РАБОТАЕМ ПО ФГОС МОМЕНТ СИЛЫ. 7 класс fileПостановка учебных проблемных заданий на по- иск путей его практического

Издательская Группа «Основа» № 3 (51) март 2015 г.29

РАБОТАЕМ ПО ФГОС

МОМЕНТ СИЛЫ. 7 класс*Л. А. Паршина, МАОУ «Гимназия № 10», г. Пушкино, Московская обл.

* Презентация размещена на сайте издательства www.eosnova.ru, в архиве журнала «Физика. Всё для учи-теля!» № 3 (51), под названием «Момент силы. 7 класс».

Введение момента силы и правила моментов в учебнике А. В. Пёрышкина «Физика. 7 класс» но-сит несколько формальный характер: из формулы, выражающей правило равновесия рычага под дей-ствием двух сил, путём простых математических преобразований вводится понятие «момент силы» и формулируется правило моментов. У обучающих-ся может сформироваться представление, что одно правило просто дублируется другим. Необходи-мость новых знаний остаётся непонятной, а значит, и неактуальной. А ведь очень важно в 7 классе на-учиться применять правило моментов, поскольку при дальнейшем обучении физике на базовом уров-не условия равновесия твёрдого тела не изучаются.

Полагаю, что для решения этих задач целесо-образно использовать богатый потенциал проблем-ного обучения. Создание проблемной ситуации на уроке, частично-поисковый метод изложения ак-центируют внимание учеников на более общем ха-рактере правила моментов по сравнению с уже из-вестным им правилом равновесия рычага. Знания и новые способы действия, самостоятельно добы-тые на уроке, лучше усваиваются и крепче запоми-наются или восстанавливаются при необходимости.

Проблемное обучение основано на получении учащимися новых знаний при решении теорети-ческих и практических задач в создающихся для этого проблемных ситуациях. В ходе урока я ис-пользую различные способы создания проблемной ситуации:

1. Использование учебных и жизненных ситуа-ций, возникающих при выполнении учащими-ся практических заданий (этап актуализации знаний — экспериментальное задание, в ходе выполнения которого ученики самостоятель-но усваивают новый способ действий при взве-шивании тел, поскольку традиционный способ в данных условиях невозможен).

2. Столкновение учащихся с явлениями и факта-ми, требующими теоретического объяснения (этап изучения нового материала — экспери-ментальное задание № 3), когда ученики осо-знают причину «невыполнения ими постав-ленного практического учебного задания или невозможности объяснить им те или иные про-демонстрированные факты» (Матюшкин А. М., 1972, с. 181–183). Формулируется проблема — для решения задачи необходимы новые знания, позволяющие учитывать вращающее действие

силы и применимые в тех случаях, когда на тело действует более двух сил.

3. Постановка учебных проблемных заданий на по-иск путей его практического применения (этап закрепления знаний — тест: задания № 5 и 7, в ходе выполнения которых ученик вырабаты-вает определённый порядок — алгоритм дей-ствий при решении задач на применение прави-ла моментов).

4. Организация межпредметных связей с биоло-гией (заключительный этап урока, объявление домашнего задания).

Задания, предлагаемые ученикам на уроке, имеют различный уровень проблемности, рассчи-таны на большую или меньшую самостоятельность при добывании знаний или способов действий. Например, момент силы, как новую физическую величину, вводит учитель. А при выведении пра-вила моментов ученики, анализируя результаты совместной экспериментально-исследовательской работы, эмпирическим способом устанавливают новый закон.

КЛАСС: 7Тема урока: «Момент силы».Планируемые результаты

1. Личностные результаты: самостоятельность в при-обретении новых знаний и практических умений.

2. Метапредметные результаты: формирование:• познавательных УУД (выдвижение гипотез для объ-

яснения известных фактов и экспериментальной проверки выдвигаемых гипотез, умение перерабаты-вать информацию в соответствии с поставленными задачами, овладение универсальными логическими действиями — сравнение, анализ, обобщение);

• регулятивных УУД (целеполагание, прогнозирова-ние, коррекция, оценка);

• коммуникативных УУД (учебное сотрудничество с учителем и сверстниками, владение монологиче-ской и диалогической речью).Цели урока: ввести новую физическую величину,—

момент силы,— характеризующую вращающее действие силы; сформулировать новое условие равновесия твёр-дого тела — правило моментов, научиться пользоваться им при решении задач различной степени сложности.

Задачи урока: обучающие: обосновать ограниченность приме-нения правила равновесия рычага под действием двух сил и универсальность правила моментов; на-учить применять его при решении задач различной степени сложности;

№ 3 (51) март 2015 г. ФИЗИКА. ВСЁ ДЛЯ УЧИТЕЛЯ!30


развивающие: мотивировать и поддерживать по-знавательную активность учащихся в течение урока, продолжить формирование общеучебных познавательных УУД — устанавливать причинно-следственные связи, делать логические умозаклю-чения; формировать навыки экспериментально-исследовательской деятельности;воспитательная: продолжить формирование ком-муникативных компетенций (готовность работать в группе, публично высказывать своё мнение, ар-гументировать его, умение принять точку зрения оппонента и пр.), позитивного отношения к изучае-мому предмету.Тип урока: изучение нового материала.Образовательная технология: проблемное обуче-

ние.Методы изложения: частично-поисковый, эвристи-

ческая беседа.Формы работы учащихся: фронтальная и групповая.

Необходимое техническое оборудование: ПК, муль-тимедийный проектор, презентация, интерактивная доска.

Оборудование для выполнения эксперименталь-ных заданий: рычаг-линейка, закреплённый на шта-тиве, набор грузов по 100 г, динамометр (7 комплек-тов — по количеству групп); на демонстрационном сто-ле — тяжёлая книга (массой 500–700 г), лабораторный динамометр (с пределом измерений 4 Н), нитка.

План урокаI. Организационный момент (2 мин).II. Актуализация опорных знаний (3 мин).III. Мотивация познавательной деятельности — созда-

ние проблемной ситуации (4 мин).IV. Изложение нового материала (15 мин).V. Закрепление изученного материала (8 мин).VI. Первичный контроль и коррекция знаний (8 мин).VII. Подведение итогов урока. Рефлексия (2 мин).VIII. Объявление домашнего задания (2 мин).IX. Завершение урока (1 мин).

ХОД УРОКА

№ п/п

Этап урока

№ слай-

да Деятельность учителя

Деятельность учеников (формирование УУД)

1 Орга-низа-цион-ный момент

1 Приветствие. Проверка готовности класса к уроку.Формирует группы из 4 человек, сидящих на двух ближайших партах (презентация демонстрируется с помощью интерактивной доски)

Готовятся к уроку (взаимодействие со сверст-никами, готовность работать в группе)

2 Ак-туали-зация опор-ных знаний

2 1. Учитель зачитывает эпиграф: «Я Землю бы мог повернуть рычагом, лишь дайте мне точку опоры...» Что послужило основанием для столь сме- лого заявления Архимеда?

2. У ч и т е л ь. О возможности реализации такого утверждения мы с вами поговорим на одном из ближайших уроков, а на се-годняшнем уроке мы продолжим изучение правила равновесия рычага

Слушают. Отвечают на вопрос: «Правило равновесия рычага, согласно которому рычаг находится в равновесии тогда, когда силы, действующие на него, обратно пропорциональны плечам этих сил. Теоретически можно получить сколь угодно большой выигрыш в силе, достаточно иметь точку опоры и очень большое плечо при-ложения силы человеком».(Умение с достаточной полнотой и точно-стью выражать свои мысли.)

3 Задача № 1 Сформулируйте и решите задачу к данному рисунку.(Допускается введение до-полнительных данных — массы груза или мышеч-ной силы чело-века. Например: «Какую силу прикладывает человек, если суммарная масса перевозимого груза — 30 кг? Решение: сила тяжести грузу равна 300 Н, что в 3 раза больше мышечной силы человека, т. к. плечо силы тяжести в 3 раза меньше плеча силы, прикладываемой человеком к ручкам тележки. Следовательно, мышечная сила человека равна 100 Н».)

Формулируют условие задачи и решают её: «Во сколько раз мышечная сила человека меньше силы тяжести перевозимого груза?» Решение Тележка (тачка) представляет собой рычаг, поэтому мышечная сила человека в 3 раза меньше силы тяжести перевозимого груза, т. к. её плечо в 3 раза больше плеча перевози-мого груза.Ответ: в 3 раза.(Анализ и оценка информации, заключённой в иллюстрации, моделирование, умение стро-ить речевые высказывания в устной форме.)

1,5 м

силу прик

0,5 м



№ п/п

Этап урока

№ слай-



4 Читает условие экспериментальной задачи № 2: «Как можно измерить массу этой тяжёлой книги?Оборудование: лабораторный динамометр, проч-ная нить, книга».(Эксперименты проводятся на демонстра-ционном столе учениками, предложившими способ взвешивания.)1. У ч и т е л ь (после попытки взвешивания

первым способом). Мы убедились, что прямое взвешивание невозможно, поскольку вес кни-ги больше предела измерения динамометра. Попытаемся взвесить её иначе, но с помощью того же оборудования. Тому, кто успешно справится с этой задачей, ставлю «5».

2. Учитель демонстрирует анимацию слай-да № 4 во время теоретического обоснова-ния учеником решения задачи

Обсуждают в группах и предлагают способы решения задачи:1. Сделать из нити петлю, пропустить её через

разворот книги, за нить подвесить к крючку динамометра.Убеждаются, что прямое взвешивание невоз-можно.

2. Применить правило рычага: положить книгу на стол и приподнять её с помощью динамоме-тра так, чтобы она опиралась на ребро. Сила упругости пружины динамометра в 2 раза меньше силы тяжести книги, т. к. плечо этой силы в два раза больше силы тяжести. Динамо-метр показал 3 Н, значит, сила тяжести равна 6 Н, а масса книги — приблизительно 600 г.

(Выбор наиболее эффективных способов решения задачи в зависимости от конкретных условий; рефлексия способов и условий действия; учебное сотрудничество с учителем и сверстниками.)

3 Мотива-ция по-знава-тельной деятель-ности — созда-ние про-блемной ситуа-ции

5 І. Экспериментальное задание № 3Оборудование: рычаг-линейка, закреплённый на штативе, набор грузов по 100 г, динамометр (7 комплектов — по количеству групп), лабо-раторный динамометр (с пределом измерений не менее 4 Н).У ч и т е л ь. На одинаковом расстоянии (18 см) от оси вращения на левом конце рычага за-крепите груз весом 1 Н, а на правом — 3 Н. Какую силу и в какой точке надо приложить к рычагу, чтобы уравновесить его? Указание: прикасаться к грузам нельзя.Давайте проанализируем ситуацию.1. Будет ли этот рычаг находиться в равновесии?2. Как он будет двигаться?3. Что нужно сделать (не прикасаясь к гру-

зам), чтобы уравновесить рычаг?4. А где его надо закрепить и в какую сторону

направить силу? Я вижу, вы не можете сра-зу ответить на вопрос. Предлагаю проделать эксперимент и найти решение опытным путём.Какие результаты вы получили?

5. Какую силу вы приложили к рычагу для того, чтобы его уравновесить?

6. У ч и т е л ь (использует анимацию). Обратите внимание, сколько вариантов решения мы по-лучили. А могли бы мы теоретически рассчи-тать, какую силу и в каком направлении надо приложить к рычагу, чтобы его уравновесить?

7. Почему?

І. Ученики предлагают для уравновешивания рычага применить динамометр, но ответить на вопрос затрудняются.

1. Нет.2. Вращаться по часовой стрелке.3. Уравновесить рычаг с помощью динамо-

метра. 4. Ученики выполняют экспериментальное зада-

ние и докладывают о результатах, например: «Уравновесить рычаг с помощью динамоме-тра, закрепив его на расстоянии 12 см справа от оси вращения, и потянуть вверх» или «Уравновесить рычаг с помощью динамоме-тра, закрепив его на расстоянии 14,4 см слева от оси вращения, и потянуть вниз» и т. д.

5. Например:А) «Сила равна 3 Н».Б) «Сила равна 2,5 Н» и т. д.

6. Отвечают на вопросы учителя: «Нет».

7. Отвечают: «Правило равновесия рычага применимо только для двух сил, а в данной задаче на рычаг действуют три силы».

(Целеполагание: постановка учебной задачи на основе соответствия того, что уже из-вестно и усвоено обучающимися, и того, что ещё неизвестно.)



№ п/п

Этап урока

№ слай-



6 II. У ч и т е л ь. «Но если на рычаг действуют две силы, правило равновесия выполняется всегда?1. Запишем это правило в виде формулы.

2. А если мы изменим направление силы, не меняя её модуля? (Использует анимацию.)

3. Вы правы, равновесие нарушится, хотя силы, действующие на рычаг, по-прежнему обратно пропорциональны плечам этих сил. Значит, правило рычага не всегда работает. Как вы думаете, почему?

4. Сформулируем проблему: «Существует ли физическая величина, учитывающая вращаю-щее действие силы и применимая в тех случа-ях, когда на тело действует больше двух сил?»

Такая величина существует, и сейчас мы с ней познакомимся

II. Отвечают: «Да».

1. Записывают в тетдадях: F

F

l

l1

2

2

1

= .

2. Отвечают: «Рычаг начнёт вращаться, т. е. его равновесие нарушится».

3. Отвечают: «В правиле равновесия рычага не учтено направление, в котором сила вращает рычаг».

(Критическое мышление, выделение и форми-рование познавательной цели.)

4

4.1

Изло-жение нового мате-риала

1. У ч и т е л ь. Попробуем уточнить правило равновесия рычага под действием двух сил. Преобразуем записанную формулу, восполь-зовавшись основным правилом пропорции.

F l F l1 1 2 2= ;В левой и правой части стоит произведе-

ние силы на плечо. Это произведение назы-вается вращающим моментом, или момен-том силы. Это новая физическая величина, обозначаемая буквой M :

M Fl= .Момент учитывает вращающий эффект

силы. Говорят: момент силы, вращаю-щий тело (рычаг) по часовой стрелке, или момент силы, вращающий тело против часовой стрелки.

Единица измерения в СИ: [ ]M = ⋅Н м .Получаем новую формулу, выражающую

условие равновесия:M M1 2= .

2. Сформулируйте условие равновесия рычага под действием двух сил на основе выведен-ной формулы.

1. Слушают, записывают математические пре-образования, формулу момента, его единицы измерения, формулу равенства моментов.

(Теоретические выводы на основе математи-ческих преобразований, нахождение логиче-ских следствий.)

2. Формулируют: «Рычаг находится в равно-весии под действием двух сил, если момент силы, вращающей его по часовой стрелке, равен моменту силы, вращающей его против часовой стрелки».

(Извлечение информации, представленной в знаково-символической форме, умение чётко и полно строить высказывание.)

4.2 7

8

3. У ч и т е л ь. А если на рычаг действует более двух сил? Вернёмся к экспериментальному заданию. (Двум-трём наиболее сильным группам предлагается усложнить экспери-мент, подвесив дополнительный груз в 1 Н на расстоянии 8–12 см от оси со стороны груза 3 Н.) Рассчитаем моменты сил, дей-ствующих на рычаг, и учтём направление вращения, которое каждая из них создаёт. Результаты нашей работы мы представим в виде общей таблицы».

(Перед открытием слайда № 8 учитель пере-ходит в режим «Редактирование»)

Повторяют эксперимент, вычисляют моменты сил. Один ученик от группы заполняет свою строку в таблице маркером поверх электронной заготовки.(Не заполняются колонки 4 и 7.)

Освоение приёмов действий в нестандартных ситуациях, овладение эвристическими мето-дами решения проблем



№ п/п

Этап урока

№ слай-



4.3 8 4. У ч и т е л ь. Внимательно посмотрите на за-полненную таблицу и сравните действие сил, вращающих рычаг по часовой стрелке, с действием сил, вращающих его против часовой стрелки. Что вы заметили?

5. Итак, новая физическая величина — мо-мент силы — характеризует вращательное действие силы; складывается.

6. Сформулируйте правило равновесия ры-чага, которое можно применять в любых ситуациях.

7. Удалось ли нам решить проблему, воз-никшую у нас в начале урока? Зачем нам потребовалось введение новой физической величины — момента силы?

4. Сравнивают, анализируют, делают вывод: «В каждой строчке сумма моментов в левой части таблицы ( М М1 2+ ) равна (с учётом погрешности измерений) сумме моментов в правой части ( М М3 4+ )».Заполняют колонки 4 и 7.

6. Формулируют: «Рычаг находится в равнове-сии, если сумма моментов сил, вращающих его по часовой стрелке, равна сумме момен-тов сил, вращающих его против часовой стрелки».

7. Рефлексия: «Да, удалось. Правило моментов является универсальным, им можно поль-зоваться при установлении равновесия тела под действием более двух сил».

(Извлечение информации, представленной в виде таблицы, выполнение простых логиче-ских действий, умение чётко и полно строить высказывание.)

5 Закре-пление изучен-ного мате-риала

9–10 У ч и т е л ь. А теперь применим полученные на уроке знания при решении практических задач. Читает условие задач (задачи решаются устно, в быстром темпе).Задача № 4. На рычаг действует сила 5 Н. Пле-чо силы равно 50 см. Чему равен момент этой силы?Ответ: 2,5 Н м.Задача № 5. К невесомому рычагу приложены две силы. Их моменты равны. Будет ли рычаг в равновесии?

Задача № 6. Момент силы F1 равен 1 Н м⋅ .

На каком расстоянии справа от оси вращения нужно прикрепить груз весом 4 Н, чтобы ры-чаг находился в равновесии?

4Н

F1

Устно решают и комментируют решение задач.

Задача № 4M Fl= ; М = ⋅ = ⋅5 0 5 2 5Н м Н м, , .

Задача № 5Рычаг не будет находиться в равновесии, т. к. обе силы вращают его против часовой стрелки.

Задача № 6M M2 1 1= = ⋅Н м ;

M Fl lM

F= ⇒ = ;

l =⋅

= =1

40 25 25

Н м

Hм см,

6 Пер-вичный кон-троль и кор-рекция знаний (8 мин)

11–18

1. Предлагает разгадать тест-мозаику семи ученикам — по одному от каждой группы. (Лучше отвечать на вопросы по порядку, т. к. они подобраны по нарастающей сте-пени сложности.)

2. Решение самого сложного задания № 7 раз-бирается подробно.* При ответе курсор в заданиях № 1–6 на-водится на кружок, в № 7 — на выбранный вектор. В любой момент учитель может закончить работу, перейдя по гиперссылке к слайду № 19.

1. Ученики работают на компьютере, группа может помогать им с выбором ответа.

2. Объясняют и, если есть время, записывают в тетрадь решение задания № 7.



№ п/п

Этап урока

№ слай-



6 Пер-вичный кон-троль и кор-рекция знаний (8 мин)

11–18

Вопросы:1. По какой формуле определяется момент

силы?2. В каких единицах измеряется момент

силы?3. Каким образом двигается рычаг под дей-

ствием силы?

4. Чему равен момент силы, приложенной к рычагу?

10 см

5 Н

5. Какую силу надо приложить к правому концу рычага, чтобы он находился в равно-весии?

F1 8= H

F2 4= H

F3 = ?

6. Как записывается условие равновесия рыча-га в этом случае?

F1

F2

F3

F4

7. Где (слева или справа) и на каком рас-стоянии от точки O надо приложить силу F3 = 4 H , чтобы рычаг находился в равнове-сии? Длина рычага — 2 м.

F1 3= H F2 5= H

F3 = 4 H

Ответы:1. M Fl= .

2. Н м⋅ .

3. Вращается по часовой стрелке.

4. 5 Н 2 м 1 Н м⋅ = ⋅0, .

5. М1 16= ; М2 4= ; М3 16 4 12= − = ;

FM

l33

3

= ; F3

12

43= = ( )H .

6. M M M M1 2 3 4+ + = .

7. М1 3 Н м= ⋅ ; М М2 15 Н м= ⋅ > ; М М М1 3 2+ = ; М М М

lМ

F

3 2 1

33

2 Н м

2 Н м

4 Н5м.

= − = ⋅

= =⋅

=3

0,

Чтобы сила вызывала вращение против часовой стрелки, её надо расположить спра-ва от оси вращения.Ответ: 50 см, справа.

(Само- и взаимоконтроль, коррекция знаний и умений; учебное сотрудничество со свер-стниками.)

7 Под-ведение итогов урока. Реф-лексия. Выстав-ление оценок

19 Предлагает каждому ученику выбрать одну из трёх карточек: красную, жёлтую или зелё-ную, оценив результат урока

На обратной стороне карточки ученики запи-сывают невыясненные или возникшие в ходе урока вопросы, выставляют себе оценку за ра-боту на уроке (Рефлексия и оценка своей дея-тельности — выделение и осознание того, что уже усвоено и что ещё подлежит усвоению, оценка собственных достижений на уроке.)



№ п/п

Этап урока

№ слай-



8 Объяв-ление домаш-него за-дания

20–21

Читает и комментирует домашнее задание:§ 57; упр. 30 (2); подготовиться к лабораторной работе № 9.

*Дополнительно (для желающих) — задача на «5» *Условие задачи на «5» (Перельман Я. И. «Занимательная физика». Глава 2. «Сильнее самого себя») размещается в электронном дневнике, её решение предлагается рассмо-треть на уроке «Золотое правило механики»

Записывают в дневник и уточняют домашнее задание

9 Завер-шение урока

22 Прощается с учениками и благодарит их за ра-боту на уроке

Сдают выбранные карточки учителю

ЛИТЕРАТУРА1. Матюшкин А. М. Проблемные ситуации в мышле-

нии и обучении : [Электронный ресурс] / А. М. Ма-тюшкин. — М., 1972. — 524 с. — Режим доступа : http://www.ido.rudn.ru/psychology/pedagogical_psychology/ch8_3.html.

2. Перельман Я. И. Занимательная физика / Я. И. Пе-рельман. — М. : АСТ : Астрель : Полиграфиз-дат, 2010. — 313 7[ ] с. : ил. — (Занимательная наука).

3. Селевко Г. К. Энциклопедия образовательных техно-логий : В 2-х т. : [Электронный ресурс]. — М. : На-родное образование, 2005. — Режим доступа : http://i.neofile.ru/u/dd/d26d804cd4310c974eac20fd48d659/-/Энциклопедия образовательных технологий (1 том).doc.

4. Фундаментальное ядро содержания общего обра-зования. Универсальные учебные действия : [Элек-тронный ресурс]. — Режим доступа : http://college.ru/pedagogam/450/451/454/466/.

Documents

РАБОТАЕМ ПО ФГОС МОМЕНТ СИЛЫ. 7 класс fileПостановка учебных проблемных заданий на по- иск путей его практического