Урок" Наукові методи вивчення природи. Світ в якому ми живемо"

Урок 3/3

СПОСТЕРЕЖЕННЯ Й ДОСЛІД.  ФІЗИЧНІ ВЕЛИЧИНИ І ЇХ ОДИНИЦІ.

 

СВІТ В ЯКОМУ МИ ЖИВЕМО.

 

Мета уроку:	Дати учням уявлення про  науковий метод пізнання; увести поняття «фізична величина», провести найпростіші вимірювання фізичних величин. Познайомити учнів зі світом навколо нас. Дати уявлення про взаємодію й сили.
Тип уроку:	урок вивчення нового навчального матеріалу.
Демонстрації:	Вимірювання довжини за допомогою лінійки. Вимірювання об’єму за допомогою мірної посудини; Визначення ціни поділки вимірювального приладу. Виникнення сили пружності під час деформування пружини. Демонстрація сили тертя. Демонстрація електричних і магнітних сил.
План  уроку:	Організаційний момент. Актуалізація опорних знань учнів. План викладання нового матеріалу: І. 1. Спостереження – пошук закономірностей. 2. Від спостережень – до дослідів. 3. Що таке науковий метод? 4*. З історії вимірювань*. 5. Фізичні величини та їх одиниці. 6. Вимірювальні прилади.       ІІ.  1. Макросвіт, мегасвіт і мікросвіт. 2. Взаємодії в макросвіті. 3. Взаємодії в мегасвіті. 4. Взаємодії в мікросвіті. Домашнє завдання.
Перевірка знань:	І. Які фізичні явища ви спостерігаєте вдома, по дорозі додому? Наведіть по три приклади механічних і теплових явищ. Наведіть по три приклади електричних та світлових явищ. Назвіть, які з перелічених явищ – фізичні:      рухається автомобіль,   жовтіють листя рослин,   тане лід,   горить свічка, пливе човен, гниє картопля, кипить вода,   летить м’яч. Якими основними фізичними явищами супроводжується вистріл гармати? 7.  Чи є в школі такий навчальний предмет, вивчаючи який нема потреби вимірювати? 8. Чи є в світі професії, які взагалі не потребують нічого вимірювати за допомогою приладів і навіть визначати на око, без приладів? ІІ. Контроль (диктант «Фізичні тіла, речовини, явища»).

 

П л а н           у р о к у

1. Організаційний момент.
2. Актуалізація опорних знань.

Контроль (диктант «Фізичні тіла, речовини, явища»).

 Учні одержують незаповнені бланки з таблицями (чи самі креслять такі таблиці):

 

Учитель диктує слова, а кожен учень записує слово до відповідної колонки у своєму зошиті (чи на аркуші).

Фізичне тіло

Речовина

Явище

 

 

Спочатку учитель з учнями розбирають приклад. Учитель пропонує слова :залізо, дощ, олівець. Учні разом записують ці слова до відповідних колонок.

 

Фізичне тіло	Речовина	Явище
олівець	залізо	дощ

 

 

 

Далі учні працюють самостійно. Ця робота триває до 5-7 хвилин.

 

Запишіть у таблицю слова:

 

 свинець, грім, рейки, веселка, алюміній, світанок, вітер, Місяць, спирт, ножиці, ртуть, снігопад, стіл, мідь, вертоліт, нафта, кипіння, завірюха, телефон, постріл, повінь, окуляри, праска, вода.

 

Ключ для перевірки.

 

Фізичне тіло	Речовина	Явище
Олівець	Залізо	Дощ
Рейки	Свинець	Грім
Місяць	Алюміній	Веселка
Ножиці	Спирт	Світанок
Стіл	Ртуть	Вітер
Вертоліт	Мідь	Снігопад
Телефон	Нафта	Кипіння
Окуляри	Вода	Завірюха
Праска		Постріл
		Повінь

 

Оцінювання робіт: за кожне правильно записане слово (крім прикладів) – по 0,5 бала. Результат округлюється на користь учня.

Відразу після проведення диктанту відбувається обговорення правильність розподілу слів по колонках таблиці.

 

3. Викладання нового матеріалу.

     І.     Кожний з нас, що тіла падають на Землю, що лід тане у теплому приміщенні тане, а вода на морозі замерзає, магніт притягує залізо, дзеркало відбиває світло і т.д.

Звідки ми все це знаємо? Звичайно багато чого ми навчились в інших людей, але багато знань ми здобули і з власних спостережень.

 

1.               Спостереження – пошук закономірностей. Явища світу навколо нас надзвичайно складні, тому що кожне з них залежить від дуже багатьох чинників. Уважно спостерігаючи природні явища, люди помітили в них деякі закономірності. Так, день завжди заступає ніч, а ніч – день. Після зими завжди настає весна. слідом за нею – літо, а потім – осінь.

Закономірно рухається Сонце, даруючи життя всьому живому: воно завжди сходить на сході, а заходить на заході. А вночі так само закономірно рухаються по небу Місяць, зорі й планети.

Зі спостережень виникають припущення, що для певної сукупності явищ є закономірності. Так припущення називають науковими гіпотезами.

В 4-му столітті до нашої ери давньогрецький учений Аристотель на підставі своїх спостережень дійшов висновку, що закономірності природних явищ – це появи законів природи.

 

2.              Від спостережень – до дослідів.

Щоб перевірити гіпотезу, учені ставлять досліди (експерименти), з метою з’ясувати, як змінюється явище за зміни умов їхнього перебігу. Для цього створюють спеціальні умови. Наприклад, в експериментах з вивчення руху Галілей намагався визначити вплив тертя на рух і припустив: що менше тертя між кулькою й поверхнею, то далі котиться кулька. Щоб підтвердити своє припущення, Галілей перейшов від спостережень до дослідів.

Дослід відрізняється від спостереження тим, що проводячи дослід, учений створює спеціальні умови протікання явищ природи. Так, Галілей у своїх дослідах намагався максимально зменшити тертя між кулькою й поверхнею.

Досліди дійсно показали: що менше тертя між кулею й поверхнею, то далі котиться кулька. Галілей зробив із цього дуже важливий висновок: якби на тіло не діяли інші тіла, воно рухалося б з незмінною швидкістю вічно! Так було відкрито перший закон механіки – закон інерції.

3.              Що таке науковий метод?

Намагаючись зрозуміти навколишній світ, людина шукає закономірності в різних і різноманітних явищах. На підставі того, що їй уже відомо зі спостережень і дослідів, людина намагається вгадати нову закономірність. Такий здогад називають гіпотезою.

Милуватися природою можна, й не знаючи фізики. Але зрозуміти її й побачити те, що приховано за зовнішніми проявами явищ, можна лише за допомогою точної науки. Тільки вона дозволяє помітити, що «у явищах природи є форми ф ритми, недоступні окові споглядача, але відкриті окові аналітика. Ці форми й ритми ми називаємо фізичними законами» (Роберт Фейман).

Наукова гіпотеза – це не будь-який здогад, а тільки такий, який можна перевірити дослідами. Тому після того, як гіпотезу висловлено, учені ставлять численні досліди з метою підтвердити або спростувати її. І далеко не всі гіпотези підтверджуються! Тоді виникають нові. А, щоб їх перевірити, ставлять нові експерименти. Цей процес – процес наукового пізнання світу – колись він мав початок, але не має кінця.

Нам тайны нераскрытые раскрыть пора –

Лежат без пользы тайны, как в копилке, -

Мы тайны эти с корнем вырвем у ядра –

На волю пустим джина из бутылки!

                                      Володимир Висоцький

Є два основні методи вивчення фізики – експеримент і теорія, які вдало доповнюють один одного.

О, сколько нам открытий чудных

Готовит просвещенья дух

И опыт, сын ошибок трудных,

И гений, парадоксов друг,

И случай, бог изобретатель.

                                     О.С.Пушкін

Точно помітив видатний російський поет характер наукової діяльності. Що набутий досвід – «син тяжких помилок», ви можете відчути, виконуючи лабораторні роботи, що геній – «парадоксів друг» - про це ви довідаєтеся, розв’язуючи задачі (парадокс – несподівана, незвичайна думка, яка, на перший погляд, суперечить набутому досвіду). А випадок? Є й він! Наполегливим і уважним завжди таланить. І це – добре. 

Для того щоб етапи пізнавального процесу краще закарбувалися у свідомості учнів, має сенс розглянути елементарні схеми.

 

Структура фізичного експерименту

 

 

 

 

 

Схема наукового пізнання.

 

4^*.  З історії вимірювань.

Неможливо уявити собі життя людини, яка б не виконувала яких би то не було, хоча б , найпростіших, вимірювань. Вже для первісної людини, яка будувала житло, виготовляла дуже прості знаряддя і посуд, застосування мір довжини, ваги, об’ємів було необхідно.

В залежності від величини відстаней що вимірювались, в давнину застосовували різноманітні одиниці довжини. Для виміру великих відстаней застосовували переходи – відстані, що були пройдені за певний час. Кочівники монголи, наприклад, зі слів мандрівника М.М.Пржевальського, визначали відстані у верблюжих та кінських переходах, зазначаючи при цьому для уточнення:»за хорошої їзди» або «за плохої їзди». Моряки виміряли відстані трубками. Трубка – це відстань, яку проходить пароплав за той час, поки куриться трубка.

Невелику довжину в давнину виміряли кроками. Довжину мотузки або тканини було незручно виміряти кроками. Для цього виявилась більш зручною міра, що зустрічається у багатьох народів – лікоть – відстань від кінця пальців до ліктя. Для виміру менших відстаней на Русі використовували п’ядь. П’ядью називали відстань між кінцями витягнутих пальців – великого і вказівного.

В країнах Західної Європи з давніх - давен користувались іншими одиницями довжини, наприклад дюймом (2,54 см). Він рівний довжині трьох ячмінних зерен, витягнутих з середньої частини колоса і приставлених одне до одного своїми кінцями.

Уточнюючи міри довжини, намагались йти таким шляхом: наприклад, англійська міра довжини – ярд (91,44 см) наказом короля Генріха 1 (1101 рік) була визначена, як відстань від носа короля до кінця середнього пальця витягнутої у бік його руки. Але король Генріх давно помер. З яким зразком порівнювати ярд?

Поки міжнародні зв’язки не зміцнились, люди мирились з розбіжностями в одиницях вимірювання. В подальшому назріла необхідність встановлення міжнародної системи мір.

5.  Фізичні величини та їх одиниці.

 

Фізичною величиною називають кількісну характеристику фізичного тіла або явища.

 

Довжина, площа, об’єм, час, сила – приклади різних фізичних величин. Наприклад, «довжина парти» - це фізична величина. Для того щоб виміряти цю величину, її порівнюють із однорідної її фізичною величиною, прийнятою за одиницю.

 

Виміряти яку-небудь величину – це означає порівняти її з однорідною величиною, прийнятою за одиницю.

 

Є всього сім основних одиниць фізичних величин – метр, секунда, кілограм, кельвін, ампер, кандела, моль, а всі інші можна утворити з них.

 

Фізична величина	Найменування одиниці вимірювання	Позначення
Довжина	метр	м
Маса	кілограм	кг
Час	секунда	с
Сила електричного струму	ампер	А
Температура	кельвін	К
Сила світла	кандела	кд
Кількість речовини	моль	моль

 

Вчитель пропонує учням накреслити наприкінці зошита  накреслити таблицю, яку можливо буде  заповнювати у міру вивчення нових фізичних величин.

Назва	Позначення	Одиниці	Прилад для вимірювання
Довжина	l	м	Лінійка
Ширина	b	м	Рулетка
Висота	h, Н	м	Мірна стрічка

 

Основна одиниця довжини – 1м.

1м = 10 дм,

1м = 100 см,

1м = 1000 мм,

1км = 1000 м.

4. Вимірювальні прилади.

Для того щоб виміряти фізичну величину, потрібно вміти користуватися вимірювальними приладами.

Пристрої, за допомогою яких вимірюють фізичні величини називають вимірювальними приладами.

 

Більшість вимірювальних приладів мають шкали й вказівники. Тому потрібно вміти правильно визначити ціну поділки шкал і відраховувати по них. (На прикладі демонстраційного термометра вчитель формулює правило для визначення ціни поділки шкали приладу).

 

Різниця значень фізичної величини, які відповідають найближчим поділкам шкали, називають ціною поділки шкали.

 

Її визначають так: знаходять найближчі поділки, біля яких нанесено значення величини, і ділять різницю цих значень на кількість проміжків між поділками, розташованими між ними.

 

С – ціна поділки шкали;  ВМ – верхня межа; НМ – нижня межа;  N – кількість поділок між межами.

ІІ.

 1.  Макросвіт, мегасвіт і мікросвіт.

Навчившись керувати фізичними явищами, людина стала «велетнем»: наприклад, створили двигуни, у мільйони разів могутніші, ніж людські руки, і об’єднала всіх людей Землі надійними системами зв’язку. Чудеса сучасної техніки з’явилися, насамперед, завдяки фізиці: без знання фізичних законів неможливо проектувати й використати машини, механізми, прилади, космічні апарати тощо.

Однак справа не тільки в «практичній» цінності фізики: знання фізики необхідно будь-якій культурній людині, щоб зрозуміти навколишній світ.

 

• Сукупність тіл, що оточують нас і які можна спостерігати неозброєним оком, називають макросвітом.

 

Це слово походить від грецького слова «макрос» - великий. І макросвіт насправді великий: від піщини до Землі! Саме вивчаючи макросвіт, учені почали відкривати закони природи.

 

• Світ космічних тіл називають мегасвітом.

 

Це слово походить від грецького слова «мега» - величезний. Перший крок у вивченні мегасвіту зробив Галілей. За допомогою створеного ним телескопа він відкрив, що в Юпітера, найбільшої планети Сонячної системи, є супутники.

Із часів Галілея телескопи стали значно досконалішими, завдяки чому астрономи відкрили безліч величезних зоряних систем, кожна з яких складається із сотень мільярдів зір!

 

• Світ частинок, з яких складається речовина, називають мікросвітом.

 

Це слово походить від грецького «мікрос» - малий.

У 17-му столітті Винайшли мікроскоп – прилад для розглядання дуже малих предметів. І відразу з’ясувалося, що в «малому» учених чекають не менш зворушливі відкриття, ніж у «великому».

  2. Взаємодії в макросвіті.

Дію тіл одне на одне називають взаємодією. Взаємодію тіл описують за допомогою сил. Коли тіла тиснуть одне на одне, між ними діють сили пружності. Їх зумовлює деформація тіл, тобто зміна їхньої форми.

Сила пружності є проявом сил електричної взаємодії між частинками речовини.

Між тілами, що дотикаються та рухаються одне відносно одного, а також коли тіло намагаються зрушити відносно іншого, виникає взаємодія, яка перешкоджає їхньому відносному рухові, і яку називають тертям. А силу, що характеризує цю взаємодію називають силою тертя.

Сила тертя, як і сила пружності, - прояв сил електричної взаємодії між частинками речовини.

Силу, з якої Земля притягує предмети, називають силою тяжіння. Ця сила, що помітно проявляє себе в макросвіті.

Електричні сили діють між електрично зарядженими тілами й частинками. Набувати електричного заряду тіла можуть, наприклад, завдяки тертю: при цьому деяка кількість електронів, набуває позитивного заряду, а тіло, на яке перейшли електрони, - негативний.

Магнітні сили діють, наприклад, між постійними магнітами. У будь-якого магніту є північний і південний полюси, названі так тому, що північний полюс вільно підвішеного магніту вказує на північ, а південний – на південь. Однойменні (північний-північний або південний-південний) полюси магніту відштовхуються, а різнойменні (північний і південний) – притягуються.

Англійський учений Майкл Фарадей припустив, що електрична й магнітна взаємодії є проявами єдиної електромагнітної взаємодії, а його співвітчизник Клерк Джеймс Максвелл створив теорію електромагнітних взаємодій.

3. Взаємодії в мегасвіті.

Притягання існує не тільки між Землею й тілами, що перебувають на ній. Усі тіла притягуються одне до одного. Притягання всіх тіл Всесвіту одне до одного називають всесвітнім тяжінням.

Гравітаційні сили – найважливіші сили в мегасвіті. Вони «керують» рухом планет, зір і навіть галактик, а також «запалюють» зорі, стискаючи величезні маси речовини.

 4. Взаємодії в мікросвіті.

Речовина не розпадається на окремі частинки завдяки електричній взаємодії: притягання різнойменних зарядів утримує електрони поблизу атомних ядер, з’єднує атоми в молекули, а молекули – у речовину.

Якби з однієї столової ложки води можна було «перенести» в іншу столову ложку води тільки одну мільйонну частку електронів, то ці дві ложки води, перебуваючи на відстані одного метра, притягалися б із силою, що приблизно дорівнює  вазі навантаженого товарного поїзда довжиною від Києва до Харкова! Ось які колосальні сили сховано під гладдю води в одній столовій ложці.

Але навіть ці сили дуже малі порівняно з ядерними силами, що втримують разом частинки, з яких складається атомне ядро. Ядерні сили більше від електричних приблизно в сто разів! Саме дія ядерних сил підтримує «горіння» зір, зокрема й нашого Сонця. Як свідчать спостереження й розрахунки, Сонце світить уже близько п’яти мільярдів років. І світитиме ще, принаймні, стільки ж!

 

Запитання до учнів під час викладання нового матеріалу

1. Наведіть приклади тіл і явищ, які належать до макросвіту, мегасвіту й мікросвіту.
2. Які спостереження і досліди свідчать про існування сили пружності? Наведіть приклади.
3. Які спостереження і досліди свідчать про існування сили тертя? Наведіть приклади.
4. Чому тіла кинуті горизонтально, падають на Землю?
5. Які електричні й магнітні явища вам відомі?

 

У конспект учня

• Сукупність тіл, що оточують нас і які можна спостерігати неозброєним оком, називають макросвітом.
• Світ космічних тіл називають мегасвітом.
• Світ частинок, з яких складається речовина, називають мікросвітом.

 

4. Домашнє завдання.

1.  Підручник.: § 2, 3.
2. Зб.: р1) № 2.6; 2.10; 2.11; 2.14; 2.18.

       р2) № 2.19; 2.23; 2.24; 2.25; 2.32.

       р3) № 2.35; 2.40; 2.46; 2.47; 2.51.

3. Д.:  розв’язати вдома самостійну роботу № 1.

Оскільки самостійна робота №1 задана додому, то вчитель на наступному уроці збирає зошити і пропонує двом-трьом учням вийти до дошки й пояснити розв’язання задач зі свого варіанта.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАДАЧІ ІЗ САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ  № 1

                  Фізичні явища.

                  Фізичне тіло й речовина.

 

 

ПОЧАТКОВИЙ РІВЕНЬ______________________________________________________

 

1. Яке з наведених нижче слів стосується поняття «фізичне тіло»? Оберіть правильну відповідь.

       А. Крапля води.

       Б. Блискавка.

       С. Луна (звук відбитий від перешкоди).

 

                     2.    Яке з наведених нижче слів стосується поняття «речовина»? Оберіть правильну                              

              відповідь.

                 А. Веселка.

                 Б. М’яч.

                 В. Мед.

 

СЕРЕДНІЙ РІВЕНЬ_______________________________________________________

1. Наведіть приклади фізичних тіл, що складаються з тієї самої речовини, та фізичних тіл однакової назви і призначення, що складаються з різних речовин.

 

2. Випишіть із зазначених нижче явищ тільки фізичні: а) танення снігу, б) сонячний промінь відбився від дзеркала; в) кипіння води; г) гниття картоплі; д) іде дощ; е) почорніння срібної монети.

ДОСТАТНІЙ РІВЕНЬ______________________________________________________

1. Чи правильним є твердження: усі наявні фізичні тіла – це тільки частина того, що називають матерією? Що ще (крім фізичних тіл) охоплює поняття матерії?

 

2. Які спостереження ви проводили в природі? Які фізичні явища ви спостерігали? Чи доводилося вам ставити досліди? Які? Яка головна ознака, що відрізняє дослід від спостереження?

ВИСОКИЙ РІВЕНЬ________________________________________________________

1. Яке з двох понять – матерія чи фізичне тіло – є ширшим (загальнішим), тобто охоплює друге, що є тільки частиною першого?

 

2. Чи впливає, на вашу думку, функцій не призначення предмета (тіла) на вибір речовини, з якого виробляють цей предмет (тіло)?

 

 

 

 

 

Якщо результати спостережень повторюються, то дослідник робить висновки. Наведемо приклад такого висновку: вода (рідина), поміщена в морозильну камеру, через якийсь час обов'язково перетвориться на лід (стане твердою).

Однак далеко не завжди висновки, одержані за допомогою спостережень, є правильними. Погляньте, наприклад, на відрізки (Можна використати зображення з моєї колекції "Неможливих фігур"). Червоний відрізок здається меншим, ніж синій. Ви можете подивитися на малюнок кілька разів, запропонувати друзям зробити те саме – і висновок залишиться незмінним. Якщо ж після цього ви виміряєте6 довжину відрізків лінійкою, то переконаєтеся, що їхня довжина є абсолютно однаковою.

 

Експеримент – це дослідження фізичного явища в умовах, що перебувають під контролем ученого, з метою глибшого вивчення цього явища.

Виміряти фізичну величину – означає порівняти з однорідною величиною, прийнятою за одиницю.

Межі вимірювання – це найбільше і найменше значення фізичної величини, які можна виміряти певним приладом.

Ціна поділки – це значення найменшої поділки шкали вимірювального приладу.