Розробка уроку з теми "Важіль"

Цели урока:

Обучающая: развивать предметные компетентности по физике:

- учебную компетентность при изучении  физических понятий, законов, принципов;

- компетентность решения физических задач;

 - эксперементальную компетентность  при выполнении эксперемента в ходе изучения нового материала  и практической работы.

Развивающая:

- развивать поликультурную компетентность при рассмотрении применения рычага в  древности;

- развивать коммуникативную компетентность при выполнении экспериментальной и практической работы в группах;

-развивать социальную компетентность при рассмотрении примеров рычагов в быту;

- развивать здоровьесберегающую компетентность при рассмотрении примеров усовершенствованных моделей рычагов в быту для улучшения условий труда, бережного отношения к своему здоровью.

 Воспитательная – побуждать познавательный интерес к физике, воспитывать умение наблюдать окружающий мир, задумываться над его внутренней сутью, причинами изменений, анализировать условия. 

Задачи  урока:

Изучив материал урока, учащиеся будут  знать:

• определение «рычага»;
• условие равновесия рычага;
• отличие рычага от других простых механизмов. 

Уметь:

• практически определять равновесие рычага;
• уметь решать задачи на  равновесие рычага.
• оценивать значение использования простых механизмов в быту  и технике.

 Тип  урока : урок изучения нового материала.

Межпредметные связи: история, физическая культура, трудовое обучение.

Методы работы: наглядный, практический, словесный 

Приемы: эпиграф, парадоксальность фактов, создание проблемной ситуации, связь с жизнью, формулировка ожидаемых результатов, беседа, эксперимент.

 Формы работы: фронтальная, индивидуальная, груповая.

Технологии:  проблемное (исследовательское ) обучение

Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, экран, рычаги, линейки, наборы грузов, штативы, ножницы для резки бумаги и ткани, ножницы для резки металла, открывалка, гвоздодер.

І. Ориентация,  мотивация деяльности (подготовка к активной учебной деятельности).
Учитель: изучая различные физические теории, законы, мы узнаем об ученых, посвятивших жизнь изучению физики. Имена многих из них окутаны легендами. Я вам предлагаю открыть одну страничку истории жизни Архимеда и оценить, что является истиной, а что - выдумка восхищенных современников...

В повести  Плутарха можно прочитать следующие строки «Архимед, между прочим, писал однажды своему родственнику и другу царю Гиерону, что данной силой можно поднять любую тяжесть. В юношески смелом доверии к силе своего доказательства он сказал, что, если бы у него была другая Земля, он перешел бы на нее и сдвинул с места нашу.( Слайд №2 )Удивленный Гиерон стал просить его доказать свои слова и привести в движение какое-либо большое тело малой силой.( Слайд№3)Архимед приказал посадить на царскую грузовую триеру, с громадным трудом с помощью многих рук вытащенную на берег, большой экипаж, положить на нее обыкновенный груз и, усевшись на некотором расстоянии, без всяких усилий, спокойно двигая рукой ...(здесь текст пропущен), стал тянуть к себе триеру так тихо и ровно, как будто она плыла по морю». 

Как определенный груз привести в движение определенной силой – это то механическое открытие Архимеда. Вы, зная теперь о силе, мощности и работе, ответьте на вопрос: легенда ли это или описание действительных событий?

Предполагаемые ответы учащихся:

• это вымысел;
• это возможно при использовании каких-то машин;
• мы не знаем, как ответить на вопрос.

Тысячилетия тому назад люди выполняли все работы при помощи силы своих мышц.  (Слайд №4)Мы  сейчас восхищаемся грациозностью сооружений древних строителей. В Египте более 4-х тысяч лет тому назад были построены пирамиды. Например пирамида Хеопса: высота 147 метров, длина стороны основания 232 метра. Для её сооружения потребовалось 2 млн. 300 тысяч каменных плит. Средний вес каждой 2,5 тонны.(видеоролик).  Человек применяя различные приспособления стремился облегчить свой труд связанный с перемещением и подъемом тяжелых предметов. Люди убедились в том, что намного легче передвигать грузы, перекатывая их на катках. На основании этого нашли колесо. А позже  нашли новый  механизм – рычаг.

ІІ. Целепологания.
1. Сообщение темы, цели, задач урока.
Тема нашего урока «Рычаг. Условия равновесия рычага».( Слайд № 5 )

Эпиграфом к нашему уроку возьмем слова Жана Батиста Био

                                                                                   «Нет ничего проще чем то,

                                                                                    что открыто вчера,

                                                                                     нет ничего сложнее того,

                                                                                    что нужно открыть завтра»

Давайте поставим цели  для нашого урока: (Слайд №6)

-изучить понятие «Рычаг»;

-определить условие равновесия рычага;

-применить свои знания на практике.

2. Определение ожидаемых результатов

Так чего же вы – ребята, ждете от сегодняшнего урока?

3. Мотивация учебной деятельности.

  Полученные знания о рычагах и их свойствах помогут вам справиться с заданим контрольной работы в школе, улучшить условия труда на дачном участке. С понятим рычага вы столкнетесь  на тренировках по таким видам спорта как бодибилдинг, рукопашный бой, фитнес, варкаут. По  окончании школы возможно кто-то из вас станет конструктором и будет создавать автомобили и даже если вы просто станете водителем транспортного средства  понятие «рычаг» будет вам встречаться достаточно часто. 

  ІІІ. Целереализация.
1. Актуализация й корекция опорных знаний.

Для успешного изучения нового материала нам необходимо вспомнить основные понятия динамики. Ответьте на мои вопросы: Слайд № 7)

1. Что такое сила? Сила – физическая величина, которая показывает меру действия одного тела на другое.

2. В каких единицах измеряют силу? В Ньютонах.

3. Каким прибором определяется сила? Динамометром.

4.В чем отличие между  массой и весом? Вес это сила, измеряется в ньютонах, а масса- мера инертности измеряется в  килограммах.

5.Как найти вес тела? Массу тела умножить на коэффициент 10Н/кг.

2. Восприятие и первичное осознание учебного материала, осмысление связей и отношений в объектах изучения.

Что же такое рычаг? (Слайд №8)

Рычаг это твердое тело способное вращаться вокруг неподвижной опоры. В реальной жизни это деревянная палка, металлический лом, лопата, мотыга, коромисло.

Учитель демонстрирует модель лабораторного рычага.

Соберем установку. Для этого подвесим лабораторный рычаг на  лапку штатива. Давайте качнем рычаг. Мы увидим, что на рычаге одна точка остается в покое – она называется осью вращения рычага. 

Справа и слева от оси вращения рычага находятся плечи рычага.

Подвесьте грузы на одно из плеч рычага и, используя другие грузы, уравновесьте рычаг. (Справа -  один груз, слева уравновешиваем рычаг несколькими грузами. Каждая группа учащихся получает различное количество грузов, что позволит рассматривать различные ситуации.)

 Посмотрим, что получилось.

 (Слайд №9) Изобразим рычаг на схеме. Рычаг изобразим в виде отрезка прямой.

Точка О – точка опоры рычага (ось вращения)

точка А и точка В – точки приложения сил; F₁ и F₂ – силы, действующие на рычаг, направлены в одну сторону

Си: [F] = [Н] – Ньютон

Кратчайшее расстояние между точкой опоры и прямой, вдоль которой действует сила, называется плечом силы.

Обозначается малой латинской буквой L – плечо силы.

Си: [L] = [м] – метр.

 Мы видим, что  наши рычаги отличаются друг от друга. Какая общая зависимость прослеживается в ходе эксперимента? Чем больше плечо - тем меньше сила.

 Давайте качнем одно из плеч рычага. Что  видим? (Покачавшись, рычаг возвращается в положение равновесия).

А теперь ответим на вопрос: когда, при каких условиях рычаг находится в равновесии. Для этого каждой группе учащихся необходимо определить

длину плеч  линейкой и величину сил динамометром.

 Найдите отношение действующих сил.

Найдите отношение плеч сил. (Полученные результаты должны быть приблизительно одинаковыми с учетом погрешности измерения.)

Результаты вычислений групп занесем в общую таблицу на доске.

Какой вывод можно сделать: отношение сил  равно обратному отношению плеч  (Слайд№10)

F₁ / F₂= L₂/L₁

Это правило установил Архимед. Рычагом (обычной палкой) человечество пользовалось давно, а вот  правило равновесия рычага принадлежит Архимеду. Он пришел к выводу, что с помощью этого простейшего механизма можно получить выигрыш в силе – малой силой уравновесить большую.

А сейчас я предлагаю  вам сделать небольшую паузу посмотрев небольшой фильм.

  (Слайд№ 11)(Видеоролик №2).

 (Слайд № 12) Мудрая природа обеспечила рычагами  и человека К примеру, скелет и опорно-двигательная система человека состоит из десятков и сотен рычагов. Взглянем на локтевой сустав. Лучевая и плечевая кости соединятся вместе хрящом, к ним так же присоединяются мышцы бицепса и трицепса. Вот мы и получаем простейший механизм рычага. Если вы держите в руке гантель весом в 3 кг, какое усилие при этом развивает ваша мышца? Место соединения кости и мышцы делит кость в соотношении 1 к 8, следовательно, мышца развивает усилие в 24 кг! Получается, мы сильнее самих себя. Но рычажная система нашего скелета не позволяет нам в полной мере использовать нашу силу, но дает возможность выполнять движения очень быстро. Рычаги нашего тела позволяют выиграть в скорости, но проиграть в силе.

IV. Обобщение и систематизация знаний, применение их в различных ситуациях, приближенных к жизни.

Закрепление материала начинаем с устного решения задач. Внимание на экран:                                                                                        

 1. Определите величину силы. (Слайд 13)

(Слайд №14)

 2. Найдите величину плеча.

  3.  В своей жизни мы очень часто сталкиваемся с механизмами, назначение которых знаем, применяем в различных ситуациях, но при этом редко задумываемся, почему именно  такая их конструкция для нас наиболее удачная. Ну, например: дверь. Вы никогда не задумывались, почему ручка двери крепиться именно у края дверного полотна, а не посередине – может так красивее с точки зрения дизайна. Попробуйте открыть дверь, толкая ее ближе к петлям, на которые крепиться дверь и вы убедитесь в том, что даже легкую дверь из МДФ вам будет открыть  сложно и для этого и для этого потребуются немалые усилия. Дверь это рычаг; малую силу рук, касаясь ручки двери, мы прикладываем к большему плечу. А если поменять положение ручки двери, то уменьшим плечо, а значит нужно увеличить силу

 (Слайд № 15)                                                                         «Древо науки всеми корнями

                                                                                           связано с практикой»

                                                                                                       А. Несмеянов

 Каждый механизм позволяет нам выполнить работу, получая при этом выигрыш в силе. Я предлагаю сейчас по группам выполнить практическую работу. Вам необходимо будет рассмотреть такие механизмы как гвоздодер, ножницы для резки бумаги, ножницы для резки металла, открывалку  и определить,  дают ли выигрыш в силе простые механизмы, и какой по величине  выигрыш в силе мы получаем.

Гвоздодер - приспособление для удаления гвоздей. Тоже рычаг, но его плечи изогнуты относительно точки вращения.

Ножницы - состоят из двух рычагов сразу, соединенных между собой в точке вращения.

Открывалка- приспособление для открывания металлических крышек.

Ученики получают бланк с инструкцией  для выполнения практической работы. Необходимое дополнительное оборудование находится на столе учителя. Перед проведением практической работы проводится инструктаж по технике безопасности (приложение №1).

Результаты и выводы в работе каждой группы озвучиваются. Ученики отвечают на дополнительные вопросы учителя.

(Слайд 16). Вопрос для учеников: смог бы Архимед поднять Землю?

Архимед знал, что нет такого груза, который нельзя было бы поднять самой слабой силой, используя рычаг. Главное - нужно приложить слабую силу к очень длинному плечу рычага, а короткое плечо заставить действовать на груз. Но Архимед не знал, насколько велика масса Земли. Расчеты показывают – рычаг, которым человек может поднять Землю такой огромный, что если человек со скоростью света ( а это 300000км/с) будет перемещать усилием своей руки длинное плечо, то он поднял бы Землю на

1 см только после 10 млн. лет работы! 

А как вы думаете: можно ли еще как- нибудь усовершенствовать  рычаг? А такой как лопата? Ответ на экране (Видеоролик №3)

5. Сообщение домашнего задания (Слайд №17)

Обязательным заданим для всех:

Параграф №  21 стр.69 –73

Конспект в тетради проработать.

Письменно выполнить задание на карточках по собственному выбору.
( приложение №2)

Для самых любознательных: домашняя лабораторная работа

(приложение №3).

IV. Рефлексивно-оценивающий.
1. Итог урока. (Слайд №18)

А теперь давайте повторим основные понятия сегодняшнего урока

Продолжите фразу:

Рычаг – это…

Плечо силы – это…

Сила измеряется в …

Плечо силы измеряется в …

Рычаг нужен для того чтобы…

2. Рефлексия. Самоанализ урока учениками.

Учитель: (Слайд№ 19)

1. Был ли интересен вам материал урока?
2. получили ли вы новую информацию?
3. Что больше всего понравилось? Запомнилось?
4. Пригодятся ли полученные знания на других предметах в жизни?
5. Довольны ли вы своей работой на уроке?
6. Какую бы оценку вы поставили себе за работу на уроке?

3.Ценение,  оценивание. Выставление оценок, характеристика ответов учеников

Заключительное слово учителя (Слайд № 20)

Физика наука, подарившая много открытий, но непознанного вокруг еще много. Какое поле деятельности для пытливого ума, умелых рук и любознательных натур. Пусть сегодняшний урок разбудит в вас жажду новых познаний, ведь великий океан истины, по-прежнему простилается перед вами, не исследованный до конца.

Приложение 3

Домашняя лабораторная  работа  

Приборы и материалы: линейка

     Рассмотрите собственную руку 

Локоть – точка опоры этого рычага. Одна из сил приложена к ладони. Плечо этой силы – расстояние от локтя примерно до середины ладони. Вторая сила – это сила напряжения бицепса, который прикреплён к рычагу совсем недалеко от локтя. Плечо второй силы намного меньше плеча первой.

Ход работы

1. Возьмите линейку и измерьте плечи сил на собственной конечности. Место соединения бицепса и кости-рычага хорошо прощупывается, оцените расстояние от локтя до этого места.

2. Результаты измерения занесите в таблицу.

3. Сделайте вывод.

Приложение №1

Бланк задания 1.

Практическая работа

 Тема: Расчет выигрыша в силе простого

механизма – ножницы для  резки бумаги.

Оборудование: ножницы для резки бумаги,

 линейка, калькулятор, силомер.

Цель работы: рассчитать выигрыш в силе простого механизма  – ножниц для резки бумаги.

 Измеряли ______________________

Ответственный за оформление бланка отчета _____________________

Ответственный за измерения _____________________

Ответственный за расчеты _______________________

Для определения выигрыша в силе необходимо линейкой определить длину

плеч  рычага с права и слева от оси вращения. С помощью калькулятора найдите отношение плеч рычага. Полученное значение и будет  выигрышем  в силе. Силомером определите силу создаваемую в руке. Силу создаваемую механизмом

можно определить, умножив силу в руке на выигрыш в силе.

Таблица измерений:

Расчеты:

Вывод:

Контрольные вопросы: Почему для резки бумаги и ткани применяются ножницы с короткими ручками и длинными лезвиями ?

Бланк задания 2.                   Практическая работа

Тема: Расчет выигрыша в силе простого  механизма – ножницы для резки металла.

Оборудование: Ножницы для резки металла, линейка, силомер, калькулятор.

Цель работы: Рассчитать выигрыш в силе простого механизма  – ножниц для  резки металла.

Измеряли ______________________

Ответственный за оформление бланка отчета _____________________

Ответственный за измерения _____________________

Ответственный за расчеты _______________________

Для определения выигрыша в силе необходимо линейкой определить длину

плеч  рычага с права и слева от оси вращения. С помощью калькулятора найдите

отношение плеч рычага. Полученное значение и будет  выигрышем  в силе. Силомером определите силу создаваемую в руке. Силу создаваемую механизмом

можно определить, умножив силу в руке на выигрыш в силе.

                                                  Таблица измерений:

Вывод.

Контрольные вопросы:1. Почему для резки листового металла — с длинными ручками и короткими лезвиями. 2.  Как  можно менять величину выигрыша  в силе у этих ножниц?

Бланк задания 3.

Практическая работа

Тема: Расчет выигрыша в силе

простого механизма.

Оборудование: лом, линейка,  весы, калькулятор.

Цель работы:  Рассчитать выигрыш в силе простого механизма  – лом.

Измеряли ______________________

Ответственный за оформление бланка отчета _____________________

Ответственный за измерения _____________________

Ответственный за расчеты _______________________

Лом - это рычаг выигрыш в силе,  которого будет зависеть от выбора оси вращения. Поэтому сначала  необходимо определить точку опоры. Затем определите длину плеч полученного рычага. Разделив калькулятором,  большее   значение  длины плеча на меньшее, получим  выигрыш в силе. Если считать, что сила развиваемая человеком может быть равна весу в Ньютонах любого из вас, (вес тела – произведение массы на коэффициент  10 Н/кг). Силу создаваемую механизмом  можно определить, умножив вес тела на выигрыш в силе.

Таблица измерений:

Вывод:

Бланк задания  4.

Практическая работа

Тема: Расчет выигрыша в силе простого механизма – гвоздодер.

Оборудование: гвоздодер, линейка,  калькулятор,

весы.

Цель работы:  рассчитать выигрыш в силе простого механизма  –  гвоздодер.

Измеряли ______________________

Ответственный за оформление бланка отчета _____________________

Ответственный за измерения _____________________

Ответственный за расчеты _______________________

Для определения выигрыша в силе необходимо: определить длину плеч. Разделив  большее  значение длины плеча  на меньшее,  мы  получим  выигрыш  в силе. Если считать,  что сила  развиваемая человеком  может быть равна весу в Ньютонах любого из вас  (вес тела  равен произведению  массы на коэффициент 

10 Н/кг),  то силу  создаваемую механизмом  можно определить,  умножив вес тела на выигрыш в силе.

                                   Таблица измерений:

F₂ = Р L₁/L₂

Вывод:

Контрольные вопросы: Удобен ли такой гвоздодер для длительной работы?

Бланк задания 3.

Практическая работа

Тема: Расчет выигрыша в силе  простого механизма.

Оборудование: открывалка, линейка, силомер, калькулятор.

Измеряли ______________________

Ответственный за оформление бланка отчета _____________________

Ответственный за измерения _____________________

Ответственный за расчеты _______________________

Для определения выигрыша в силе необходимо определить ось вращения.

От оси вращения справа и слева  определить длину плеч. Разделив большее значение плеча на меньшее,  определяем выигрыш в силе.  Силомером определяем величину силы в руке (правой).  Зная силу в руке, умножив на величину выигрыша, получаем силу создаваемую открывалкой.

Результаты  заносим в таблицу.

                                                        Таблица измерений:

Расчеты:

Вывод:

Контрольные вопросы: Каким образом можно получить  больший выигрыш в силе для данного приспособления?

Бердянская общеобразовательная школа I-III ступеней № 1

Бердянского  городского совета Запорожской области

Тема:

« Рычаг. Условие равновесия рычага.»

( физика, 8 клас )

                                                                          Урок подготовила

                                                                                                    учитель физики

                                                                                                    Калицева И.Д.

                                                                                                   высшая категория

                                                                                                    «старший учитель»

Февраль, 2014г.