Тема: «Вес тела на Земле и других планетах»

для учащихся 10 класса

Тип урока: урок применения ранее полученных знаний в нестандартной ситуации.

Форма проведения урока: исследовательская работа учащихся.

Цель урока: научить использовать закон всемирного тяготения для расчета ускорения свободного падения и веса тела в различных гравитационных полях.

Образовательные задачи:

повторить закон всемирного тяготения тел.

    научиться рассчитывать ускорение свободного падения тел и вес тела на разных планетах

Развивающие задачи:

    формировать исследовательскую компетентность; развивать информационную компетентность; развивать познавательный интерес

Воспитательные задачи:

Оборудование и материалы: персональные компьютеры с выходом в Интернет, объединенные в локальную сеть; слайды с опорной информацией; видеофрагмент «Полет на Луну»; набор картинок, фотографий и модели «Планеты Солнечной системы».

Ход урока.

1. Организационный момент (1 мин):

- проверка готовности оборудования, наличия необходимого материала.

2. Формулировка целей урока. Организация исследовательской работы. (7 мин)

Учитель:
- Здравствуйте. Совсем недавно наша страна отмечала замечательную дату-День космонавтики! И сегодня на уроке мы попробуем провести исследовательскую работу. Для этого отправимся в путешествие по планетам Солнечной системы, а поможет нам его осуществить мультимедиа компьютер.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Реальный полет на ближайшее небесное тело - Луну - уже был совершен. В 1969 году американские астронавты Нил Армстронг и Эдвин Олдрин первыми в истории человечества ступили на Луну. Просмотрев фрагмент видеофильма “Полет на Луну” постарайтесь ответить на вопрос: Есть ли отличие в перемещении человека на Луне и на Земле? Если есть, то какое и почему? (Просмотр видеофрагмента "Полет на Луну")

Учитель:
Мы так же передвигаемся по Земле, как Нил Армстронг по Луне?
Ученики:
- Там меньше сила тяжести… Его вес уменьшился в 6 раз. Вот он и передвигается скачками.
Учитель:
- Правильно. Вес тела на Луне уменьшился. А на планетах вес космонавтов изменится или нет?

Ученики: Изменится - не изменится.

Учитель: Чтобы ответить на этот вопрос нужно провести исследование. Какова же будет цель нашего исследования?

Ученики: узнать, какой вес будет иметь космонавт на других планетах

Учитель: Итак, предметом исследования будет расчет веса тела на других планетах.

Давайте посмотрим на планеты Солнечной системы. ( Модель и фотография Солнечной системы ).

Это реальная фотография, полученная межпланетной станцией. Для наглядности планеты размещены рядом, желтая полоса слева - это край Солнца. Что вы можете сказать о планетах?

Ученики:
- Планеты делятся на две группы. Ближайшие к Солнцу (планеты земной группы): Меркурий, Венера, Земля, Марс, и планеты-гиганты: Юпитер, Сатурн, Уран, Плутон. Нептун - небольшая планета на краю Солнечной системы.
Учитель:
- Глядя на рисунок, модель какую гипотезу о весе тела мы можем выдвинуть?

Ученики: -На Меркурии мы будем легче, чем на Земле, а на Юпитере и Сатурне вероятно тяжелее, т. к. они огромные.

3. Повторение ранее изученных опорных знаний. (5 мин)

- Давайте определимся, что мы знаем, чтобы решить задачу, что хотим узнать, а в конце урока запишем, что мы узнали. Для этого будем использовать таблицу «Знаю. Хочу. Узнал»

Знаю

Хочу узнать

Узнал

Записываем опорные знания:

1.Закон Всемирного тяготения

2.

- ускорение свободного падения

3.Вес тела на Земле

4.Сравнение веса тела на Земле и других планетах

Записываем формулировку цели:

Определить вес на планетах Солнечной системы

Записываем задачи:

1.Вспомнить закон Всемирного тяготения.

2.Получить формулу для определения ускорения свободного падения.

3.Вывести формулу для определения веса тела.

4.Вычислить вес тел на планетах Солнечной системы, используя электронные таблицы.

5.Сделать вывод.

Записываем выводы:

1.Анализ полученных результатов показывает, что вес тела различен на разных планетах.

2.Вес тела зависит от массы и геометрических размеров планеты.

Учитель:
- Что необходимо определить для подтверждения наших гипотез?

Ученики: вычислить вес тела на разных планетах.

Учитель: Каким законом можно воспользоваться для этого?
Ученики:
- Надо применить закон всемирного тяготения, управляющий движением небесных тел.

( Учащиеся читают закон Всемирного тяготения и записывают его математически )

,

где r - расстояние между телами, G - гравитационная постоянная М1 иМ2 массы взаимодействующих тел.

Учитель: Преобразуйте данную формулу для определения силы тяжести тела массой m, находящееся на поверхности Земля ( учащиеся проводят преобразования )

где MЗ - масса Земли, RЗ - радиус Земли,

- ускорение свободного падения на Земле.

Учитель: Каково соотношение веса тела и силы тяжести для тел, покоящихся либо движущихся равномерно?

Ученики: Численные значения этих сил равны, точки приложения различны – сила тяжести приложена к центру тел, а вес – к опоре или подвесу.

Учитель: Сравните силу тяжести на планете с массой MПЛ и радиусом RПЛ ускорение свободного падения будет равно gПЛ, а вес тела mgПЛ с его весом на Земле, вычислив отношение mgпл. к mgз. (учащиеся производят преобразования )

Итак, что нам надо знать для вычисления ускорения свободного падения на любой планете?
Ученики: Массы и радиусы планет.
Учитель: Где найти данные?
Ученики: Из раздаточного материала.

4. Практическая работа на компьютерах.(25 мин)

Учитель: - Прежде, чем выполнить задания, мы вспомним правила техники безопасности при работе на компьютере.

Задание к практической работе:

1.  Сравните Rпл./ Rз; Мпл/Мз;

2.  Найдите gпл, Рпл.

3.  Постройте диаграммы: «ускорения свободного падения на планетах Солнечной Системы» и «вес тела на разных планетах»

Физкультминутка.

Учитель: Как теперь провести вычисления? Применим электронные таблицы, не зря мы их учили на информатике. Внесем данные и формулы в таблицу.

(На первоначальном этапе учащимся предоставляется возможность самостоятельно заполнить таблицу значениями и формулами. Тем учащимся, которые испытывают затруднения в формировании таблицы, учитель раздает опорную карточку)

Планета

Мпл.(кг)

Rпл.(м)

ρ. г/куб. см

Меркурий

3,30E+23

2420000

5,43

Венера

4,90E+24

6110000

5,25

Земля

6,00E+24

6371000

5,52

Марс

6,40E+23

3400000

3,95

Юпитер

1,90E+27

70360000

1,33

Сатурн

5,70E+26

58410000

0,69

Уран

8,70E+25

23550000

1,29

Нептун

1,00E+26

22300000

1,64

Плутон

1,51E+22

2750000

2,03

Луна

7,30E+22

1738000

3,34

Учитель: Считайте, что вес космонавта на Земле равен 70 кг.

Учитель: Те, кто выполнили расчеты, могут добавить данные по Луне. (Лидеры находят данные по Луне на том же сайте и добавляют в таблицу).

- Мастер диаграмм поможет нам быстро оформить результаты расчетов графически. Постройте диаграмму для ускорений свободного падения и график для веса космонавта на разных планетах.

- Ну, что у вас получилось? Из диаграммы и графика сделайте вывод

Ожидаемые ответы учащихся (Если учащиеся затрудняются в формулировке вывода, учитель с помощью наводящих вопросов и опорных положений наталкивает ребят на ответ)

Ученик1: Анализ графика показывает, что на Венере вес тела практически не изменится, на Марсе и Меркурии уменьшится почти в 2 раза. Но что самое интересное! Вес тела на таком гиганте как Сатурн будет ненамного больше, чем на Земле. Может, в наши вычисления вкралась ошибка?

Ученик2: Я считаю, что здесь нет никакой ошибки. Посмотрите на исходные данные. Сатурн - это газовый гигант с большим радиусом. По формуле ускорение свободного падения пропорционально массе планеты, но обратно пропорционально квадрату радиуса. Из данных как раз и следует, что все вычисления сделаны совершенно правильно.

Учитель: Ну, так что ж, коллеги, наша гипотеза нашла свое подтверждение?

Ожидаемые ответы учащихся.

- Гипотеза подтверждена частично, так как, опираясь только на размеры планет, нельзя судить о тяготении на них.

Учитель: Дорогие коллеги! Оцените свою работу на этом этапе. Если составили таблицу, построили диаграмму и сделали вывод - 5; Если составили таблицу и диаграмму, но затруднились в формулировке вывода - 4; Если вы успели только заполнить таблицу - 3

Учитель: Мы постарались выполнить исследовательскую работу, попробовав пройти все ее этапы: постановка цели, определение предмета исследования, выдвижение гипотезы, выбор методов исследования, проведение исследования, подтверждение или опровержение гипотез, вывод. Давайте запишем эти этапы в тетрадях.

5. Релаксационная пауза «Корзина эмоций». (2 мин)

Учитель: - Все мы прекрасно знаем, что человеку нужно как можно чаще освобождаться от негативных эмоций и стимулировать положительные эмоции. У вас на столах лежат цветные листочки зеленого и красного цвета. Скатайте из них шарики. Зеленый шарик будет символизировать положительные эмоции, красный – негативные. Видите, у доски стоят две корзины? В одну из них вы будете закидывать зеленые шарики («позитивные эмоции»), в другую – красные («негативные»). Корзину с красными шарами мы вынесем из кабинета – пусть негативные эмоции покинут нас! Просьба, целится точно в корзину и не перепутать цвета. Так как мы сегодня с вами коллеги, это упражнение я буду проводить вместе с вами. Итак, возьмите в руки разноцветные шарики, встаньте за очерченную линию и кидайте шарики в корзину. Раз, два, три! Начали!

(Судя по активности учащихся, учитель делает вывод о возможностях продолжения урока: либо сразу переходит к проектной деятельности, либо дает возможность учащимся отдохнуть, поделиться эмоциями и впечатлениями)

8. Подведение итогов урока. Выставление отметок. Постановка домашнего задания. (2 мин)

Учитель: - Подведем итоги нашего урока. (Фронтальный опрос: что узнали, чему научились.) Выведите на экран достижений полученные в оценочном листе оценки. (С экрана достижений учитель переносит отметки в журнал и дневники учащихся)

Учитель: Итак, уважаемые коллеги, мы не только научились рассчитывать ускорение свободного падения и вес тела на других планетах, но и попробовали пройти все этапы исследовательской работы и получили колоссальный опыт делового общения. Я думаю, что нужно продолжить исследовательскую работу по данной теме. В качестве домашнего задания я хочу предложить вам самостоятельно выполнить исследовательскую работу по практическому применению закона всемирного тяготения на примере гравиметрической разведки залежей полезных ископаемых. Ну а тем, кто не сможет выполнить исследовательскую работу, предлагаю разработать буклет с информацией о других планетах, которые не были представлены на уроке.

Всем спасибо за внимание, жду вас на следующем уроке!

Знаю

Хочу узнать

Узнал

Записываем опорные знания

Записываем формулировку задачи

Записываем выводы