Традиционный урок физики построен по единой схеме: тема урока, содержание урока (содержание опроса и нового материала), демонстрации, методические замечания по изучению нового материала и постановки опытов, закрепление знаний, задание на дом.
Трудности, встречающиеся в учебном процессе, средства их преодоления ставят перед учителем ряд вопросов, к решению которых требуется неординарный подход. На мой взгляд, одними из решений этих вопросов являются демонстрационный эксперимент и лабораторные работы. Именно они являются не только необходимым средством глубокого сознательного усвоения учебного материала, но и способствуют развитию мыслительной деятельности учащихся. Для этого эксперименту придается специфический характер, в ходе осуществления которого активное участие принимают учащиеся. Поэтому лабораторная работа, а тем более многоуровневая лабораторная работа, необходима для приобретения основных навыков и умений учащимися.
Многоуровневую лабораторную работу можно разделить на пять этапов: I и II носят воспроизводящий характер, III и IV - частично-поисковый; V - исследовательский.
Использование в работе учителя такого вида обучения приводит, на мой взгляд, не только к более лучшему усвоению темы, но и к развивающему обучению учащихся, развитию их коммуникативных умений, развитию логического мышления, речи.
Цели урока:
- Познакомить учащихся с элементами исследовательской деятельности, методами научного познания.
- Способствовать расширению и углублению знаний по физике, стимулировать творческое воображение учащихся.
Задачи урока:
- Выдвинуть гипотезу о зависимости архимедовой силы от различных параметров и указать пути проверки выдвинутой гипотезы.
- Исследовать зависимость архимедовой силы, действующей на одно и то же тело, от различных параметров.
Ход урока
I. Оргмоменты (1 мин.)
II. Многоуровневая лабораторная работа (36 мин.)
Актуализация знаний учащихся, их мотивация на работу на уроке (2 мин.)
Выдвижение гипотез о зависимости архимедовой силы от различных параметров и разработка экспериментальной установки по ее проверке (6 мин.)
Исследование зависимости архимедовой силы, действующей на одно и тоже тело, от различных параметров (21 мин.)
Запись результатов исследования (5 мин.)
III. Рефлексия (подведение итогов урока) (2 мин.)
Конспект урока
Оргмоменты
Учитель (У): Сегодня у нас необычный урок: урок трудный и интересный. Трудный, потому что вам нужно быть особенно внимательными при выполнении этой работы и требовательными к себе; интересный, потому что вы будете опытным путем доказывать справедливость закона Архимеда.
Я надеюсь и верю, что вы будете внимательны, активны. Итак, тема на доске записана; цель урока ясна - выполнение лабораторной (многоуровневой) работы по исследованию зависимости архимедовой силы от некоторых физических величин.
Обучение общим принципам выполнения многоуровневой работы.
У: Перед вами сосуд с водой, в котором я пытаюсь удержать теннисный шарик (пробку) под водой. Что произойдет, если я не буду удерживать предмет под водой?
П.О.У. (предполагаемый ответ учащихся): Шарик всплывет или выскочит из воды, так как существует некая сила, направленная вверх, которая выталкивает тело из воды.
У: Значит на тело, погруженное в жидкость (газ) действует выталкивающая сила. Давайте вспомним, что вам известно об этой силе: 1) Кем и когда было установлено существование выталкивающей силы?
П.О.У.: Существование выталкивающей силы было установлено древнегреческим ученым Архимедом 250 лет д. н.э.
У.: 2) Вспомните легенду об Архимеде. О том, как ученый пришел к открытию, что выталкивающая сила равна весу жидкости в объеме тела.
П.О.У.: Царь Герон поручил Архимеду проверить честность мастера, изготовлявшего золотую корону, есть ли в ней примесь. Сначала он нашел, что кусок чистого золота в 19,3 раза больше плотности воды. Архимеду надо было найти плотность вещества короны. Взвесить корону было легко, но как найти объем? Ведь корона была сплошной формы. Ученый взвесил сначала корону в воздухе, затем в воде. По разности в весе он рассчитал выталкивающую силу, равную весу воды в объеме короны. Определив объем короны, он вычислил плотность короны. Легенда говорит о том, что плотность вещества короны оказалась меньше плотности чистого золота. Тем самым мастер изобличен в обмане, а наука обогатилась замечательным открытием.
У.: 3) Это было во время Архимеда. А какие вы можете привести примеры из жизни в наше время, указывающие на существование выталкивающей силы?
П.О.У.: Деревянный шарик всплывает на поверхность воды в любом сосуде с водой; тело из пробки плавает в воде; лодочка из пластилина плавает в воде.
У.: В чем же дело? Почему одни тела плавают, а другие тонут? Почему гвоздь тонет в воде, а огромный корабль плавает? Сколько интересного вокруг нас! А теперь мы с вами попробуем встать на место Архимеда и доказать опытным путем, исследуя зависимость выталкивающей силы от каких- либо физических величин, что ученый был прав в своих рассуждениях. Для этого давайте подумаем и ответим на вопрос, от каких еще физических величин может зависеть выталкивающая сила, И то, что вы сейчас скажете, в науке называют гипотезой. Запишите свои предположения на листок лабораторной работы в раздел: гипотеза.
П.О.У.: Плотность жидкости, объем жидкости, объем тела, масса тела, плотность тела и т.п. (опросив несколько учащихся, учитель записывает их ответы на доске). К сожалению, всевозможных параметров предусмотреть мы не сможем, поэтому остановимся на выделенных.
У: А теперь будем искать истину. Приступаем к выполнению работы. Предложите экспериментальную установку для проверки первой гипотезы (Приложение 1).
П.О.У Для исследования зависимости архимедовой силы от плотности жидкости необходимо определить ее в жидкостях различной плотности. Для этого приготовим растворы мыльный, соленую и пресную воду. Затем подвесим тело произвольной формы к динамометру. Определим его вес в воздухе, потом опустим тело в стакан с пресной водой, а затем с соленой и мыльной раствор, наблюдая за показаниями динамометра. Далее найдем разность между весом тела в воздухе и в пресной воде, в воздухе и соленой воде, в воздухе и мыльном растворе. Это и будет выталкивающая сила (проводят эксперимент, результаты измерений и наблюдений заносят в таблицу).
У.: Какой сделали вывод, ребята?
П.О.У.: Выталкивающая сила, действующая на тело в соленой воде и мыльном растворе, больше, чем в пресной, т.к. плотность соленой воды и мыльного раствора больше плотности пресной, т.е. выталкивающая сила зависит от плотности жидкости.
У: К сожалению, мы не можем проделать данный эксперимент с другими жидкостями, поэтому нам приходится обобщать полученные результаты для всевозможных сред. Однако настоящие ученые стремятся проделать как можно больше разнообразных экспериментов для подтверждения или опровержения своей гипотезы.
У.: Продолжим исследование дальше. Какой же будет архимедова сила, действующая на тела разной плотности, но одинакового объема, погруженные в одну и туже жидкость. Составьте сами таблицу для обобщения результатов проведенной серии опытов. Какой вывод можно сделать?
П.О.У.: Архимедова сила, действующая на тела разной плотности, но одинакового объема, полностью погруженные в пресную воду, одинакова. Следовательно, выталкивающая сила не зависит от плотности тела (или его массы).
У.: Попробуйте теперь установить зависимость выталкивающей силы от объема погруженного в нее тела. В данном случае мы не будем менять тела, а попробуем погружать наш цилиндр не полностью, а частично. Результаты не забываем заносить в таблицу.
П.О.У.: На любое тело действует выталкивающая сила, которая зависит от объема погруженной части тела (чем больше объем погруженной части тела, тем больше выталкивающая сила).
У.: Попробуйте теперь обобщить результаты проведенных экспериментов и сформулировать общий вывод о зависимости архимедовой силы от различных параметров.
П.О.У.: Выталкивающая сила, действующая на тело, зависит от плотности жидкости, от объема погруженной части тела (прямопропорционально) и не зависит от массы и плотности тела.
У.: Откройте учебники и найдите формулировку полученного нами закона в § 48. правильную ли зависимость мы получили?
П.О.У.:
Тело, погруженное в жидкость, теряет в своем весе ту часть, которая равна весу вытесненной жидкости.
На тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, направленная снизу вверх и равная весу жидкости в объеме, вытесненном телом.
На тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, численно равная весу жидкости в объеме погруженной части тела.
У.: Итак, цель урока достигнута, подведем итог. Опытным путем мы доказали, что выталкивающая сила, т.е. архимедова сила, зависит от плотности жидкости и объема погруженной части тела. Найдите в учебнике математическую запись этого закона.
Fа = ?ж Vт g
У.: А теперь небольшое повторение:
I. Кому принадлежит указанный результат действия: Архимед, Паскаль, Галилей. Торричелли
1. Открыл законы падения тел и существование явления инерции
Галилей.
2. Установил, что давление, оказываемое на жидкость или газ, передается по всем направлениям одинаково.
Паскаль
3. Первым измерил атмосферное давление
Торричелли
4. Выяснил, что на тело, находящееся в жидкости или газе, действует выталкивающая сила.
Архимед
Домашнее задание:
Упр. 24 (2,3,4*) (Выполнение упражнения по отработке отдельных экспериментальных действий).
Продумать экспериментальную установку для проверки остальных гипотез о зависимости выталкивающей силы от различных параметров.