Тема: «Физика в освоении космоса: от законов Ньютона до космических скоростей».
Класс: 9.
Тип урока: урок изучения нового материала с элементами практикума.
Цели:
Предметные: сформировать понимание связи законов механики с космическими полётами; научить рассчитывать первую космическую скорость; объяснить явления невесомости и перегрузки.
Метапредметные: развить умение применять формулы к реальным ситуациям, работать в группе, критически оценивать данные.
Личностные: показать вклад отечественных учёных (Циолковский, Королёв) в космонавтику, усилить мотивацию к изучению физики через практическую значимость.
План урока (45 минут)
1. Мотивация и актуализация (7–8 минут)
Форма: фронтальная беседа + мини-видеофрагмент (30–40 секунд) старта ракеты или вид Земли из космоса.
Вопросы для запуска обсуждения:
Почему ракета летит вверх, если на неё действует сила тяжести?
Как вообще можно «заставить» объект летать вокруг Земли, а не падать на неё?
Что чувствуют космонавты при старте и на орбите?
Связь с ранее изученным: напомнить 2‑й и 3‑й законы Ньютона, закон всемирного тяготения, центростремительное ускорение.
Это реализует ваш интерес к интерактивным подходам: вместо «рассказа учителя» проблемные вопросы, которые заставляют вспомнить уже известные законы.
2. Изучение нового (15–17 минут)
Ключевые идеи:
Реактивное движение и 3‑й закон Ньютона. Ракета отталкивается от выбрасываемых газов: действие равно противодействию.
Центростремительная сила как сила тяготения. На орбите сила всемирно
го тяготения «работает» как центростремительная, удерживая спутник на круговой траектории.
Первая космическая скорость. Минимальная скорость, при которой тело
становится спутником планеты.
Формула первой космической скорости (выводится на доске вместе с клас
сом):
v1=
Для низких орбит (h≪R) приближённо:
v1≈
Расчёт на доске: подставить g=9,8 м/с2, R=6370 км и получить значение
около 7,9 км/с.
Объяснение невесомости и перегрузок:
Невесомость -состояние, когда тело движется только под действием силы тяжести (свобод
ное падение). На орбите корабль и всё внутри него падают с одинаковым
ускорением, поэтому нет давления на опору.
Перегрузка — увеличение веса из‑за ускоренного движения (старт ракеты).
3. Интерактивная практика (12–15 минут)
Разделите класс на 3 группы, дайте карточки с заданиями:
Группа 1 — «Расчётчики»:
Рассчитайте первую космическую скорость для Земли по приближённой формуле. Проверьте, получится ли примерно 7,9 км/с. Обсудите, что произойдёт, если скорость будет чуть меньше или чуть больше.
Группа 2 — «Эксперты по перегрузкам и невесомости»:
Объясните простыми словами, почему космонавты испытывают перегрузки
при старте, но невесомость на орбите. Приведите 1–2 бытовых примера, где можно почувствовать кратковременную «перегрузку» или «почти невесомость» (лифт, американские горки).
Группа 3 — «Историки науки»:
Подготовьте 2–3 предложения о роли К. Э. Циолковского в развитии космонавтики (идеи
реактивного движения, многоступенчатых ракет). Свяжите его идеи с 3‑м
законом Ньютона и законом сохранения импульса.
После 8–10 минут работы — короткое выступление каждой группы (1–2 минуты), остальные задают 1 вопрос.
Такой формат опирается на преимущества интерактивных подходов:
ученики не просто слушают, а добывают и объясняют знания, обсуждают и
задают вопросы.
4. Закрепление (5–7 минут)
Проведите мини-викторину из 4–5 вопросов (можно устно или через карточки):
Какая сила удерживает спутник на орбите? (Сила всемирного тяготения.)
Чему примерно равна первая космическая скорость для Земли? (7,9 км/с.)
Почему на орбите возникает невесомость? (Свободное падение.)
Какой закон объясняет принцип работы ракетного двигателя? (3‑й закон
Ньютона.)
Что такое перегрузка? (Увеличение веса тела из‑за ускоренного движения.)
5. Рефлексия и домашнее задание (3 минуты)
Рефлексия: 1–2 предложения по шаблону:
«Сегодня я понял, что…»
«Мне было интересно/трудно…»
Домашнее задание (на выбор):
Вариант А: рассчитать первую космическую скорость для Луны (используя справочные данные: MЛуны, RЛуны).
Вариант Б: подготовить короткое сообщение (5–6 предложений) об одном из достижений учёных‑физиков в развитии ракетной техники (например, С. П. Королёв, В. П. Глушко) — это связано с вашим интересом к влиянию учёных на технику.
Вариант В: придумать 3 вопроса для викторины по теме «Космос и физика», которые можно задать одноклассникам.
Материалы и оборудование
Проектор/экран для показа короткого видеофрагмента.
Карточки для групповой работы.
Справочные данные (масса и радиус Земли, Луны, G, g).
Доска и мел/маркер.
Физкультминутка поддерживает тему и не требует много места. Ученики могут сами «проиграть» физические
явления.
«Старт ракеты» (акцент на ускорение и перегрузки)
Подходит после объяснения перегрузок при старте.
Исходное положение: стоя, ноги на ширине плеч, руки вдоль тела.
«Подготовка к старту»: 3 медленных глубоких вдоха и выдоха (имитация
проверки систем).
«Отсчёт перед стартом»: все вместе громко считают: «5, 4, 3, 2, 1 — пуск!» На слово «пуск» — резкий подъём на носки с поднятыми вверх руками (
напрягаем мышцы, как при перегрузке). Держим 3–4 секунды.
«Полёт»: плавное опускание на полную стопу, руки в стороны (как крылья-стабилизаторы), 5 мягких наклонов корпуса влево‑вправо.
«Выход на орбиту»: 8 спокойных шагов на месте, затем замираем в позе «невесомости»: слегка наклоняемся вперёд, руки свободно «парят» перед собой, стараемся не напрягать плечи. Держим 5–7 секунд.
«Приземление»: медленно приседаем на корточки, руки на колени, спокой
ный выдох. Затем встаём в исходное положение.
Связь с физикой: учитель коротко комментирует: «На старте вы почувство
вали, как напрягаются мышцы — это как перегрузка. В позе „невесомости“
тело будто не давит на опору — именно это испытывают космонавты на
орбите».
Советы по проведению
Безопасность: движения простые, без прыжков и резких поворотов головы. Если в классе есть ученики с ограничениями по здоровью, предложите им выполнять «облегчённую» версию (сидя на стуле или только руками).
Темп: держите ритм спокойным, чтобы успеть связать движения с физикой. Лучше меньше повторений, но с осмысленными комментариями.
Интерактив: можно попросить 1–2 учеников вести счёт или подавать команды («5, 4, 3, 2, 1 — пуск!») — это
поддержит интерактивную форму.
Распределение времени по этапам
Этап | Время | Деятельность учителя и учеников | Связь с интерактивными подходами и вашими запросами |
Организационный момент, мотивация, актуализация | 7 минут | Показ 30–40‑секундного видеофрагмента (старт ракеты/вид Земли из космоса). Проблемные вопросы: почему ракета летит вверх, как удержать объект на орбите, что чувствуют космонавты. Краткий опрос по 2‑му и 3‑му законам Ньютона, закону всемирного тяготения, центростремительному ускорению. | Проблемные вопросы запускают мышление и опираются на уже известные темы. |
Изучение нового материала | 12 минут | Объяснение реактивного движения через 3‑й закон Ньютона. Вывод формулы первой космической скорости на доске вместе с классом: v1=GR+hM, приближённо v1≈gRПодстановка g=9,8 м/с2, R=6370 км и получение ≈7,9 км/с. Объяснение невесомости (свободное падение) и перегрузок (ускоренное движение). | Совместный вывод формулы повышает вовлечённость. Расчёт с реальными числами делает физику «осязаемой». |
Физкультминутка | 3 минуты | «Старт ракеты» (акцент на ускорение и перегруз ки) | Физическая активность снимает утом ление, а комментарии закрепляют связь движения с физикой. |
Интерактивная практика (групповая работа) | 12 минут | Класс делится на 3 группы: 1) «Расчётчики» — считают первую космическую скорость, обсуждают, что будет при чуть меньшей/большей скорости. 2) «Эксперты по перегрузкам и невесомости» — объясняют явления простыми словами, приводят бытовые примеры (лифт, американские горки). 3) «Историки науки» — готовят 2–3 предложения о К. Э. Циолковском, связывают его идеи с 3‑м законом Ньютона и законом сохранения импульса. Затем каждая группа кратко выступает (1–2 минуты), остальные задают по 1 вопросу. | Групповая работа и мини‑выступления развивают метапредметные навы ки и поддерживают интерактив. Связь с учёными отвечает интересу к влиянию физиков на технику. |
Закрепление (мини‑викторина) | 5 минут | 4–5 вопросов (устно или по карточкам): какая сила удерживает спутник на орбите; чему равна первая космическая скорость; почему возникает невесо мость; какой закон объясняет работу ракетного двигателя; что такое перегрузка. | Это продолжение развития метапредметных навыков |
Рефлексия и домашнее задание | 6 минут | Рефлексия по шаблонам: «Сегодня я понял, что…», «Мне было интересно/трудно…». Домашнее задание на выбор: рассчитать первую космическую скорость для Луны; подготовить сообщение об учёном (С. П. Королёв, В. П. Глушко); придумать 3 вопроса для викторины. | Выбор задания повышает мотивацию. Тема учёных формирует линию про влияние физиков на развитие техни ки. |
