Муниципальное общеобразовательное учреждение
«Средняя общеобразовательная школа №34»
Урок-лабораторная работа
«Исследование зависимости периода и частоты свободных колебаний нитяного маятника от его длины»
с применением программно-аппаратных комплексов.
Разработала:
Ирматова Наталья Анатольевна
Учитель физики
г.Бийск 2025г.
Информационная записка
Современные тенденции в образовании подчеркивают необходимость интеграции разных учебных предметов, способствующих развитию межпредметных связей и повышению уровня учебно-познавательной мотивации учащихся. Одной из эффективных форм реализации интеграционного подхода являются уроки, объединяющие элементы физики и информатики.
Использование цифровых инструментов, таких как виртуальные лаборатории, становится важнейшим элементом образовательного процесса, позволяя учащимся глубже осваивать материал и развивать ключевые компетенции XXI века.
Интегрированные уроки представляют особую ценность сочетая теоретические основы физики с практической деятельностью, направленной на освоение новых технологий. Применение виртуальных лабораторий способствует активизации познавательного интереса, развивает способность самостоятельно ставить эксперименты и осмысленно подходить к результатам наблюдений.
Основой для построения таких уроков служит создание ситуаций, в которых учащиеся могут одновременно изучать законы природы и овладевать современными методами обработки и анализа данных, применяя новейшие информационно-коммуникационные технологии.
Задача интегрированных уроков заключается в том, чтобы сформировать у учащихся целостное представление о природных явлениях и технологических возможностях, демонстрируя взаимозависимость двух направлений науки и техники.
Интеграционная форма уроков позволяет не только повысить уровень усвоения знаний, но и подготовить выпускников школы к успешной адаптации в условиях стремительно развивающегося цифрового мира, обеспечивая готовность к решению сложных научно-технических задач будущего.
Технологическая карта урока
Предмет: Физика, Информатика
Класс: 11 класс
Тема: «Исследование зависимости периода и частоты свободных колебаний нитяного маятника от его длины»
Тип урока: Интегрированный урок. Урок-лабораторная работа с применением программно-аппаратных комплексов.
Цели и задачи урока: Развитие практических навыков учащихся, и применения теоретических знаний к смоделированной ситуации. Развитие алгоритмического мышления средствами среды программирования Python.
Образовательные цели:
Повторение темы «Механические колебания», понятий физический и математический маятник
Применение формулы периода колебаний математического маятника для определения ускорения свободного падения
Понимание связи между периодом и частотой колебаний, длиной маятника и периодом колебаний.
Овладение методами планирования и проведения физического эксперимента.
Применение технических устройств для повышения точности измерений
Закрепление навыков анализа и интерпретации результатов наблюдений.
Получение опыта работы с виртуальное лабораторией и средой программирования Python для автоматизации расчетов.
Ознакомление с принципами статистической обработки данных и оценивания погрешности.
Навык визуализации данных и построения графиков.
Установление прочных связей между предметами физика и информатика, демонстрация важности математики и компьютерных технологий в естественно-научных дисциплинах.
Воспитательные цели:
Повышение интереса к изучению физики и информатики через практику решения реальных задач.
Стимулирование познавательной активности, критического мышления и инициативности.
Акцент на ценность науки и технического прогресса в современной жизни.
Поддержка командной работы и сотрудничества среди учащихся.
Развитие самостоятельности при проведении исследований и обработке данных.
Совершенствование ответственности за собственную учебную деятельность.
Развивающие цели:
Активизация процессов логического мышления и систематизации знаний.
Выработка умения анализировать информацию, сопоставлять теорию и практические наблюдения.
Формирование регулятивных навыков (самоорганизация, самоконтроль).
Развитие коммуникативных способностей (работа в группе, умение выражать мысли).
Предоставление опыта исследования и экспериментирования, близкого к будущей научной или инженерной деятельности.
Создание предпосылок для дальнейшего выбора профессии, связанной с наукой и технологиями.
Оборудование и материалы: ноутбук с необходимым ПО, интерактивная доска, штатив с муфтой и кольцом, шарик с нитью, сантиметровая лента, метроном (секундомер), калькулятор.
Методические материалы:
Физика, 11 класс/ Мякишев Г.Л., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М. под редакцией Парфентьевой Н.А., Акционерное общество «Издательство «Просвещение»
Информатика. 11 класс. Босова Л.Л., Босова А.Ю. Общество с ограниченной ответственностью «БИНОМ. Лаборатория знаний»; Акционерное общество «Издательство «Просвещение»
Босова, Л. Л. Информатика. Базовый уровень. 10– 11 классы. Компьютерный практикум / Л. Л. Босова, А. Ю. Босова, И. Д. Куклина и др. — М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2021. — 144 с.
Виртуальные лабораторные работы: https://efizika.ru
Ход урока | ||||
Этапы урока | Цель этапа | Деятельность учителя | Деятельность обучающихся | Формируемые УУД |
1. Организационный момент | Организация начала урока, постановка целей урока | Приветствие класса, проверка готовности, мотивация на активную работу | Приветствуют учителя, настраиваются на продуктивную работу | Коммуникативные, личностные |
2. Актуализация знаний | Повторение и активизация базовых понятий и формул | Учитель задаёт вопросы классу:1. Какое движение называют колебательным? 2.Какие виды колебательных систем вы знаете? 3.Дайте определение периода колебания 4. Чему равен период математического маятника? 5.Как связаны между собой период и частота свободных механических колебаний? | Учащиеся отвечают устно, вспоминают пройденный материал и формулу для расчета периода колебаний математического маятника | Познавательные, регулятивные |
3. Эксперимент с физическим маятником (групповая работа) | Закрепление знаний путём самостоятельного проведения физического эксперимента | Учитель проводит инструктаж по ТБ, контролирует ход эксперимента | Группа собирает экспериментальную установку, проводит ряд опытов, собирая данные для расчетов, и записывает их в рабочую тетрадь | Познавательные, коммуникативные, регулятивные |
4. Работа с автоматизацией измерений | Освоение способов автоматической фиксации данных | Учитель демонстрирует возможности метронома, поясняет принципы регистрации колебаний | Используют цифровое устройство для точного измерения периода колебаний | Информационные, коммуникативные, познавательные |
5. Работа с виртуальной лабораторией (моделирование колебаний) | Моделирование реального физического явления, освоение возможностей онлайн-лабораторий | Учитель проводит инструктаж по ТБ, показывает работу с симулятором, руководит процессом моделирования и анализа результатов | Работая в парах, исследуют зависимость периода колебания от длины подвеса | Познавательные, информационные, коммуникативные |
6. Программирование на Python | Формирование навыков автоматизированного расчета ускорения свободного падения | Учитель объясняет структуру программы, помогает писать код, контролирует реализацию лабораторной работы | Выполняют программу на Python, тестируют её работоспособность, анализируют полученный результат | Познавательные, информационно-коммуникационные, метапредметные |
7. Подведение итогов урока | Оценка эффективности проведенного урока, рефлексия, фиксация достигнутых результатов | Совместно подводит итоги урока, обобщает изученный материал, хвалит наиболее активных ребят | Учащиеся предоставляют отчет о проделанной работе, озвучивают результаты расчетов, оценивают свою вовлеченность | Личностные, коммуникативные, регулятивные |
8. Домашнее задание | Продолжение развития самостоятельной учебной деятельности вне школы | Учитель озвучивает домашнее задание: повторить определение и формулы. Решить задачи на стр.65 | Записывают домашнее задание, понимают требования и объем предстоящей работы | Познавательные, регулятивные, личностные |
По итогам интегрированного урока по информатике и физике в 11 классе, направленного на исследование метода измерения ускорения свободного падения при помощи маятника, можно сделать следующие выводы:
Учащиеся успешно применили теоретические знания о периоде колебаний математического маятника и связали их с определением ускорения свободного падения, а также осознали необходимость учета условий эксперимента.
Школьники овладели современными инструментами: использовали цифровые средства для измерения времени, работали с онлайн-лабораториями и программой Python для обработки данных.
Участники провели реальный физический эксперимент, обработали полученные данные, сделали вывод о величине ускорения свободного падения.
Применили научные подходы к оценке погрешностей и проверке точности собственных измерений.
Через участие в коллективной деятельности были развиты коммуникабельность, чувство ответственности и способность к совместной работе.
Возникло осознанное восприятие роли науки и техники в повседневной жизни, укрепилось стремление самостоятельно добывать знания и применять их на практике.
Учебные мероприятия подобного типа рекомендуем повторять регулярно, интегрируя другие предметы и углубляя сложность проводимых экспериментов.
Целесообразно расширение круга рассматриваемых проблем и включение большего объема творческих элементов (создание собственных проектов, исследований).
Данный урок стал эффективным инструментом для всестороннего интеллектуального роста и воспитания будущего поколения исследователей и инженеров.
