Сценарий урока по физике на тему 'Исследование выталкивающей силы' (7 класс)

Итоговая работа

Тема: «Разработка сценария урока обучению виду деятельности

по получению нового знания»

Тема урока: «Исследование выталкивающей силы»

Пояснительная записка

Предыстория урока и методические заметки.

К моменту проведения данного урока учащиеся уже «открыли» с помощью учителя закон зависимости массы тела от его объема, зависимости силы тяжести от массы тела. Поэтому они уже знакомы с термином «познавательная задача» (ПЗ), имеют небольшой опыт построения графика по экспериментальным точкам (но необходимый масштаб определяли только с помощью учителя). Также учащиеся обучены давать определение понятиям в соответствии со схемой логического правила определения понятий, то есть имеют навыки формализации эмпирического знания. Они уже знают понятия «единичное суждение», «частное суждение», «общее суждение» на следующем примере: «масса стального цилиндра зависит от его объема», «масса алюминиевого цилиндра зависит от его объема», - это единичные суждения. Делая вывод, мы можем обобщить суждения, заменив слова «стальной», «алюминиевый» более общим понятием «вещество»: «масса цилиндра из любого вещества зависит от его объема». Это будет частное суждение. Имея другие частные суждения: «масса шара (параллелепипеда, куба) из любого вещества зависит от его объема, - мы можем составить общее суждение, в котором уже не будет указаний на конкретную форму тела, т.е. будет достигнута максимальная степень обобщения: «масса однородного тела из любого вещества зависит от объема этого тела».

Учащиеся знают понятия «давление», «гидростатическое давление жидкости». Знают порядок расчета давления жидкости на дно и стенки сосуда, умеют решать задачи на эту тему.

На прошлом уроке учитель обратил внимание учащихся на тот факт, что под водой (причем как в соленой, так и в пресной). мы можем достаточно легко поднять предмет, который с трудом поднимаем на воздухе Если погрузить кусок дерева, пробку под воду и выпустить их из рук, то они всплывают. Как объяснить эти явления? Какая сила выталкивает пробку? Учитель предложил ученикам дома самостоятельно сформулировать познавательную задач по исследованию данного явления.

Урок посвящен организации деятельности учащихся по «открытию» закона.

Урок соответствует предварительному этапу усвоения данного вида деятельности (третий урок предварительного этапа, в связи с тем, что такая форма организации начала применяться только с ноября 2014 г.). Следующий урок по «открытию» закона планируется провести перед изучением «Золотого правила механики». Тема урока «Как открыть закон? Обобщение действий по «открытию» закона экспериментальным методом» (этап обобщения данного вида деятельности).

Образовательная цель: подготовить учащихся, усвоивших знания:

сила, выталкивающая однородное тело из жидкости (газа) зависит от плотности жидкости (газа), объема тела и не зависит ни от его формы, ни от плотности вещества тела.

Цель по развитию учащихся: подготовить учащихся, овладевших видами деятельности:

- выявлять устойчивую связь между силой, выталкивающей тело из жидкости (газа), плотностью жидкости (газа) и объемом тела;

- снимать показания приборов;

- определять погрешности результата прямых измерений;

- сравнивать величины с учетом погрешности;

- определение погрешности результата косвенных измерений.

Оборудование: цилиндры мерные; те же тела, что использовались на предыдущих уроках (см. предысторию урока выше (Таблица 1)) для взвешивания и определения объёма, динамометры школьные (до 5 Н с ценой деления 0,1 Н), мультимедиапроектор, компьютер.

Таблица 1

№

образца

Образец

m, г

Δm, г

V, см³

ΔV, см³

1

Цилиндр стальной большой

250,5

0,40

32

1

2

Цилиндр стальной средний

149,1

0,20

19

1

3

Цилиндр стальной малый

78,1

0,16

10

1

4

Шар стальной

78,2

0,16

10

1

5

Стержень стальной

77,7

0,16

10

1

6

Цилиндр алюминиевый средний

51,1

0,20

19

1

7

Цилиндр пластмассовый средний

23,0

0,20

19

1

Используемые учебники и учебные пособия:

1.Физика. 7 кл. : учеб. Для общеобразоват. учреждений / А.В.Перышкин. - 15-е изд., стереотип. - М. : Дрофа, 2011. - 192 с. : ил.

Ход урока

Действия (объяснения, вопросы, выводы)

учителя

Действия (ответы) учащихся

1.Организационный этап (1-2 мин.)

Добрый день, ребята! Отлично! Все в сборе!

Сегодня у нас опять будет необычный урок: мы снова будем «открывать» физический закон. На сегодняшнем уроке вам потребуется внимание, настойчивость и упорство, чтобы достичь поставленных целей.

К уроку все готовы?

Тогда начнем.

Готовы!

2.Этап актуализации знаний и действий (2-3 мин.)

На прошлом уроке я обратил ваше внимание на тот факт, что под водой (причем как в соленой, так и в пресной). мы можем достаточно легко поднять предмет, который с трудом поднимаем на воздухе Если погрузить кусок дерева или пробку под воду и выпустить их из рук, то они всплывают. Как объяснить эти явления? Какая сила выталкивает пробку?

Я просил вас самостоятельно сформулировать познавательную задачу.

А как определить эту разницу?

Общий подход ясен. Ну, что молодые Ньютоны, начнем «открывать» очередной закон.

В исходной ситуации вы говорите о том что в воде и в воздухе предметы весят по разному. Поэтому можно сформулировать познавательную задачу так:

- От чего зависит разница в весе тела в воде и воздухе.

- Наверное, надо измерить вес тела в воздухе, затем опустить его в воду и повторно измерить его вес.

3.Этап организации деятельности учащихся по получению закона

на качественном уровне (33-36)

3.1.Формулирование ПЗ-I

Давайте уточним, что означает уменьшение веса тела при погружении его в воду.

Отлично! Давайте так и назовем эту силу выталкивающей.

Теперь вспомним как мы формулировали ПЗ при открытии закона зависимости массы тела от объема.

То есть, зависит ли физическая величина А, характеризующая тело от физической величины В, характеризующую это же тело.

Ну а если тел несколько, как в нашем случае (жидкость и тело), тогда как можно сформулировать ПЗ

- То, что на него в воде действует какая-то сила, которая выталкивает тело из воды.

- Зависит ли масса тела от его объема.

Затрудняются ответить.

С помощью учителя формулируют:

- От каких ФВ, характеризующих жидкость, тело, опущенное в жидкость, зависит ФВ выталкивающая сила.

Действия (объяснения, вопросы, выводы)

учителя

Действия (ответы) учащихся

3.2.Выдвижение гипотез

Давайте выдвинем гипотезы. Ваши предложения.

Хорошо! А какую характеристику тела определяют его размеры?

В принципе возможно.

Таким образом имеем четыре гипотезы:

Выталкивающая сила зависит:

- от плотности тела;

- от объема тела;

- от формы тела;

- от плотности жидкости.

- От плотности тела.

- От плотности жидкости.

- От размеров тела.

- Его объем.

- От формы тела.

3.3.Формулирование частных ПЗ

Вспомним, что мы делали после выдвижения гипотез.

Молодец! Правильно!

Тогда давайте их формулировать.

Предположение о зависимости выталкивающей силы от формы тела необходимо предусмотреть подготовив соответствующие образцы из одного вещества одинаковой массы, н разной формы.

- Мы формулировали частные ПЗ.

- Зависит ли выталкивающая сила от плотности жидкости

- Зависит ли выталкивающая сила от плотности тела.

- Зависит ли выталкивающая сила от формы тела.

- Зависит ли выталкивающая сила от объема тела.

3.4.Решение ПЗ экспериментальным методом

3.4.1.Идея эксперимента

В чем заключается идея нашего эксперимента по доказательству каждой гипотезы.

Напоминаю. Мы должны изменить значение только одной влияющей ФВ, Остальные должны остаться неизменными. Затем производим измерение исследуемой ФВ.

Отлично! Переходим к проектированию экспериментальных установок.

Затрудняются ответить.

- Меняем жидкость (не меняем тело) измеряем выталкивающую силу.

- Меняем форму тела (не меняем жидкость, вещество тела и его объем), измеряем выталкивающую силу.

- Меняем объем тела (не меняем жидкость, вещество тела и его форму), измеряем выталкивающую силу.

- Меняем вещество тела (не меняем жидкость, объем тела и его форму), измеряем выталкивающую силу.

3.4.2.Проектирование экспериментальных установок для решения ПЗ

Ваши предложения.

Необходимо предложить свой проект:

Должно быть предусмотрено устройство для измерения веса тела, закрепления этого устройства, так, чтобы можно было легко опускать тело в жидкость и вынимать его.

Вызывает затруднение.

3.4.3.Конструирование экспериментальных установок

Приступим к конструированию экспериментальных установок.

Выполняют.

Действия (объяснения, вопросы, выводы)

учителя

Действия (ответы) учащихся

Для этого разбиваемся на четыре исследовательские группы.

Учитель следит за правильностью выбора образцов:

ЭУ №1 - цилиндр стальной большой, емкости с пресной и соленой водой

ЭУ № 2 - цилиндр стальной малый, шар стальной, стержень стальной, емкость с пресной водой.

ЭУ № 3 - цилиндры стальные большой, средний и малый, емкость с пресной водой.

ЭУ №4 - цилиндры средние стальной, алюминиевый и пластмассовый, емкость с пресной водой.

Выполняют.

3.4.4.Составление программы эксперимента

Каждая группа составляет программу эксперимента.

Обязательное последующее обсуждение программ.

Выполняют.

Обсуждают.

3.4.5.Проведение экспериментов

Приступим к проведению эксперимента.

Фронтальный эксперимент. Разные группы исследуют свои образцы. Серия одна, экспериментов несколько.

Выполняют.

3.4.6.Обработка результатов эксперимента

Все полученные результаты сведем в одну таблицу (см. таблицу 2)

Можно заранее приготовить таблицу с пустыми ячейками на доске, а можно на компьютере.

Обратите внимание на два последних столбика таблицы. Они пока пустые. Как нам их заполнить? Правильно! А как определить погрешность измерения?

Великолепно!

Всем самостоятельно произвести вычисления и заполнить два последних столбца таблицы.

Учитель контролирует правильность вычислений и вносит результаты в таблицу.

Представители каждой группы самостоятельно заносят полученные данные в таблицу.

- Надо вычесть из значения веса тела в воздухе вес тела в жидкости.

- Так как значение выталкивающей силы получено не прямо, а косвенно, в результате вычислений, то абсолютная погрешность будет равна сумме абсолютных погрешностей прямых измерений.

Выполняют.

3.5.Формулирование частных выводов

Эксперимент закончен.

Какой следующий шаг?

Приступаем. По очереди руководители всех исследовательских групп.

При необходимости можно обсудить или поправить.

- Нужно формулировать частные выводы.

- Выталкивающая сила зависит от плотности жидкости.

- Выталкивающая сила не зависит от формы тела.

- Выталкивающая сила зависит от объема тела.

Действия (объяснения, вопросы, выводы)

учителя

Действия (ответы) учащихся

Необходимо напомнить о том, что речь идет об однородных телах.

- Выталкивающая сила не зависит от плотности тела (вещества, из которого оно изготовлено).

3.6.Информация учителя о повторяемости результатов для газов

Как вы думаете, справедливы ли будут сформулированные выводы для газов.

Рассказать об опыте с закрытой колбой, подвешенной к уравновешенным на воздухе весам и помещенной в сосуд с углекислым газом.

- Не уверены

3.7.Формулирование общего вывода (качественного закона)

Наконец перейдем к формулированию общего вывода.

Варианты обсуждаются и выбирается наилучший.

Необходимо еще раз напомнить о том, что речь идет об однородных телах.

- Сила, выталкивающая однородное тело, погруженное в жидкость (газ) зависит только от плотности жидкости (газа) и объема тела, но не зависит ни от формы тела ни от его плотности

4.Завершающий этап (5-7 мин.)

4.1.Контроль усвоения материала

Как показать на опыте, что на тело, находящееся в жидкости, действует выталкивающая сила?

Как показать на опыте, что на тело, находящееся в газе, действует выталкивающая сила?

Итак, какой закон мы сегодня открыли?

Что для этого мы сделали?

Перечислите результаты нашего урока.

- Надо взвесить тело в воздухе и в жидкости. Разность в результатах докажет наличие выталкивающей силы.

Пересказывают опыт с колбой.

- Закон зависимости выталкивающей силы от плотности жидкости (газа) и объема тела.

- Мы сформулировали общую познавательную задачу.

- Мы выдвинули гипотезы исследования.

- Мы сформулировали частные познавательные задачи.

- Мы решили эти познавательные задачи экспериментальным методом.

- Мы сформулировали частные выводы.

- Мы узнали, что если поместить тело в газ, то на него тоже будет действовать выталкивающая сила, только очень маленькая.

- После их обсуждения мы сформулировали общий вывод («открыли» качественный закон).

4.2.Домашнее задание

Оформить отчет по проделанной работе.

И еще одно творческое задание.

Попробуйте построить схему деятельности по «открытию» закона.

В схеме должна быть отражена последовательность действий по «открытию» закона.

Действия (объяснения, вопросы, выводы)

учителя

Действия (ответы) учащихся

4.3.Рефлексия

Взаимопроверка полученных результатов; выявление ценностного отношения к полученным знаниям; экспертиза полученных продуктов.

- Что нового вы узнали на уроке?

- Что научились делать?

- Что было трудным?

- Что делает урок интересным?

И еще попрошу вас заполнить бланки самооценки вашей деятельности (Прил. 1).

- Мы узнали, как нужно формулировать ПЗ когда имеется несколько ФВ.

- Мы научились конструировать экспериментальные установки.

- Трудным было разработать проект экспериментальной установки.

- Интересно, когда сам проводишь эксперименты.

Таблица 2

№

образца

Жидкость

V, см³

ΔV, см³

P_тв, Н

ΔP_тв, Н

P_тж, Н

ΔP_тж, Н

F_выт, Н

ΔF_выт, Н

1

Вода пресная

32

1

2,45

0,05

2,15

0,05

0,30

0,10

Вода соленая

32

1

2,45

0,05

2,10

0,05

0,35

0,10

Вода очень соленая

32

1

2,45

0,05

2,00

0,05

0,45

0,10

2

Вода пресная

19

1

1,45

0,05

1,25

0,05

0,20

0,10

3

Вода пресная

10

1

0,75

0,05

0,65

0,05

0,10

0,10

4

Вода пресная

10

1

0,75

0,05

0,65

0,05

0,10

0,10

5

Вода пресная

10

1

0,70

0,05

0,60

0,05

0,10

0,10

6

Вода пресная

19

1

0,50

0,05

0,35

0,05

0,20

0,10

7

Вода пресная

19

1

0,25

0,05

0,1

0,05

0,20

0,10

Примечание:

№

образца

Образец

1

Цилиндр стальной большой

2

Цилиндр стальной средний

3

Цилиндр стальной малый

4

Шар стальной

5

Стержень стальной

6

Цилиндр алюминиевый средний

7

Цилиндр пластмассовый средний

Приложение 1

Самооценка результатов учебной деятельности

Фамилия, имя_____________________________________

Класс_______

№

п/п

Вид деятельности

Баллы

1

Формулирование ПЗ-I

2

Выдвижение гипотез

3

Формулирование частных ПЗ

Решение ПЗ экспериментальным методом

4

Идея эксперимента

5

Проектирование экспериментальных установок для решения ПЗ

6

Конструирование экспериментальных установок

7

Составление программы эксперимента

8

Проведение экспериментов

9

Обработка результатов эксперимента

10

Формулирование частных выводов

11

Формулирование общего вывода (качественного закона)

12

Оформление работы

Общее количество баллов

Не выполнял - 0 баллов

Принял участие в выполнении, результат получен - 1 балл.

Принял активное участие, получен хороший результат - 2 балла.

Критерии оценивания.

Оценка: «3» - до 15 баллов;

«4» - от 15 до 18 баллов;

«5» - от 19 до 24 баллов.

Приложение 2

Схема деятельности по «открытию» закона

ИС: Обнаружено, что под водой можно легко поднять предмет, который с трудом поднимаем на воздухе (причем и в соленой и в пресной). Если погрузить пробку под воду и выпустить ее из рук, то она всплывает. Как объяснить эти явления? Какая сила выталкивает пробку?

Формулирование ПЗ-I: от каких ФВ, характеризующих жидкость, тело, опущенное в жидкость, зависит ФВ - выталкивающая сила (А)

Выдвижение гипотез

От плотности жидкости (В)

От формы тела (D)

От объема тела (F)

От плотности тела (С)

Формулирование ПЗ № 4: Зависит ли выталкиваю щая сила от объема тела.

Формулирование ПЗ № 3: Зависит ли выталкивающая сила от формы тела.

Формулирование ПЗ № 2: Зависит ли выталкивающая сила от плотности тела.

Формулирование ПЗ № 1: Зависит ли выталкивающая сила от плотности жидкости

Решение ПЗ № 1, 2, 3, 4 экспериментальным методом

Идея эксперимента: Меняем F (B, C, D - неизменны) - измеряем массу уравновешивающих гирь.

Идея эксперимента: Меняем D (B, C, F - неизменны) - измеряем массу уравновешивающих гирь.

Идея эксперимента: Меняем C (B, D, F - неизменны) - измеряем массу уравновешивающих гирь.

Идея эксперимента: Меняем В (C, D, F - неизменны) - измеряем массу уравновешивающих гирь.

Формулирование ответов на ПЗ № 1, 2, 3, 4 (частные выводы)

Формулирование физического суждения о зависимости ФВ А от В (С, D, F)

(ответ на ПЗ-I - «открытие» закона на качественном уровне)

Принятые сокращения: ИС - исходная ситуация; ПЗ - познавательная задача; ФВ - физическая величина; А - физическая величина, поведение которой исследуется.

Краткий самоанализ урока

Урок проводился в 7 классе. Класс состоит из 11 учеников (4 мальчика и 7 девочек). Уровень обученности достаточно высокий: 8 учеников обучаются на 4-5 и только 3 ученика на 3-4 (два мальчика и одна девочка.

По учебному плану физика в 7 классе преподается 2 раза в неделю по 1 часу.

На уроке я использовал деятельностный подход, который я использую с ноября 2014 г.

Активность класса на уроке высокая (им всегда интересно, когда проводятся эксперименты, а особенно если их делают самостоятельно). При этом учащиеся столкнулись с некоторыми трудностями во время урока:

- учащиеся затруднились: сформулировать ПЗ-I (для нескольких ФВ); выдвинуть идею эксперимента, разработать проект экспериментальной установки;

- при формулировке общего вывода (качественного закона) забыли указать об однородности тела.

Цели урока достигнуты.

Способы контроля:

контроль правильности выполнения эксперимента;

опрос в конце урока;

проверка отчетов по работе;

анализ бланков самообследования.