложение 1.

Королев: "Кедр", "Кедр", я "Заря". "Кедр", я "Заря". Все идет хорошо. Как слышите, как самочувствие? Я "Заря". Прием.
Гагарин: "Заря", я "Кедр". Слышу вас отлично. Самочувствие отличное. Полет продолжается хорошо. Во "Взор" наблюдаю Землю. Полет продолжаем, все нормально. Прием.
Королев: "Кедр", я "Заря", "Кедр", я "Заря". Вас понял. Молодец, связь отлично держите. Продолжайте в том же духе. Я "Заря". Прием.
Гагарин: Понял вас. Все работает отлично, все отлично работает. Идем дальше.
Королев: "Кедр", "Кедр", я "Заря". "Кедр", я "Заря". Как слышите, как самочувствие? Я "Заря". Прием.
Гагарин: Вот сейчас Земля покрывается все больше облачностью… Покрывается слоисто-дождевой облачностью. Такая пленка на Земле. Интересно, да, вот сейчас открыто: складки гор, леса. Самочувствие хорошее. Настроение бодрое, продолжаю полет. Все идет хорошо. Машина работает нормально. Прием...

Королев: "Кедр", "Кедр", я "Заря". Прием.

Гагарин: Самочувствие хорошее, настроение бодрое. Продолжаю полет. Чувствую. Не чувствую, наблюдаю некоторое вращение корабля вокруг осей. Сейчас Земля ушла из иллюминатора "Взор". Самочувствие отличное. Чувство невесомости благоприятно влияет, никаких таких не вызывает явлений. Как поняли меня, прием?

Приложение 2.

1

2. #1043;равитационная_биология

3.

Приложение 3.

ОПРОСНЫЙ ЛИСТ _______________________________________________

Прослушав сообщения на конференции, оцените истинность утверждений приведенных ниже.