Этот урок предназначен для выпускного класса, ибо он дает возможность в нетрадиционной форме вспомнить учебный материал из всех предыдущих классов и курсов: от механики до оптики. Он основан на творческих практических работах, точнее экспериментальных задачах, в которых используется один измерительный прибор – линейка. Расположение заданий соответствует порядку их изучения по школьной программе. Этот урок одновременно является и уроком – конкурсом, поскольку в его процессе выявляются лучшие проекты и наиболее эффективно работающие учащиеся.
Программа
- Вступительная беседа и викторина.
- Творческая лаборатория: решение экспериментальных задач (всего 12).
- Подведение итогов.
- Рефлексия.
Оборудование
Д е м о н с т р а ц и о н н о е (выставляется только на учительском столе): метр – линейка (3 шт), лабораторные весы и разновесы к ним, секундомер или метроном, лампочка на подставке (на 3 – 6 В), источник напряжения для нее;
л а б о р а т о р н о е ( на каждый стол): ученическая линейка, справочник пол физике или таблицы физических величин, калькулятор, комплект на 10 наборов простейшего оборудования. В комплект входит:
набор № 2 (к заданию 2) – штатив, рычаг – линейка, монеты достоинством 1 и 5 копеек, тело неправильной формы, нить;
набор № 4 (к заданию 4) – стеклянная цилиндрическая мензурка, сосуд с водой, полоска цветной липкой ленты, которой фиксируют нужную глубину;
набор № 5 (к заданию 5) – прямоугольный брусок каменного угля;
набор № 6 (к заданию 6) – металлический шарик;
набор № 7 (к заданию 7) – часы с секундной стрелкой;
набор № 8 (к заданию 8) – пружина, калориметрический цилиндр;
набор № 9 (к заданию 9) – лабораторный трибометр или деревянная линейка, широкая и гладкая, брусок, шарик, коробочка с сухим песком;
набор № 10 (к заданию 10) – брусок из учебного набора для определения плотности веществ (медный или алюминиевый, железный);
набор № 11 (к заданию 11) – лабораторный реостат;
набор №12 (к заданию 12) – дифракционная решетка.
Содержание урока
* Вступительная беседа . Сегодня у нас необычный урок повторения. Вам придется вспомнить многое из того, что вы изучали в прежние годы, и вместе с тем проявить свою выдумку, сообразительность. Потребуется синтез знаний и смекалки. Вам будет предложено свыше десятка практических работ, необычных по двум причинам: во-первых, все они выполняются с помощью метра, да, да – линейки, а во-вторых, как их осуществить, вам нужно будет придумать самим (никаких инструкций и указаний не будет!). В каждой работе-задаче нужно четко сформулировать свой замысел – физическую основу, записать план выполнения работы (шаги), формулы, вычисления и выдать результат. За каждую высказанную идею начисляется 1 балл.
В конце мы подведем итоги этого урока – конкурса, назовем победителей и определим какой объем материала из школьного курса физики нами повторен.
А теперь – небольшая в и к т о р и н а.
Слушайте вопросы:
- Что такое метр?
- Каким раньше был эталон метра?
- С чем он связан сейчас?
- Какова связь метра с системой СИ?
- Где хранится прежний эталон метра?
- Зачем нужна единая Международная система мер?
- Чем, кроме метра, можно измерять длину?
Подведем итоги...
Вторая часть нашего урока называется “Творческая мастерская”. В ней вас ждет несколько любопытных заданий.
*Творческая мастерская
Задания по курсу 7 класса
Задания 1. Нарисовать на доске отрезок длиною в один метр. (Это задание проверяет ваш глазомер.)
Выполнять задание приглашаю к доске по трое учащихся. Работу проверяют они сами с помощью метровой линейки. За 5 мин. Опрашиваю обычно весь класс. Качество работы оценивается от 1 до 3 баллов. Самый точный результат – 3 балла, промежуточный – 2 , наименее точный – 1 балл.
Задание 2. Определить с помощью линейки массу тела.
(или с помощью линейки “взвесить” тело неправильной формы). Как это сделать?
Оборудование. Набор № 2.
Поступает несколько предложений. Одно из них – использовать ученическую линейку как рычаг, подвесив ее на ниточке за середину, а монеты 1 и 5 коп. – как разновесы, имеющие массу соответственно 1 и 5 г. После взвешивания “своих” тел на “своих” самодельных весах учащиеся производят проверку полученных данных на лабораторных весах, выставленных на демонстрационном столе . Оценка результатов происходит, как и в предыдущей работе; при максимальном совпадении ответов начисляется 3 балла, “приблизительное взвешивание” оценивается в 1 балл.
Задание 3. Линейкой “взвесить” воздух в физкабинете.
Обычно первая реакция учащихся на это задание такова: “Сделать невозможно!”. Но через минуту поступает предложение: определить линейные размеры кабинета, найти в таблице плотность воздуха и вычислить его объем по формуле m=?V , а потом посчитать массу воздуха. Для проведения вычислений разрешаю использовать калькулятор. Способ оценки результатов – такой же, как и в предыдущем случае.
Задание 4. Линейкой “измерить” давление воды.
Оборудование. Набор № 4.
В случае затруднений с выполнением задания предлагаю наводящие вопросы: “Чем измеряют давление жидкости? С какими физическими величинами оно связано?” Вскоре поступает от ребят предложение: взять мензурку, налить в нее воду, измерить линейкой высоту столба жидкости и по формуле p=?gh рассчитать давление этого столба.
Задание по курсу 8 класса
Задание 5. Линейкой “измерить” внутреннюю энергию куска угля прямоугольной формы.
Оборудование. Набор № 5.
Через несколько минут после постановки вопроса поступает предложение: определить линейкой размеры бруска и вычислить объем угля (V=ldh ) ; по формуле m=?V определить его массу, взяв значение плотности из таблицы; по таблице найти теплоту сгорания топлива q и посчитать по формуле Q=qm , какое количество внутренней энергии выделит уголь во время сгорания.
Задания по курсу 9 класса
Задание 6. Линейкой “определить” время падения шарика с лабораторного стола.
Оборудование. Набор № 6.
Слышу предложение: измерить линейкой высоту стола; использовать формулу h=gt?/2 для расчета высоты свободного падения тела и из нее определить t - время: t=v2h/g . Полученный результат проверяется с помощью демонстрационного секундомера или метронома.
Задание 7. Имея только линейку, определить быстроту реакции человека.
В случае затруднения с решением даю такие наводящие вопросы: Что такое быстрота реакции? Как соединить в одном эксперименте падение какого либо тела и показатель скорости реакции человека? Нельзя ли заменить это тело линейкой? Какой будет схема опыта – испытания? Выслушав предложения, задаю “конкурсный” вопрос: где и для чего можно применить предлагаемый вами эксперимент?
Задание 8. Линейкой “измерить” жесткость пружины.
Всех учащихся прошу взять тело правильной формы (калориметрический цилиндр) и пружину – набор № 8.
Через некоторое время слышу предложение: определить диаметр цилиндра и его высоту, вычислить объем; зная из таблицы плотность вещества и объем цилиндра, по формуле m=?V найти массу цилиндра, потом его вес P=mg.
Если к пружине подвесить тело массой m , то на нее будет действовать P вес тела, а развиваемая ею сила упругости Fупр по величине будет равна весу
Fупр=P.
Далее нужно линейкой измерить удлинение пружины ?x и из закона Гука определить жесткость пружины: k=Fупр/?x. .
Задание 9. Определить с помощью линейки коэффициент трения.
Для работы прошу взять всех со столов комплект оборудования № 9.
Одно из поступивших предложений ребят было таким: под линейку подложить брусок и сделать из нее наклонную плоскость; у нижней части наклонной плоскости ровным слоем рассыпать песок. Удерживая шарик на вершине наклонной плоскости, измерить его высоту h над столом и вычислить потенциальную энергию W= mgh. Отпустить шарик; он скатится и затормозится в песке. Его энергия перейдет в работу A по преодолению силы трения на тормозном пути S : A=?mgs . По закону сохранения энергии mgh=?mgs ; откуда ?=h/s. Если измерить линейкой s, легко рассчитать ?.
Задания по курсу 10 класса.
Задание 10. Определить с помощью линейки число молекул в теле.
Для работы можно использовать алюминиевый, медный или железный брусочек из набора для определения плотности вещества – комплект № 10.
После небольшой паузы от одного из учащихся поступило предложение: определить линейкой размеры бруска и рассчитать его объем и массу. По таблице Менделеева найти молярную массу M вещества и вычислить массу одной молекулы m по формуле m=M/N . Количество молекул N можно узнать, разделив массу данного вещества m на массу одной молекулы .
Задание 11. Узнать, используя линейку, удельное сопротивление материала, из которого выполнена обмотка реостата.
Для работы нужно использовать комплект оборудования № 11.
Один из замыслов решения задачи таков: измерить линейкой часть обмотки реостата, состоящую, например, из 10 витков. Разделив полученное число на 10, будем знать толщину проволоки, т. е. ее диаметр d . Сечение проволоки рассчитаем по формуле S=?d?/4 . Измерим линейкой диаметр витка проволоки обмотки D ; зная эту величину, найдем длину витка: l?=?D. Сосчитав их число n , определим длину проволоки l=l?n , отсюда ?=RS/l .
Задание по курсу 11 класса.
Задание 12. Линейкой “определить” длину световой волны.
Это задание вызывает обычно недоумение. Чтобы “подтолкнуть” решение, прошу сказать, что необходимо для выполнения такой работы? Называют: дифракционная решетка, линейка, источник света. На демонстрационный стол выставляю небольшую лампочку на подставке, метровую линейку, которую спустя несколько минут располагаю в сторону класса. Учащимся предлагаю взять со своих столов набор № 12 , состоящий из дифракционной решетки. Тогда ученики говорят, что нужно определить линейкой расстояние от наблюдателя до дифракционной решетки, через которую он смотрит на источник света, с помощью другой линейки найти смещение какой – то части спектра, например зеленой; вычислить угол, под которым наблюдается первый максимум; зная период решетки d, по формуле dsin?=k? рассчитать длину волны (зеленого света): ?=dsin?/k.
Задание 13. – домашнее. Можно ли с помощью линейки узнать температуру тела? Как?
Задание 14. – домашнее. Придумать, что еще можно определить, используя универсальный измерительный прибор – линейку?
*При подведении итогов я называю ученика, получившего наибольшее число баллов, и объявляю его победителем конкурса физических идей и экспериментов.
Далее отмечаю, что в ходе занятия мы незаметно для себя повторили многое: расчет масcы тела по объему и плотности, правило рычага, формулу гидростатики – о давлении внутри жидкости (из курса 7 класса); расчет энергии, выделяющейся при сгорании топлива (из курса 8 класса)% свободное падение тел, соотношения между массой и весом, между весом и силой упругости, закон Гука, закон сохранения энергии, формулу работы, коэффициент трения (из курса 9 класса); понятия о молярной массе и числе Авогадро, формулу для расчета сопротивления проводника (из курса 10 класса); условие наблюдения максимума освещенности от дифракционной решетки (из курса 11 класса).
Урок, который был предлагается вашему вниманию был показан “публике” на Городском семинаре г.Североуральска на базе МОУ СОШ № 1 Тема семинара: “Требования к современному уроку и пути их реализации”.
Изобретательность автора, простота эксперимента, теснейшая увязка заданий с пройденным материалом, широкий простор для творчества ребят, эффект расширяющейся перспективы ( после третьего задания кажется, что все работы с линейкой окончены, ан нет – появляется новое задание, тоже неожиданное, интересное , а за ним еще и еще… и выясняется: если знать теорию, обычная линейка многое “может”) – все вместе взятое вызвало аплодисменты учащихся и слова одобрения учительской “братии”.