Elena ErmakovaИспользование политехнического материала, материала, связанного с повседневной жизнью школьников, оживляет урок и способствует активизации познавательной деятельности учащихся в процессе обучения физике, закреплению и углублению получаемых ими знаний, а также развивает у них потребность в чтении дополнительной литературы.
На подобных уроках учитель получает возможность представить богатый иллюстративный материал к различным разделам курса физики. При этом ученик создает для себя наглядные образы, связывает физические закономерности с повседневной жизнью. Заключая в себе эмоциональный момент, такой материал легко воспринимается школьниками.
При привлечении политехнического материала рекомендуется использовать следующие методы и приемы обучения [1–3]:
1) рассказы, сообщения и/или лекции учителя на уроках для актуализации знаний;
2) постановка проблем для иллюстрации применения законов физики на практике;
3) подготовка учащимися докладов, рефератов, сообщений и их заслушивание на уроках, семинарах и конференциях по конкретным темам школьного курса физики;
4) составление и решение задач, в условиях которых содержатся данные по реальным техническим приборам, механизмам, установкам и т. п. [4, 5];
5) проведение экскурсий на производство и выполнение учащимися индивидуальных и групповых заданий по материалам экскурсий;
6) организация научно-исследовательской деятельности учащихся по вопросам техники, промышленности и экологии, связанным с физической наукой;
7) проведение исследовательских лабораторных работ по физике и решение задач с использованием местного краеведческого материала;
8) организация чтения научно-популярной и периодической литературы, материалов конференций, где приводится яркий и выразительный политехнический материал, с дальнейшим анализом прочитанного;
9) оформление презентаций, газет, стендов и/или альбомов для иллюстрации использования политехнического материала, местного краеведческого материала на занятиях по физике, математике и другим предметам.
Рассмотрим возможность одного из рассмотренных методов – игру-соревнование.
Как показывает практика, игры стимулируют активность школьников в приобретении и обобщении знаний, навыков и умений.
Игра состоит из пяти геймов, результаты оцениваются жюри. Участвуют две команды по 7–8 человек. Остальные учащиеся делятся на две группы поддержки и тоже участвуют в игре.
Игра «СЧАСТЛИВЫЙ СЛУЧАЙ»
«Автомобили, автомобили буквально все заполонили…»
(для учащихся 9–10-х классов)
Цели:
- показ связи физики и техники;
- повторение изученного в объединении теоретического и практического материала;
- развитие познавательного интереса;
- расширение политехнического кругозора.
Оборудование – мультимедийная установка.
Ход мероприятия
Ведущий. Сегодня мы поговорим об автомобилях, которые прочно вошли во все сферы нашей жизни. Проведем игру, объединяющую знания об автомобилях и знания по физике.
ГЕЙМ 1 «РАЗМИНКА»
Командам предлагается решить задачу. За каждый правильный ответ начисляется один балл. На решение задачи дается до 5 минут.
- Если автомобиль, движущийся со скоростью 36 км/ч, при торможении проходит путь, не превышающий 12,5 м, то считается, что ножной тормоз исправен. Определите возникающее при этом тормозное ускорение. (Ответ: 4 м/с2.)
- Автомобиль массой 1 т, движущийся со скоростью 30 м/с по горизонтальной дороге, начинает тормозить и останавливается. Определите его тормозной путь, если коэффициент трения шин о дорогу равен 0,3. (Ответ: 150 м.)
- Чему может быть равен коэффициент трения между шинами и поверхностью наклонной дороги (минимальное значение), чтобы автомобиль с включенным двигателем мог двигаться по ней вверх с ускорением 0,2 м/с2? Угол наклона дороги к горизонту 300. Все колеса автомобиля ведущие. (Ответ: 0,6.)
Замечание: задачу 3 решают обе команды одновременно.
ГЕЙМ 2 «А ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?»
Команда за верный ответ получает два балла [cм. также 6–8].
- На какую особенность строения газов указывает то, что воздух в цилиндре дизельного двигателя сжимается в 12–20 раз?
Ответ: в газах расстояние между молекулами во много раз больше, чем размеры самих молекул газа.
- Зачем в зимнее время в воду, используемую для охлаждения двигателей, добавляют антифриз?
Ответ: вода обладает большой удельной теплоемкостью – 4200 Дж/кг 0С, лучше других носителей отбирает тепло. Антифриз добавляют в воду для снижения температуры замерзания.
- Зачем некоторые автомобили имеют дополнительные противотуманные фары желтого цвета?
Ответ: меньше всего капельки воды (туман) рассеивают красный, оранжевый и желтый свет.
- Одинаковый ли путь проходят при повороте правые и левые колеса автомобиля?
Ответ: нет, за одно и то же время колеса пройдут разный путь, так как линейная скорость зависит от радиуса кривизны траектории, а значит, и от поворота, а скорость колес различна.
- Зачем увеличивают натяжение приводного ремня, передающего движение от шкива к шкиву, например от коленчатого вала к вентилятору?
Ответ: для увеличения силы трения.
- Куда выгодней поместить тяжелый груз: в кузов или прицеп автомобиля?
Ответ: тяжелый груз лучше поместить в кузов, так как при этом увеличивается сила трения ведущих колес о дорогу, а значит, и сила тяги.
- Почему смазочные материалы нужно защищать от попадания в них песка или пыли?
Ответ: песок и пыль увеличивают трение и износ деталей.
- Что будет, если между тормозной колодкой и тормозным барабаном автомобиля попадет масло?
Ответ: трение уменьшится, и тормоз перестанет работать.
- В каких агрегатных состояниях вода непригодна для использования в радиаторах автомобилей?
Ответ: в газообразном и твердом.
- В каком агрегатном состоянии находится бензин, когда мы ощущаем его запах? Когда заливаем в бензобак?
Ответ: в первом случае – в газообразном, во втором – в жидком.
- Почему в ходе гонки гонщики стараются пристроиться вплотную к идущей впереди машине («сесть на хвост»)?
Ответ: гоночная машина, «сидящая на хвосте» другой, увлекается вперед вихревым потоком, который оставляет идущая впереди машина, и испытывает меньшее лобовое сопротивление, поскольку передняя машина рассекает воздушный поток.
- Рама автомобиля представляет собой замкнутый контур. Будет ли в ней возникать индукционный ток при движении автомобиля в магнитном поле Земли?
Ответ: в объеме автомобиля магнитное поле Земли можно считать однородным, следовательно, магнитный поток меняться не будет, а значит, не будет и тока.
ГЕЙМ 3 «ОТГАДАЙ»
Участники первой команды должны мимикой и жестами изобразить задуманный ими физический термин, связанный с автомобилем. Вторая команда должна отгадать задуманный термин (1–2 попытки). В ходе этого гейма создаются зрительные образы физических терминов, что помогает их запоминанию.
ГЕЙМ 4 «КАПИТАН, КАПИТАН, УЛЫБНИТЕСЬ…»
Ведущий. А теперь капитаны команд попробуют рассмотреть движение автомобиля и выполнить следующее задание (капитанам выдают карточки с заданием, побеждает тот, кто справится с заданием быстрее):
На мокром шоссе автомобиль может обладать ускорением торможения не более 2 м/с2. Ведя автомобиль со скоростью 36 км/ч, шофер реагирует на замеченную опасность в течение 1 с, принимает решение остановить автомобиль и начинает тормозить.
Рассмотрите движение этого автомобиля, ответив на следующие вопросы:
- Какое расстояние пройдет автомобиль за 1 с до начала торможения?
- Сколько времени должен действовать тормоз, чтобы автомобиль остановился?
- Какое расстояние пройдет автомобиль за время торможения?
- Какое расстояние пройдет автомобиль с момента, когда шофер заметил опасность, до полной остановки?
ГЕЙМ 5 «ЗАМОРОЧКИ ИЗ БОЧКИ»
Предлагаем несколько количественных задач, составленных на основе различных данных об автомобилях, на решение команде отводится не более 5 минут:
- Каков должен быть минимальный радиус дуги поворота автомобиля, если он движется со скоростью 18 м/с, а коэффициент трения шин о дорогу 0,4?
- Определите начальную скорость автомобиля массой 2 т, если под действием силы трения 16 кН он остановился через 50 м.
- Через 20 с после начала движения автомобиль массой 1,5 т развил скорость 90 км/ч. Определите силу тяги автомобиля, если коэффициент трения шин о дорогу равен 0,02.
- Тормозной путь легкового автомобиля с начальной скоростью 54 км/ч на сухом асфальте равен 20 м, на загрязненной мокрой дороге – 75 м. Определите коэффициенты трения для указанных случаев.
- Автомобиль, подъезжая к светофору со скоростью 10 м/с, тормозит в течение 4 с и останавливается рядом со светофором. Определите тормозной путь автомобиля при этом.
- Тормоза автомобиля сообщают ему ускорение 6 м/с2. Какова длина тормозного пути автомобиля при начальной скорости 60 км/ч? Как изменится длина тормозного пути, если начальная скорость равна 80 км/ч при том же тормозном ускорении?
- При аварийном торможении автомобиль, скорость которого была 20 м/с, остановился через 5 с. Определите тормозной путь автомобиля при условии, что ускорение торможения 6 м/с2.
ГЕЙМ ДЛЯ БОЛЕЛЬЩИКОВ
- Каково назначение рисунка протектора на шинах автомобильных колес? (Ответ: лучшее сцепление с грунтом.)
- Почему для запрещающих сигналов на транспорте принят именно красный цвет? (Ответ: красные лучи имеют большую длину волны по сравнению с другими, входящими в спектр. Поэтому они меньше задерживаются атмосферой и частицами, в ней взвешенными (туман, пыль), следовательно, они лучше видны издалека.)
- Зачем гоночному автомобилю крылья? (Ответ: для того чтобы лучше прижимало к дороге.)
- Как называется прибор, который определяет количество оборотов двигателя? (Ответ: тахометр.)
- Какое вещество являлось топливом в первом автомобиле? (Ответ: дрова.)
- Что в переводе с греческого означает слово автомобиль? (Ответ: «самодвижущийся».)
- Какую величину автомобиль может менять во время пути, то увеличивая, то уменьшая ее? (Ответ: скорость.)
- О чем идет речь в поговорке «Сами не видят, а другим показывают»? (Ответ: о дорожных знаках.)
- Как называются соревнования, проходящие по труднопроходимым местам на автомобилях? (Ответ: ралли.)
- Вспомните скороговорку о девочке, нарушающей правила дорожного движения. (Ответ: «Шла Саша по шоссе и сосала сушку».)
- Для чего на первых автомобилях закрепляли резиновую аптекарскую «грушу» с небольшим раструбом? (Ответ: груша использовалась для звукового сигнала.)
- На перекрестке имеется светофор и дежурит регулировщик. Чьим указаниям надо подчиняться, если сигналы светофора не совпадают с жестами регулировщика? (Ответ: нужно подчиняться жестам регулировщика.)
- Какой стороны должен придерживаться пешеход, который идет по дороге без тротуаров? (Ответ: левой стороны.)
- Двигатель автомобиля соединяется с ведущими колесами при помощи трансмиссии, состоящей из сцепления, коробки передач и системы валов и шарниров. Сцепление позволяет отсоединять двигатель от коробки передач, что облегчает ее переключение. Диск сцепления, соединенный с первичным валом коробки передач, прижимается к маховику двигателя пружинами. Это позволяет передавать крутящий момент в последующие элементы трансмиссии. При износе диска сцепления сила его прижатия к маховику уменьшается и сцепление может начать «пробуксовывать». Один из водителей при появлении этой неисправности решил ехать на «повышенных» передачах, а другой в той же ситуации – на «пониженных». Кто из них успешно добрался до ближайшей станции техобслуживания?
По окончании игры жюри подводит ее итоги.
С целью разнообразия игры между геймами можно предложить школьникам ряд интересных факторов про автомобили.
Количество заданий (геймов) или задач можно уменьшать или увеличивать. Это зависит от времени проведения игры и ее целей [9–12], а также от уровня знаний и умений обучающихся. Предлагаемые задачи из сценария можно разделить по сложности, что позволяет учителю осуществлять дифференцированный подход к обучению.