Забелина Маргарита Владимировна

Технологическая карта урока физики в 7 классе по теме «Центр тяжести. Условия равновесия тел»

Победитель педагогического конкурса ‒ Всероссийский конкурс для учителей физики и астрономии на лучший урок с мультимедийной поддержкой

Материал опубликован 6 May 2018 в группе

Учителя физики

1250

9461

Пояснительная записка к презентации

Технологическая карта урока в 7 классе по теме «Центр тяжести. Условия равновесия тел».

Тема		«Центр тяжести. Условия равновесия тел».
Тип урока:		урок усвоения новых знаний. Урок - путешествие «Далекое и близкое. Прошлое и настоящее».
Цель		сформировать представление у обучающихся о видах и условиях равновесия тел.
Задачи		Образовательные: 1.рассмотреть понятия: «центр тяжести тела», «равновесие тел», «устойчивое равновесие», «неустойчивое равновесие», «безразличное равновесие»; 2.выявить причины устойчивого и неустойчивого равновесия; 3.рассмотреть примеры равновесия в архитектуре, искусстве, спорте и жизни человека; 4.продолжить развитие умений объяснять явления и процессы из повседневной жизни с точки зрения физики на основе полученных знаний. Развивающие: 1. продолжить развитие любознательности, инициативы и устойчивого интереса учащихся к предмету; 2. высказывая свое мнение, решая проблему совершенствовать речевые умения; Воспитательные: 1.в ходе урока содействовать воспитанию у обучающихся уверенности в познаваемости окружающего мира; 2.работая в парах постоянного состава, решая задачи и обсуждая вопросы, воспитывать коммуникативную культуру школьников.
Планируемый результат. Метапредметные результаты. 1.сформированность познавательных интересов, направленных на развитие представлений о равновесии тел; 2.умение работать с источниками информации, включая эксперимент; 3.умение преобразовывать информацию из одной формы в другую. Предметные результаты. 1.уметь использовать полученные теоретические знания для объяснения процессов и явлений, происходящих в жизни.		УУД Личностные. Осознанное, уважительное и доброжелательное отношение к другому человеку, его мнению; готовность и способность вести диалог с другими людьми и достигать в нём взаимопонимания. Познавательные. Выделяют и формулируют познавательную цель. Строят логические цепи рассуждений. Производят анализ и преобразование информации. Регулятивные. Умение определять потенциальные затруднения при решении учебной задачи; планировать и корректировать. Коммуникативные. Умение организовывать учебное сотрудничество и совместную деятельность с учителем и сверстниками; работать индивидуально и в группе: находить общее решение и разрешать конфликты на основе согласования позиций и учета интересов.
Содержание и основные понятия темы.		Центр тяжести (центр масс), устойчивость, условие устойчивого и неустойчивого равновесия.
Организация пространства
Основные виды учебной деятельности обучающихся.	Основные технологии.		Основные методы.	Формы работы.	Ресурсы. Оборудование.
1.Слушание объяснения учителя и одноклассников. 2.Работа с материалом презентации. 3. Наблюдение и объяснение демонстрационного эксперимента. 4. Решение качественных задач. 5. Просмотр видеофильмов. 6. Выступление с сообщением.	Технология проблемного обучения, ИКТ, игровые технологии.		1.словесные; 2.наглядные; 3.практические.	Индивидуальная, общеклассная, в парах постоянного состава.	Физическое оборудование: Линейка, нить, модель для демонстрации равновесия тел, весы. Ресурсы: видео эксперимента https://youtu.be/W77HcFriDww видео «Пизанская башня»https://youtu.be/UEWdk7h-ipM проектор, презентация, карта маршрута на каждую парту, жетоны белого и красного цвета каждому ученику, инструкция для творческого конструкторского домашнего задания.

Структура и ход урока.

№	Этап урока	Задачи этапа	Деятельность учителя	Деятельность ученика	УУД	Время
Вводно-мотивационный этап.
1.	Организационный этап	Психологическая подготовка к общению.	Приветствие. Проверка готовности к уроку. Вступительное слово учителя. Знакомство с картой путешествия.	Настраиваются на работу. Слушают. Знакомятся с картой путешествия.	Личностные	3 мин.

2.	Этап мотивации (определение темы урока и совместной цели деятельности).	Обеспечить деятельность по определению целей урока.	Предлагает обсудить задачу «Колумбово яйцо», назвать тему урока, определить цель.	Пытаются ответить. Определяют тему урока и цель.	Личностные, познавательные, регулятивные	5 мин.

Операционно-содержательный этап
3.	Изучение нового материала.	Способствовать деятельности обучающихся по изучению материала.	Предлагает организовать деятельность согласно предложенным заданиям и этапам путешествия. 1. Этапы №2-7 предполагают изучение нового материала. 2. Этапы №8-11 закрепление и проверка понимания нового материала.	Изучение нового материала 1. Смотрят видео, презентацию. Слушают. Отвечают. 2. Отвечают на вопросы и решают качественные задачи.	Личностные, познавательные, регулятивные	30 мин.
Рефлексивно – оценочный этап.
4.	Рефлексия. (Подведение итогов).	Формируется адекватная самооценка личности, своих возможностей и способностей, достоинств и ограничений.	Рефлексия «Пора делать выводы». Предлагает ответить на вопрос одним предложением.	Отвечают.	Личностные, познавательные, регулятивные	5 мин.
5.	Подача домашнего задания.	Закрепление изученного материала.	Запись на доске. Прочитать параграф. Творческое конструкторское домашнее задание для желающих.	Записывают в дневник.	Личностные	2 мин.

Приложение.

Слайд№1.

Далекое и близкое, прошлое и настоящее…Тайны истории великих открытий и современные достижения науки…Разные области применения физических знаний.… Все хочется увидеть и узнать. Как писал Борис Пастернак «дойти до самой сути… до их причины, до основанья, до корней, до сердцевины». Я предлагаю вам совершить путешествие. Карта нашего маршрута сейчас перед вами. Билетом для вас «По далекому и близкому. По прошлому и настоящему» должны стать: желание, терпение и усердие.

Слайд№2-4.

1 этап. Начнем мы наше путешествие из города Севильи. В этом городе есть памятник, с которым связана одна необычная история из далекого прошлого. История о великом путешественнике. По преданию, когда Колумб во время обеда у кардинала Мендосы рассказывал о том, как он открывал Америку, один из присутствующих сказал: «Что может быть проще, чем открыть новую землю?» В ответ на это Колумб предложил ему простую задачу: как поставить яйцо на стол вертикально? Когда ни один из присутствующих не смог этого сделать, Колумб, взяв яйцо, разбил его с одного конца и поставил на стол, показав, что это действительно было просто. Увидев это, все запротестовали, сказав, что так смогли бы и они. На что Колумб ответил: «Разница в том, Господа, что вы могли бы это сделать, а я сделал это на самом деле». Как с точки зрения физики можно объяснить данную ситуацию? Возможно ли другое решение этой задачи? Учащиеся высказывают свои предположения. Для тех, кто решил проверить экспериментально предложить поставить яйцо вертикально. После завершения обсуждений подвести учащихся к новой теме урока. Как вы думаете, что сегодня нам предстоит узнать, в каких вопросах и проблемах разобраться? Учащиеся формулируют тему и задачи урока.

До сих пор существует крылатое выражение «Колумбово яйцо», обозначающее неожиданно простой выход из затруднительного положения. Вы не смогли дать точного и полного объяснения на задачу, предложенную когда-то Колумбом. Поэтому стоит вернуться из далекого прошлого в настоящее и рассмотреть некоторые вопросы, которые помогут вам найти правильный ответ.

Слайд№5.

2 этап. Развитие современной техники ставит перед инженерами-конструкторами самые разнообразные задачи. Многие из них связанны с производством и эксплуатацией всевозможных машин и сооружений. Проектирование автомобилей, самолетов, космических ракет, зданий, мостов, плотин требует тщательных расчетов и знаний, при каких условиях они будут в равновесии. Раздел физики, изучающий равновесие тел, называется статикой. Каким образом можно добиться равновесия тела?

Демонстрационный эксперимент №1 «Равновесие». Линейку обвязываем ниткой, перемещаем нить по линейке, до тех пор пока не найдем положение в котором линейка будет находиться в равновесии. В этом случае говорят, что линейка подвешена в центре тяжести. Что такое центр масс или центр тяжести тела? Точку приложения равнодействующей сил тяжести, действующих на отдельные части тела, называют центром тяжести. При любом положении тела центр тяжести его находится в одной и той же точке. Кто впервые ввел это понятие в физику?

Слайд№6.

3 этап. Опять вернемся в прошлое. Город Сиракузы.… Заглянем в гости к Архимеду. Древнегреческий ученый так определил понятие центра тяжести: «Центром тяжести каждого тела является некоторая расположенная внутри него точка - такая, что если за неё мысленно подвесить тело, то оно остается в покое и сохраняет первоначальное положение». У каждого предмета есть центр тяжести. Архимед решил ряд задач на нахождение центров тяжести различных геометрических фигур: треугольника, параллелограмма, конуса, сегмента параболы.

Слайд№7.

4 этап. Чудеса равновесия. Центр тяжести (центр масс) тела может находиться вне тела, если это тело имеет сложную форму. Это явление равновесия можно наблюдать в следующем занимательном опыте. Видео эксперимента https://youtu.be/W77HcFriDww

Если из центра тяжести тела провести линию, перпендикулярную полу, то в случае, когда линия выходит за границы опоры тела, тело упадёт. Чем больше площадь опоры, чем ближе расположен центр тяжести тела к центральной точке площади опоры и центральной линии центра тяжести, тем более устойчивым будет положение тела. Проверим это утверждение, ведь большинство предметов, окружающих нас опираются на некоторую площадь. Например, дома, автомобили, станки.

Слайд№8.

5 этап. Демонстрационный эксперимент №2 «Модель для демонстрации равновесия тел». Возьмем призму на шарнирах. К центру тяжести призмы прикреплен отвес. Будем постепенно менять форму призмы. Равновесие призмы остается устойчивым, пока линия отвеса проходит через площадь опоры. Как только линия отвеса оказывается на границе площади опоры, равновесие становится неустойчивым.

Слайд№9.

6 этап. Физкультминутка.

Задание ученикам.

1. Сидя на стуле, выпрямить спину, ноги поставить под углом 90о. Не наклоняя корпус вперед, и не двигая ноги под стул, попробуйте встать.

2. Попробуйте встать со стула, наклоняясь вперед.

3. Широко расставив ноги.

4. Сделайте соответствующие выводы.

Ответ. Учащиеся делают выводы о том, что для того чтобы встать необходимо, чтобы отвесная линия пересекала площадь опоры человека.

Центр тяжести тела человека находится примерно на 20 - 23 сантиметра ниже пупка. Воображаемая линия, проведённая отвесно из центра тяжести, проходит ровно между ступнями. Площадь опоры при вертикальном положении человека ограничена тем пространством, которое находится под подошвами и между стопами. Центральная точка отвесной линии центра тяжести на стопе находится на 5 см впереди от пяточного бугра.

Слайд№10 - 11.

7этап. Рассмотрим более подробно различные случаи равновесия тел. Демонстрационный эксперимент №3 «Равновесие линейки».

1. Равновесие, при котором выведенное из положения равновесия тело вновь к нему возвращается, называется устойчивым.

При устойчивом равновесии центр тяжести тела расположен ниже оси вращения и находится на вертикальной прямой, проходящей через эту ось. В устойчивом равновесии находится любое тело, висящее на нити: лампа, люстра, грузик отвеса.

2. Равновесие, при котором выведенное из положения равновесия тело не возвращается в начальное положение, называется неустойчивым.

При неустойчивом равновесии центр тяжести тела расположен выше оси вращения и находится на вертикальной прямой, проходящей через эту ось.

3. Равновесие называют безразличным, если при отклонении или перемещении тела оно остается в равновесии.

При безразличном равновесии ось вращения тела проходит через его центр тяжести, при этом центр тяжести тела остается на одном и том же уровне при любых положениях тела. В безразличном равновесии находится колеса автомобиля, велосипеда и другие вращающиеся части машин.

Слайд№12 - 13.

8этап. Это интересно. Одним из примеров сохранения устойчивости тел является известное архитектурное сооружение Пизанская башня.

https://youtu.be/UEWdk7h-ipM

Сообщение№1 (выступает ученик). Долгое время считалось, что архитектор Боннано Пизано создал башню наклонённой уже на чертежах, и то, что она сейчас падает – так и было задумано. Однако современными учёными точно установлено, что сооружение начало наклоняться со временем. В настоящий момент наклон башни составляет примерно 3° 54′. Каждый год она отклоняется на юг на 1 миллиметр. Если бы с сооружением не проводилось никаких реставраций, она бы давно уже рухнула.

В 20-м столетии на северной части фундамента был установлен тяжёлый противовес из свинца. Так как башня наклоняется на юг, это помогло остановить падение, и даже немного выровнять её. Следующим шагом стало изымание небольшого слоя грунта из-под северной части фундамента, что позволило башню ещё больше наклонить на север.

Слайд№14 - 15.

9этап. Некоторые детские игрушки позволяют проиллюстрировать те или иные физические явления и законы. Ванька-встанька (или неваляшка) возвращается всегда в вертикальное положение. Почему?

Ответ. У неваляшки (Ванька-встанька) в нижней части находится тяжёлый полушар. Центр тяжести полушара при наклоне приподнимается, возникает момент силы, возвращающий тело в состояние с низшим положением центра масс.

Обсуждение вопроса.

По принципу «неваляшки» изготовляют разные вещи: солонки и перечницы для кухни, часы, чашка для малышей, шахматные фигуры.

Слайд№16 - 17.

10 этап. В цирке. Сообщение№2 (выступает ученик).

В цирке вы часто видите удивительно ловких канатоходцев и эквилибристов. Даже дрессированные животные поражают нас своими умениями удерживать на носу разноцветные шары. Может быть, все дело в том, что они знают какие-то секреты? Равновесие предмета зависит от положения его центра тяжести. Так при ходьбе по натянутому канату или проволоке канатоходцы идут обычно с расставленными в обе стороны руками, балансируют. При каждом шаге артист старается установить центр тяжести своего тела над опорой. С длинным шестом в руках удерживать равновесие легче. То же самое делает и велосипедист, пытаясь удержать равновесие. Искусство езды на велосипеде заключается в умении поворачивать руль в нужную сторону!

Слайд№18.

11 этап. Мяч на кончике пальца. Предложить кому – нибудь из ребят показать такой «фокус». Лучше, если ученик заранее потренируется.

Если вы захотите удержать мяч на кончике пальца, такое равновесие будет неустойчивым, но оно возможно! Надо только быстро передвигать точку опоры под центр тяжести мяча. Как только мяч начнет падать, он сдвинется с вертикальной линии, соединяющей его центр с точкой опоры. Тут-то и надо выправлять положение, подводя палец под центр тяжести мяча. Удачнее всего такое балансирование выполняется с большим мячом. Как вы думаете, почему?

Обсуждение вопроса.

Слайд№19.

Пора делать выводы!

Наше путешествие завершилось и пора делать выводы. Что больше всего вам запомнилось на уроке? Скажите одним предложением.

Высказывают свое мнение.

С давних пор до нынешних времен
Есть один закон на всей планете:
Равновесие господствует на свете.
Весь наш мир к нему приговорен».
(Соловьева Е.)

Слайд№20.

Оцените свою работу на уроке. На выходе из кабинета стоят весы. Положите жетон определенного цвета на одну из чашек весов:

1.Левая чаша весов. Белый цвет - работал хорошо, все понял и урок понравился.

2.Правая чаша весов. Красный цвет - работал плохо, ничего не понял и урок не понравился.

Слайд№21.

Запишите в дневник домашнее задание. Для желающих есть творческое конструкторское задание.

Спасибо за работу на уроке! До новых встреч!

Презентация к уроку
PPTX / 3.09 Мб
Приложение.

Карта маршрута и примерное время работы на этапах. Выдать на каждую парту.

Этапы маршрута.	Время работы на этапе.
1. Далекое прошлое. «Колумбово яйцо».	5 мин.
2. Настоящее рядом с нами. ДЭ№1	2 мин.
3. Сиракузы. Архимед.	2 мин.
4. Настоящее рядом с нами. ДЭ№2	4 мин.
5. Чудеса равновесия.	4 мин.
6. Физкультминутка.	2 мин.
7. Настоящее рядом с нами. ДЭ№3	4 мин.
8. Это интересно.	5 мин
9. Ванька-встанька	3 мин.
10. В цирке.	2 мин.
11. Мяч на кончике пальца. (Дополнительное задание, если осталось время)	2 мин.

Творческое конструкторское домашнее задание для желающих. Инструкция.

Используя полученные знания, попробуем сделать занимательную игрушку и удивить друзей.

Ванька-встанька

1. Проткните шилом яйцо, удалите содержимое, промойте и высушите.

2. Положите в яйцо мелкие металлические гайки, и залейте воском свечи. Воск застынет и слепит все между собой гайки.

3. Заделайте дырочку и раскрасьте Ваньку-встаньку.

4. Проверьте. Как бы мы не ставили яйцо, оно всегда будет принимать вертикальное положение, так как центр тяжести смещен вниз.

Источники.

1. «Класс!ная физика» http://class-fizika.ru/van18.html

2. Видео https://youtu.be/W77HcFriDww

3. Видео https://youtu.be/UEWdk7h-ipM

4. А.В. Перышкин Физика. Учебник для 7 класса/ Перышкин А.В.//М.: Дрофа 2014. - 224с.

/data/files/j1525604254.pptx (Презентация к уроку)

Предварительный просмотр презентации

5 Карта маршрута «Далекое и близкое. Прошлое и настоящее» 4 2 6 8 3 7 1 9 11 10

Фразеологизм «Колумбово яйцо» берет начало от истории о Колумбе, рассказанной Джироламо Бенцони в 1565 году в своей книге «История Нового Света». Памятник «Колумбово яйцо» в Севилье. «Колумб и яйцо» (Иоганн Гайер, 1847)

По преданию, когда Колумб во время обеда у кардинала Мендосы рассказывал о том, как он открывал Америку, один из присутствующих сказал: «Что может быть проще, чем открыть новую землю?» В ответ на это Колумб предложил ему простую задачу: как поставить яйцо на стол вертикально? Когда ни один из присутствующих не смог этого сделать, Колумб, взяв яйцо, разбил его с одного конца и поставил на стол, показав, что это действительно было просто. Увидев это, все запротестовали, сказав, что так смогли бы и они. На что Колумб ответил: «Разница в том, Господа, что вы могли бы это сделать, а я сделал это на самом деле». Христофор Колумб (1451-1506г.г.) Испанский мореплаватель, открывший Америку.

Центр тяжести. Условия равновесия тел. «Жизнь — как вождение велосипеда. Чтобы сохранить равновесие, ты должен двигаться». (Альберт Эйнштейн)

Центр тяжести тела. Демонстрационный эксперимент №1. Точку приложения равнодействующей сил тяжести, действующих на отдельные части тела, называют центром тяжести.

«Центром тяжести каждого тела является некоторая расположенная внутри него точка - такая, что если за неё мысленно подвесить тело, то оно остается в покое и сохраняет первоначальное положение». Архимед (287 год до н.э. – 212 год до н.э.) – древнегреческий, математик, физик, инженер из Сиракуз.

Центр тяжести (центр масс) тела может находиться вне тела, если это тело имеет сложную форму. Это явление, – кажущегося удивительным равновесия, – можно наблюдать в следующем занимательном опыте. Чудеса равновесия. Видео https://youtu.be/W77HcFriDww

Проведем эксперимент. Модель для демонстрации равновесия тел. Центр тяжести тела Тело падает Тело стоит

Человек и равновесие.

Виды и условия равновесия.

Виды равновесия можно установить по изменению положения центра тяжести тела, когда его выводят из состояния равновесия. Если центр тяжести при этом поднимается , равновесие устойчивое. Если центр тяжести при этом опускается , равновесие неустойчивое. Если центр тяжести в любом положении тела остается на одном уровне, то равновесие тела безразличное.

Пизанская башня – знаменитая «падающая» башня. https://youtu.be/UEWdk7h-ipM

Загадка Пизанской башни. Долгое время считалось, что архитектор Боннано Пизано создал башню наклонённой уже на чертежах, и то, что она сейчас падает – так и было задумано. Однако современными учёными точно установлено, что сооружение начало наклоняться со временем. В настоящий момент наклон башни составляет примерно 3° 54′. Каждый год она отклоняется на юг на 1 миллиметр. Если бы с сооружением не проводилось никаких реставраций, она бы давно уже рухнула. В 20-м столетии на северной части фундамента был установлен тяжёлый противовес из свинца. Так как башня наклоняется на юг, это помогло остановить падение, и даже немного выровнять её. Следующим шагом стало изымание небольшого слоя грунта из-под северной части фундамента, что позволило башню ещё больше наклонить на север.

Влево - вправо, влево - вправо Весело качается. Влево - вправо, влево - вправо На пол не роняется. ( Г. Верд) Почему?

Равновесие предмета зависит от положения его центра тяжести. Так при ходьбе по натянутому канату или проволоке канатоходцы идут обычно с расставленными в обе стороны руками, балансируют. При каждом шаге артист старается установить центр тяжести своего тела над опорой. С длинным шестом в руках удерживать равновесие легче. То же самое делает и велосипедист, пытаясь удержать равновесие. Искусство езды на велосипеде заключается в умении поворачивать руль в нужную сторону!

Мяч на кончике пальца. Если Вы захотите удержать мяч на кончике пальца, такое равновесие будет неустойчивым, но оно возможно! Надо только быстро передвигать точку опоры под центр тяжести мяча. Как только мяч начнет падать, он сдвинется с вертикальной линии, соединяющей его центр с точкой опоры. Тут-то и надо выправлять положение, подводя палец под центр тяжести мяча. Удачнее всего такое балансирование выполняется с большим мячом. Как Вы думаете, почему?

Пора делать выводы! С давних пор до нынешних времен Есть один закон на всей планете: Равновесие господствует на свете. Весь наш мир к нему приговорен». (Соловьева Е.)