Разработка урока "Зачем дому фундамент"
план-конспект урока по физике (7 класс) на тему

конспект

Тема: «Зачем дому фундамент?»

Цели урока: формирование у школьников предметных знаний по теме «Давление»,  развитие интереса к предмету, формирование готовности учащихся к самообразованию, в том числе к дальнейшему выбору профиля образования.

Ход урока:

Организационный момент

Основная часть.

Сегодня мы проведем «Урок-исследование», в конце которого выведем определенную физическую формулу, которая поможет ответить на вопрос  «Зачем дому фундамент?»

I опыт.

Материалы: 2 одинаковых воздушных шара, карандаш, швейная игла.

Необходимо подействовать на шар с небольшой силой, которая направлена перпендикулярно поверхности.

Как вы думаете, почему получился такой результат?

II опыт.

(опыт с газетой)

Почему можно разбить деревянную доску ребром ладони и трудно это сделать, если пальцы будут сжаты в кулак?

Повторение. Давайте вспомним, как мы обозначаем силу, ее единицы измерения, площадь и единицы измерения.

Исследование. Проведем исследование. Каждая группа получает дневник исследователя. (см. Приложение)

Анализируем вывод.

Если увеличивается сила, то увеличивается давление.

Если уменьшается сила, то увеличивается давление.

Если увеличивается площадь, то уменьшается давление.

Если уменьшается площадь, то увеличивается давление.

Вводим формулу:

И единицы измерения: 1 Па = 1 Н / м2 .

Игра «Крестики-нолики»

Подведение итогов.

Мы вывели формулу, которая связывает давление, силу и площадь. Давайте ответим на вопрос: «Зачем дому фундамент?»

Приложение №1

Раздаточный текст.

Давление. Единицы давления.

По рыхлому снегу человек идет с большим трудом, глубоко проваливаясь при каждом шаге. Но, надев лыжи, он может идти, почти не проваливаясь в него. Почему? На лыжах или без лыж человек действует на снег с одной и той же силой, равной своему весу. Однако действие этой силы в обоих случаях различно, потому что различна площадь поверхности, на которую давит человек, с лыжами и без лыж. Площадь поверхности лыж почти в 20 раз больше площади подошвы. Поэтому, стоя на лыжах, человек действует каждый квадратный сантиметр площади поверхности снега с силой, в 20 раз меньшей, чем стоя на снегу без лыж.

Ученик, прикалывая кнопками газету к доске, действует на каждую кнопку с одинаковой силой. Однако кнопка, имеющая более острый конец, легче входит в дерево.

Значит, результат действия силы зависит не только от ее модуля, направления и точки приложения, но и от площади той поверхности, к которой она приложена (перпендикулярно которой она действует).

От того, какая сила действует на каждую единицу площади поверхности, зависит результат действия этой силы.

В рассмотренных примерах силы действовали перпендикулярно поверхности тела. Вес человека был перпендикулярен поверхности снега; сила, действовавшая на кнопку, перпендикулярна поверхности доски.

Величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности, называется давлением.

Чтобы определить давление, надо силу, действующую перпендикулярно поверхности, разделить на площадь поверхности:

давление = сила / площадь.

Обозначим величины, входящие в это выражение:

давление - p,

 сила, действующая на поверхность - F, 

 площадь поверхности - S.

Тогда получим формулу:

Понятно, что бóльшая по значению сила, действующую на ту же площадь, будет производить большее давление.

За единицу давления, принимается такое давление, которое производит сила в 1 Н, действующая на поверхность площадью 1 м2 перпендикулярно этой поверхности.

Единица давления - ньютон на квадратный метр ( 1 Н / м2 ). В честь французского ученого Блеза Паскаля она называется паскалем (Па). Таким образом,

1 Па = 1 Н / м2 .

Используется также другие единицы давления: гектопаскаль (гПа) и килопаскаль (кПа).

1 кПа = 1000 Па;

1 гПа = 100 Па;

1 Па = 0,001 кПа;

1 Па = 0,01 гПа;

Способы уменьшения и увеличения давления.

Тяжелый гусеничный трактор производит на почву давление равное 40 - 50 кПа, т. е. всего в 2 - 3 раза больше, чем давления мальчика массой 45 кг. Это объясняется тем, что вес трактора распределяется на бóльшую площадь. А мы установили, что чем больше площадь опоры, тем меньше давление, производимое одной и той же силой на эту опору.

В зависимости от того, нужно ли получить малое или большое давление, площадь опоры увеличивается или уменьшается. Например, для того, чтобы грунт мог выдержать давление возводимого здания, увеличивают площадь нижней части фундамента.

Шины грузовых автомобилей и шасси самолетов делают значительно шире, чем легковых. Особенно широкими делают шины у автомобилей, предназначенных для передвижения в пустынях.

Тяжелые машины, как трактор, танк или болотоход, имея большую опорную площадь гусениц, проходят по болотистой местности, по которой не пройдет человек.

С другой стороны, при малой площади поверхности можно небольшой силой произвести большое давление. Например, вдавливая кнопку в доску, мы действуем на нее с силой около 50 Н. Так как площадь острия кнопки примерно 1 мм², то давление, производимое ею, равно:

p = 50 Н/ 0, 000 001 м² = 50 000 000 Па = 50 000 кПа.

Для сравнения, это давление в 1000 раз больше давления, производимого гусеничным трактором на почву. Можно найти еще много таких примеров.

Лезвие режущих и острие колющих инструментов (ножей, ножниц, резцов, пил, игл и др.) специально остро оттачивается.  Потому,  что острое лезвие имеет маленькую площадь, поэтому при помощи даже малой силы создается большее давление, и таким инструментом легко работать.

Режущие и колющие приспособления встречаются и в живой природе: это зубы, когти, клювы, шипы и др. - все они из твердого материала, гладкие и очень острые.

ПРЕДСТАВЬ СЕБЕ !

... давление гусеничного трактора массой 6,7 тонны на почву составляет 47000 Па

... втыкая пальцем иглу или булавку в ткань, мы создаем давление около 100 000 000 Па
... когда жалит оса, то она оказывает на кожу человека давление 30 000 000 000 Па

Давление в центре Земли в 3 миллиона раз выше, чем давление земной атмосферы.

ЗНАЕШЬ ЛИ ТЫ ?

... что очень высокие давления существуют в глубинах небесных тел!

Давление в центре земного шара равно приблизительно 300 млрд Па / т.е. 300 000 000 000 Па /.

В Африке хирурги народности банту зашивают раны с помощью муравьев. Прижимают края раны друг к другу, а затем на пораненное место помещают несколько муравьев определенного вида. Муравьи кусают кожу пациента, после чего медики отрезают грудь и заднюю часть муравья, а рана остается плотно закрытой, словно на нее наложили скобки.

Приложение №2

Вопросы к игре «Крестики-нолики»

• Отчего сукно или картон легко проткнуть тонкой иглой и трудно пробить тупым гвоздём?
• Почему ноги в туфлях на каблуках устают сильнее, чем в кроссовках?
• Почему рельсы не кладут прямо на землю?
• Почему человек провалился в сугроб, а стоящий рядом вездеход нет?
• Во сколько раз давление на снег человека без лыж, больше давления пешего человека?
• Можно ли по следу определить, прошел один человек или нес какой-то тяжелый груз.
• Как можно увеличить давление?  (приведите примеры)
• Как Вы думаете, что оказывает большее давление: гусеничного трактора или иголка, втыкаемая пальцем в ткань?
• Почему на простом табурете сидеть жестко, в то время как на стуле, тоже деревянном, нисколько не жестко?

Приложение №3

Дневник исследователя

Тема: «Исследовать зависимость давления от площади поверхности»

Цель: выяснить зависимость давления от площади поверхности.

Приборы и материалы: швейные иглы разной толщины, ткань, ножницы, секундомер.

Вывод:

Если______________________________, то давление увеличивается.

Если______________________________, то давление уменьшается.

Дневник исследователя

Тема: «Исследовать зависимость давления от силы»

Цель: выяснить как зависит  давление от силы.

Приборы и материалы: гипс, картонные  квадраты одинаковой площади, гири разной массы, емкости для гипса.

Вывод:

Если____________________________, то давление увеличивается.

Если____________________________, то давление уменьшается.