Урок "Використання лінійки для розв'язування фізичних задач"

Тема : Комплексне повторення курсу фізики.

Мета: Повторити окремі питання курсу фізики 7-11 класів через виконання практичних завдань; дати учням можливість проявити  свою кмітливість, винахідливість; розвивати логічне мислення, вміння застосовувати знання у нестандартних ситуаціях; вчити культури спілкування у процесі співпраці, вміння відстоювати свою думку.

Тип уроку: Урок повторення і поглиблення знань.

Обладнання : демонстраційне (на демонстраційному столі): метрова лінійка, лабораторні терези і важки, секундомір, метроном, демонстраційна мензурка;

лабораторне : (на кожному учнівському столі) : лінійка з міліметровими поділками, довідкові таблиці (збірники з фізики), комплект наборів найпростішого обладнання: штатив, нитки, металевий циліндр, дифракційна решітка, реостат, металеві брусочки, динамометр, набір тіл по 100 г, кульки, метрова лінійка, збиральна лінза, дерев’яні бруски, мензурка з водою.

Хід уроку

І. Вступна бесіда і вікторина

Учитель. Сьогодні у нас нетрадиційній урок повторення. Ви повинні пригадати те , що вивчали в попередні роки, проявити кмітливість, винахідливість, дотепність. Вам буде запропоновано практичні завдання. Всі вони виконуються за допомогою одного вимірювального приладу - метрової лінійки. Як ці завдання виконати   вам треба буде здогадатися самим: жодних інструкцій не буде.

У кожному практичному завданні треба чітко сформулювати свій задум -  фізичну основу, продумати кроки виконання роботи, пригадати формули, виконати обчислення. За кожну правильну ідею учнівська лабораторія (клас ділиться на кілька окремих лабораторій) отримує 1 бал, за швидкість реалізації ідеї ще 1 бал. По кінцевому результаті - лабораторія, яка виборола 1 місце має право вільно розпорядитися 4 балами, 2 місце - 3балами , 3 - 2балами, 4 - 1балом. Ці бали розподіляються між учнями лабораторій за їх внеском у роботу (за висунуті ідеї, за практичну роботу). Бали можна використати на черговій атестації.

Вчитель дає учням коротку історичну довідку про вимірювання  не основними  одиницями виміру (сажень , аршин, лікоть, п'ядь, вершок, дюйм,…).

Проводиться вікторина про знання неосновних одиниць виміру.

Сказати , що означає  і показати цю одиницю виміру:

1.     Сажень.
2.     Аршин.
3.     Лікоть.
4.     П'ядь.
5.     Вершок.
6.     Дюйм.
7.     Долоня.
8.     Крок.
9.     Фут.
10. Пучка.

(за результатами вікторини проводиться оцінювання (за перше місце команда-лабораторія отримує "фішку").

Пригадують учні що беруть за еталон 1 метр?

Спочатку метром називали ¹/_{40 000 000} земного меридіана, який проходить через м. Париж. Довжину цього меридіана виміряла спеціальна наукова експедиція наприкінці XVIII ст. На основі отриманих даний у 1779 р. було виготовлено еталон метра у вигляді платиново-іридієвої лінійки. Для практичних потреб тоді ж було виготовлено й роздано різним країнам копії цього еталона.

Пізніше, із підвищенням вимог до точності вимірювань, еталон довжини "1 метр" поступово уточнювався (учні пригадують про еталон довжини, пов’язаний з випромінюванням), але не змінювався. Маючи еталон метра, можна виміряти будь-яку протяжність.

Маючи лише лінійку можна розв'язати ряд фізичних задач.

ІІ Творча лабораторія

Завдання за курс 7 класу.

1. 
   За допомогою лінійки знайти масу залізного тіла (паралелепіпеда).

Учнівські лабораторії висувають ідеї, аргументують це формулами.

( m=ρ*v, v=a*b*c).

 Правильність отриманих результатів перевіряється за допомогою терезів.  

(лінійка замінила терези)

Лабораторія-переможець отримує "фішку".

2. Визначити тиск, що чинить вода на дно посудини (мензурки), використовуючи лише лінійку.

Учнівські лабораторії висувають ідеї, аргументують це формулами.( p=ρ*g*h) 

Лабораторія-переможець отримує "фішку".

У 7 класі при вивченні теми  "Тиск"  учні працювали з барометрами, манометрами. Тому можна запропонувати ще таке завдання:

3) Визначити тиск, що чинять залізні паралелепіпеди, які стоять на   учнівських партах, використовуючи лише лінійку.

Учнівські лабораторії висувають ідеї, аргументують це формулами.

(p=P/S, P=m*g, m=ρ*V, S=a*b, можна використати залізний паралелепіпед з першого завдання , це зекономить час).

Лабораторія-переможець отримує "фішку".

(Можна запропонувати учням визначити виштовхувальну силу, що діє на повністю занурене в рідину тіло правильної геометричної форми (F=ρ*g*V, V=a*b*c), а також знайти потенціальну енергію тіла правильної геометричної форми, що лежить на парті, відносно підлоги (E=m*g*h, m=ρ*V, V=a*b*c))

Завдання за курс 8 класу

1. Визначити, яка енергія виділяється при згорянні дерев’яного паралелепіпеда (бруска).

Учнівські лабораторії висувають ідеї, аргументують це формулами.

(Q=q*m, m=ρ*V, V=a*b*c)

Лабораторія-переможець отримує "фішку".

(можна дати додаткове завдання, чи вистачить теплоти при згорянні дерев’яного бруска на нагрівання певної маси води на певну температуру).

2. Визначити оптичну силу збиральної лінзи, використовуючи лише лінійку.

Учнівські лабораторії висувають ідеї, аргументують це формулами.

Лабораторія-переможець отримує "фішку".

(D= 1/F=1/f+1/d)

3. Як, маючи лише метрову лінійку визначити висоту дерева в сонячний день?

Висунення ідеї, аргументація, відзначення переможця (H/L=h/l)

Завдання за 9 клас

Лінійка може замінити годинник. Нею можна виміряти тривалість події. Вчитель просить зафіксувати час падіння кульки з учнівського столу, за допомогою годинника. Учні виконують завдання. А потім пропонує завдання.

1. Визначити час падіння кульки зі столу, використовуючи лише лінійку.

Висунення ідеї, аргументація, відзначення переможця.

(використовують формулу h=g*t²/2)

Лабораторія-переможець отримує "фішку".

(Додатково можна дати завдання на визначення жорсткості пружини динамометра (F=k*|x|, k=F/|x|, F=m*g, m=ρ*V, V=a*b*c), використовуючи лише лінійку).

2.Маючи лише лінійку можна визначити швидкість реакції людини (завдання для майбутніх пілотів)

Швидкість реакції людини вимірюють часом реакції на якусь подію.

Пропонується учням першої лабораторії визначити шлях вільного падіння лінійки за 0,1с.(5 см), учням другої — за 0,2с(20 см)., третьої — за 0,3с.(45 см), четвертої — за 0,4с.(80 см).

На дошці від верхнього краю відмічають поділки вниз: 5см, 20см, 45см, 80см, а проти них — час падіння.

Учитель притискає до дошки лінійку, відволікаючи увагу учня, непомітно відпускає її. Якщо учень зупинив лінійку на поділках 0.1 - 0,2 с. — у нього дуже гарна реакція, якщо — 0,3 с., — це непогано, а якщо 0,4 с. і більше — не може бути пілотом.

Завдання за курс 10 класу

1. За допомогою лінійки підрахувати число молекул у тілі. На столах в учнів є алюмінієві бруски.

Висунення ідеї, аргументація, відзначення переможця.

(N=m/M*N_A, m=ρ*V, V=a*b*c)

(Можна дати завдання визначити кількість молекул повітря в класній кімнаті, завдання виконується аналогічно. Визначити поверхневий натяг води (в капілярній трубці, σ = h*ρ*g*r/2))

2. За допомогою лінійки дізнатися, з якого матеріалу виготовлена обмотку реостата.

Один із варіантів розв’язку може бути таким.

а) визначити максимальний опір реостата (R=6 Ом) (на реостаті)

б) визначити довжину обмотки і площу поперечного перерізу.

в) площу знаходимо через діаметр дроту (d), S=π*d²/4, діаметр шукаємо, поділивши довжину реостата на кількість витків.

г) довжину дроту визначаємо через довжину витка та їх кількість.

д) довжина витка визначається за його діаметром D.

е) ρ=R*S/l;

завдання за 11 клас

1). За допомогою лінійки визначити довжину хвилі світла.

Учнівські лабораторії висувають ідеї, аргументують це формулами.

(з формули дифракційної решітки  d*sinφ=k*λ  можна знайти довжину хвилі  λ, період решітки  d=0,01мм=10^-5м, при малих кутах sinφ=tgφ=h/l )

Лабораторія-переможець отримує "фішку".

2). Виготовити маятник з періодом коливань 1с.

Висунення ідеї, аргументація, відзначення переможця.

(з формули періоду коливань математичного маятника, l=T²*g/(4π²))

Вчитель настроює метроном на період коливання 1с., а учнівські лабораторії перевіряють свої маятники на точність.

Лабораторія-переможець отримує "фішку".

ІІІ Підсумок

Вчитель акцентує увагу учнів на тому, що на уроці було зроблено, який матеріал було повторено.

Визначається лабораторія, яка перемогла (за кількістю отриманих "фішок").

(Кількість завдань, які виносяться на урок залежить від рівня підготовленості класу.)