План-конспект кроку на тему "Золоте правило механіки"

Тема: «Золоте правило» механіки (застосування до рухомого та нерухомого блоків)

Мета: закріпити знання про блок як один з різновидів важеля, показати практичне  застосування блоків, поглибити знання про механічну роботу, сформувати знання про «золоте правило» механіки.

Задачі уроку:

Навчальні

•         поглибити знання учнів про різні види простих механізмів;

•         розглянути прості механізми як пристрої, що служать для перетворення сили.

Розвиваючі

•         сприяти розвитку вміння аналізувати, висувати гіпотези, припущення, спостерігати та експериментувати

•         сприяти розвитку критичного мислення на основі засвоєння причинно-наслідкових зв’язків, уміння критично, але об'єктивно оцінювати предмети, явища;

•         формувати соціальні компетентності (вміння співпрацювати, приймати рішення, вміння виходити з проблемних ситуацій), комунікативні компетентності (вміння спілкуватись, доводити власну позицію).

Виховна:

•         підвищувати  пізнавальний інтерес до фізики;

•         виховувати позитивне ставлення до здобуття знань формування;

•         виховувати почуття товариства.

Тип уроку: урок вивчення нових знань

Вид уроку: пригода на безлюдному острові

Навчальна технологія: проблемно-дослідна технологія

Матеріально-технічне забезпечення: підручник, технологічні карти уроку, презентація PowerPoint, комп’ютер, мультимедійний проектор, штативи, блоки, тіла, динамометр.

Форми роботи: фронтальна робота з класом, робота в парах, індивідуальна робота.

Методи: словесні, наочні, евристичні, дослідницькі.

Прийоми: «Доміно», «Мозковий штурм», «Коло ідей», «Фантазери»,  «Доповни речення», «Кольорова діагностика».

Очікувані результати :

формулюємо і пояснюємо «золоте правило» механіки на прикладі рухомих і нерухомих блоків;

знаємо  види простих механізмів, пристроїв,  умови рівноваги важеля;

розв’язуємо задачі, застосовуючи формули роботи і умови рівноваги важеля;

вміємо вимірювати плечі сил, використовувати умову рівноваги важеля для розв’язання  завдань на блоки.

Література:

1. Гендельштейн Л.Е. Фізика. Підручник  для 8 класу. —Х.: Гімназія, 2008.
2. Програма для учнів 8—9 класів загальноосвітніх навчальних закладів із поглибленим вивченням фізики

 

Епіграф  уроку:

Три шляхи ведуть до знань:

Шлях наслідування – найлегший,

Шлях роздумів – найскладніший

І шлях дослідження – найцікавіший.

Конфуцій

Хід уроку.

І. Організаційний момент.

1. Обговорення епіграфу.
2. Пояснення щодо заповнення технологічних карт.

ІІ. Повідомлення теми і мети уроку.

1. Вступне слово про необхідність використання простих механізмів:

                        Природа не дала людині потужних м’язів, гострих зубів. Але сила людини в іншому – у вмінні конструювати механізми, ставати в десятки разів сильнішими. В основі будь-якої складної машини лежать прості механізми, відомі людині ще з давніх часів. Саме за допомогою простих механізмів людина будувала піраміди, храми, встановлювала пам’ятники . Класичні розрахунки дії простих механізмів належать видатному механіку античності – Архімеду, який винайшов більше 40 простих механізмів і сформулював «золоте правило» механіки.

2. Оголошення теми

Тема нашого уроку «Золоте правило» механіки (застосування до рухомого і нерухомого блоків)».

Учні записують дату, тему уроку.

ІІІ. Актуалізація опорних знань.

1. Фронтальне опитування  «Мозковий штурм»

1)Які прості механізми вам відомі?

2) Навіщо вони людині необхідні?

3) Людина прикладає свою силу, щоб виконати…

4) Яка формула механічної роботи вам відома?

5)Пригадаємо властивості важеля. Що означає «важіль знаходиться у рівновазі?»

6) Яка умова рівноваги важеля вам відома?

7) Які ви знаєте види блоків?

8) В чому різниця між ними?

(9) Нерухомий блок Дає виграш у силі?

10) А рухомий?)

2. Самостійне розв’язання задач (вправа «Доміно»).

Завдання: поєднати задачі з відповіддю.

Задача 1.

 

 

 

 

Задача 2.

 

 

 

3. Перевірка виконаної роботи.

ІV. Мотивація навчальної діяльності.

1. Постановка проблемного питання.

У книзі Даніеля Дефо "Робінзон Крузо" йдеться про людину, що потрапив на безлюдний острів і що зумів вижити в суворих умовах. Там розповідається, що одного разу Робінзон Крузо вирішив побудувати човен, щоб відплисти з острова. Але побудував човен він далеко від води, він був важкий, щоб дотягнути його до берега. Постале питання: як пересунути човен до моря?

2. Висунення гіпотез для розв’язання проблеми ( інтерактивна вправа «Коло ідей»):   Давайте пофантазуємо, як би Ви доставили важкий човен (скажімо масою 1т) до води (на відстані 1 км).

Скористаємося простими механізмами.

Спочатку він думав вирити канал і спустити човен, але на це знадобилося б декілька років, потім він хотів скористатися важелем, однак вага самого важеля була занадто великою для людини.

Прості механізми, які ви знаєте – це похила площина, важіль, блоки.

Щоб допомогти Робінзону  розглянемо роботу блоків.

VІ. Вивчення нового матеріалу.

1.    Евристично-пошукова бесіда:

 

1.      Нерухомий блок

    Блок – це колесо з жолобом, по якому пропускають трос, мотузку або ланцюг.

    Які тіла рухаються у випадку рухомого блока і нерухомого ?

Отже, є два види блоків – нерухомий і рухомий. А блоки є різновидом важеля.

    Чи можна стверджувати, що блок – це важіль? (Так, тому що є плечі сил, це радіуси АО і ОВ)

Якщо блок – різновид важеля, то він може давати виграш в силі або у відстані. Дослідимо роботу нерухомого і рухомого блоків.

Демонстрація 1:

Вчитель зважує вантаж динамометром, потім прикладаючи силу тягне через блок

Завдання: Визначити силу, яку треба прикласти до вільного кінця нитки, для піднімання даного вантажу.

         Порівняйте вагу вантажу і силу, прикладену динамометром? (Вони рівні)

         Якщо сили прикладено рівні, чи дає виграш у силі даний блок?

         В якому випадку важіль не давав виграшу в силі? (Рівні плечі)

         А якщо немає виграшу у силі, то навіщо використовувати нерухомий блок? (Нерухомий блок не дає виграшу в силі, а дозволяє лише змінювати напрям сили, він створює зручні умови для підняття).

Спробуємо визначити і порівняти плечі у випадку нерухомого блока. (Учні роблять записи на катках):

АО = R,  ВО = R, тому

F₁ = F₂.

Висновок: нерухомий блок виграшу в силі не дає, а дозволяє лише змінювати напрям сили.

Значить, нерухомий блок, є важелем з рівними плечами.

2.           Рухомий блок.

         Чи отримуємо ми виграш у силі, використовуючи рухомий блок?

         А в цьому випадку ми поступимо навпаки – спочатку розглянемо малюнок, зробимо розрахунки, а потім спробуємо їх підтвердити дослідним шляхом .

Учням пропонується встановити центр важеля, точки прикладання сил, його плечі.(у сили F1 це ОА, а у сили F2 – ОВ)

(Учні роблять запис  на картках : ОА = R, ОВ = 2R , тому   ОВ/ОА = 2.)

Через те, що одне плече важеля більше за друге у 2 рази, а плечі сил обернено пропорційні значенням цих сил, то за умовою рівноваги важеля сили , прикладені до плечей будуть відрізнятися у 2 рази.   

Висновок:  рухомий блок дає виграш у силі в 2 рази ( ми приклали силу меншу у 2 рази).

Рухомий блок – це різновид важеля з різними плечами.

Демонстрація 2: піднімання вантажу за допомогою рухомого блока. (учитель вимірює рухомим блоком сили ВАГУ і тягне динамометром і порівнюємо)         1,6Н і 0,8 Н

Чи збігаються практичні результати з теоретично встановленими?

Висновок: рухомий блок дає виграш у силі в 2 рази.

2.        Проблемно-пошукове завдання.

         Згадаємо, яку ви дали відповідь на питання, для чого людина використовує прості механізми.

         Перевіримо, чи справді прості механізми «полегшують роботу», тобто дають виграш в роботі А = FS.

Демонстрація 3: вимірювання відстаней на штативі  при переміщенні рухомого блоку.

(відмічаю крейдою точку вантажу і точку гачка, переміщую і знову відмічаю = вимірюю=порівнюю)

У випадку з рухомим блоком S₂ = 2S₁,

Р = 2F, тому

А₁ = 2F·S₁, 

А₂ = F ·2S₁,

 А₁ = А₂.  

Пригадаємо нерухомий блок      У   випадку з нерухомим блоком

S₁ = S₂,

F = Р,

тому А₁ = А₂.

Висновок: ні важіль, ні блоки, ні будь-які інші прості механізми не дають виграшу в роботі: у скільки разів ми виграємо в силі, у стільки ж разів програємо у відстані. Це правило і назвали «золотим правилом» механіки ще в античні часи.

VIІ. Закріплення.

1.               Розв’язання задачі на дошці.

Робінзон за допомогою рухомого блоку підняв кошик з бананами на висоту 5 м, прикладаючи до вільного кінця мотузки силу 200 Н. Яку роботу він виконав? (Відповідь А= 2F L = 200Н * 10 м = 2000 Дж.)

2.               Виконання тесту.

1.  Виграючи в силі, програємо в ...

А) відстані;

Б) довжині;

В) масі;

Г) роботі.

2. Блок, вісь якого закріплена і при підйомі вантажу не піднімається і не опускається, називається …

А) рухомий;

Б) нерухомий;

В) важіль;

Г) жолоб.

3. Тверде тіло, яке можна обертати навколо нерухомої опори, називається …

А) рухомий блок;

Б) нерухомий блок;

В) важіль;

Г) похила площина.

4. Різновидом похилої площини є …

А) воріт;

Б) клин;

В) рухомий блок;

Г) нерухомий блок.

5. Хто з учених сказав: ,,Дайте мені точку опори, і я підніму Землю".

А) Арістотель;

Б) Архімед;

В) Евклід;

Г) Торрічеллі.

6. Простим механізмом, називають ...

А) відстань від точки прикладання сили до точки опори;

Б) блок, вісь якого закріплена і при підйомі вантажу не піднімається і не опускається;

В) пристосування, що служать для перетворення сили і для зміни її напрямки;

Г) блок, вісь обертання якого піднімається й опускається разом з вантажем.

3. Взаємоперевірка тесту (робота в парах)

VIІІ. Оцінювання роботи учнів

Учні рахують набрану суму балів (від 1 до 8),

учитель виставляє додаткові бали за активність ( 1-3 б.)

ІХ. Підсумок.

1. Бесіда:

       Роботу яких механізмів ми досліджували на уроці?

       Чим відрізняється нерухомий блок від рухомого?

       Де можна використати нерухомий та рухомий блоки?

       В чому полягає суть «золотого правила» механіки?

?2.  Вправа «Фантазери».

Учні пропонують якомога більше  способів  використання знань, умінь і навичок з теми уроку.

Х. Рефлексія.

1. Порівняння з очікуваними результатами

2. «Кольорова діагностика»

Учні обирають серед запропонованих кольорів той, який відповідає їх емоційному стану на уроці.

«Червоний» - активність, наполегливість, прагнення досягти мету;

«Жовтий» - зацікавленість та небайдужість,

«Зелений» - почуття  комфорту, задоволення.

?3. «Доповни речення»

Сьогодні на уроці для мене було  цікавим…      новим…      головним…»

ХІІ. Домашнє завдання.

1. Повторити за підручником § 17-19 (1),

2. Розв’язати задачі № 19.18, 19.19,

3. Творче завдання (на вибір):

1) Дізнатись, що таке поліспаст та підготувати повідомлення;

2) Дати відповідь на питання: як за допомогою 3-х рухомих блоків (використовуючи будь-яку кількість нерухомих блоків) дістати виграш у силі в 6 разів, у 8 разів? Зробити малюнок.