Методика изучения «силы инерции» в школьном курсе физики
|
Введение 2
Глава 1. Теоретическая часть
1.1. Понятие инерции 4
1.2. Понятие силы инерции 5
1.2.1. Центробежная сила инерции 9
1.2.2. Проявление центробежных сил 11
1.2.3. Кориолисовы силы инерции 14
1.2.4. Проявление сил Кориолиса 16
Глава 2. Практическая часть
2.1. Формирование познавательного интереса учащихся 21
2.2. Календарно - тематическое планирование темы «Инерция» 22
2.3. Анализ школьных учебников по данной теме 27
2.4. Демонстрационные опыты по теме «Инерция» 27
2.5. Заключение 29
Список литературы 32
Приложение 1. Разработка урока на тему «Инерция» 33
Глава 1. Теоретическая часть
1.1. Понятие инерции 4
1.2. Понятие силы инерции 5
1.2.1. Центробежная сила инерции 9
1.2.2. Проявление центробежных сил 11
1.2.3. Кориолисовы силы инерции 14
1.2.4. Проявление сил Кориолиса 16
Глава 2. Практическая часть
2.1. Формирование познавательного интереса учащихся 21
2.2. Календарно - тематическое планирование темы «Инерция» 22
2.3. Анализ школьных учебников по данной теме 27
2.4. Демонстрационные опыты по теме «Инерция» 27
2.5. Заключение 29
Список литературы 32
Приложение 1. Разработка урока на тему «Инерция» 33
Темой данной выпускной квалификационной работы является методика изучения темы «Силы инерции» в школьном курсе физики.
Тема данного исследования на сегодняшний день актуальна в силу того, что ряд авторов признают силу инерции, как существующую, а не фиктивную. Введение сил инерции дает возможность описывать движение тел в любых (как инерциальных, так и неинерциальных) системах отсчета с помощью одних и тех же уравнений движения.
Следует отчетливо понимать, что силы инерции нельзя ставить в один ряд с такими силами, как упругие, гравитационные силы и силы трения, т.е. силами, обусловленными воздействием на тело со стороны других тел. Силы инерции обусловлены свойствами той системы отсчета, в которой рассматриваются механические явления. В этом смысле их можно назвать фиктивными силами. Введение в рассмотрение сил инерции не является принципиально необходимым. В принципе любое движение можно всегда рассмотреть по отношению к инерциальной системе отсчета. Однако практически часто представляет интерес как раз движение тел по отношению к неинерциальным системам отсчета, например по отношению, к земной поверхности. Использование сил инерции дает возможность решить соответствующую задачу непосредственно по отношению к такой системе отсчета, что часто оказывается значительно проще, чем рассмотрение движения в инерциальной системе.
Таким образом, актуальность исследования обусловлена тем, что в настоящее время появляется возможность для разработки методики изучения понятия «силы инерции» в курсе физики средней школы, что позволит повысить уровень систематизации знаний и даст возможность рассматривать с более глубоких научных позиций происходящие физические явления, а это, в свою очередь, будет способствовать формированию у школьников целостных представлений о современной физической картине мира.
Объектом исследования является процесс обучения физике в средней школе в условиях дифференцированного обучения.
Предмет исследования - методика изучения понятия «силы инерции» в процессе формирования у учащихся современной физической картины мира.
Цель исследования - создание и обоснование методики формирования понятия«силы инерции» в условиях дифференцированного обучения физике.
Гипотеза исследования: Изучение понятия «силы инерции» обеспечит повышение уровня научности знаний учащихся и будет способствовать формированию целостного представления о современной физической картине мира, если:
1) определены этапы формирования понятия «силы инерции»;
2) разработаны технологии обучения с учетом методических требований.
Исходя из цели и гипотезы исследования, были поставлены следующие задачи:
1. Проанализировать роль и место понятия «силы инерции» в процессе развития физической картины мира.
2. Определить целесообразность введения понятия «силы инерции» в курс механики средней школы.
3. Сформулировать условия формирования понятия «силы инерции».
4. Разработать методику изучения понятия «силы инерции» в условиях дифференцированного обучения.
Тема данного исследования на сегодняшний день актуальна в силу того, что ряд авторов признают силу инерции, как существующую, а не фиктивную. Введение сил инерции дает возможность описывать движение тел в любых (как инерциальных, так и неинерциальных) системах отсчета с помощью одних и тех же уравнений движения.
Следует отчетливо понимать, что силы инерции нельзя ставить в один ряд с такими силами, как упругие, гравитационные силы и силы трения, т.е. силами, обусловленными воздействием на тело со стороны других тел. Силы инерции обусловлены свойствами той системы отсчета, в которой рассматриваются механические явления. В этом смысле их можно назвать фиктивными силами. Введение в рассмотрение сил инерции не является принципиально необходимым. В принципе любое движение можно всегда рассмотреть по отношению к инерциальной системе отсчета. Однако практически часто представляет интерес как раз движение тел по отношению к неинерциальным системам отсчета, например по отношению, к земной поверхности. Использование сил инерции дает возможность решить соответствующую задачу непосредственно по отношению к такой системе отсчета, что часто оказывается значительно проще, чем рассмотрение движения в инерциальной системе.
Таким образом, актуальность исследования обусловлена тем, что в настоящее время появляется возможность для разработки методики изучения понятия «силы инерции» в курсе физики средней школы, что позволит повысить уровень систематизации знаний и даст возможность рассматривать с более глубоких научных позиций происходящие физические явления, а это, в свою очередь, будет способствовать формированию у школьников целостных представлений о современной физической картине мира.
Объектом исследования является процесс обучения физике в средней школе в условиях дифференцированного обучения.
Предмет исследования - методика изучения понятия «силы инерции» в процессе формирования у учащихся современной физической картины мира.
Цель исследования - создание и обоснование методики формирования понятия«силы инерции» в условиях дифференцированного обучения физике.
Гипотеза исследования: Изучение понятия «силы инерции» обеспечит повышение уровня научности знаний учащихся и будет способствовать формированию целостного представления о современной физической картине мира, если:
1) определены этапы формирования понятия «силы инерции»;
2) разработаны технологии обучения с учетом методических требований.
Исходя из цели и гипотезы исследования, были поставлены следующие задачи:
1. Проанализировать роль и место понятия «силы инерции» в процессе развития физической картины мира.
2. Определить целесообразность введения понятия «силы инерции» в курс механики средней школы.
3. Сформулировать условия формирования понятия «силы инерции».
4. Разработать методику изучения понятия «силы инерции» в условиях дифференцированного обучения.
Введение сил инерции вызывает различные толкования, и при изучении их возникают трудности, поэтому приводятся основные рассуждения.
Нет сил инерции. В неинерциальной системе отсчета несправедливы первый и второй законы динамики, силы взаимодействия тел еще не определяют ускорение тела.
Поэтому необходимо, сначала произвести динамический анализ движения данного тела относительно инерциальной системы отсчета. После того, как найдено движение тела относительно этой системы, можно по законам кинематики определить его движение и в неинерциальной системе отсчета.
Есть силы инерции. В этом случае формально справедливы первый и второй законы динамики, поэтому можно произвести динамический анализ движения тела прямо относительно неинерциальной системы отсчета, для этого необходимо к силам взаимодействия, действующим на данное тело, прибавить еще силы инерции. При поступательном движении неинерциальной системы силы инерции одинаковы во всех точках этой системы отсчета и не зависят от скорости движения тела относительно нее. Во вращающейся системе отсчета силы инерции различны в разных точках неинерциальной системы (центробежные силы) и зависят от относительной скорости движения (кориолисовы силы).
Физический смысл сил инерции только в том, что они учитывают ускорение тела, равномерно и прямолинейно движущегося относительно неинерциальной системы отсчета, - ускорение, имеющее место вследствие ускоренного движения системы отсчета. Прибавление сил инерции к внешним силам, действующим на тело, равносильно вычитанию из суммы внешних сил той их части, которая определяет центростремительное и кориолисова ускорение тела (в случае вращающейся системы отсчета) или ускорение неинерциальной системы отсчета (при поступательном ее движении). Оставшаяся часть внешних сил определяет ускорение относительно неинерциальной системы отсчета.
Проявление сил инерции на Земле играет важнейшую роль, как в построении физической картины мира, так и в жизни самих жителей нашей планеты. Из проделанной работы становится ясно понятно, что силы инерции не стоит оставлять без внимания, их необходимо учитывать в различных сферах деятельности. А также необходимо включить в курс средней школы понятия "силы инерции", что позволит повысить уровень систематизации знаний и даст возможность рассматривать с более глубоких научных позиций происходящие физические явления, а это, в свою очередь, будет способствовать формированию у школьников целостных представлений о современной физической картине мира.
В данной работе я теоретически изучила значение и задачи преподавания физики в школе, методы обучения физики. В практической части я сделала методическую разработку урока для седьмого класса в средней школе, где рассматриваются различные опыты по данной теме урока.
Таким образом, ученики познакомились, что такое инерция и силы инерции. Для углубленного изучение данной тему надо еще много раз посмотреть материалы. Авторы разных методических литератур между собой спорить, что сила инерции не должно изучать в школьных курсах. Ряд авторов признают силу инерции существующую, а не фиктивную.
В результате исследования были разработаны методика изучения понятия «силы инерции» в курсе механики средней школы. В ходе экспериментального исследования получены данные по формированию представлений о современной физической картине мира у школьников в процессе обучения физике и показатели эффективности внедрения разработанных методик.
Таким образом, с точки зрения достижения целей исследование можно считать законченным. Теоретически и экспериментально обосновано наличие обозначенной проблемы, найдены новые методические рекомендации для ее решения, в необходимой степени выполнена опытная проверка созданной методики. В целом гипотеза исследования подтверждена всей совокупностью полученных результатов. Изучение выдвинутой проблемы показало принципиальную важность ее решения для совершенствования теории и практики обучения физике. С точки зрения формирования знаний о современной физической картине мира по-новому видится решение многих частных вопросов методики обучения физике. И в этом потенциал темы не исчерпан.
Апробация - данная разработка урока применена при проведении зачетного урока на государственной педагогической практике. В Самагалтайской общеобразовательной школе №2 в период с 05. 09 по 15.10.2017 г.
Нет сил инерции. В неинерциальной системе отсчета несправедливы первый и второй законы динамики, силы взаимодействия тел еще не определяют ускорение тела.
Поэтому необходимо, сначала произвести динамический анализ движения данного тела относительно инерциальной системы отсчета. После того, как найдено движение тела относительно этой системы, можно по законам кинематики определить его движение и в неинерциальной системе отсчета.
Есть силы инерции. В этом случае формально справедливы первый и второй законы динамики, поэтому можно произвести динамический анализ движения тела прямо относительно неинерциальной системы отсчета, для этого необходимо к силам взаимодействия, действующим на данное тело, прибавить еще силы инерции. При поступательном движении неинерциальной системы силы инерции одинаковы во всех точках этой системы отсчета и не зависят от скорости движения тела относительно нее. Во вращающейся системе отсчета силы инерции различны в разных точках неинерциальной системы (центробежные силы) и зависят от относительной скорости движения (кориолисовы силы).
Физический смысл сил инерции только в том, что они учитывают ускорение тела, равномерно и прямолинейно движущегося относительно неинерциальной системы отсчета, - ускорение, имеющее место вследствие ускоренного движения системы отсчета. Прибавление сил инерции к внешним силам, действующим на тело, равносильно вычитанию из суммы внешних сил той их части, которая определяет центростремительное и кориолисова ускорение тела (в случае вращающейся системы отсчета) или ускорение неинерциальной системы отсчета (при поступательном ее движении). Оставшаяся часть внешних сил определяет ускорение относительно неинерциальной системы отсчета.
Проявление сил инерции на Земле играет важнейшую роль, как в построении физической картины мира, так и в жизни самих жителей нашей планеты. Из проделанной работы становится ясно понятно, что силы инерции не стоит оставлять без внимания, их необходимо учитывать в различных сферах деятельности. А также необходимо включить в курс средней школы понятия "силы инерции", что позволит повысить уровень систематизации знаний и даст возможность рассматривать с более глубоких научных позиций происходящие физические явления, а это, в свою очередь, будет способствовать формированию у школьников целостных представлений о современной физической картине мира.
В данной работе я теоретически изучила значение и задачи преподавания физики в школе, методы обучения физики. В практической части я сделала методическую разработку урока для седьмого класса в средней школе, где рассматриваются различные опыты по данной теме урока.
Таким образом, ученики познакомились, что такое инерция и силы инерции. Для углубленного изучение данной тему надо еще много раз посмотреть материалы. Авторы разных методических литератур между собой спорить, что сила инерции не должно изучать в школьных курсах. Ряд авторов признают силу инерции существующую, а не фиктивную.
В результате исследования были разработаны методика изучения понятия «силы инерции» в курсе механики средней школы. В ходе экспериментального исследования получены данные по формированию представлений о современной физической картине мира у школьников в процессе обучения физике и показатели эффективности внедрения разработанных методик.
Таким образом, с точки зрения достижения целей исследование можно считать законченным. Теоретически и экспериментально обосновано наличие обозначенной проблемы, найдены новые методические рекомендации для ее решения, в необходимой степени выполнена опытная проверка созданной методики. В целом гипотеза исследования подтверждена всей совокупностью полученных результатов. Изучение выдвинутой проблемы показало принципиальную важность ее решения для совершенствования теории и практики обучения физике. С точки зрения формирования знаний о современной физической картине мира по-новому видится решение многих частных вопросов методики обучения физике. И в этом потенциал темы не исчерпан.
Апробация - данная разработка урока применена при проведении зачетного урока на государственной педагогической практике. В Самагалтайской общеобразовательной школе №2 в период с 05. 09 по 15.10.2017 г.
Подобные работы
- Разработка моделей для изучения движения космических аппаратов средствами Mathcad на внеурочных занятиях по физике учеников старших классов
Дипломные работы, ВКР, физика. Язык работы: Русский. Цена: 4900 р. Год сдачи: 2018