Рабочая программа для кружка

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

Кружка

Физика в технике

Составитель: Мокроусова О.В. _______________________

Фамилия, Имя, Отчество

Физика, высшая____________________________

Предмет, квалификационная категория

2024 г.

Пояснительная записка к программе кружка “Физика в технике”

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. Совершенно ясно, что физические знания о принципах функционирования позволили бы продлить время эксплуатации техники, позволили бы шире использовать ее возможности и повысили бы эффективность работы пользователя. Изучение курса физики в общеобразовательной школе не позволяет в полном объеме познакомить учащихся с техническими новинками, а зачастую за порогом программы по физике остаются и традиционные технические устройства (школы гуманитарного профиля, школы с углубленным изучением гуманитарных наук и др.). Естественное любопытство детей и учащихся остается невосполненным. Каждый человек в быту сталкивается с бытовой техникой, но не каждый может решить простейшую техническую задачу о причинах нарушений в функционировании прибора. Техническая грамотность не менее полезна, чем экономическая.

Курс кружка «Физика в технике» создан с целью ознакомления учащихся с историей создания основных технических открытий, современным состоянием технической базы человечества, основными технологическими принципами построения современного производства машин, а также с устройством и физическими закономерностями их работы. Курс служит целям расширения политехнического кругозора учащихся, способствует формированию интереса к изучению физики и выбору будущей профессии, дает возможность сопоставить вклад технической мысли в ускорение НТП и развитие человечества в целом.

Интерес к тому, как устроен тот или иной прибор, как и почему работает то или иное устройство существует в нас с раннего детства. И одна из целей кружка ответить на многие вопросы, возникающие у человека в современном сложном и многогранном мире при использовании или знакомстве с достижениями человеческой мысли и научного творчества.

Значение достижений научно-технического процесса велико. Нельзя представить себе жизнь человека без современных средств связи: радио-, видео- и спутниковой, без кабельного телевидения, интегральной цифровой техники и компьютера, без электротехнических бытовых приборов и многого другого, что окружает нас дома и на работе, в пути и в полёте. Небо бороздят реактивные самолёты, в космос один за другим поднимаются космические корабли, а на орбите функционируют международная космическая станция. Дороги городов и сёл наполняет всё большее число автомобилей, автобусов; по железным дорогам мчат тепловозы и электровозы, перевозящие грузы и пассажиров; по рекам движутся теплоходы и суда на воздушной подушке, по морям и океанам атомные подводные лодки и ледоколы. Вся страна покрыта сетью проводов и кабелей единой энергетической системы страны. И это только часть того мира техники, в котором мы живём. Влияние техники на уровень жизни и мышление человека огромно. Говоря о человеческом факторе в современной России порой забывают, что духовный фактор зависит (и это просто неоспоримо) от уровня свободы человека и его независимости от тяжелого, изнурительного труда и необходимости постоянно бороться за своё выживание в природе. Если чего то и не хватает нам сегодня, так это высокого уровня технологического развития, которое в основном и обеспечивает материальную базу общества. Создает же техническое совершенство в обществе физик-инженер. Показать это учащимся, заинтересовать их технической миссией инженера-физика, нацелить на совершенствование своего интеллекта и его практического применения, строить свою жизнь на рациональной, разумной основе и есть основная мотивационная задача данного курса.

Основные задачи кружка:

• развитие мышления учащихся, формирование у них умений самостоятельно приобретать знания и применять их, объяснять принципы работы технических устройств на основе законов физики;

• развивать техническую грамотность, прививать навыки самостоятельной работы с техническими устройствами и приборами на основе современных представлений о технологиях и принципах функционирования;

• расширение школьных знаний по отдельным темам курса физики, формирование современного представления о состоянии технического прогресса в России, в мире;

• формирование познавательного интереса к технике, развитие творческих способностей учащихся, подготовка к осознанному выбору профессии и продолжению образования.

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, уравнения, описывающие основные физические закономерности в технике;

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

• технические термины и технический язык.

Условия реализации программы.

Занятия кружка будут проходить в кабинете физики, а также в виде уроков – экскурсий в музеи и лаборатории. 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 учащихся по выбранной ими теме, обсуждаемой на данном занятии. Творческие проекты и доклады учащиеся будут готовить к представлению под руководством преподавателя. Программа кружка рассчитана на возрастную категорию 13-17 лет (7-11 классы). Для этих классов программа кружка согласована с программами по физике, химии и математике и поэтому базовые знания учащихся по этим предметам позволят успешно осваивать материал представляемый вниманию учащихся. Во время занятий учащиеся за выполнение творческих проектов, доклады, подготовку практических демонстраций и опытов будут получать поощрительные оценки: “хорошо” и “отлично”. При выборе вида деятельности в первую очередь будет учитываться желание ученика. При подготовке практических опытов и демонстраций силами учащихся учитель будет проводить для них дополнительные консультации и оказывать индивидуальную помощь в реализации их проектов.

Курс построен таким образом, что учащиеся 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. Практическое знакомство с основными видами техники и современных технологий позволит продолжить формирование целостного восприятия окружающего мира и подведёт ученика к сознательному выбору профессии, особенно если она связана с технической стороной деятельности человека.

Основой проведения занятий служат деятельностный метод и метод проектов, проведение исследований и опытов, информационно-компьютерные технологии на основе мультимедийных образовательных программ по физике, музейные технологии, а именно: уроки-экскурсии в Кванториум, АТОМММАШ, ЗНЕРГОМАШ.

Механизм оценки полученных результатов.

В течение учебного года учащиеся кружка будут участвовать в экскурсиях на производство, в «Космических десантах», участвовать во Всероссийской олимпиаде школьников по физике и астрономии, в Международной космической олимпиаде. Качественный уровень полученных знаний можно будет оценить по зачетным творческим проектам и докладам, по результатам олимпиад и творческих конкурсов в которых примут участие члены кружка.

Программа кружка рассчитана на 70 академических часов (1 год по 1 ч в неделю, 2 год – год по 1 ч в неделю).

Учебно-тематический план

Содержание программы.

Введение. (1+1 ч.)

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

Топливно-энергетический комплекс. (6+6 ч.)

От котельных до ТЭС и ТЭЦ. 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.

Рассмотреть 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. Затем изучить принципиальную схему атомного реактора и получения энергии на АЭС. Уместно изучить работу альтернативных электростанций, рассмотреть проекты морских и др. электростанций. На занятиях следует рассмотреть схему работы единой энергосистемы России, принцип накопления и распределения энергии в часы «пик», схему транспортировки энергии и её преобразование с помощью повышающего и понижающего трансформатора, уменьшение потерь энергии при передаче на расстояние (ЛЭП).

Экспериментальные задания и практические работы:

1. Демонстрация работы модели генератора

2. Изготовление и действие ветряного двигателя.

3. Изучение принципа работы повышающего трансформатора; понижающего трансформатора.

Сложная бытовая техника. (6+6 ч.)

Стиральные машины и пылесосы. Кухонный комбайн. Микроволновые печи.

Рассмотреть принципиальные схемы 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 (отражение и преломление) при прохождении через оптические системы.

Экспериментальные задания и практические работы:

1. Демонстрация моделей оптических приборов;

2. Практическое изготовление зрительной трубы.

Электродрель и электроинструменты. Электропроигрыватель. Аудио- и видеомагнитофон. Познакомить учащихся с основными электрическими инструментами (паяльник, пила, дрель). Рассмотреть схемы звукозаписи и воспроизведения звука (граммофонная, магнитная, лазерная), блок схемы электропроигрывателя, магнитофона и видеомагнитофона.

Экспериментальные задания и практические работы:

3. Конструирование и демонстрация модели электродвигателя;

4. Демонстрация воздействия поля постоянного магнита на запись на магнитном носителе;

5. Воздействие ультрафиолетовых лучей на магнитные носители.

Средства связи и информации. (10+10ч.)

Телеграф и телефон. Радио- и телекоммуникации.

Познакомить учащихся с принципами работы радио и телепередатчиков и приемников их сигналов, представить радиолюбительские схемы простейших радиопередатчиков и приемников, рассмотреть схемы радиоантенн и телеприёмных антенн различных диапазонов длин волн. Проиллюстрировать на схемах передачи и приема сигнала способ ретрансляции. Показать возможности дальнейшего развития телевидения (технологические основы объёмного воспроизведения изображения). Плазменные и жидкокристаллические экраны, их преимущества и недостатки.

Экспериментальные задания и практические работы:

1. Сборка и демонстрация действующей модели радиоприёмника из блоков или деталей радиоконструктора.

Мазер и лазер. 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. Создание сверхоружия. Зеркала и создание световодов. Современные световолоконые технологии. Световолоконная связь. Особенности производства световолоконных кабелей. Поиск новых материалов и создание материалов с заранее заданными свойствами.

Экспериментальные задания и практические работы:

2. Изучение принципа работы рубинового лазера (на модели, с использованием ИКТ)

Компьютеры и множительная техника. Сканеры.

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. Создание почерковедческих программ. Совместимость.

Экспериментальные задания и практические работы:

3. Изучение принципа работы множительной техники (на модели, с использованием ИКТ)

Космическая техника и космические технологии. (12+12 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. Научно-технические исследования на борту Российского сегмента МКС. Перспективы МКС. Международный астрофизический проект «Спектр-Рентген-Гамма» - создание карты видимой Вселенной в рентгеновском диапазоне электромагнитного излучения. Магнитный альфа-спектрометр – самый современный детектор физических частиц.

Экспериментальные задания и практические работы:

1. Изучение траекторий движения космических объектов (с использованием ИКТ).

2. Изучение принципа реактивного движения (на модели, с использованием ИКТ)

Экскурсии в музеи: РКК «Энергия», ЦНИИМАШ, КБ ХИММАШ, ЦУП, ЦНИРТИ им. А.И. Берга.

Получение сверхчистых материалов. Вакуумная очистка. Электрогазодинамический реактор, озонатор и другие разработки НПО им. С.А. Лавочкина.

Невесомость как фактор влияния на процессы. Космический вакуум и его использование в космических программах. Создание минипромышленных комплексов на космических станциях. Создание новых материалов в космических лабораториях. «Радиоастрон» - международный космический проект с ведущим российским участием по проведению фундаментальных астрофизических исследований.

Методическое обеспечение курса

Музеи градообразующих предприятий г. Королева

Посещение музеев г. Королева РКК «Энергия», ЦНИИМАШ, КБ ХИММАШ, ЦУП позволит уча­щимся существенно расширить свои знания по астрономии, практической космонавти­ке, экологии.

Компьютерная поддержка курса «Физика в технике»

- Физикон, Физика

- 1С: Образование. Физика в 7-11 кл.

- Открытая физика,

- Физикон, Астрономия,

- Русский космос,

- Музеи космонавтики.

Интернет-ресурсы

• Живая физика. Адрес сайта: http://interfizika.narod.ru/

• Классная физика для любознательных. Адрес сайта: http://class-fizika.narod.ru/

• Щербакова В.Б., Щербаков А.А. Интернет-ресурс «Алгоритм успеха» - Школьная энциклопедия по математике и физике, 2011год. Адрес сайта: http://myschoolsciencewiki.wikispaces.com .

• Щербакова В.Б., Щербаков А.А., Кашина М. Интернет-ресурс «Физика вокруг нас – неизвестное об известном», 2012 год. Адрес сайта: http://physicsaroundus.weebly.com/.

Литература для подготовки и проведения занятий кружка:

1. Блудов М.И., “Беседы по Физике”, М.: Просвещение, 1972 г.

2. Перельман Я.И., “Занимательная физика” в 2-х томах, М.: РИМИС, 2009 г.

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

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

5. Энциклопедический словарь юного астронома, М., Педагогика, 1986 г.

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

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

8. Атьков О.Ю., Бедненко B.C., Астрономия. Энциклопедия для детей. М.: Аванта+, 1998 г.

9. Космонавтика. Энциклопедия для детей. М.: Аванта+, 2001 г.

10. Левантовский В.И. Механика космического полёта в элементарном изло­жении, М.: Наука, 1983 г.

11. И.И. Эльшанский, «Хочу стать Кулибиным», М.: Дрофа, 2008 г.

12. Г.С. Ландсберг, «Элементарный учебник физики в трех томах», М.: ФИЗМАТЛИТ, 2018 г.

13. Г.М. Голин, С.Р. Филонович, «Классики физической науки», М.: Высшая школа, 1989 г.