«Простые механизмы»
план-конспект урока по естествознанию (7 класс) на тему

Фестиваль «Открытый урок» 2013/2014

Тема методической публикации   «Простые механизмы»

Открытый урок по физике в 7 классе по теме: «Простые механизмы»

     Представлен урок по теме «Правила механики, простые механизмы», показана связь теории с практикой, от сложных механизмов, в частности робота-гуманоида, к простым, которые применяются в быту и технике. Рассмотрены применение разноуровневых лабораторных работ, предложен способ решения педагогической проблемы с применением практико-ориентированной технологии.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:  Урок изучения нового материала, простые механизмы. практико-ориентированный урок.

Цель урока: формировать представление о единстве законов физики и природы, использовании их в  технике и жизнедеятельности человека.

Образовательная задача: учащиеся должны усвоить, что любой сложный механизм, используемый для выполнения работы, состоит из простых механизмов, изучить принцип работы.

Развивающая задача: формировать интеллектуальные умения анализировать, сравнивать, систематизировать; проводить эксперимент; наблюдать за экспериментом и делать выводы.

Воспитательная задача: показать роль физического эксперимента в процессе получения новых знаний; научить учащихся сотрудничеству в группе, умению слушать и слышать друг друга.

Материалы к уроку: учебник физики Перышкина А. В. Физика. 7 класс: Учебник для общеобразовательных учебных заведений. М.: Дрофа, 2013 год; листы  контроля с заданиями для исследовательской работы в группах (приложение 1); презентация (приложение 2); робот MindstormNXT; на столах располагается оборудование для исследовательской (практической)  работы, листы контроля.

I. Организационный этап (2 минуты)

II. Постановка учебной проблемы (7 минут)

Учитель. Здравствуйте, ребята. Сегодня мы  продолжим знакомство с удивительным миром физики, а для этого повторим домашнее задание. Вы изучили физические величины: работу и мощность, охарактеризуйте их (слайд № 1). Проведём эксперимент. На демонстрационном столе вы видите робот MindstormNXT  LEGO MINDSTORMS Education NXT2.0– это сложный механизм.

Зачем используют роботов?

Учащиеся. Чтобы выполнить работу, которую, например, сам человек сделать не может

Учитель. Перед нами робот, который ходит, наклоняется, поднимает груз. В его состав входят простые механизмы, и сегодня мы будем изучать... как вы думаете, что (слайд 2)?

Учащиеся. Простые механизмы.

Учитель. Какие простые механизмы вы знаете?

Учащиеся. Рычаг, блок, наклонная плоскость... (дети догадываются, слайд 3)

Учитель. Запишем тему урока. Цель нашего занятия, как вы думаете, какая (слайд 4)?

Учащиеся. Научиться определять простые механизмы. Выяснить принцип  действия и область практического применения.

Когда демонстрируется слайд 8? На нём только блоки  и рычаг.

Учитель. Давайте ещё раз назовём простые механизмы. Запишем их названия в тетрадь (слайд5): рычаг, блок, ворот, клин, винт, наклонная плоскость. Зачем их применяют?

Учащиеся. Для облегчения работы.

Учитель. Как вы думаете, какие преимущества дают простые механизмы? (Учащиеся выдвигают гипотезы, они сами догадываются), учитель записывает их на доске (слайд 6): получение выигрыша в силе или расстоянии, изменение направления действия силы.)

III. Изучение нового материала (30 минут)

Учитель. Для того чтобы проверить правильность выдвинутых гипотез, предлагаю провести исследование – экспериментальным путём подтвердить или опровергнуть  ваши предположения. Давайте разделимся на группы (учитель сообщает состав 6 групп  одинакового образовательного уровня, называет капитана каждой группы, дети пересаживаются за столы с табличками, оборудование уже лежит на столах). Каждая группа должна проделать эксперимент в соответствии с Листом заданий (Приложение 1, см. ЭП в личном кабинете подписчика). Группы 1–3 выполняют лабораторные работы и выясняют, даёт ли выигрыш в силе: • рычаг (группа 1) • наклонная плоскость (группа 2) • подвижный блок  (группа 3). Остальные группы выполняют практические работы: • группа 4 читает предложенный текст «Ворот, клин, винт и его применение», готовит ответы на вопросы и делает из бумаги модель модель винта • группа 5 изучает устройство мясорубки, находит составляющие её простые механизмы (винт, клин, ворот и рычаг) • группа 6 изучает работу «свечных качелей» (рычаг). Результаты лабораторных работ оформляются в Листе контроля (в приложении 1, там же оформляются и результаты практических работ).  Каждая группа делает выводы и рассказывает классу о проведённом эксперименте. Время работы 10 минут, если останется время, разгадайте кроссворд на Листе задания.

(По истечении 10 мин группы докладывают о результатах своих экспериментов: • группа 1 – величина приложенной силы зависит от расстояния, рычаг даёт выигрыш в силе • группа 2 – величина приложенной силы зависит от расстояния, наклонная плоскость даёт выигрыш в силе • группа 3 – величина приложенной силы зависит от расстояния, подвижный блок даёт выигрыш в силе • группа 4 – ворот, клин, винт являются простыми механизмами • группа5 –в состав мясорубки входят простые механизмы (винт, клин, ворот и рычаг) • группа 6 – равновесие свечи всё время нарушается за счёт уменьшения веса свечи на одном из плеч рычага.)

Учитель. Итак, давайте сделаем  общий вывод (слайд7): приспособления, служащие для преобразования силы (значения и направления), называются простыми механизмами. Простые механизмы могут дать выигрыш в силе, выигрыш в расстоянии или изменить направление действия силы. Запишем выводы в тетрадь.

Давайте посмотрим кинофильм фиксики «Рычаг» и ответим на вопросы: что представляет собой рычаг? для чего эго применяют?  слайд 8 Откройте с. 136 учебника. Назовите точку приложения рычага на рис. 149–151.  Учебник  «Физика – 7», Перышкин А. В. [1]

Физкультминутка

Если ответ «да» – встаём, если «нет» – хлопаем в ладоши сидя: Сила тяжести направлена вверх? Рычаг – это твёрдое тело, имеющее неподвижную ось вращения? Домкрат представляет собой комбинацию винта и ворота? Мощность – физическая величина, равная произведению силы на перемещение? Клин используется в таких инструментах и орудиях, как зубило, нож, гвоздь, игла?  Почему ручку располагают у края двери?

IV. Закрепление (3минуты)

Фронтальная беседа Слайды 9–11): Как называются приспособления, служащие для преобразования силы?  Какие простые механизмы используются в повседневной жизни? Какие простые механизмы применяли в Египте для строительства пирамид? Какие устройства вы бы применили, если бы необходимо было построить пирамиду сегодня? Грузоподъёмный башенный кран – основная машина на строительной площадке, служит для подъёма и для перемещения тяжелых грузов. Он представляет собой сочетание простых механизмов. Какие простые механизмы имеются в  башенном кране? Для какие целей применяется неподвижный и подвижный  блоки? Почему ручку располагают у края двери?   (слайд 12)

V. Итоги урока (3минуты)

Учитель. Сегодня мы познакомились с простыми механизмами Выяснили, где и для чего они применяются. Давайте вернёмся к сложному механизму – роботу. Какие простые механизмы входят в конструкцию робота? Повторим учебные задачи.

Домашнее задание (слайд13): § 55 учебник,  ответить на вопросы после параграфа; рассмотреть домашние инструменты и определить, из каких простых механизмов они состоят, написать отчёт  или составить кроссворд по теме «Простые механизмы». (слайд 14)

Группы детей  разные, но все члены одной группы одного и того же образовательного уровня, дети  с высоким уровнем познавательной  мотивацией  к обучению выполняют, лабораторную работу № 1, 2, с низким уровнем познавательной мотивацией к обучению, выполняют практические работы № 4, № 5, при необходимости, учитель консультирует группы. Лабораторную работу № 3, практическую работу № 6 выполняю ученики  со средней мотивацией к обучению.

1 группа. Лабораторная работа

«Исследование зависимости приложенной силы от расстояния».

Цель работы: выяснить, дает ли рычаг выигрыш в силе?

Оборудование: набор грузов равного объема, но разной массы,  динамометр, линейка, деревянный брусок.

Учебная проблема: Зависит ли приложенная сила от расстояния?

Ход работы:

Все измерения заносите в таблицу

Сформулируйте  определение рычага

Сделайте простой рычаг – возьмите плоскую линейку и положите ее на опору (брусочек), так чтобы она была в равновесии. Вы получили равноплечий рычаг.

1. подвесить к пружине динамометра первое исследуемое тело (из железных брусков), определить силу тяжести   (Н),
2. подвесить к пружине динамометра второе исследуемое тело (из пластмассовых брусков), определить силу тяжести   (Н),
3. положите на один конец рычага груз из железных брусков,  а на другой  конец – пластмассовых брусков. Равновесие рычага нарушится. Оставляя рычаг равноплечим,  передвигайте железный брусок по рычагу так, чтобы добиться равновесие рычага,
4. измерьте расстояние от центра железного бруска до линии опоры  (м),
5. измерьте расстояние от центра пластмассового бруска до той же линии опоры (м).

Сделать вывод о зависимости приложенной силы и расстояния ( зависит или не зависит), дает ли выигрыш в силе рычаг.

5 группа. Практическая  работа  

 «Устройством мясорубки»

1. Разберите ручную мясорубку и осмотрите устройство каждой ее части.
2. Какие простые механизмы входят в состав ручной мясорубки?
3. Какую роль играет в мясорубке винт, называемый шнеком?
4. Как устроен крестообразный нож, состоящий из 2-х ножей клиньев, плотно прилегающих к решетке?
5. Попробуйте, не пользуясь рукояткой, которая играет роль рычага, повернуть шнек аккуратно двумя пальцами.
6. Постройте рассказ о назначении мясорубки и устройстве мясорубки.

Комбинированный механизм состоит из двух или большего числа простых. Это не обязательно сложное устройство; многие довольно простые механизмы тоже можно считать комбинированными. Например, в мясорубке имеются ворот (ручка), винт (проталкивающий мясо) и клин (нож-резак).

6 группа. Практическая  работа

Силовой эксперимент. Демонстрация «Свечной качалки»

Центр тяжести – это та точка, в которой вес одной его половины равен весу другой. Нам понадобятся: тупой нож или ножницы, длинная свеча, длинный гвоздь, стаканы, блюдца.

Как проводить этот силовой эксперимент.

1. Счистить немного воска с тупого конца свечи, чтобы появился фитиль.
2. Воткнуть длинный гвоздь точно посередине свечи.
3. Установить гвоздь на стаканах.
4. Подставить блюдца под оба конца свечи.
5. Получились качели. А как заставить их качаться? Зажжем оба фитиля. Что произойдет? Свеча качается верх – вниз. Почему?

 Капля горячего воска капает с одного конца свечи. Этот конец поднимается вверх, так как становится легче. В следующий момент капля падает с противоположного конца свечи, и поднимается он. И так далее.

  Равновесие свечи все время нарушается, поэтому она продолжает качаться вверх – вниз.