Физика в архитектуре

Урок начинается с создания проблемной ситуации – главного средства активизации мыслительной деятельности. Затем проходят основные этапы: формулирование проблемы, поиск способов её решения, формулирование выводов, подведение итогов. Урок-конференция был задуман с целью обобщения знаний по теме «Статика твёрдого тела». Главное – показать значимость и важность физики, лежащей в основе научно-технического прогресса и жизни человека, и применение знаний на практике.

Формируемые общеучебные умения: поиск, получение, обработка и представление информации.

Цели урока: • повторить некоторые вопросы раздела механики «Статика» • рассмотреть применение законов статики в строительстве • заинтересовать учащихся исследовательской деятельностью • развивать умение обобщать, сопоставлять и применять полученные знания на практике • воспитывать чувство коллективизма, взаимопомощь, умение работать в группе.

Организация деятельности учащихся в ходе подготовки к уроку

Первая неделя. После обсуждения темы урока-конференции учащиеся делятся на мини-группы по 3–4 человека, каждая из которых будет исследовать одну из проблем. Учитель в беседах с каждой группой уточняет, что надо доказать в опытах, договаривается о форме представления результатов. Ученики продумывают план проведения опытов, создание фотоматериалов, сбор данных. Затем обсуждается вопрос, как найти источники информации и как их использовать с соблюдением авторских прав.

Вторая неделя. Группы работают самостоятельно. Учитель консультирует, помогает в поиске ресурсов.

Третья неделя. Учащиеся готовят мини-презентации своих проектов.

Четвёртая неделя. Проводится защита проектов в форме урока-конференции, на которую приглашаются другие ученики и учителя. Мини-презентации всех групп сводятся в общую презентацию (представлена как электронное приложение к № 7. – Ред.).

Методические рекомендации к проведению урока

Учитель сообщает о необходимости знаний условия равновесия тел: «Овладев законами механики, человек широко использует их в своей практической деятельности, сооружая здания, памятники, башни и т. п., прочность и устойчивость которых обеспечиваются в соответствии с законами физики».

Слайды 1–3 (вводные). Урок-конференция подготовлена учащимися 10-го класса Краснопахорской школы под руководством учителя физики с целью рассмотрения применения законов статики в архитектуре. (URL: http://www.slyusar.ru)

Слайд 4 (мотивационный). Учитель даёт информацию к размышлению, демонстрируя слайд с Медным всадником – памятником Петру I, – созданным французским скульптором Этьеном Морисом Фальконе. Вопрос: как вздыбленный конь удерживается на двух опорах (копытах)? Как скульптор обеспечил равновесие скульптуры?

Слайд 5. Заслушивается рассказ первой группы об истории создания памятника. Учащиеся заключают, что для создания скульптуры автору пришлось решить проблему равновесия тела.

Учитель. Как повысить устойчивость?

Ученик. Из теории известно: чтобы тело находилось в равновесии, необходимо, чтобы линия действия силы тяжести не выходила за пределы площади опоры. Значит, надо увеличить площадь опоры.

Учитель (слайд 6). У вас на столах спичечные коробки. Предлагаю вам составить из них высокую колонну. У кого окажется выше? (Слайд 7). Как вы думаете, что надо сделать, чтобы удержать скачущего всадника?

Слайд 8. И вновь скульптура Медного всадника. Теперь учащиеся готовы к решению проблемы, поставленной в начале проекта.

Ученик (группа 1). Для усиления устойчивости коня необходимо создать ещё одну точку опоры. Скульптор смещает центр тяжести в нижнюю часть туловища коня, утяжеляя её, и создаёт монументальный пьедестал. Тем самым он увеличивает устойчивость всего памятника и, кроме того, находит третью точку опоры: это змея, попираемая конём и соединённая с его хвостом. Скульптор Ф.Г. Гордеев, лепивший змею, воплотил замысел так умело, что змея оказалась органически включённой в композицию памятника.

Слайды 9–11 (группа 2). Ученик рассказывает о падающей Пизанской башне. Другой ученик строит из книг «Пизанскую башню» и делает вывод, что эта конструкция будет устойчива, т. к. отвесная линия, проведённая из центра тяжести тела, не выходит за пределы основания. (URL: http://photo.tourtrans.ru)

Слайды 12–18 (группа 3). Ученик рассказывает, что кроме Пизанской есть немало и других падающих башен. Показывает снимки. (URL: http://www.ptsgroup.ru; http://www.lovemyplanet.ru; http://www.supernovum.ru; http://markiz.diary.ru)

Слайд 19. Учитель. Требования к конструктивным элементам зданий: прочность, жёсткость и устойчивость.

Слайды 20–23 (группа 4). Ученики рассказывают, как достигается условие прочности конструкций и сводов, поясняют опытами.

Слайды 24–26. Учитель сообщает о проблеме увеличения жёсткости балок и колонн, приводит как пример Шуховскую башню – самое лёгкое и прочное сооружение. Особенность её конструкции в том, что все элементы работают только на сжатие. (URL: http://winnukem.livejournal.com)

Слайды 27–28. Учитель сообщает об одном из требований к устойчивости башен и других высотных сооружений – близкое к земле расположение центра масс. Рассказывает, как рассчитывают фундаменты, как определяют силу давления на грунт. Приводит как пример Останкинскую телебашню, секрет её устойчивости – устройство по принципу неваляшки.

Слайды 29–36 (группа 5). Ученик рассказывает об устройстве неваляшки и главном условии – центр тяжести находится на самом низком уровне. Другие ученики поясняют опыты со спичечными коробками, имитирующими устойчивые колонны и высотные сооружения. Сообщают о самом высоком здании мира – небоскрёбе на Тайване, построенном как неваляшка. (URL: http://winnukem.livejournal.com; http://www.zateevo.ru)

Слайд 37. Заключительное слово учителя.

Слайд 38. Домашнее задание.

Слайд 39. Список источников информации.

Любовь Станиславовна Деньга – учитель физики высшей квалификационной категории, окончила МОПИ им. Н.К. Крупской в 1984 г., педагогический стаж 20 лет, причём в одной и той же школе. Постоянно с детьми участвует в олимпиадах и НПК. Больше всего радуют творческие работы учеников, это и есть хобби учителя. Семья – муж и сын-семиклассник – понимают, терпят и помогают.