Технологическая карта урока на тему:"Золотое правило механики"

Сведения об авторе: ФИО

Баликоева Альбина Мурзаевна

Место работы

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа имени Героя Советского Союза А.М. Селютина

с. Михайловское» Пригородный район РСО – Алания.

Должность

Учитель физики высшей категории.

Предмет

Физика

Учебник (УМК)

Перышкин А.В. Физика. 7 класс: Учебник для общеобразовательных учреждений - М.: Дрофа, 2015 г.

Раздел

Механика

Класс

7 класс

Тема урока

«Золотое правило механики»

Тип урока:

Вид урока

Форма урока

Урок «открытия» новых знаний

Формирования и совершенствования знаний

Урок – беседа

Цель

создать условия для успешного усвоения учащимися темы «Золотое правило» механики». научить применять это правило для решения задач прикладного характера; формирование умений находить и сравнивать работы при использовании различных простых механизмов при проведении опытов.

Задачи

Образовательные:

1.повторить и обобщить пройденный материал по теме « Механическая работа. Мощность, простые механизмы»

2.опираясь на результаты выводов учащихся прийти к выводу о «Золотом правиле механике»

3. Расширить кругозор учащихся по темам «Простые механизмы», «Золотое правило механики»

Развивающие:

1.Развивать умения наблюдать, выделять главное, делать выводы, планировать и проводить эксперимент.

2.Развивать познавательную активность и самостоятельность учащихся.

3.Развивать исследовательские и аналитические навыки учащихся при проведении экспериментальной работы;

Воспитательные:

1.Создание благоприятной психологической обстановки на уроке.

2.Воспитание интереса к предмету через занимательность материала и формирование личностных, нравственных качеств.

Планируемый результат.

Метапредметные результаты. 1.сформированность познавательных интересов, направленных на развитие представлений о роли простых механизмов в жизнедеятельности человека

2.умение работать с источниками информации.

3.умение преобразовывать информацию из одной формы в другую.

Предметные результаты.

1.правильное понимание устройства и принципа действия различных простых механизмов.

2.Знать основные законы и правила простых механизмов.

3.применение новых знаний в новой ситуации и в повседневной жизни.

УУД

Личностные. Формируются ответственное отношение к учению на основе мотивации к обучению и познанию, уважительное отношение к истории страны, к учёным – физикам, к науке.

Познавательные. Выделяют и формулируют познавательную цель; строят логические цепи рассуждений; производят анализ и преобразование информации; планируют способы достижения намеченной цели по получению новых знаний; структурируют собственные знания.

Регулятивные. Учащиеся осуществляют поиск решения путей достижения цели; учатся определять цель своей деятельности, на основе соотнесения того, что уже усвоено, и того, что еще неизвестно, оценивать и корректировать полученный результат; осуществляют самоконтроль и взаимоконтроль.

Коммуникативные. Формируются речевые умения: учатся высказывать суждения с использованием физических терминов и понятий, формулировать вопросы и ответы в ходе выполнения задания, обмениваться знаниями; коммуникативная компетентность в общении и сотрудничестве со сверстниками в процессе образовательной деятельности

Оборудование:

рычаги лабораторные, линейки, грузы массой по 100г, деревянные бруски, штатив, лапка и муфта, наклонная плоскость, неподвижный блок, подвижный блок, динамометр, брусок - коретка.

Методы: 

словесные, наглядные, самостоятельная работа по выполнению практической работы, задач.

Этап урока

Деятельность учителя

Содержание презентаций

Деятельность ученика

Формирование УУД

Стадия вызова

1.Организационный этап.

1 минута

- Здравствуйте, дорогие ребята, я рада вас видеть! Мне приятно, что мы вместе проведем следующие 40 минут. Надеюсь на плодотворное сотрудничество!

Настраивание на работу.

2. активация знаний

7 минут

Начнём с пословицы: «Человек от лени болеет, а от труда здоровеет». Действительно, труд и движение – это жизнь для человека, его энергия.

Вспомните, какие пословицы про труд знаете? О чём говорят нам эти строки?

«Терпенье и труд всё перетрут».

«Желанная работа – светлее солнца».

Была бы охота — наладится всякая работа.

Работай до поту, так и поешь в охоту.

Работай боле — тебя и помнить будут доле.

Рукам работа — душе праздник.

По готовой работе обед вкусней.

Вспомним, что такое работа? Какие виды работы вы знаете?
Термин « механическая работа» был введен в физику в 1826 г французским ученым Ж. Понселе: «Механическая работа — это постоянное преодоление сопротивлений силой, действующей вдоль пути и в направлении этого пути»

Вопрос: При каких условиях совершается механическая работа?

Вопрос: Механическая работа может быть:

1. А  > 0,

2. А < 0,

3. А = 0,

Послушайте басню И.А.Крылова «Белка»

«Землячка старая», спросил тут Дрозд: «нельзя ли сказать, что делаешь ты здесь?» —
«Ох, милый друг! тружусь день весь:
Я по делам гонцом у барина большого;
Ну, некогда пи пить, ни есть,
Ни даже духу перевесть».
И Белка в колесе бежать пустилась снова.
«Да», улетая, Дрозд сказал: «то ясно мне,
Что ты бежишь — а всё на том же ты окне».
Посмотришь на дельца иного:
Хлопочет, мечется, ему дивятся все:
Он, кажется, из кожи рвется,
Да только всё вперед не подается,

Мы с Вами несколько уроков говорим о простых механизмах.

А для чего их применяют?

Эксперименты с наклонными плоскостями, которые на заре Нового времени делали Леонардо да Винчи, Стевин, Галилей, привели к познанию законов природы. Частными случаями рычага являются также два других простейших механизма: дифференциальный ворот и блок. Человек стал использовать рычаг ещё в доисторические времена, интуитивно понимая его принцип. Такие инструменты, как мотыга или весло, применялись, чтобы уменьшить силу. Около 1500 года до н. э. в Египте и Индии появляется шадуф (колодец с «журавлём»), прародитель современных кранов, устройство для поднимания сосудов с водой.

Джеймс Прескотт Джоуль - английский физик (19 век) изучал природу тепла, и обнаружил её связь с механической работой. Это привело к теории сохранения энергии. В честь Джоуля названа единица измерения механической работы — Джоуль 1Дж = 1 Н ∙м

Используются также килоджоули (кДж).

 1кДж = 1000 Дж

1 Дж = 0,001 кДж

Ответ:

Работа – труд, занятие, дело, упражненье, деланье, т.е. всякое

полезное действие человека или устройства.

Египетская работа – тяжкая и долгая.

Чёрная работа – работа, где не нужно знанье и уменье.

Срочная работа – работа, которую нужно окончить в срок.

Физическая работа,

умственная работа.

Ответ: Механическая работа совершается только тогда, когда на тело действует сила, и тело перемещается под действием этой силы (т. е. сила и путь не равны 0)

Ответ: Если направление силы совпадает с направлением движения тела, то сила совершает положительную работу.

- если движение тела происходит в направлении, противоположном направлению приложенной силы, то сила совершает отрицательную работу.

- при движении тела по инерции;

- если под действием силы тело не движется;

-  если направление силы, действующей на тело, перпендикулярно направлению движения.

Ответ:
В данном случае Белка движется по замкнутой траектории, и её работа равна нулю.

Назначение простых механизмов - облегчить работу человека. 1Наклонная плоскость — это плоская поверхность, установленная под углом к горизонтали.

Примерами наклонных плоскостей служат пандусы и трапы. Пандусы и трапы широко применялись при строительстве ранних каменных сооружений. Принцип наклонной плоскости можно видеть также в таких колющих и режущих инструментах, как стамеска, топор, плуг, клин, винт.

2. Клин — простой механизм, рабочие поверхности которого сходятся под острым углом

3 Блок — простое механическое устройство, позволяющее регулировать силу. Является разновидностью рычага. Представляет собой колесо с желобом по окружности. Они бывают подвижные и неподвижные.
4. Рычаг — простейший механизм, представляющий собой балку, вращающуюся вокруг точки опоры.

5. Частными случаями рычага являются ворот

Настраивание на работу.

1.Самопределение к учебной деятельности

Познавательные:

умение структурировать знания, контролировать и оценивать процесс и результат деятельности

Регулятивные:

выделение и осознание учащимися того, что уже усвоено и что еще подлежит усвоению, осознание качества и уровня усвоения;

Коммуникативные: умение выражать свои мысли в соответствии с задачами и условиями коммуникации;

Коммуникативные УУД

1. слушать и понимать других.

2. формирование речевого высказывания в соответствии с поставленными задачами.

3. оформление своих мыслей в устной и письменной форме.

4.Владение монологической речью.

Познавательные УУД

1. синтез знаний и обобщение.

Коммуникативные: умение работать в паре, слушать и слышать партнёра, договариваться;

Познавательные:

поиск и выделение необходимой информации;

Регулятивные: умение действовать по плану изучения физического явления в процессе демонстрации

Этап мотивации

2 минуты

Учитель: Всегда люди мечтали создать механизмы, которые бы освободили руки, ноги, мозги. Низкий поклон великим людям, которые создают такие механизмы. Но нет ещё механизма, который бы выдавал результат, не совершая работу. В пословицах и поговорках люди восхваляли труд, работу и знали, что вложенная работа окупает себя.

«Кто не работает, тот не ест».

«Без труда не вынуть рыбку из пруда».

«Чтоб из ручья напиться, и то нужно наклониться»

«Не потрудиться, так и хлеба не добиться».

Нет механизма, который бы выдавал результат, не совершая работу. В пословицах и поговорках люди восхваляли труд, работу и знали, что вложенная работа окупает себя

Простые механизмы созданы для облегчения труда, преобразования силы.

Постановка проблемы и цели урока.

Осознание значимости изучаемой темы

Основная часть – 16 минут

Сообщение плана изучения нового материала.

Уяснение того, чему должны научиться на уроке (знать, понимать, уметь).

Если простые механизмы применяют для получения выигрыша в силе или расстоянии, давайте подумаем, а не дают ли простые механизмы выигрыша в работе?

Даётся ли нам выигрыш «даром»?

Экспериментально выясним, какой из простых механизмов даёт выигрыш в работе.

Продемонстрируем опыт на рычаге.

Уравновесим его разными силами и повернем против часовой стрелки.  Мы видим, что точки приложения за одно и тоже время прошли разные пути S1 < S2. Измерив эти пути и модули сил, нашли, что  . Перемножив крест накрест, получим F1 * S1 = F2 * S2, т.е. А1 = А2.

Какой сделаем вывод?

Рассмотрим наклонную плоскость.

Пусть надо поднять груз на высоту 20 см от уровня стола. Длина наклонной плоскости 60 см. Используя наклонную плоскость, мы выигрываем в силе, и ровно во столько же проигрываем в расстоянии!

Отдохнем немного и продолжим работу

Вы, работать не хотите?

Пять минут, теперь вы отдохните!

Встали тихо, улыбнулись!

Выше – выше потянулись.

Ну-ка, плечи распрямите,

Как рычаг, руки ваши примените!

В локте руки вновь согните!

Поднимите, опустите.

Сели, встали. Сели, встали.

Бег на месте - побежали!

Вправо, влево повернитесь,

Вновь на место вы вернитесь,

Рук коленями коснитесь.

Потянулись, растянулись.

И за парты вновь вернулись –

Продолжим работу:

Рассмотрим сначала неподвижный блок. Неподвижный блок Архимед рассматривал как равноплечий рычаг. Давайте посмотрим, какими будут силы F1 и F2?

Демонстрация: подвесим 3 груза на один конец веревки, а к другому концу – динамометр. Он покажет силу 3 Н.

Вопрос классу: Что мы видим?

Мы знаем, что F1 = F2. Перемещая груз вверх, один конец веревки поднимется на высоту h1 , а второй опустится на высоту h2, при этом h1 = h2.

Тогда F1 * h1 = F2 * h2, т.е. А1 = А2.

Какой сделаем вывод?

Теперь рассмотрим подвижный блок. 

Вопрос классу: Что теперь видим?

Какой вывод сделаем теперь? Подвижный блок дает выигрыш в силе в 2 раза.

Переместим его вверх на высоту h, тогда l будет длина свободного конца веревки. F1 = 2F2, l = 2h, A1 = F1 * h,

Какой сделаем вывод?

 как оказалось, при использовании простых механизмов выигрыш в энергии получить невозможно. Связано это с законом природы, согласно которому она не возникает из ничего. Оно гласит, что во сколько раз происходит выигрыш в силе, во столько же раз происходит проигрыш в расстоянии. Этот вывод настолько важен, что в физике он получил название «золотого правила» механики. Его автором является древнегреческий ученый Герон Александрийский, живший в I веке н.э, хотя легенда приписывает это Архимеду.

Существует легенда, что Архимед восхищённый открытием правила рычага, воскликнул: «Дайте мне точку опоры, и я подниму Землю

Конечно, Архимед бы не справился с данной задачей, если бы ему даже дали точку опоры, которая находилась бы вне Земли, и рычаг нужной длины. Для подъёма Земли всего на 1см, длинное плечо должно бы было описать огромной длины дугу, для перемещения которой потребовалось бы миллионы лет.

Записывают в тетрадях цель урока:

исследовать на практике, дают ли простые механизмы выигрыш в работ

Учащиеся выводы делают в парах.

Рычаг используется для создания большего усилия на коротком плече с помощью меньшего усилия на длинном плече.

Для любого рычага справедливо правило: во сколько раз выигрываем в силе, во столько же раз к проигрываем в расстоянии.

Выигрыш в силе в k раз ведет к проигрышу в расстоянии во столько же раз.

Вывод: рычаг не дает выигрыша в работе!

Если длина наклонной плоскости l= 60см и высота наклонной плоскости h= 20см, то выигрыш в силе будет в n=l / h=60 /20 =3  раза.

Выигрыш в силе в k раз ведет к проигрышу в расстоянии во столько же раз.

Наклонная плоскость не дает выигрыша в работе!

Учащиеся выполняют упражнения

Блок представляет собой окружность. Точка О – центр блока, через который проходит его ось. ОА = l1 ; ОВ = l2 – это радиусы. Следовательно, l1 = l2.

Мы видим, что если плечи сил равны, то и силы будут равными.

Вывод: Неподвижный блок выигрыша в силе не дает.

Неподвижный блок выигрыша в работе не дает.

Точка О – центр блока, точка А – точка опоры рычага. l1 – плечо силы F1 , l2 – плечо силы F2; АО = l1, АВ = l2, следовательно l2 = 2l1 .Вывод:

Сила F1 > F2 в 2 раза, т.е. выигрываем в силе в 2 раза, но

l = 2h,

Подвижный блок выигрыша в работе не дает.

При получении прибавки в силе, в чём-то другом происходит уменьшение.

По рисунку видно, чтобы при помощи подвижного блока поднять ведро на высоту h, необходимо конец верёвки, к которому приложена рука человека, переместить на длину

2 h.

Вывод:

Ни один из простых механизмов не дает выигрыша в работе.

Действительно, простые механизмы применялись в древности, и нашли широкое применение в наше время. Они не дают выигрыша в работе, но облегчают труд человека.

Вхождение в тему урока и создание условий для осознанного восприятия нового материала:

Познавательные:

Повторение темы блоки, виды блоков, синтез знаний.

Регулятивные:
рациональное использование времени; подведение итогов демонстраций.

Коммуникативные

обсуждение заданий и распределение обязанностей;
взаимопомощь и взаимоконтроль и самоконтроль

Личностные

Получение знаний, для дальнейшего их применения.

Познавательные:

Закрепление знаний по теме «Простые механизмы»

Регулятивные:
подведение итогов по полученным знаниям и проведённым демонстрациям.

Коммуникативные

обсуждение заданий и распределение обязанностей при

работе в парах

Личностные

Получение знаний, для дальнейшего их применения.

Первичное осмысление и закрепление изученного материала – 2 минуты

Разгадайте загадку:

Я великан: вон ту громадную,

Многопудовую плиту

Я словно плитку шоколадную

Вмиг поднимаю в высоту

Ответ: Подъёмный кран.

Кран поднимает грузы с использованием подвижных и неподвижных блоков, которые дают выигрыш в силе проигрывая в расстоянии.

Выполнение заданий для закрепления темы.

8 минут.

Тест:

1.Сколько метров веревки необходимо вытянуть, чтобы поднять груз на один метр верх с помощью системы из десяти блоков, пять из которых, подвижные?

2.На рисунке показана система, состоящая из лёгких тросов и четырёх идеальных блоков, с помощью их можно удерживать в равновесии или поднимать груз массой M. Трение пренебрежимо мало. Какую силу надо приложить для удержания системы в равновесии.

3. На какую высоту поднимется груз, если свободный конец каната опустится на 2 м

4. Наклонная плоскость дает выигрыш в силе в 2 раза. Какой выигрыш в работе дает эта плоскость при отсутствии силы трения?

1.Ответ:

10 м

Объяснение:

n= 5  h=1 м  L=?  

Если 5 подвижных блоков, то каждый даёт выигрыш в иле в 2 раза и ПРОИГРЫШ в расстоянии в 2 раза, 2х5 =10м.

Ответ 2:. Система состоит из двух подвижных блоков и двух неподвижных. Неподвижные блоки меняют направление силы, но не дают выигрыша. Подвижные блоки дают дополнительный выигрыш в силе в 2 раза. Для удержания системы в равновесии необходимо приложить силу в 2·2 = 4 раза меньшую, чем вес груза Мg

Подвижные блоки дают выигрыш в силе, но проигрыш в расстоянии и, тем самым, они не изменяют величину работы по подъему груза.

Ответ 3: На рисунке изображен неподвижный блок, который не дает выигрыша в силе, то есть пути, проходимые точками приложения сил, равны, следовательно, груз поднимается на 2 м

Ответ 4:

 Наклонная плоскость при отсутствии силы трения не дает выигрыша в работе, так как ни один из механизмов не дает выигрыша в работе.

Систематизация имеющихся знаний и неизвестных знаний

Познавательные:

Обобщение имеющихся по теме знаний.

Применение знаний в решение задачи, поиск ответов на поставленные вопросы.

Регулятивные.

Сравнение результатов ответа задачи.

Коммуникативные

планирование учебного сотрудничества с учителем и сверстниками.

поддержка друг друга и помощь в ответах

Личностные : восхищение полученным результатом.

«Золотое правило» в жизни

2 минуты

Данное правило назвали «ЗОЛОТЫМ», тем самым подчёркивая его важность. Является проявлением закона сохранения энергии. Как проявляется данное правило в жизни человека?

Есть ещё «Золотое правило нравственности»

Ответы:

1.Отдавая своё тепло и добро людям, мы получаем блага в другом виде.

2. Что вы отдаёте, возвращается к вам в десятикратном размере. Делитесь благами, разделяйте дары с другими.

3.Вселенная всегда забирает 10% того, что вы имеете. Но и даст взамен: деньги, выздоровление, новые отношения

Познавательные: и применение полученных знаний.

Регулятивные: предвосхищение результатами уровня усвоения нового материала

Личностные: умения выделить нравственный аспект знаний.

Рефлексия

Подведение итогов урока. -2 минуты

Наш урок подходит к концу.  

- Вспомним, какую цель мы ставили в начале урока?

Ваше настроение в конце урока: Проанализируйте ощущения, которые возникли у вас в течение урока:

Отвечают на вопросы, вписывая ответы в рисунок обведенной руки:

1. БОЛЬШОЙ. Какие знания, опыт я сегодня получил?

2. УКАЗАТЕЛЬНЫЙ. Понравилось ли мне наше занятие?

3.СРЕДНИЙ. Какое у меня настроение?

4. БЕЗЫМЯННЫЙ. Что я делал и чего достиг?

5. МИЗИНЕЦ. Что я могу взять с урока для своей жизни?

Регулятивные УУД 1.формировать умение оценивать степень успешности своей индивидуальной образовательной деятельности,

2.формировать умение критиковать себя, адекватно оценивать полученные знания.

Домашнее задание – 1 минута

Запишите домашнее задание в дневники.

Упр.62, упр.33. написать пословицы про работу и «Золотое правило механики» привести примеры проявления в повседневной

жизни человека.