Проблемная лабораторная работа № 10 «Измерение давления твёрдого тела на опору» (7 класс)

Технология, лежащая в основе разработки урока

При традиционной системе обучения экспериментальная работа учеников проводится по общей инструкции (репродуктивный метод) и, в основном, с одной целью: закрепить пройденный материал. Между тем, в каждом ученике живёт страсть к открытиям. Даже ученикам, испытывающим затруднения в обучении физике, нравится что-то сделать самим. Учащиеся очень хорошо понимают и запоминают ту задачу, которую они решили, выработав свою последовательность действий.

Так как проблемное обучение является важнейшим путём реализации развивающего обучения, то с целью развития детей считаю целесообразным проведение лабораторной работы, используя данную технологию обучения.

Технология проблемного обучения – основная технология, применяемая на этом уроке.

Сущность проблемного обучения заключается в организации учебного процесса на основе проблемной ситуации, направленной на умственный поиск, пробуждающий интерес к исследовательской сущности неизвестного, ведущий к усвоению нового понятия.

Основные цели проблемного обучения:

· Усвоение результатов научного познания;

· Формирование познавательной самостоятельности ученика, путей процесса познания;

· Развитие его творческих способностей и исследовательских навыков.

Механизм реализации технологии имеет следующие этапы:

1. создание проблемной ситуации;

2. решение проблемной задачи учащимися;

3. совместная организация поиска решения.

Как правило, выделяют четыре уровня проблемного обучения:

1. репродуктивно-поисковый;

2. частично-поисковый;

3. поисковый;

4. исследовательский (творческий).

В зависимости от уровня интеллектуального развития учащихся данная технология реализуется на одном из этих уровнях.

Лабораторная работа № 10 «Измерение давления твёрдого тела на опору»

Цель: научить учащихся различным способам измерения давления твёрдого тела на опору.

Задачи:

ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ:

- учащиеся должны усвоить, что давление тела на опору можно измерить следующими способами:

1. измеряя силу давления на тело и площадь его опоры;

2. измеряя массу тела и площадь его опоры;

3. измеряя объём тела и площадь его опоры (если известен материал, из которого изготовлено тело);

4. (только наиболее подготовленные): для измерения давления жидкости достаточно знать высоту её столба в сосуде.

- учащиеся должны повторить формулы для расчёта физических величин: плотности, массы, силы тяжести, веса тела, давления, их единицы измерения.

ПО РАЗВИТИЮ УЧАЩИХСЯ:

- учащиеся должны овладевать следующими видами деятельности:

1. по созданию знаний (расширение объёма понятия «давление»);

2. по использованию знаний:

- нахождение давления в конкретной ситуации;

- воспроизведение свойства, оцениваемого данной физической величиной;

3. проведение проблемного эксперимента (разработка идеи опыта, его проектирование и конструирование, проведение необходимых измерений и обработка экспериментальных данных);

4. конструирование ответа на задачу.

5. (только наиболее подготовленные): абстрагирование (выражение связи между величинами в общем виде);

6. конструирование вывода в виде обобщённого ответа, полученного при разборе проблемных задач урока.

ПО ФОРМИРОВАНИЮ ЛИЧНОСТНЫХ КАЧЕСТВ (в системе базовых национальных ценностей, далее БНЦ):

- формирование у учащихся убеждений:

1. опыт – источник знаний (БНЦ «наука»);

2. упорство и настойчивость в достижении цели – залог успеха в учении (БНЦ «труд и творчество»);

3. значимость, ценность действий каждого ученика в условиях коллективной мыслительной деятельности (социальная культура ученика; БНЦ «социальная солидарность»);

- создание на уроке условий, обеспечивающих каждому ученику возможность реализации творческого потенциала в предметно-продуктивной деятельности (БНЦ «труд и творчество»);

- развитие умений адекватно себя оценивать (личностная культура ученика; БНЦ «социальная солидарность»).

Ожидаемый результат:

· усвоение учащимися различных (по степени сложности) способов измерения давления твёрдого тела на опору;

· развитие универсальных учебных действий:

1. УУД познавательной направленности: знаково-символические; логические, постановка и решение проблем; моделирование, умение осознанно строить высказывание в устной и письменной форме;

2. Регулятивные УУД: целеполагание, составление плана последовательности действий, контроль и оценка результатов деятельности, волевая саморегуляция;

3. Личностные УУД: смыслоообразование; нравственно-этическое оценивание содержания урока;

4. Коммуникативные УУД: учёт позиции других учеников, партнёров по группе, умение слушать и вступать в диалог, продуктивное сотрудничество со сверстниками при работе в группе, владение монологической речью в ходе актуализации опорных знаний и представления проекта решения проблемного задания.

· развитие личностной и социальной культуры учащихся в системе БНЦ.

СЦЕНАРИЙ УРОКА

1 ЭТАП. Организационный психологический момент.

Задача: организовать учащихся на работу.

1/1 Подготовка к восприятию.

Учитель: Ребята! Недавно мы познакомились с новой физической величиной – давление. А ответьте на вопрос: «В каких единицах измеряют давление?»

Ответ: Давление измеряют в Паскалях.

Учитель: А можете ли вы мне назвать прибор для измерения давления?

Ответ: барометр (или нет ответа).

(если дан ответ «барометр»)

Учитель: А как вы думаете, можно ли измерить давление твёрдого тела барометром?

Ответ: нет.

Учитель: И всё-таки способы измерения давление твёрдого тела существуют. А какие, мы узнаем сегодня на нашем лабораторном уроке.

Пожалуйста, откройте свои тетради и запишите число и тему сегодняшнего урока.

Лабораторная работа № 10 «Измерение давления твёрдого тела на опору»

1/2 Мотивация.

Учитель: Ребята! Можно ли измерить давление твёрдого тела на опору, вооружившись одной линейкой и таблицей плотностей?

Ответ: да (нет).

Учитель: Мнения учёных разошлись…

А давайте проверим, чьё мнение верно!

Кроме этого задания вам предлагается сделать ещё пять других.

Правильное выполнение каждого из них приведёт вас к самостоятельному открытию одного из способов измерения давления.

1/3 Инструктаж по порядку работы на уроке.

Для успешной работы на уроке вам следует соблюдать ряд несложных правил по технике безопасности.

1. Будьте внимательны, дисциплинированы и осторожны.

2. Аккуратно располагайте приборы на рабочем столе.

3. Не покидайте рабочего места без разрешения учителя.

4. Нельзя превышать верхний предел измерения весов и динамометра.

5. При работе с весами соблюдайте правила взвешивания.

6. При работе с приборами из стекла соблюдайте особую осторожность.

7. После использования мензурки придайте ей горизонтальное положение.

8. При затруднении обратитесь за помощью к учителю или лаборанту.

2 ЭТАП. Актуализация опорных знаний (работа с опорными карточками).

Задача: проконтролировать знания, необходимые для решения проблемных заданий.

Учитель: Для решения задач вам понадобится знание формул основных физических величин. С помощью опорных карточек (см. приложение) ответьте, пожалуйста, на вопросы:

1. Как найти плотность вещества?

2. Как найти массу вещества?

3. Как найти вес?

4. Как найти силу тяжести?

5. Как найти давление?

3 ЭТАП. Постановка проблемы.

Задача: создать на уроке проблемную ситуацию.

Учитель: Каждой из групп предстоит выполнить различные экспериментальные задания. Для этой цели вам выдано разное лабораторное оборудование.

Используя его, вы должны в ходе урока найти свой способ измерения давление предложенного вашей группе тела на опору.

Как видите, задание у всех общее, а способы решения проблемы у групп различны.

Время выполнения задания – 12 минут. Затем представители групп должны записать решение задачи на доске и представить своё решение одноклассникам.

Ознакомьтесь, пожалуйста, с инструкционными карточками-заданиями в группах и приступайте к выполнению заданий.

I группа: тело правильной формы с наклеенными на опору «клеточками»-квадратными сантиметрами, динамометр.

II группа: линейка, тело правильной формы, динамометр.

III группа: линейка, тело правильной формы, весы.

IV группа: линейка, тело неправильной формы, с прямоугольным или квадратным основанием известной плотности, мензурка.

V группа: линейка, тело правильной формы, материал, таблица плотностей.

VI группа: линейка, стакан с прямоугольным или квадратным основанием, наполненный водой, таблица плотностей.

4 ЭТАП. Решение проблемы (выполнение работы в группах).

Задача: организовать управление поиском решения проблемных заданий (измерение давления различными способами).

Модели выполнения опытов.

I группа:

1. Измеряют силу давления динамометром.

2. Вычисляют площадь опоры по «клеточкам» - квадратным сантиметрам.

3. По формуле рассчитывают давление деревянного бруска на опору.

II группа:

1. Измеряют силу давления динамометром.

2. Измеряют линейные размеры тела (длину и ширину) линейкой.

3. По размерам вычисляют площадь опоры.

4. По формуле рассчитывают давление гирьки на опору.

III группа:

1. Измеряют массу тела на рычажных весах.

2. Измеряют линейные размеры тела (длину и ширину) линейкой.

3. По размерам вычисляют площадь опоры.

4. По формуле веса тела вычисляют силу давления по измеренной массе.

5. По формуле рассчитывают давление металлического бруска на опору.

IV группа:

1. Измеряют объём тела с помощью мензурки.

2. Измеряют линейные размеры тела (длину и ширину) линейкой.

3. Вычисляют массу тела с помощью измеренного объёма, используя формулу связи массы тела, объёма и плотности.

4. По формуле веса тела вычисляют силу давления по известной массе.

5. По формуле рассчитывают давление пластмассового тела на опору.

V группа:

1. Измеряют линейные размеры тела (длину, ширину и высоту) линейкой.

2. Определяют объём тела с помощью полученных размеров.

3. По таблице определяют плотность дерева.

4. Вычисляют массу тела с помощью измеренного объёма, используя формулу связи массы тела, объёма и плотности.

5. По формуле веса тела вычисляют силу давления по известной массе.

6. По формуле рассчитывают давление деревянного бруска на опору.

VI группа:

1. Измеряют линейные размеры налитой воды (длину, ширину и высоту) линейкой (или измеряют высоту уровня жидкости в сосуде линейкой).

2. Определяют объём жидкости с помощью полученных размеров.

3. По таблице определяют плотность воды.

4. Вычисляют массу жидкости в сосуде с помощью измеренного объёма, используя формулу связи массы тела, объёма и плотности.

5. По формуле веса тела вычисляют силу давления по известной массе.

6. По формуле рассчитывают давление воды на опору.

5 ЭТАП. Письменное оформление задания.

Задача: организовать запись учащимися решений проблемных заданий в знаково-символическом и математическом видах.

Учитель: Прошу представителей групп записать решение ваших задач на доске, остальные должны записать решение задачи, полученное в группе, в тетради.

Учащиеся-представители делают записи решений на доске, а ученики, оставшиеся на местах, – в тетрадях. При этом каждой группе выделяется своё место на доске, предварительно разбитой на шесть частей.

(Если ученики пишут на интерактивной доске, то они записывают свои решения по мере готовности. Затем они сохраняют эти решения с помощью специальных функций.)

6 ЭТАП. Представление и анализ решений проблемных заданий учащимися.

Задача: проконтролировать правильность решений проблемных заданий, скорректировать полученные знания в процессе решения задач.

Примерные знаково-символические и математические модели решения заданий

I группа:

Дано: Решение:

Деревянный

брусок p= F/S p=1Н/0,004 м²= 250 Па

F=1Н

S= 40 см²=0,004 м²

^{___________________________}

Найти: p-? Ответ: р=250 Па

II группа:

Дано: Решение:

Гирька

F=1Н S=ab S= 0,035м×0,035м=0,001225 м²

a= 3,5 см = 0,035м p= F/S p= 1H/0,001225 м²=816,3 Па

b=3,5cм = 0,035м p= F/ab

^{___________________________} Ответ: р=816,3 Па

Найти: p-?

III группа:

Дано: Решение:

Металлический

брусок

m=19 г = 0,019 кг F=mg F=0,019кг×10 Н/кг=0,19Н

g=10 Н/кг S=ab S= 0,04м×0,025м=0,001 м²

b = 2,5 см = 0,025м p= F/S p= 0,19 H/0,001 м²=190 Па

a =4 cм = 0,04м

^{___________________________} Ответ: р=190 Па

Найти: p-?

IV группа:

Дано:

пластмассовое тело Решение:

V= 10 см³ = 0,0001 м³ m= ρ ×V m=1600кг/м³ ×0,0001 м³=0,016кг.

a=b = 2 cм = 0,02м F=mg F= 0,016кг×10 Н/кг = 0,16 H

g=10 Н/кг S=ab S=0,02м × 0,02м =0,0004 м²

ρ=1600кг/м³ p= F/S p=0,16 H /0,0004 м²= 400 Па

Найти: p-? Ответ: р=400 Па

V группа:

Дано: Решение:

деревянный брусок

ρ=700кг/м³

g=10 Н/кг S=ab S= 0,1м×0,05м=0,005 м²

a = 10 см = 0,1м V= Sc V=0,005 м²×0,045м=0,000225 м³

b =5 cм = 0,05м m= ρ ×V m=700кг/м³ ×0,000225 м³=0, 1575кг.

с = 4,5 см = 0,045м F=mg F= 0, 1575кг×10 Н/кг = 1,575 H

p= F/S p=1,575 H /0,005 м²= 315Па

Найти: p-? Ответ: р=315 Па

VI группа:

Дано: Решение:

вода

ρ=1000кг/м³ I способ:

g=10 Н/кг S=ab S= 0,06м×0,06м=0,0036 м²

a = 6 см = 0,06м V= Sc V=0,0036 м²×0,1м=0,00036 м³

b =6 cм = 0,06м m= ρ ×V m=1000кг/м³ ×0,00036 м³=0, 36кг

с = 10 см = 0,1м F=mg F= 0, 36кг×10 Н/кг = 3,6 H

p= F/S p=3,6 H /0,0036 м²= 1000Па

Найти: p-? II способ:

(в случае правильного ответа на дополнительный вопрос)

P= 1000кг/м³× 10 Н/кг×0,1м = 1000Па

Ответ: р=1000 Па

Вывод: давление жидкости не зависит от площади сосуда, а зависит только от уровня налитой жидкости.

В ходе защиты учитель и учащиеся других групп исправляют ошибки, допущенные учащимися при решении. Если какая-то группа не справилась с заданием, то другие группы предлагают свои варианты решений. Если предложений нет, вариант решения даётся учителем (без вычислений).

7 ЭТАП. Выводы по уроку. Рефлексия.

Задача: подведение итогов урока и оценивание работы учащихся в группах.

Учитель оценивает работу учащихся в группах. При оценке учитываются качество ответа, наличие ошибок, активность всех участников группы.

Учитель: Ребята! Вам я тоже предлагаю оценить свою работу на уроке и сделать выводы по уроку.

Для этой цели письменно заполните выданную вам схему:

Что узнали

Другой вариант схемы:

Учитель: Кто хочет озвучить свою схему?

На основании ответов учеников подводится совместный итог урока.

Возможный вариант подведения итога урока.

· давление ТТ можно измерить несколькими способами:

· измеряя силу давления и площадь опоры;

· измеряя массу тела и площадь опоры;

· измеряя объем тела и, зная его плотность;

· измеряя размеры тела и, узнав его плотность по таблице плотностей;

· этим способом можно измерять и давление жидкости;

· давление жидкости не зависит от площади сосуда, а зависит только от уровня жидкости в нём.

ЧТО ДЕЛАЛИ НА УРОКЕ

· проводили измерения;

· выполняли экспериментальные задания;

· использовали формулы для нахождения физических величин;

· вычисляли давление твёрдого тела;

· представляли решение своего задания;

· знакомились с другими вариантами решений;

· оценивали все возможные варианты решения проблемы;

· формулировали выводы.

8 ЭТАП. Комментарий домашнего задания.

Задача: закрепить знания, полученные на уроке.

I ВАРИАНТ

Учитель: Ребята! Попробуйте дома измерить давление тела, предложенного учителем, на опору, используя один из способов, рассмотренных на лабораторной работе.

II ВАРИАНТ

Учитель: Ребята! С помощью листа моделей задач, разобранных на уроке, продолжите одно из решений, отличное от задания, которое вы выполняли со своей группой.

Приложения к конспекту

1. Инструкционные карточки-задания группам

I группа

Ребята!