3.2. Рух Землі і Місяця. Розв’язування задач на рівномірний рух по колу.

 На попередній лабораторній роботі №4,  учні вже визначали кількість обертів N , час  t , обчислювали період  T, частоту n, вимірювали радіус R і за формулою визначали швидкість кульки по колу. Є також додаткове завдання про швидкість точки на кінці секундної стрілки. (lr7kl.blogspot.com)

 Тепер логічний крок — перенести ці характеристики на реальні природні об'єкти — Землю і Місяць — і використати їх для розв'язування задач.

Модельна програма саме в цій темі передбачає «Рух Землі і Місяця», а серед очікуваних результатів 7 класу — обчислення характеристик рівномірного руху по колу під час розв'язування задач, інтерпретацію даних та представлення інформації в різних формах.

Тип уроку: урок застосування та розвитку знань і вмінь.

Основна ідея уроку: використати сформовані поняття періоду, частоти та швидкості руху по колу для пояснення руху Землі й Місяця та розв'язування практико-орієнтованих задач.

---

Результати навчання у фокусі уроку

Група	Результат, який формуємо
1. Пізнання світу природи засобами наукового дослідження	Застосовує модель рівномірного руху по колу для опису руху Землі та Місяця; співвідносить реальне природне явище з його фізичною моделлю.
2. Опрацювання, систематизація та представлення інформації	Опрацьовує інформацію про періоди обертання Землі та Місяця; визначає необхідні дані з умови задачі, таблиці, схеми; переводить одиниці та представляє результати розрахунків.
3. Усвідомлення закономірностей природи, ролі природничих наук і техніки	Пояснює рух Землі та Місяця з використанням характеристик руху по колу; розуміє фізичний зміст доби, року та місячного періоду як характеристик періодичних рухів.
4. Розвиток наукового мислення, розв'язання проблем	Аналізує умову задачі, визначає необхідні фізичні величини та формули, обирає послідовність розв'язання, оцінює отриманий результат і пояснює його фізичний зміст.

---

Хід уроку

І. Організація навчальної діяльності

Учитель:

На попередньому уроці ми розглядали рух матеріальної точки по колу, а потім експериментально визначали характеристики такого руху.

На дошці:

$$N,\quad t,\quad T,\quad n,\quad R,\quad v$$

— Що з цих величин ми визначали під час лабораторної роботи?

Учні пригадують результати лабораторної роботи.

Учитель:

Сьогодні спробуємо використати ці самі фізичні величини для опису руху не кульки на нитці, а Землі та Місяця.

---

ІІ. Актуалізація результатів лабораторної роботи

Учитель пропонує заповнити ланцюжок:

$$N \rightarrow t \rightarrow T \rightarrow n$$

Запитання

— Що таке період обертання?

— Як його визначали експериментально?

— Що показує частота обертання?

— Який зв'язок між періодом і частотою?

Учні відтворюють:

$$T=\frac{t}{N}$$

та

$$n=\frac{1}{T}.$$

Тут ми не формуємо поняття заново, а активізуємо результат попередньої дослідницької роботи.

---

ІІІ. Проблемна ситуація

Учитель демонструє зображення системи:

Сонце — Земля — Місяць.

Запитання:

Земля постійно рухається. Місяць також рухається.

Чи можемо описати ці рухи тими самими фізичними величинами, які ми використовували для кульки під час лабораторної роботи?

Учні висувають припущення.

Проблемне запитання уроку

Як за допомогою фізичних характеристик руху по колу описати рух Землі та Місяця і визначити швидкість такого руху?

---

IV. Рух Землі

Учитель:

Земля здійснює рух навколо Сонця. Для спрощення розглянемо її орбіту як коло.

Учні визначають:

• траєкторія — приблизно коло;

• один оберт — один повний обхід орбіти;

• період — приблизно один рік.

Запитання

— Що в такій моделі відповідає одному оберту?

— Який час відповідає одному повному оберту?

— Якою величиною це можна охарактеризувати?

Учні:

Періодом обертання.

---

V. Доба, рік, місяць як періодичні явища

Учитель пропонує таблицю:

Явище	Період
Обертання Землі навколо власної осі	доба
Обертання Землі навколо Сонця	рік
Рух Місяця навколо Землі	місячний період

Запитання

Що спільного між цими явищами?

Учні:

Вони повторюються через певні проміжки часу.

Учитель:

Саме тому поняття періоду є зручним для їх опису.

---

VI. Рух Місяця

Учитель:

Місяць рухається навколо Землі. Для нашої фізичної моделі його рух можна розглядати як рух по колу.

Учні визначають:

• центр руху;

• траєкторію;

• один оберт;

• період.

Проблемне запитання

Чи однаковий фізичний зміст має «місяць» як одиниця часу в календарі та період руху Місяця?

Учні аналізують.

Важливо, щоб учні побачили:

назви можуть бути пов'язані, але фізичні поняття не слід ототожнювати автоматично.

---

VII. Від періоду до швидкості

Учитель:

Під час лабораторної роботи ми визначали швидкість кульки по колу.

Пригадаємо:

$$v=\frac{2\pi R}{T}.$$

Учитель:

Якщо ми знаємо радіус орбіти та період обертання, можемо оцінити швидкість руху тіла по колу.

Це вже перенесення способу дії, сформованого на лабораторній роботі, на нову ситуацію.

---

VIII. Задача 1. Земля і Сонце

Розглянемо орбіту Землі як коло радіусом $R$. Період обертання Землі навколо Сонця — один рік. Визначте приблизну довжину орбіти та середню швидкість руху Землі по орбіті.

Аналіз задачі

Учитель не дає одразу формулу, а запитує:

— Що нам потрібно знайти спочатку?

Учні:

Довжину кола.

$$l=2\pi R.$$

Потім:

$$v=\frac{l}{T}.$$

Методичний акцент

Учень має сам побудувати ланцюжок:

радіус → довжина кола → період → швидкість.

Це важливіше, ніж саме числове обчислення.

---

IX. Задача 2. Визначаємо період

Тіло рухається по колу і здійснює 120 обертів за 60 с. Визначте період та частоту обертання.

Учні використовують досвід лабораторної роботи:

$$T=\frac{t}{N}.$$

Потім:

$$n=\frac{N}{t}$$

або

$$n=\frac{1}{T}.$$

Запитання

— Чи можна було б цю задачу розв'язати без знань, отриманих під час лабораторної роботи?

Учні обґрунтовують.

---

X. Задача 3. Порівнюємо два рухи

Тіло А здійснює один оберт за 2 с, а тіло Б — один оберт за 5 с.

Запитання

— Яке тіло має більший період?

— Яке здійснює більше обертів за однаковий час?

— Яке має більшу частоту?

Учні встановлюють:

Чим менший період, тим більша частота.

Тут важливо, щоб учні не просто запам'ятали формулу, а побачили фізичний взаємозв'язок величин.

---

XI. Задача 4. «Чи достатньо даних?»

Учитель:

Нам відомо, що два тіла здійснюють один оберт за однаковий час.

— Чи можна стверджувати, що вони рухаються по колу з однаковою швидкістю?

Учні аналізують.

Учитель:

Ні, для визначення лінійної швидкості важливий також радіус кола.

Оскільки:

$$v=\frac{2\pi R}{T}.$$

Висновок

Однаковий період ще не означає однакову лінійну швидкість.

Це дуже хороше завдання саме для ГР4 — розв'язання проблем і критичного аналізу.

---

XII. Робота з інформацією

Учні отримують коротку таблицю:

Об'єкт	Радіус орбіти	Період
Земля навколо Сонця	…	…
Місяць навколо Землі	…	…

Завдання

1. Визначити, яких даних достатньо для обчислення швидкості.

2. Встановити одиниці вимірювання.

3. За потреби перевести одиниці.

4. Вибрати формулу.

5. Виконати обчислення.

6. Сформулювати висновок.

Тут група 2 переходить від простого зчитування інформації до її перетворення для розв'язання задачі.

---

XIII. «Фізика пояснює календар»

Учитель:

Чому ми можемо використовувати періодичність рухів небесних тіл для вимірювання часу?

Учні обговорюють.

Можливі напрями:

• доба пов'язана з обертанням Землі;

• рік — з її рухом навколо Сонця;

• місячні цикли пов'язані з рухом Місяця.

Висновок

Періодичні природні явища можуть бути основою для вимірювання часу.

---

XIV. Формувальне оцінювання

Ознака результату	Дія учня
Переносить знання	застосовує поняття періоду і частоти після лабораторної роботи
Опрацьовує інформацію	визначає необхідні дані з таблиці, схеми або умови
Застосовує модель	розглядає рух Землі та Місяця через модель руху по колу
Встановлює закономірність	пов'язує період, частоту, радіус і швидкість
Розв'язує задачі	самостійно вибирає формулу та послідовність дій
Аналізує достатність даних	визначає, чи можна розв'язати задачу за наявною інформацією
Інтерпретує	пояснює фізичний зміст отриманої величини
Робить висновки	пов'язує розрахунок із реальним природним явищем

---

XV. Рефлексія

Учні завершують:

Після лабораторної роботи я вже вмію...

Сьогодні я використав це вміння для...

Щоб визначити швидкість руху по колу, мені потрібно знати...

Я зрозумів, що періодичність руху Землі та Місяця пов'язана з...

Підсумкове запитання

Як дослід, виконаний із кулькою на нитці, допоміг нам зрозуміти рух Землі та Місяця?

Це запитання тут дуже доречне, бо воно змушує учня побачити наступність навчання: лабораторна робота не була окремою практичною вправою — її результати стали інструментом для пояснення нового природного явища.

---

XVI. Домашнє завдання

Обов'язкове:

1. Повторити характеристики руху по колу.

2. Розв'язати задачі на визначення періоду, частоти та швидкості руху по колу.

Дослідницьке:

Знайти приклад періодичного руху в природі або техніці та описати його за схемою:

що рухається → траєкторія → один цикл/оберт → період → що можна визначити за цими даними.

---

І тут ми бачимо важливу ланку всієї теми

Урок 1: учень ознайомився з періодом і частотою.
↓
Лабораторна №4: учень сам виміряв і обчислив їх. (lr7kl.blogspot.com)
↓
Урок 3: учень переносить спосіб дії на Землю і Місяць та використовує характеристики руху по колу для розв'язування задач.
↓
Наступний етап: характеристики періодичного руху будуть перенесені вже на коливальний рух.

Саме така послідовність дуже добре демонструє нашу головну методичну ідею: результат навчання формується не в межах одного уроку, а нарощується через систему взаємопов'язаних навчальних дій. Модельна програма прямо орієнтує на поєднання теоретичної інформації, дослідницької діяльності, вимірювань, розрахунків, аналізу й висновків.