автор:
Солаева Елена Валериановна — Заместитель директора по учебно-воспитательной работе
ГБУДО «Школа космонавтики им. Р. В. Комаева»,
Чельдиева Залина Казбековна — Директор
ГБУДО «Школа космонавтики им. Р. В. Комаева»
Китайский волчок на уроке физики – инструмент мотивации.
УДК 53
Китайский волчок на уроке физики – инструмент мотивации.
Солаева Елена Валериановна,
заместитель директора по учебно-воспитательной работе
ГБУ ДО «Школа космонавтики им. Р. В. Комаева»,
г. Владикавказ Республика Северная Осетия-Алания
Аннотация:
В статье рассматривается методика использования китайского волчка (волчка Томсона) в качестве наглядного пособия для изучения динамики вращения твердого тела в рамках космического урока, направленного на повышение интереса школьников к исследованию космоса и передовым технологиям. Описывается опыт демонстрации явления гироскопической прецессии с использованием китайского волчка, а также примеры сложных вращательных движений, таких как эффект гайки Джанибекова. Подчеркивается, что использование наглядных и интерактивных методов обучения способствует лучшему пониманию сложных физических явлений и развитию исследовательских навыков учащихся.
Ключевые слова: космический урок, физика, динамика вращения, гироскопическая прецессия, китайский волчок, гайка Джанибекова, космонавтика, образовательные технологии.
- Введение
Современная образовательная практика стремится к созданию условий для повышения интереса учащихся к науке и технике. Одним из эффективных подходов является интеграция учебного процесса с актуальными и привлекательными направлениями, такими как исследование космоса и передовые технологии [1]. Космические уроки, включающие сеансы связи с Международной космической станцией (МКС) и общение с космонавтами, предоставляют уникальную возможность для вовлечения школьников в научную деятельность и формирования у них устойчивого интереса к инженерным и естественным наукам. В рамках подготовки и проведения космических уроков возникает задача адаптации сложных научных концепций к уровню понимания школьников, особенно начинающих изучать физику. В данной статье рассматривается опыт использования китайского волчка (волчка Томсона) в качестве наглядного пособия для изучения динамики вращения твердого тела, в частности явления гироскопической прецессии.
- Динамика вращения твердого тела: вызовы и возможности
Вращательное движение является одним из фундаментальных видов движения в природе и технике. Однако, динамика вращения твердого тела может представлять значительные трудности для понимания, особенно для начинающих изучать физику [2]. Сложность заключается в необходимости оперирования с такими понятиями, как момент инерции, угловой момент и крутящий момент. Для преодоления этих трудностей необходимо использовать наглядные методы обучения, позволяющие визуализировать абстрактные концепции и демонстрировать сложные физические явления в доступной форме. В качестве такого наглядного пособия может выступать китайский волчок.
- Китайский волчок как инструмент демонстрации гироскопической прецессии
Китайский волчок, благодаря своей конструкции, является удобным инструментом для демонстрации явления гироскопической прецессии. Гироскопическая прецессия – это явление, при котором ось вращения вращающегося тела (например, волчка) поворачивается вокруг другой оси под действием внешнего момента силы [3]. Наблюдение за этим явлением на примере китайского волчка позволяет учащимся понять, что вращающееся тело оказывает сопротивление попыткам изменить направление его оси вращения. Для демонстрации достаточно слегка наклонить вращающийся волчок. Вместо того чтобы упасть, волчок начинает описывать круги вокруг вертикальной оси. Этот эффект наглядно показывает сложность и не интуитивность вращательного движения.
- Примеры сложных вращательных движений: эффект гайки Джанибекова
Для демонстрации сложности вращательного движения можно привести пример эффекта гайки Джанибекова [4]. Этот эффект заключается в том, что твердое тело, вращающееся в невесомости вокруг оси с максимальным или минимальным моментом инерции, может неожиданно перевернуться на 180 градусов. Демонстрация этого эффекта на видео или с использованием компьютерной модели позволяет показать, что даже простое вращательное движение может быть очень непредсказуемым и сложным для анализа.
- Преимущества использования китайского волчка в образовательном процессе
Использование китайского волчка в учебном процессе имеет ряд преимуществ:
- Наглядность: Визуальное представление сложных физических явлений облегчает их понимание.
- Интерактивность: Учащиеся могут самостоятельно экспериментировать с волчком, изменяя параметры движения и наблюдая за результатами.
- Простота: Китайский волчок прост в использовании и не требует сложного оборудования.
- Доступность: Китайский волчок является относительно недорогим и доступным наглядным пособием.
- Мотивация: Использование необычных и интересных объектов, таких как китайский волчок, повышает мотивацию учащихся к изучению физики.
- Заключение
Использование китайского волчка в качестве наглядного пособия для изучения динамики вращения твердого тела в рамках космического урока является эффективным способом повышения интереса школьников к науке и технике. Наглядная демонстрация явления гироскопической прецессии, а также примеры сложных вращательных движений, таких как эффект гайки Джанибекова, позволяют учащимся лучше понять сложные физические концепции и стимулируют их к дальнейшему изучению физики и космонавтики.
- Литература
[1] Национальный исследовательский совет. ((2012). Основа для научного образования класса К-12: практика, сквозные концепции и ключевые идеи. Издательство Национальных академий.
[2] Морин, Д. (2008). Введение в классическую механику: проблемы и решения. Издательство Кембриджского университета.
[3] Клеппнер, Д., Коленков, Р. Дж. (2013). Введение в механику. W. W. Norton & Company.
[4] Абрамян А. Ю., Маркеев А. П. (2014). Эффект Джанибекова: пересмотр теоремы о теннисной ракетке. Регулярная и хаотическая динамика, 19 (5), 513-520.
XXI МЕЖРЕГИОНАЛЬНАЯ
НАУЧНО_ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ
«ВЛАДИКАВКАЗСКИЕ КОЛМОГОРОВСКИЕ ЧТЕНИЯ»,
(12-18 марта 2025 года)
| Междисциплинарная секция по теории и методике обучения физико-математическим, естественно-научным и гуманитарным дисциплинам |
| e-mail для переписки: alena260581@mail.ru |
| телефон для срочной связи: +7 988 835 8623 |
| Название тезисов: «Китайский волчок на уроке физики – инструмент мотивации» |
| Фамилия, имя, отчество автора (ов): Солаева Елена Валериановна |
| Место работы: ГБУ ДО «Школа космонавтики имени Р.В. Комаева» |
| Должность: заместитель директора по учебно-воспитательной работе |
| Ученая степень, научное звание (если есть): не имею |
| Фамилия, инициалы автора(ов) на английском языке: Solaeva E.V. |
| Название тезисов на английском языке: “The Chinese spinning top in physics class is a motivational tool” |
| Название файла с тезисами: Тезисы_СолаеваЕленаВалериановна_Секция учителей |
Китайский волчок на уроке физики – инструмент мотивации.
Солаева Елена Валериановна,
заместитель директора по учебно-воспитательной работе
ГБУ ДО «Школа космонавтики им. Р. В. Комаева»,
г. Владикавказ, Республика Северная Осетия-Алания
Актуальность: Интеграция космической тематики в уроки физики повышает интерес учащихся к науке и технике.
Цель: Повышение мотивации и интереса школьников к изучению физики и космических технологий.
Проблема: Сложность понимания динамики вращения твердого тела требует наглядных методов обучения.
Решение: Использование китайского волчка (волчка Томсона), как наглядного пособия для демонстрации гироскопической прецессии и других сложных вращательных движений.
Методика: Демонстрация гироскопической прецессии на примере китайского волчка позволяет визуализировать сопротивление вращающегося тела изменению направления оси вращения.
Примеры: Эффект гайки Джанибекова, как пример сложного и непредсказуемого вращательного движения.
Преимущества: Наглядность и интерактивность обучения способствуют лучшему пониманию сложных физических явлений, развитию исследовательских навыков и повышению мотивации учащихся.
