Урок – исследования по теме «Простые механизмы» для 7 класса

Ваганова Алла Витальевна  (AllaVaganova)

учитель физики
МБОУ "Гимназия"





Урок – исследования по теме «Простые механизмы»  для  7 класса. 

Цели урока (планируемые результаты обучения):

Личностные:

		развитие самостоятельности в приобретении новых знаний и практических умений;

		формирование умения вести диалог на основе равноправных отношений и взаимного уважения.

Метапредметные: развитие у учащихся умений:

		самостоятельно определять цель своей работы;

		проводить экспериментальное исследование по предложенному плану;

		на основании результатов эксперимента формулировать вывод;

		развивать коммуникативные навыки при организации работы в группах.

		самостоятельно оценивать и анализировать собственную деятельность с позиции полученных результатов.

Предметные: 

		формирование представления о простых механизмах, дают ли они выигрыш в силе;

		формирование умения планировать и проводить эксперимент, на основании результатов эксперимента формулировать вывод.

Оборудование: рычаги, блоки (подвижный, неподвижный), набор грузов, штатив, муфта,  рисунки-сюжеты с различными видами простых механизмов, листы с заданиями для работы в группах.

Организация учащихся на уроке: учащиеся работают в  группах по 4 человека. 

Продолжительность урока:  2 урока по 45 минут (I пара).   

1. Мотивация

	На доске Вашему вниманию предоставлена серия рисунков – сюжетов.

	Какую общую идею передают эти сюжеты? (Человек совершает работу)













	При помощи чего совершается работа? (Различных приспособлений, устройств, механизмов)

	Сложны ли они по своей конструкции? (Нет) Вот поэтому они и называются простые механизмы. На доске появляется табличка:

ПРОСТЫЕ МЕХАНИЗМЫ



	Какие простые механизмы изображены на рисунках-сюжетах? 

На доске появляется следующий перечень слов-терминов – название простых механизмов, которые назовут ребята, возможно это будут: РЫЧАГ, БЛОК, НАКЛОННАЯ ПЛОСКОСТЬ, КЛИН. 

	Почему с древности люди применяли простые механизмы?

Учитель предлагает учащимся записать свои ответы на листах бумаги  



Уменьшают силу



Дают выигрыш в силе

 



Облегчают труд

Простые механизмы

Меняют направление действия силы





Учитель вместе с учащимися обобщает идеи ребят и вместе с ними формулирует исследовательский вопрос: Дают ли простые механизмы выигрыш в силе?

2. Исследование 

Учащимся предлагается познакомиться с текстом «Простые механизмы» и провести экспериментальное исследование.  

Текст «Простые механизмы»

С древних времен для облегчения своего труда человек использует различные механизмы (греч. "механэ" - машина, орудие). В физике приспособления для преобразования движения и силы называют механизмами. Большинство из них были изобретены еще до н. э. Например, блоки, вороты, кабестаны, полиспасты издревле применялись при кораблестроении и мореплавании.

Рычагом называют твердое тело, которое может вращаться вокруг некоторой оси. В качестве рычага могут быть использованы лом, доска и тому подобные предметы.

Различают два вида рычагов. У рычага первого рода неподвижная точка опоры располагается между линиями действия приложенных сил (рис.1), а у рычага второго рода она располагается по одну сторону от них (рис.2). 











Рис.1                                                                             Рис. 2

L1 и L2 - плечи сил. Плечо силы – это кратчайшее расстояние между точкой опоры и прямой, вдоль которой действует на рычаг сила. О – точка вращения.

Рычаг способен вращаться вокруг некоторого центра вращения. Рычаг находиться в равновесии тогда, когда силы, действующие на него, обратно пропорциональны плечам этих сил:F1/F2= L2/L1. Из этого следует, что F1∙L1= F2∙L2.    

М = F ∙ L  - момент силы,  единицы измерения момента силы -  [М] = Н ∙ м

Моментом силы называют величину, численно равную произведению силы, действующей на тело, на плечо этой силы.

Правило равновесия рычага: Рычаг находится в равновесии под действием двух сил, если момент силы, вращающий его по часовой стрелке, равен моменту силы, вращающий его против часовой стрелки.

М1=М2

Рычаг - это необязательно длинный и тонкий предмет. Например, колесо - тоже рычаг, так как это твердое тело, вращающееся вокруг оси.  

Простой механизм "рычаг" имеет две разновидности: блок и ворот.

Блок представляет собой устройство, имеющее форму колеса с желобом, по которому пропускают верёвку, трос или цепь. Различают два вида блоков  - подвижный  и неподвижный. У неподвижного блока ось закреплена и при подъёме грузов не поднимается и не опускается (рис.3), а у подвижного блока ось перемещается вместе с грузом (рис.4).











          Рис.3                                                                                     Рис.4

	После того, как чтение закончено, учитель спрашивает учащихся, что им удалось узнать в ходе работы с текстом? Нашли ли ответ на вопрос урока? 

	Учащиеся отмечают, что не удалось ответить на вопрос: Все ли простые механизмы дают выигрыш в силе?

	Учитель предлагает учащимся приступить к экспериментальному исследованию для поиска ответа на поставленный вопрос.

	Задание для 1-й группы

Повесить рычаг на оси, закреплённой в муфте штатива. Вращая гайки на концах рычага, установить его в горизонтальном положении.

Подвесить в некоторой точке В рычага два груза.

Прикрепить к другому плечу рычага L2 динамометр и определить силу F2, которую необходимо приложить к рычагу для того, чтобы он находился в равновесии, при условии, что приложенная сила должна быть значительно меньше веса груза.

Определите вес груза отдельно с помощью динамометра и измерить с помощью линейки длины плеч рычага.

Заполнить таблицу.

L1

L2

Р

F2

Р/F2

L2/L1

Даёт ли рычаг выигрыш в силе?















	Задание для 2-й группы

Собрать установку с неподвижным блоком, как показано на рисунке в тексте.

К одному концу нити подвесить два или три груза, предварительно определив их вес, к другому прицепить динамометр.

Расположить динамометр вертикально и натянуть нить так, чтобы блок с грузами повис на нити.

Записать вес грузов и силу натяжения нити, которую показывает динамометр, в таблицу.

Заполнить таблицу:

L1

L2

Р

F2

Р/F2

L2/L1

Даёт ли неподвижный блок выигрыш в силе?















	Задание для 3-й группы

Собрать установку с подвижным блоком, как показано на рисунке в тексте.

К обойме блока подвесить два или три груза, предварительно определив их вес, к другому прицепить динамометр.

Расположить динамометр вертикально и натянуть нить так, чтобы блок с грузами повис на нити.

Записать вес грузов и силу натяжения нити, которую показывает динамометр, в таблицу.

Заполнить таблицу:

L1

L2

Р

F2

Р/F2

L2/L1

Даёт ли подвижный блок 

выигрыш в силе?















3. Обмен и организация информации

	В результате экспериментальной части урока на доске появляется сводная таблица с экспериментальными данными и выводами ребят. При проведении анализа таблицы учитель делает акцент на проведение сравнения с определением основания для сравнения результатов экспериментального исследования.

Линии сравнения



Название механизма

L1

L2

Р

F2

Р/F2

L2/L1

Даёт ли простой механизм выигрыш в силе?

Рычаг

0,2 м

0,3м

2Н

1,3Н

1,5

1,5

Рычаг выигрыш в силе даёт

Неподвижный блок

0,05м

0,05м

2Н

2Н

1

1

Неподвижный блок выигрыш в силе не даёт

Подвижный блок

0,05м

0,1м

2Н

1Н

2

2

Подвижный блок выигрыш в силе даёт

	После анализа сводной таблицы учитель предлагает учащимся вернуться  к списку первоначальных  идей. 

	Учащиеся корректируют первоначальные версии и отвечают на вопрос урока.

	Рычаг, подвижный блок, дают выигрыш в силе, а неподвижный блок меняет направление силы, но выигрыша в силе не даёт.

	4. Рефлексия

	Удалось ли найти ответ на исследовательский вопрос? Благодаря чему Вам это удалось сделать?

	Какие новые знания Вы открыли сегодня на уроке? 

	Всё ли понятно? Появились ли у Вас новые  вопросы? (Учащиеся могут обратить внимание на результаты, помещённые в сводную таблицу и сказать, что в силе мы выигрываем, но проигрываем в расстоянии. Учитель в этой ситуации говорит, что они правы. Эта мысль отражается в «золотом правиле механики», почему оно золотое мы выясним с Вами на следующем уроке. Если этого вопроса у учащихся не возникнет, то учитель результаты сводной таблицы будет использовать в качестве мотивации к следующему уроку.)

	5. Применение

	Учитель предлагаем учащимся на выбор написать синквейны «Рычаг» и «Блок».