Физические силы в природе

Муниципальное  автономное  общеобразовательное  учреждение

«Средняя  общеобразовательная  школа № 4»

Рассмотрено на МО Протокол № 1от 31.08.17 Рук. МО

Согласовано на МС Протокол № 2 от14.09.17 Рук. МС

Утверждена приказом директора школы № 000 от 15.09.17

Элективный курс по физике

Физические силы в природе

  ,

учитель физики

г. Губкинский

2017

Пояснительная записка

Элективный курс «Силы в природе» разработан для учащихся 9 класса естественно-математического профиля обучения. Программа курса рассчитана на 17 часов, тип курса – предметный.

Программа элективного курса «Силы в природе» дополняет и развивает содержание базисного курса физики, является информационной поддержкой выбранного профиля дальнейшего образования. В процессе реализации программы курса учащиеся знакомятся с физическими измерениями и способами количественной оценки физических явлений, составляют и решают задачи, приобретают практические умения и навыки, расширяют политехнические знания и умения.

Цель курса: создание условий для формирования и развития интеллектуальных и практических умений в области физических исследований.

Задачи курса:

формирование у учащихся познавательного интереса к физике, технике, физическому исследованию; формирование понимания учащимися значения физических законов для овладения различными профессиональными умениями; оказание помощи учащимся в выборе профессии.

Программа элективного курса состоит из теоретической и практической частей.

В теоретическом блоке учащиеся получают новые теоретические сведения. В этой части программы предполагается составление и решение задач производственно-технического содержания, что способствует сознательному усвоению прикладного материала, расширяет политехнический кругозор.

В практическом блоке выполняются лабораторно-практические работы, в ходе которых учащиеся изучают важнейшие практические приложения физики.

Заканчивается элективный курс конференцией, на которой обсуждаются результаты самостоятельных исследований учащихся, подводятся итоги индивидуальной деятельности при выполнении лабораторных заданий, при составлении и решении задач производственного содержания.

Занятия при реализации программы курса проводятся в форме лекций и практикумов с использованием активных методов обучения (поисковых, исследовательских, игровых), в работе используется технология интенсификации обучения на основе схемных и знаковых моделей учебного материала ().

Основными результатами освоения учащимися содержания элективного курса может быть определенный набор умений и навыков по темам теоретических и практических занятий.

Умения:

наблюдать и изучать явления и свойства тел; описывать результаты наблюдений; выдвигать гипотезы; выполнять измерения; делать выводы и правильно оформлять результаты исследований; обсуждать результаты исследований и участвовать в дискуссии.

Знания:

о роли исследования в познании; о соотношении теоретического материала и исследования в познании; о жизни и деятельности ученых: Г. Галилея, И. Ньютона, , их роли в становлении физических законов и экспериментального метода исследования в физике; о правилах техники безопасности при работе с физическими приборами.

УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ  ПЛАН

№ п/п	Название темы	Количество часов	Календ. сроки	Форма проведения	Виды деятельности педагога	Материалы, которые будут разработаны учащимися в ходе занятия
I.	Теоретический блок 13 ч	Определяет задачи, содержание и объем каждой самостоятельной работы, ее место на уроке; продумывает методы обучения различным видам самостоятельной работы; инструктирует учащихся перед выполнением работы; приучает учащихся к самоконтролю; изучает и учитывает индивидуальные особенности учеников.
1.	Введение	1 ч	Беседа, повторение законов Ньютона
2.	Силы в природе 12 ч
а)	Сила упругости	2 ч	Лекция, демонстрация опытов, решение задач.	Решение задач. Р. - № 000, 164.
б)	Сила всемирного тяготения	2ч	Лекция, обсуждение вопросов, решение задач.	Составить и решить задачи на закон всемирного тяготения, используя справочный материал по физике.
в)	Сила тяжести	2 ч	Лекция, демонстрации, решение задач.	Решение качественных задач.  Т. -№ 000, 171, 172, 174.
г)	Вес тела. Невесомость.	2 ч	Фронтальный эксперимент, решение задач.	Доклад: исследования  по вопросам невесомости и перегрузок в космосе.
д)	Сила трения. Трения покоя.	2 ч	Лекция, демонстрации, решение задач.	Написать мини-сочинение на тему (по выбору): «Я, прокурор, обвиняю силу трения», «Я, адвокат, защищаю силу трения».
е)	Движение тела под действием нескольких сил.	2 ч	Лекция, решение задач.	Решить задачи. Р. - № 000, 209, 213.
II.	Практический блок 4 ч
1.	Лабораторный практикум	3 ч	Лабораторная работа, ответить на контрольные вопросы.	Исследователь ская работа: лабораторные работы № 1, №2, №3.
2.	Конференция	1 ч	Обсуждение результатов самостоятельных исследований и подведение итогов деятельности  учащихся при выполнении лабораторных работ, при составлении и решении задач производственного содержания.

СОДЕРЖАНИЕ КУРСА

(17 часов)

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Введение (1час)

Ознакомление с целью и задачами элективного курса. Повторение законов Ньютона.

Силы в природе (12 часов)

а) Сила упругости (2 часа)

Виды силы упругости:

сила натяжения нити; сила натяжения (сжатия) стержня (подразумевается, что деформация нити или стержня пренебрежимо мала); реакция опоры (всегда перпендикулярно поверхности опоры); сила упругой деформации: Fупр= - k·x, где  Fупр – сила, приложенная упругим элементом (пружина, резинка, мячик) к телу; k - коэффициент жесткости упругого элемента; х - величина сжатия или растяжения упругого элемента.

Демонстрации:

Опыт по взаимодействию одноименно и разноименно заряженных тел. Опыт по взаимодействию токов одинаково и противоположно направленных. Опыт на определение предела упругости и остаточной деформации. Опыт: виды упругих деформаций.

Решение задач.

Домашнее задание:

Жесткость данного куска проволоки равна k. Чему равна жесткость половины этого куска проволоки? Ответ обосновать.

б) Сила всемирного тяготения  (2 часа)

История открытия закона.

Почему сила тяготения пропорциональна массе тела?

Почему сила тяготения пропорциональна массе двух тел?

Почему сила тяготения обратно пропорциональна квадрату расстояния между телами?

Формулировка и математическое выражение закона.

Гравитационная постоянная. Ее физический смысл. Как она была измерена? Единица в СИ.

Пределы применимости закона всемирного тяготения.

Учет и использование закона для открытия новых планет.

Решение задач и обсуждение вопросов.

Домашнее задание:

Составить и решить задачу на закон всемирного тяготения, используя справочный материал по физике.

в) Сила тяжести (2 часа)

Разница между силой тяжести и силой тяготения.

Два способа нахождения силы тяжести: а) из закона всемирного тяготения; б) из второго закона Ньютона.

Независимость ускорения свободного падения от массы тела.

Разница между силой тяжести, силой тяготения и весом тела.

Введение понятия центра тяжести.

Демонстрации:

Опыт независимости  ускорения свободного падения от массы тела. Опыт по наблюдению деформации подвешенного на пружину тела. Опыт по нахождению центр тяжести плоских фигур.

Экспериментальное задание: проградуировать динамометр в качестве пружинных весов.

Решение задач.

Домашнее задание:

Решение качественных задач.

г) Вес тела. Невесомость. (2 часа)

Фронтальный эксперимент:

Определение веса тела, если тело покоится или движется прямолинейно и равномерно. Вывод формулы для расчета веса в четырех случаях (ускоренное движение вверх, ускоренное движение вниз, движение вверх и вниз с ускорением, противоположным по направлению начальной скорости). Определение веса тела на вогнутом и выпуклом мосту в верхней и нижней точке. Природа невесомости. Случаи перегрузки.

Решение задач.

Домашнее задание:

Доклад: исследования по вопросам невесомости и перегрузок в космосе.

д) Сила трения. Трения покоя. (2 часа)

Природа сил трения.

Сила трения – электромагнитная сила.

Сила трения прямо пропорциональна силе нормального давления (реакции опоры).

Роль силы трения.

Демонстрации:

Опыт с движущимися телами для обнаружения силы трения покоя и трения скольжения по горизонтальной и наклонной поверхности.

Решение задач.

Домашнее задание:

Написать сочинение на темы (по выбору): «Я, прокурор, обвиняю силу трения», «Я, адвокат, защищаю силу трения».

е) Движение тела под действием нескольких сил. (2 часа)

Проекция вектора в двухмерной системе координат.

Алгоритм решения задач на второй закон Ньютона.

Решение задач.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ (3ч.)

Лабораторная работа  №1

Измерение жесткости пружины.

Цель работы: найти жесткость пружины из измерений удлинения пружины при различных  значениях силы тяжести  Fт = mg, уравновешивающей силу упругости Fупр  на основе закона Гука: k=Fупр/IхI.

Средства измерения: 1) набор грузов масса каждого равна  mo= 0,100 кг, а погрешность ∆mо= 0,002 кг;  2) линейка с миллиметровым делением.

Материалы:  1) штатив с муфтой и лапкой;  2) спиральная пружина.

Лабораторная работа  №2

Измерение коэффициента трения скольжения.

Цель работы: определить коэффициент трения деревянного бруска, скользящего по деревянной линейке, используя формулу  Fтр = µP.

Средства измерения:  динамометр.

Материалы:  1) деревянный брусок,  2) деревянная линейка;  3) набор грузов.

Лабораторная работа  №3

Изучение движения тела, брошенного горизонтально.

Цель работы: измерить начальную скорость, сообщенную телу в горизонтальном направлении при его движении под действием силы тяжести.

Средства измерения: линейка с миллиметровыми делениями.

Материалы:  1) штатив с муфтой и лапкой;  2) лоток для пуска шарика;  3) фанерная доска;  4) шарик;  5) бумага;  6) кнопки;  7) копировальная бумага.

КОНФЕРЕНЦИЯ (1ч.)

ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ПОДГОТОВКИ УЧАЩИХСЯ

владеть компетенциями:

познавательной; информационной; коммуникативной; рефлексивной.

способны решать следующие жизненно-практические задачи:

самостоятельно приобретать и применять знания в различных ситуациях; работать в группах; аргументировать и отстаивать свою точку зрения, уметь слушать других; извлекать учебную информацию на основе сопоставительного анализа объектов; самостоятельно действовать в ситуации неопределенности при решении актуальных для них проблем.

Литература для учителя

,  . Физика: Учебник для  9 кл. сред. шк. - М.: Просвещение, 1990-1996 год. , , .  Опорные конспекты по кинематике и динамике: Книга для учителя: Из опыта работы.- М.: Просвещение, 1989 год. Демонстрационный эксперимент по физике в старших классах средней школы. Т.1. Механика, теплота. Под редакцией . Пособие для учителей. Изд. 2-е, испр.- М.: Просвещение, 1971 год. . Физика. Механика. Решение задач.- М.: Дрофа, 1999год. . Качественные задачи в средней школе. Пособие для учителя. Изд. 4-е переработ. и доп. - М.: Просвещение, 1972 год. . Физика. Задачник  10-11 классов.: Пособие для  общеобразовательных учебных заведений – 5-е изд., перераб.- М.: Дрофа, 2001год. Хрестоматия по физике: Учебное пособие для учащихся / Сост. , , Ю. А, Коварский и др.; под редакцией .- М.: Просвещение, 1982год. . Справочник школьника по физике: 7-11 кл. – М.: Дрофа, 1996год.

Литература для учащихся

,  – Физика: Учебник для  9 кл. сред. шк. - М.: Просвещение, 1990-1996 год. . Физика. Задачник  10-11 классов. : Пособие для  общеобразовательных учебных заведений – 5-е изд., перераб.- М.: Дрофа, 2001 год. Хрестоматия по физике: Учебное пособие для учащихся / Сост. , , Ю. А, Коварский и др.; под редакцией .- М.: Просвещение,

1982 год.

. Справочник школьника по физике: 7-11 кл. – М.: Дрофа, 1996 год.

Приложение  №1

Тема занятия. Введение.

Силы  в природе

1. Гравитационные сила тяготения сила  тяжести только притяжения

2. Электромагнитные сила упругости сила трения сила тяги выталкивающая сила сила реакция опоры притяжение и отталкивание

3. Слабые

4. Ядерные

Опорный конспект. 

Тема занятия.  Сила тяжести.

Сила тяготения  (для любых двух тел)

Если  m1 = M  (масса Земли),  m2 = m  (масса тела над Землей),  r – радиус Земли

По второму закону Ньютона

Fт = G  Сила тяжести  Fт = mg

g = G

g  зависит:

1) от высоты над Землей

2) от широты места (Земля – неинерциальная система отсчета)

3) от пород земной коры (гравитометрия)

4) от формы Земли (приплюснута у полюсов)

полюс – 9,83 м/с2 ----9,78 м/с2 – экватор

Центр тяжести у плоских фигур

Приложение  № 2

Лабораторная работа  №1

Измерение жесткости пружины.

Цель работы: найти жесткость пружины из измерений удлинения пружины при различных значениях силы тяжести  Fт = mg, уравновешивающей силу упругости Fупр, на основе закона Гука: k = .

Средства измерения: 1) набор грузов, масса каждого равна mo = 0,100 кг, а погрешность

Дmo =0,002 кг;  2) линейка с миллиметровыми делениями.

Материалы: 1) штатив с муфтами и лапкой;  2) спиральная пружина.

Порядок выполнения работы

Закрепите на штативе конец спиральной пружины (другой конец пружины снабжен стрелкой-указателем и крючком). Рядом с пружиной или за ней установите и закрепите линейку с миллиметровыми делениями. Отметьте и запишите то деление линейки, против которого приходится стрелка-указатель пружины. Подвесьте к пружине груз известной массы  и измерьте вызванное им удлинение пружины. К первому грузу добавьте второй, третий и т. д. грузы, записывая каждый раз удлинение |x| пружины. По результатам измерений заполните таблицу:

Номер опыта	m,  кг	mg,  H	|x|,  м

По результатам измерений постройте график зависимости силы упругости от удлинения и, пользуясь им, определите среднее значение жесткости пружины kср. Рассчитайте наибольшую относительную погрешность, с которой найдено значение kср (из опыта с одним грузом). В формуле ек = еm + еg + еx  еm = = = 0,02; 

еg = = =0,002; так как погрешность при измерении удлинения Дх = 1 мм,

то ех = .

Найдите Дk = еkkср  и запишите ответ в виде: k = kср± Дk.

Лабораторная работа  №2

Измерение коэффициента трения скольжения.

Цель работы: определить коэффициент трения деревянного бруска, скользящего по деревянной линейке, используя формулу Fтр = мР.

Средства измерения: динамометр.

Материалы:  1) деревянный брусок;  2) деревянная линейка;  3) набор грузов.

Порядок выполнения работы

Положите брусок на горизонтально расположенную деревянную линейку. На брусок поставьте груз. Прикрепив к бруску динамометр, как можно более равномерно тяните его вдоль линейки. Заметьте при этом показание динамометра. Взвесьте брусок и груз. К первому грузу добавьте второй, третий грузы, каждый раз взвешивая брусок и грузы и измеряя силу трения.

  По результатам измерений заполните таблицу:

Номер опыта	Р,  Н	Д Р,  Н	Fтр,  H	Д Fтр,  H

По результатам измерений постройте график зависимости силы трения от силы давления и, пользуясь им, определите среднее значение коэффициента трения  мср. Рассчитайте максимальную относительную погрешность измерения коэффициента трения. Так как  м = , то ем = еFтр + еР = . Найдите абсолютную погрешность  Дм =еммср  и запишите ответ в виде:  м = мср + Дм.

Лабораторная работа  № 3

Изучение движения тела, брошенного горизонтально.

Цель работы: измерить начальную скорость, сообщенную телу в горизонтальном направлении при его движении под действием силы тяжести.

Средства измерения: линейка с миллиметровыми делениями.

Материалы:  1) штатив с муфтой и лапкой;  2) лоток для пуска шарика;  3) фанерная доска;

4) шарик;  5) бумага;  6) кнопки;  7) копировальная бумага.

Порядок выполнения работы

С помощью штатива укрепите фанерную доску вертикально. При этом той же лапкой зажмите выступ лотка. Загнутый конец лотка должен быть горизонтальным. Прикрепите к фанере кнопками лист бумаги шириной не менее  20 см и у основания установки на полоску белой бумаги положите копировальную бумагу. Повторите опыт пять раз, пуская шарик из одного и того же места лотка, уберите копировальную бумагу. Измерьте высоту h и дальность полета l. Результаты измерения занесите в таблицу:

Номер опыта	h, м	l, м	lср,  м	Voср,  м/с

Рассчитайте среднее значение начальной скорости по формуле V0ср = l ср. Пользуясь формулами  х = V0срt  и  у = ,  найдите координату  х  тела (координата  у  уже подсчитана)  через каждые  0,05  с  и постройте траекторию движения на листе бумаги, прикрепленном к фанерной доске:

t, с	0	0,05	0,10	0,15	0,2
х, м	0
у, м	0	0,012	0,049	0,110	0,190

Пустите шарик по желобу и убедитесь в том, что его траектория близка к построенной

параболе.