ПРОГРАММА ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ учебной дисциплины ПД.03 ФИЗИКА Кружок «Физика технических катастроф»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ И МОЛОДЕЖИ

РЕСПУБЛИКИ КРЫМ

Государственное автономное профессиональное образовательное

учреждение Республики Крым

«Крымский многопрофильный колледж»

УТВЕРЖДАЮ

Директор

_________ Е.Г. Мажорова

«____» ___________ 2018 г.

ПРОГРАММа

дополнительного профессионального образования

учебной дисциплины

ПД.03 физика

Кружок

«Физика технических катастроф»

по профессиям среднего профессионального образования базовой подготовки

08.01.08 Мастер отделочных строительных работ

08.01.07 Мастер общестроительных работ

08.01.05 Мастер столярно-плотничных и паркетных работ

23.01.08 Слесарь по ремонту строительных машин

Симферополь 2018

Пояснительная записка

Значение знаний по физике при использовании различных технических устройств очень велико. Однако при использовании техники пользователь часто просто не задумывается над значением знаний о функционировании и физических процессах происходящих в устройстве. Количество вышедшей из строя техники из-за отсутствия элементарных знаний пользователей о принципах её работы катастрофично. Владение этими знаниями позволили бы продлить время эксплуатации техники, позволили бы шире использовать ее возможности и повысили бы эффективность работы пользователя. Изучение курса физики в не позволяет в полном объеме познакомить обучающихся с техническими новинками, а зачастую за порогом программы по физике остаются и традиционные технические устройства. Естественное любопытство молодых людей остается неудовлетворенным. Курс кружка « Физика технических катастроф» создан с целью ознакомления обучающихся с историей создания основных технических открытий, современным состоянием технической базы человечества, основными технологическими принципами построения современного производства машин, с устройством и физическими закономерностями их работы, а также основными ошибками их использования, приводящими к их выходу из строя и техническим катастрофам. Курс служит целям расширения технического кругозора обучающихся, способствует формированию познавательного интереса к изучению физики и применению её к выбранной профессии.

Цель программы: развитие интеллектуальных способностей, активизация познавательных процессов и у обучающихся в колледже на основе новых технических знаний.

Цели: формирование целостного представления о мире, основанного на приобретенных знаниях, умениях, навыках и способах практической деятельности. Приобретение опыта индивидуальной и коллективной деятельности при проведении исследовательских работ. Подготовка к осуществлению осознанного выбора профессиональной ориентации.

Задачи:

1. Образовательные: способствовать самореализации кружковцев

• изучении конкретных тем физики, развивать и поддерживать познавательный интерес к изучению физики как науки, знакомить обучающихся с последними достижениями науки и техники, научить решать задачи нестандартными методами, развитие познавательных интересов при выполнении экспериментальных исследований с использованием информационных технологий.

2.Воспитательные: воспитание убежденности в возможности познания законов природы, в необходимости разумного использования достижений науки и техники, воспитание уважения к творцам науки и техники, отношения к физике как к элементу общечеловеческой культуры.

3. Развивающие: развитие умений и навыков обучающихся

самостоятельно работать с научно-популярной литературой, умений практически применять физические знания в жизни, развитие творческих способностей, формирование у обучающихся активности и самостоятельности, инициативы. Повышение культуры общения и поведения.

Данной программой определен круг основных теоретических вопросов, знание которых необходимо учащимся, а также практических навыков, получаемых учащимися при выполнении практической части программы:

• основные технические идеи и их практическое воплощение на примерах истории развития техники и физики;

• анализ технической грамотности с точки зрения физических законов, описывающих работу технических устройств, формулы описывающие основные физические закономерности в технике;

• измерительные приборы, правила пользования ими при контроле технического состояния устройств;

• технические термины и технический язык.

Организация учебного процесса

Занятия кружка будут проходить в кабинете физики. В кабинете физики есть оборудованная лаборатория. Занятия будут проходить в форме лекционно-семинарских занятий, практикумов по реализации практических заданий и творческих проектов, докладов и сообщений обучающихся по выбранной ими теме, а также дистанционной работе через Интернет, с использованием в социальной сети ВКонтакте «Виртуального кабинета физики» (http://vk.com/kmk_fizika). Творческие проекты и доклады обучающихся будут готовить к представлению под руководством преподавателя. Программа кружка рассчитана на возрастную категорию 13-17 лет. Программа согласована с программами по физике, химии и математике и поэтому базовые знания обучающихся по этим предметам позволят успешно осваивать материал представляемый вниманию обучающихся. Во время занятий обучающихся за выполнение творческих проектов, доклады, подготовку практических демонстраций и опытов будут получать поощрительные оценки: “хорошо” и “отлично”.

Курс построен таким образом, что обучающихся не только знакомятся с различными техническими достижениями человечества, но и изучают устройство работы приборов и машин на основе макетов и схем, физические основы их работы, изучая все возможные имеющиеся случаи их выхода из строя, включая серьезные аварии и катастрофы. Практическое знакомство с основными видами техники и современных технологий позволит продолжить формирование целостного восприятия окружающего мира и подведёт ученика к сознательному выбору профессии.

Основой проведения занятий служат деятельностный метод и метод проектов, проведение исследований и опытов, информационно-компьютерные технологии на основе мультимедийных образовательных программ по физике.

Механизм оценки полученных результатов.

Качественный уровень полученных знаний можно будет оценить по зачетным творческим проектам и докладам, которые будут готовить к занятиям обучающихся, по результатам и творческих конкурсов в которых примут участие члены кружка.

Программа кружка рассчитана на 180 академических часа занятий (1 семестр по 4 ч в неделю, 2 семестр – по 5 ч в неделю).

Структура программы

Содержание программы.

Введение. (2 ч.)

История технических открытий. Значение физических теорий в технике. Практическая необходимость и техническое изобретение. Патентование изобретений. Современные Кулибины. Изобретать просто .

Простейшие рычаги. (12 ч.)

Изобретение простейших рычагов и их использование (ворот, клин и др.). Применение простейших рычагов в современной жизни. Расчет рычажного усилия. Использование рычагов в быту. Зубчатая и ременная передача. Принцип действия и условия равновесия рычага, правило моментов, применение блока (неподвижного и подвижного) и других простых механизмов в строительстве и промышленности, «золотое» правило механики, применение механизмов в строительстве.

Практические занятия

Изготовление простейших рычагов

Игра «Чей рычаг лучше и сильнее?»

Изготовление ременной передачи.

Изготовление простых блоков.

Изготовление наглядных пособий для «Музея Физических Катастроф»

Гидростатика и гидродинамика. (12 ч.)

Четыре состояния вещества. Свойства жидкостей. Гидравлическая машина. Гидравлический пресс. Создание элементарных гидроусилителей или гидропрессов.

Применение гидропрессов. Движение в жидкости. Ламинарные и турбулентные потоки. Устройство подводных аппаратов. Исследование морских глубин с помощью роботов. Применение гидросмазок в технике. Устройство, принцип работы пневматических машин (компрессора, отбойного молотка, пескоструйный аппарат для очистки стен и других).

Практические занятия

Игра «Выкачай воду из бочки»

Изготовление гидравлического пресса из медицинского шприца

Изучение воздушного насоса, как простейшей пневматической машины.

Изготовление наглядных пособий для «Музея Физических Катастроф»

Элементарный сопромат. (12 ч.)

Виды деформаций. Примеры деформаций в реальных условиях. Механическое напряжение. Относительное удлинение. Модуль Юнга. Таблицы значения модулей Юнга для различных веществ. Закон Гука. График разрушения образца при применении внешней нагрузки. Молоток Шмидта. Элементарный расчет нагрузки на опору, на балку. Архитектура и закон Гука. Современные архитектурные творения и их техническое совершенство. Разрушение изделий, опор и конструкций при не соблюдении требований производства и эксплуатации.

Практические занятия

Изучение действие различных видов деформаций на различные тела

Создание и изучение моделей элементарных архитектурных конструкций.

Изготовление наглядных пособий для «Музея Физических Катастроф»

Электротехника. (30 ч.)

Элементарные электрические цепи. Электрическое сопротивление материалов, зависимость его от температуры и геометрических размеров образца. Закон Ома. Амперметр и вольтметр. Техника безопасности при работе с электрическими цепями. Ваттметр и омметр. Электрический ток в электролитах, полупроводниках, газах. Переменный электрический ток. Законы переменного тока. Электродвигатели постоянного и переменного токов. Конденсаторы в цепи переменного тока. Индуктивности в цепи переменного тока. Способы включения электродвигателей “звездой” и “треугольником”. Принцип работы электроплавильных дуговых печей. Электрические аварии и катастрофы в быту и на производстве.

Практические занятия

Разборка старой радиоэлектронной платы на составные радиоэлементы.

Изучение действия температуры на электрическое сопротивление элемента.

Изучение устройства амперметра

Изучение устройства вольтметра.

Изучение принципа действия мультиметра в разных режимах.

Изготовление потребителей электрического тока:

Изучение неисправного импульсного блока питания

Изготовление наглядных пособий для «Музея Физических Катастроф»

Современные двигатели (20 ч.)

Устройство и принцип работы паровой машины и её применение на паровозах и теплоходах. Автомобильные ДВС. Устройство бензинового и дизельного ДВС. Принципы работы и технические характеристики ДВС. Коэффициент полезного действия ДВС. Переднеприводные и классические автомобили. Применение ДВС на различных технических устройствах (трактора, экскаваторы, краны, самоходные прицепы, плуги, электростанции, дрезины, тепловозы и т.п.) Альтернативные виды топлива. Влияние их на работу двигателя и его износостойкость. Современные гоночные автомобили. Пути повышения КПД и скорости. Современные автомобили из композиционных материалов. Турбореактивный и реактивный двигатели. Виды экологически чистых и экономичных видов сухопутного транспорта (электромобили, суда на воздушной подушке, поезда на магнитной подушке и др.).

Практические занятия

Изготовление простейшей паровой машины

Изучение устройства двигателя внутреннего сгорания.

Изучение принципа действия бензопилы.

Изготовление наглядных пособий для «Музея Физических Катастроф»

Традиционная и альтернативная энергетика. Энергосбережение (25 ч.)

Паровые и газовые турбины. Принцип работы ГЭС, ГАЭС и АЭС. Альтернативные источники получения энергии (ветровые, геотермальные, приливные и солнечные). Единая энергосистема страны. Передача и преобразование энергии. Трансформаторы и ЛЭП. Принцип работы электромеханического индукционного генератора и его устройство, пути получения электроэнергии на тепловых электростанциях с помощью паровых и газовых турбин, на гидростанциях с помощью плотин и гидротурбин. Принципиальная схема атомного реактора и получения энергии на АЭС. Проблемы безопасности и утилизации отработанного топлива АЭС. Катастрофы на АЭС и их последствия. Энергосбережение. Энергосберегающие технологии в электроэнергетике. Энергосберегающие лампы. Фитосветильники.

Практические занятия

Изучение принципа действия ветряного генератора

Изучение принципа действия солнечного элемента.

Разборка и сборка автоматического светильника на солнечных элементах.

Изготовление простейшей солнечной электростанции.

Изучение принципа действия фитолампы.

Изготовление простейшей фитолампы

Изготовление наглядных пособий для «Музея Физических Катастроф»

Сложная бытовая техника. (25 ч.)

Стиральные машины и пылесосы. Кухонный комбайн. Микроволновые печи.

Принцип работы стиральной машины и центрифуги для отжима белья, пылесоса и кухонного комбайна, физические закономерности, положенные в основу их действия, принцип работы и назначение микроволновых печей. Фотоаппарат и проекционная техника. Телескоп и микроскоп. Изучить принцип действия оптических приборов, ход лучей) при прохождении через оптические системы. Различные электроинструменты. Электропроигрыватель. Аудио- и видеомагнитофон. Основные электрические инструменты (паяльник, пила, дрель). Схемы звукозаписи и воспроизведения звука (граммофонная, магнитная, лазерная), блок схемы электропроигрывателя, магнитофона и видеомагнитофона.

Практические занятия

Разборка поломанного пылесоса.

Определение неисправности двигателя от электродрели

Определение неисправности двигателя стиральной машины.

Работа с оптическим микроскопом.

Работа с цифровыми микроскопами

Изготовление наглядных пособий для «Музея Физических Катастроф»

Средства связи и информации. (20 ч.)

Принцип работы радио и телепередатчиков и приемников их сигналов, радиолюбительские схемы простейших радиопередатчиков и приемников, схемы радио и теле-приёмных антенн различных диапазонов длин волн. Проиллюстрировать на схемах передачи и приема сигнала способ ретрансляции. Плазменные и жидкокристаллические экраны, их преимущества и недостатки. Волоконно-оптическая и спутниковая связь. Принципиальное строение лазера и мазера и материалы для рабочих тел в них. Виды современных квантовых генераторов индуцированного излучения. Применение в медицине, в промышленности и военном деле. связь. Поиск новых материалов и создание материалов с заранее заданными свойствами. Принципы построения ЭВМ. Двоичная система счисления. Современные модели компьютеров. Ноутбуки. Технологии создания сверхмощных чипов памяти. Жесткие диски памяти с многослойными уровневыми плоскостями записи. Работы по созданию искусственного интеллекта. Робототехника сегодняшнего дня. Интернет как подобие виртуального пространства. Модем. Дисковод. Принтер. Сканер. Проблематика распознавания в ПК. Совместимость программ и оборудования. Смартфоны, телефоны и планшеты. Система «Умный дом». Проблемы и катастрофы из-за сбоев компьютерной техники.

Практические занятия

Сборка простейшего детекторного радиоприемника.

Разборка неисправного громкоговорителя.

Изучение сигналов радиоэфира с помощью анализатора радиочастотного спектра.

Разборка неисправного жесткого диска компьютера.

Изготовление наглядных пособий для «Музея Физических Катастроф»

Космическая техника и космические технологии. (20 ч.)

Искусственные спутники Земли. Космические корабли и орбитальные станции. Принципиальные основы запуска и полета в космическом пространстве искусственных спутников Земли. Энергоемкость космического оборудования и получение энергии в космосе. Коррекция орбиты. Особенности стыковочных узлов. Шлюзы. Устройство быта на комической станции. Перспективы МКС. Экология околоземного пространства. Получение сверхчистых материалов. Вакуумная очистка. Невесомость как фактор влияния на процессы. Космический вакуум и его использование в космических программах. Создание мини промышленных комплексов на космических станциях. Получение кристаллов в космосе. Создание новых материалов в космических лабораториях.

Обобщающее повторение. (2 ч.)

Краткое обобщение пройденного материала (круглый стол).

ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

Техническое обеспечение

Компьютер, колонки, мультимедийная доска, проектор, наглядные пособия «Музея Физических Катастроф»

Методическое обеспечение

Аудиовизуальная поддержка курса « Физика технических катастроф»

Видеофильмы по темам курса.

Компьютерная поддержка курса « Физика технических катастроф»

Физика в анимациях 4.51 Siltec Ltd

- Открытая физика,

- Физикон, Физика,

- Физикон, Астрономия,

Интернет-ресурсы

- «Виртуальный кабинет физики» КМК http://vk.com/kmk_fizika.

• Физика в анимациях. https://www.vascak.cz

• Великие физики http://www.phisiki.com/

• Научно – познавательный видеоканал «Галилео» https://www.youtube.com/user/GalileoRU

Литература для подготовки и проведения занятий кружка:

1. Перельман Я.И., “Занимательная физика” в 2-х томах, М., Наука, 1983 г.

2. БЭС “Физика”, М., Большая российская энциклопедия, 1998 г.

3. Энциклопедический словарь юного техника , М., Педагогика, 1987 г.

4. Кудрявцев П.С. “Курс истории физики”, М., Просвещение, 1974 г.

5. “Демонстрационный эксперимент по физике” в 2-х томах, М., Просвещение, 1971 г.