От опытных фактов - к научной гипотезе
методическая разработка по физике (7 класс) на тему

Урок по физики в 7 классе.

Тема урока: «От опытных фактов - к научной гипотезе».

Цель урока: обучение физическим приемам мышления, способам и методам постижения истины.

Ход урока.

1. Вступительное слово учителя

Сегодня перед нами стоит трудная задача. На самом первом уроке мы ввели понятие вещество. Еще 2,5 тыс. лет назад, обдумывая вопрос о строении вещества, греческий философ Демокрит выдвинул гипотезу.

Гипотезой называют любое предположение, которое объясняет имеющиеся факты. Нам с вами сегодня предстоит проделать тот же путь: от опытных фактов через размышления к научной гипотезе. Проверяя гипотезу на различных фактах, решая задачи, мы возводим ее в ранг закона. Именно такой метод используется в науке.

Чтобы начать с опытов, нам понадобятся 5 рабочих групп. В каждой надо выбрать руководителя, экспериментатора, теоретика, лаборанта и научных сотрудников. Вы будете выполнять задания в группах. Задания получают руководители групп, оборудование - лаборанты, проводят опыты экспериментаторы, остальные помогают им. Затем все вместе обсуждают результаты и готовят выступления экспериментатора и теоретика на научное конференции: экспериментатор расскажет нам, как проводились опыты, что наблюдалось, теоретик предложит объяснение.

2. Организация экспериментальных групп. Выполнение заданий.

Класс делится на группы по 4-5 человек, происходит распределение обязанностей. Руководители групп получают карточки с заданиями, знакомят с ними членов группы, лаборанты получают оборудование. Две группы работают на экспериментальном столе, так как использование спиртовки требует присутствия учителя. Остальные группируются вокруг трех ученических столов. На работу отводится 10 минут.

Карточка № 1

Оборудование: мел, пузырек с кристаллами марганцовокислого калия, 3 стакана с чистой водой, стеклянная палочка.

Ход работы:

1. Проведите пальцем по поверхности мела. Что вы наблюдаете? Что вы можете сказать о размерах частиц, из которых состоит мел?

2.  Бросьте в стакан с чистой водой несколько крупинок марганцовокислого калия. (Будьте осторожны! Не до конца растворенные кристаллы или крепкий раствор этого вещества вызывают ожог!)

Размешайте раствор палочкой и перелейте несколько его капель во второй стакан, затем повторите эту процедуру еще раз. Сравните цвет раствора во всех трех стаканах.

Ответьте на вопросы:

-    Сохранилось ли основное свойство вещества - цвет - при уменьшении концентрации раствора?

-    Можете ли вы сделать предположение о том, сколько частичек марганцовокислого калия еще осталось в третьем стакане? А сколько их тогда было в первом стакане?

-    Вспомнив размеры кристалликов, брошенных вами в воду, можете ли вы сказать что-либо о размерах мельчайших частиц вещества?

Карточка № 2

Оборудование: пустая колба, пробка с трубкой, бумажка, миска с холодной водой.

Ход работы:

1.  Вставьте пробку с трубкой в колбу, охладите колбу, погрузив ее широким концом в миску с водой на несколько секунд. Переверните колбу, погрузив в воду трубку, обхватите ее руками. Наблюдайте, что произойдет.

2. Попросите учителя зажечь бумажку и засунуть ее в колбу. Быстро закройте колбу пробкой и погрузите трубку в воду.

 Что вы наблюдаете? Объясните наблюдаемые явления.

Карточка № 3 (Работа выполняется на демонстрационном столе) Оборудование: колба с подкрашенной водой, пробка со вставленной в нее трубкой, маркер, штатив, асбестовая подставка, спиртовка.

Ход работы:

1.  Положите подставку на держатель штатива, поставьте на него колбу, отметив маркером уровень воды в трубке. Попросите учителя зажечь спиртовку.

2.  Наблюдайте, что происходит с уровнем воды в течение 2-3 минут, после чего сообщите учителю об окончании опыта; спиртовка понадобится группе № 4.

3. Обсудите результаты опыта.

Карточка № 4

Оборудование: дощечка с двумя вбитыми в нее гвоздями, монета, пинцет.

Ход работы:

1.Проверьте, легко ли проходит монета между вбитыми в дощечку гвоздями.

     2. Возьмите монету за край пинцетом и с разрешения учителя подержите ее около минуты в пламени спиртовки. Проходит ли монета теперь между гвоздями?

3.  Подождите, пока монета охладится. Повторите попытку.

Как вы можете объяснить результаты опыта?

Карточка № 5

Оборудование: пузырек из-под шампуня, медицинский шприц. Ход работы:

1.  Сожмите пузырек руками как можно сильнее. Изменился ли объем воздуха в нем?

2. Возьмите шприц, зажмите отверстие для иглы пальцем и попытайтесь сжать воздух в нем как можно сильней. На какую часть своего объема он сжался? Попробуйте выдвинуть гипотезу (предположение) о строении газов.

3. Обсуждение результатов опытов

После окончания опытов, уже в ходе обсуждения результатов по группам лаборанты возвращают оборудование на демонстрационный стол и помогают учителю расставить его так, чтобы результаты были видны всему классу. Опыты второй группы как самые эффектные демонстрируются еще раз всему классу в процессе общего обсуждения.

Обсуждение проходит быстро - в форме докладов экспериментатора и теоретика. Учитель помогает формулировать все основные мысли. После выступления учеников первой группы учитель предлагает рассчитать, какая часть крупинки марганцовки содержится в 1мл воды в третьем стакане. После этого у ребят уже нет затруднений в ответе на вопрос «Как же устроено вещество?» Здесь рекомендуется сразу записать определение понятия «молекула»:

Молекула вещества - это мельчайшая частица данного вещества.

Можно привести выдержку из учебника о размерах молекул и обратить внимание на сохранение молекулой основного свойства вещества: «Молекула марганцовки - розовая, а молекула сахара - сладкая».

Обсуждение последующих опытов уже не прерывается учителем, но после каждого объяснения он подчеркивает способность вещества в любом состоянии расширяться и сжиматься.

Объяснение способности веществ расширяться и сжиматься

После окончания докладов обсуждается вопрос, как же упакованы молекулы, если вещество может расширяться и сжиматься. Обычно возникают две версии:

1) расширяются сами молекулы;

2) увеличиваются расстояния между молекулами.

И здесь учитель помогает выбрать нужную гипотезу, объясняя несостоятельность другой.

- Теперь, когда мы выдвинули гипотезу, надо проверить ее, попытаться объяснить с ее помощью различные факты.

4. Давайте порешаем задачи.

1.   Рука золотой статуи в древнегреческом храме, которую целовали прихожане, за десятки лет заметно похудела. Священники в панике: кто-то украл золото? Или это чудо, знамение?

Объясните на основе гипотезы Демокрита о существовании мельчайших частиц вещества, что же произошло.

2.  Износ обуви, углубления в ступенях древних лестниц, протирание локтей пиджаков, брюк... Не наводят ли эти будничные явления на глубокие научные размышления? На какие?

3.  Вы делаете уроки. Из кухни доносится аппетитный запах жареной картошки... Как это могло произойти, согласно гипотезе Демокрита?  Не доказывает ли распространение запахов существование промежутков между молекулами?

В каждом случае учитель выслушивает ученика, а затем повторяет его ответ на «языке физики», т.е. употребляя общепринятую терминологию: «все вещества состоят из молекул», «между молекулами существуют промежутки», - добиваясь того, чтобы ученики сами начали ее употреблять.

Итог урока

Сегодня мы убедились, что сами можем многого добиться, пользуясь методами физики: опыты, размышления приводят нас к гипотезе, с помощью которой мы объясняем происходящие вокруг нас явления.

Дополнительный материал к уроку

Какой же длины Октябрьская железная дорога?

На вопрос: «Какой длины Октябрьская железная дорога?» - кто-то ответил:

- Шестьсот сорок километров в среднем; летом метров на триста длиннее, чем зимой.

Неожиданный ответ этот не так нелеп, как может показаться. Если длиной железной дороги называть длину сплошного рельсового пути, то он и в самом деле должен быть летом длиннее, чем зимой. От нагревания рельсы удлиняются - на каждый градус Цельсия более чем на одну 100000-ю своей длины. Если разница зимней и летней температур равна примерно 55°, то, умножив общую длину пути 640км на 0,00001 и на 55, получим около 1/3км!

Изменяется здесь, конечно, не длина дороги, а только сумма длин всех рельсов. Это не одно и то же, потому что рельсы железнодорожного пути не примыкают друг к другу вплотную: между их стыками оставляются небольшие промежутки - запас для свободного удлинения рельсов при нагревании.