Логика построения исследовательской деятельности с использованием эксперимента
методическая разработка по физике на тему

Действия (объяснения, вопросы, выводы) учителя

Действия (ответы) учителя

1

2

Актуализация знаний и действий

Мы с вами живём в сельской местности и не раз наблюдали за уборкой сена. Рассыпное сено и солому на хранение собирают в стога и скирды. Для подъёма и укладки сена применяют стогомёты. Стогомёты также используют для погрузки сена и соломы на стоговозы и тележки. В процессе работы они захватывают сено большими порциями и, не нарушая связи между стеблями, укладывают его на стог. При необходимости эти стогометатели могут быть использованы для транспортировки копен на небольшие расстояния, а также для погрузочно-разгрузочных работ. Максимальная высота подъема 7−8 метров. Стогомет ПФ-05 состоит из грабельной и накидной решёток, сталкивающей стенки, подъемной рамы с растяжками, рамы и раскосов для навешивания на трактор. Рабочими органами стогомёта управляют с помощью выносных гидроцилиндров, которые шлангами и маслопроводами соединены с гидросистемой трактора. (см.рис.)

Мотивационный этап

Хочу вам предложить следующую проблему: зачем на тракторах-стогометатателях перед работой закрепляют противовесы (например, ковш)?

- Для повышения устойчивости, для балласта.

Скорее всего вы понимаете это интуитивно или знаете из опыта. Можете ли вы объяснить это с точки зрения физики?

- Рама подъёмника напоминает рычаг.

Действительно, подъёмное устройство работает как рычаг. О – неподвижная опора. Сила гидроцилиндра F заставляет подниматься раму подъёмника вместе с сеном, вес которого обозначен Р.  Задача тракториста не перевернуть трактор. О чем он должен помнить? И что для этого тракторист должен предпринять?

- Нельзя допускать, чтобы вес сена Р превышал Р трактора, для предотвращения опрокидывание трактора.

- Необходимо закрепить противовес.

Смоделируем нашу задачу, используя демонстрационное оборудование.

Рассмотрим случай равноплечного рычага, на плечи которого действуют равные силы F1. Что происходит?

- Рычаг находится в положении равновесия.

- Выполняется условие равновесия рычага: отношение сил обратно пропорционально   отношению плеч данных сил.

Что произойдет с рычагом, если я подвешу с одной стороны еще один груз?

- Равновесие нарушится и рычаг начнет вращаться, сторона к которой подвешен больший груз опустится вниз, а вторая – поднимется вверх.

А как поведет себя рычаг, если изменить плечо действия силы, не меняя модуль силы?

- Будет вращаться.

От чего будет зависеть интенсивность вращения рычага?

- От силы, действующей на плечо рычага.

- От того, где приложена сила.

Организация деятельности учащихся по созданию понятия о новой физической величине 

(на основе опорной схемы 4.2)

Итак, мы установили, что при одной и той же силе воздействия, интенсивность вращения будет зависеть от того, где приложена сила, т.е. от плеча. Также было установлено, что при равенстве плеч, интенсивность вращения рычага будет зависеть от действующих на плечи сил. На какое наше последующее действие указывает такая исходная ситуация?

- Мы должны ввести физическую величину.

Как же мы это сделаем? Посмотрите в свою схему введения физических величин. Каким из известных вам способов мы можем ввести величину?

- Никаким: у нас нет закона, и мы не привлекаем никакого нового прибора.

- Может быть у нас есть третий способ? Для него в схеме есть место.

Да, действительно. Посмотрите внимательно на схему, и попробуем установить, какие шаги мы должны выполнить.

- Ромбик означает «Что характеризует». Это мы уже установили: новая величина характеризует действие силы и показывает, что оно зависит от того, где приложена сила.

Следующий шаг?

- Значок такой же, как у «введение коэффициента пропорциональности», но у нас нет закона!

Закона нет, а формулу или уравнение связи мы составить можем. Впишите в этот прямоугольник слова «уравнение связи». От каких величин будет зависеть значение нашей величины?

- От силы и плеча силы.

Верно. Давайте составим формулу. Как зависит новая величина от силы и плеча?

- Чем больше сила, тем больше эта величина и чем больше плечо силы, тем больше эта величина.

Значит, силу и плечо силы надо перемножить. Осталось назвать и обозначить новую физическую величину. Её называют моментом силы и обозначают большой буквой М. Исходя из формулы, за единицу измерения момента силы принимают 1Н∙м, читают «ньютон метр».

Возвращаемся к нашей задаче. Так зачем на тракторах-стогометатателях перед работой закрепляют противовесы?

- Для уменьшения вращающего момента сил, что повысит устойчивость трактора.

Действия (объяснения, вопросы, выводы) учителя

Действия (ответы) учащихся

1

2

Актуализация знаний и действий (2-3минуты)

Осенний и зимний период года всегда сопровождается сезонами простуд. Самое верное средство профилактики и лечения простуды – мед, если у вас нет аллергической реакции на него.

• Какую емкость надо взять с собой для покупки 1 л меда?
• Можно ли верить продавцу на рынке, который утверждает, что в пол-литровой банке содержится почти 700 г меда?

О каких физических величинах идет речь в моих вопросах? Дайте определение этих физических величин. С помощью каких приборов можно определить значение этих величин?

Называют массу меда и его объем. Дают определение «масса тела» и объем тела. Называют приборы для измерения массы – весы, для измерения объема жидкости – измерительный цилиндр, линейка – для измерения объема твердого тела правильной формы.

На предыдущих уроках мы измеряли массы тел. Еще раз посмотрите на наши тела и скажите к какому выводу мы пришли.

Массы тел различны.

Почему получились разные значения масс тел? От каких физических величин, характеризующих тело, может зависеть его масса?

Организация деятельности учащихся по «открытию» закона

зависимости массы однородного тела от объема (20-25 минут)

Итак, сформулирована познавательная задача (ПЗ): от каких физических величин, характеризующих тело, может зависеть его масса?

Выдвигают гипотезы.

- От объема.

- От вещества, но мы не знаем физической величины, характеризующей вещество.

Сейчас нам предстоит работа по проверки ваших гипотез.

Частная ПЗ-1. Зависит ли масса тела от объема? Как это можно проверить? Я хочу еще заметить, что мы берем однородные тела, т.е. в них нет пустот или вкраплений другого вещества.

Можно взять тела из одного материала, но разного объема, массу измерить на весах, а объем с помощью измерительного цилиндра.

Разные группы исследуют тела из разных веществ. Проводят эксперимент для воды, для стали и алюминия.

Какие выводы у вас получились?

-У меня тела одного объема имели разную массу.

-Нужно было брать тела из одного вещества. У меня тела одной массы имели разные объемы.

-А у меня при равных объемах воды и масла получились разные массы.

Что из этого следует?

- В первой группе мы работали с телами из разных веществ. - Для тел из металла при увеличении массы – увеличивается объем.

- Для воды при увеличении объема – увеличивается масса.

- А еще при расчете массы вещества в единице объема для воды и для металла получились равные значения.

Записывают в тетрадях частные выводы работы группы.

Мы сделали частные выводы. Каждый из них обобщает результаты, полученные для тел из одного однородного вещества. Можно ли сделать более общий вывод.

Да, для однородных тел из одного вещества масса тел пропорциональна объему.

Записывают в тетрадях

Физический закон можно записать математически: m~V.

Записывают.

Организация деятельности учащихся по созданию понятия о новой физической величине «плотность» (5 минут)

Вы знаете, чтобы уйти от знака пропорциональности в уравнении нужно ввести коэффициент. Обозначим его ρ: формула закона примет вид: m=ρV.

Записывают.

Мы новую величину ввели через формулу как коэффициент пропорциональности. Согласно опорной схемы 1 (приложение 1) нужно указать, что характеризует данная величина.

- Из опытов мы установили, новая величина показывает массу тела в единице объема вещества.

- Характеризует свойство тела быть более или менее плотным.

Правильно. Эту величину так и называют «плотностью». Получим выражение для этой величины.

При равенстве объемом двух тел, что можно сказать про тело у которого больше масса

- Вещество из которого изготовлено это тело более плотное.

А если равны массы тел, и объем первого тела больше, то ..

- то его плотность будет меньше.

Давайте попробуем дать определение новой физической величине. Напомню, что мы говорим об однородных телах.

Плотность – физическая величина, характеризующая вещество, из которого изготовлено однородное тело, и равная отношению массы тела к его объему, то есть массе тела в единичном объеме.

Запишите определение. Какова единица измерения плотности?

Основная единица измерения массы – кг, а  объема – м3. Значит, кг/ м3

Правильно, но для этой величины в таблицах используют еще г/см3. 

Знакомятся с таблицей «Плотность некоторых веществ»

Организация деятельности учащихся по применению понятия о физической величине «плотность» (10-12 минут)

Вернемся к вопросам о мёде.

• Какую емкость надо взять с собой для покупки 1 л меда?
• Можно ли верить продавцу на рынке, который утверждает, что в пол-литровой банке содержится почти 700 г меда?

Работаем с переводом единиц  л – м3 или см3 , используем таблицу плотностей – плотность меда 1350 кг/м3 или 1,350г/см3

Решают, выполняют, обсуждают.

1. Нужна емкость вместимостью 0,00074 м3= 0,740 см3
2. Можно, при плотности 1350 кг/м3, в 500 см3 масса меда 675 г.

Завершающий этап (2-3 минуты)

Итак, подведем итоги. Перечислите основные результаты нашего урока.

- Мы ответили на ПЗ «Зависит ли масса тела от его объема»

- Мы открыли закон зависимости массы тела от его объема

- Мы ввели новую физическую величину – «плотность»

- применили формулу для расчета плотности вещества для решения задач.

Предлагаю заполнить опросник по нашему уроку.

Заполняют анкету

Домашняя работа: прочитать Легенду об Архимеде и ответить на вопрос «Почему на протяжении всего урока я повторяла, о том, что исследуемые тела однородны?»