Современному человеку приходится жить в постоянно меняющихся условиях и решать возникающие перед ним новые, часто нестандартные задачи. Способность самостоятельно учиться становится необходимым качеством, обеспечивающим профессиональную мобильность человека. Поэтому одной из важнейших задач образования становится формирование универсальных учебных действий, которые “можно определить как совокупность способов действий учащегося, которые обеспечивают его способность к самостоятельному усвоению новых знаний и умений, включая и организацию этого процесса” [1].
Учебно-исследовательская деятельность является одним из способов формирования универсальных учебных действий. Развитие исследовательских умений средствами учебного предмета “физика” происходит при изучении метода научного познания, а также при проведении фронтального эксперимента и физического практикума. При этом важно, чтобы характер заданий носил исследовательский характер и позволял бы учащимся не просто получить знания в готовом виде, а самим их добыть в процессе проведения эксперимента. Одновременно формируется умение планировать свою деятельность, действовать в незнакомой ситуации. Такие работы могут выполняться в качестве закрепления изучаемого материала. Но особый интерес представляют собой уроки, на которых происходит изучение явлений и физических понятий на основе учебного эксперимента.
Так традиционно понятие плотности вещества вводится через отношение массы тела к его объему, а затем только выполняется лабораторная работа по определению плотности вещества. При этом учащиеся действуют по готовой инструкции. Однако, само понятие плотности можно ввести через фронтальный эксперимент, создав проблемную ситуацию, исследуя зависимость массы тела от его объема (для тел, сделанных из одного вещества). При этом естественным образом обосновывается название изучаемой величины (плотности) и формула для расчета величины, а также формируется алгоритм её измерения.
Ниже приводится разработка урока физики в 7-м классе по теме “Плотность вещества”. На этом уроке впервые вводится понятие плотности.
Целеполагание.
Тема урока: “Плотность вещества”.
Тип урока: урок получения новых знаний, по структуре – комбинированный.
Главная дидактическая цель урока: изучить понятие “плотность”.
Обучающая (образовательная) цель:
1) сформировать у всех учащихся понятие о плотности вещества как о физической величине, являющейся характеристикой вещества; 2) научить рассчитывать плотность по известной массе и объему тела; 3) совместно с учащимися выработать алгоритм определения плотности на опыте.
Развивающая цель: способствовать развитию умения проводить учебное исследование и работать с информацией, представленной в различных знаковых системах: текстом, таблицей, графиком.
Воспитательная цель: воспитывать положительное отношение к процессу учения, формировать самооценку и самостоятельность.
Задачи урока (для учителя).
1. Организовать работу в группах и выполнение учебного эксперимента.
2. Поставить перед учащимися проблему и совместно с учениками сформулировать цель исследования.
3. Выстроив цепочку познавательных задач, подвести учащихся к выводу о том, что масса вещества прямо пропорциональна объему тела, состоящего из этого вещества; отношение массы к объему при этом не зависит ни от массы, ни от объема, а только от типа вещества и поэтому может являться величиной, характеризующей вещество.
4. Сформулировать определение плотности и обосновать формулу для вычисления плотности р = m /V.
5. Ввести единицы плотности и научить переводить их в систему единиц СИ.
6. Выяснить физический смысл плотности, научить пользоваться таблицами плотностей.
7. Совместно с учащимися сформулировать алгоритм определения плотности вещества опыте.
8. Подготовить учащихся к выполнению домашнего задания
9. Выявить и сопоставить результаты деятельности учителя и ученика на уроке.
Задачи урока (для ученика) формулируются совместно с учителем на разных этапах урока.
Выяснить:
1) почему тела одинаковой массы могут иметь разный объем, а тела одинакового объема могут иметь разную массу?
2) что такое плотность вещества, как ее можно измерить и вычислить?
3) что показывает плотность и в каких единицах измеряется?
4) для чего нужно знать плотность вещества?
Научиться измерять плотность на опыте.
При подготовке к уроку, выборе формы и методов проведения урока опиралась на следующие обстоятельства:
1) умение учащихся измерять массу с помощью рычажных весов и объем твердого тела с помощью мензурки; опыт их повседневной жизни;
2) необходимость развития исследовательских умений как одного из универсальных учебных действий, а также умения работать с информацией, представленной в различных знаковых системах: графиками, таблицами, текстом;
3) необходимость подготовки учащихся Государственной итоговой аттестации (в новой форме), в контрольно-измерительных материалах которой представлены задания на проверку с помощью натурного эксперимента умения не только выполнять прямые измерения и по ним вычислять требуемую величину, но и умение исследовать зависимость одной величины от другой, строить график или таблицу полученной зависимости, проверять заданное предположение. Таким образом, используемый метод можно определить по уровню познавательной деятельности как поисковый (эвристический), частично исследовательский, а по уровню предполагаемой активности – как интерактивный. На уроке будут использованы фронтальная и групповая формы работы.
Оборудование и материалы, используемые на уроке.
Учитель. Весы с разновесами, тела равного объема, разной массы, тела одинаковой массы, но разного объема. Компьютер, мультимедийный проектор, интерактивная доска. В электронной презентации показан только вспомогательный материал: задачи урока для учащихся, таблицы, заготовка для графика, ответы на вопросы диагностической работы, домашнее задание.
Ученик. Весы с разновесами, мензурка с водой, кусок пластилина на нити (у всех разный по объему), металлический цилиндр (у всех из разных материалов), бланк отчета
Ход урока
| Этап урока | Деятельность учителя | Деятельность ученика | ||
| Организационный | Учитель приветствует учеников и разбивает их на гетерогенные по уровню знаний группы, проверяет готовность к уроку. | Приветствуют учителя, занимают свои места. | ||
Этап подготовки к активному усвоению нового материала, постановка проблемы урока. |
Ведет беседу, демонстрирует опыты, формулирует проблему урока, тему урока, цели урока. | Слушают учителя, отвечают на вопросы. Совместно с учителем формулируют задачи урока. | ||
Учитель: Часто мы говорим: “Железо тяжелое, а дерево легкое”. Что мы при этом имеем в виду? У меня в руках два одинаковых по размеру цилиндра. Можете ли вы сказать, какой из них легче? Ученик: Нельзя, надо подержать в руках или взвесить на весах. Учитель кладет на разные чашки весов цилиндры. Учитель: Что мы наблюдаем? Какой вывод можно сделать? Ученик: Весы вышли из равновесия, значит тела, имеющие одинаковый объем могут иметь разную массу. Учитель: могут ли тела иметь одинаковую массу, но разный объем? Кто-то вспоминает, что килограммовая гиря и килограмм сахарного песка имеют разный объем. Учитель кладет на разные чашки весов стальной и пластилиновый шарики разного объема, но равной массы. Весы остаются в равновесии. Учитель формулирует проблему: Почему тела могут иметь одинаковый объем, но разную массу? одинаковую массу, но разный объем? От чего тогда зависит масса тела? Ученики: Это связано с тем, что тела изготовлены из разного вещества. Одно вещество может быть плотнее другого. Учитель: Действительно, каждое вещество имеет свою характеристику, которая называется плотностью. Тема сегодняшнего нашего занятия “Плотность вещества” Запишите её. Как вы думаете, что мы сегодня можем узнать на уроке? Ученики: Что такое плотность? Как ее можно вычислить или измерить? Как обозначается плотность? В каких единицах измеряется? Что показывает плотность? |
||||
| Этап усвоения знаний. Постановка познавательной задачи №1 |
Учитель: Вам хорошо известно, что масса воды в ведре больше массы воды в стакане. Маленький и большой кусок пластилина имеют разные массы. У каждого из вас на парте тоже лежит кусочек пластилина. Давайте попробуем провести опыт и определим объем и массу куска пластилина, а затем сравним полученные результаты. Каждая группа записывает результаты измерений в таблицу №1 в столбик с номером своей группы. Не забывайте правила пользования рычажными весами работы со стеклянным оборудованием. | |||
| Работа в группе по выполнению познавательной задачи 1. | Наблюдает за ходом работы, отвечает на вопросы, следит за правильностью выполнения опытов и соблюдением техники безопасности. | С помощью рычажных весов взвешивают пластилин. С помощью мензурки определяют объем куска пластилина. |
||
| Обсуждение и формулировка вывода. | Учитель полученные результаты записывает в таблицу (на доске) или вносит в таблицу на слайде презентации (см. слайд №5). | Ученики сообщают о полученных результатах, а результаты других групп вносят в свою таблицу в бланке отчета. | ||
| Учитель: Можем ли мы по
полученным данным сказать, от чего зависит масса
куска пластилина? Ученик: Да. Масса зависит от объема тела: Чем больше объем, тем больше масса тела. |
||||
Постановка и выполнение познавательной задачи 2. Обсуждение и формулировка вывода |
Можно ли представить результаты измерений другим способом, более наглядным, чем таблица? Каким? При построении графика выберите удобный масштаб. | Да, можно построить график зависимости массы тела от его объема. Строят график по точкам. Один человек работает у доски. | ||
| Какую линию представляет собой график? Как называется такая зависимость? Что это значит? (Слайд 6) | Прямую, это график прямой пропорциональной зависимости. Это значит, что во сколько раз изменяется объем тела, во столько же раз изменяется масса тела. | |||
Постановка и выполнение познавательной задачи 3. Обсуждение и формулировка вывода |
Вычислите отношение массы тела к его объему для всех тел. Изменяется ли значение этого отношения при изменении массы? Объема? Каждая группа докладывает о своих результатах, записи вносятся в таблицу на доске. (Cлайд №7) | Вычисляют. Проанализировав данные, полученные всеми группами, делают вывод о том, что отношение массы к объему не зависит от массы тела и его объема. | ||
| Постановка и выполнение познавательной задачи 4 | А если взять тело, состоящее из другого вещества? Останется ли отношение массы к объему неизменным? Проверьте это, определив данное отношение для других тел. Результаты запишите в “свою” колонку в таблице 2. | Учащиеся, работая в группах, повторяют опыт, определяя массу, объем металлического цилиндра и отношение объема к массе. В каждой группе работают с цилиндрами равного объема, но сделанными из разных веществ. | ||
Обсуждение результатов, полученных в группах. Обоснование формулы расчета плотности. Формулировка алгоритма экспериментального определения плотности. |
Учащиеся докладывают результаты определения отношения m/V, учитель записывает их на доске или вносит в презентацию. Учащиеся записывают данные других групп в свою таблицу (слайд 8). Учитель: Одинаково ли отношение массы к объему тела для разных веществ? Для одного вещества? Ученик: Отношение массы к объему тела зависит от вида вещества и не зависит от массы тела и его объема. Учитель: поэтому можно именно это отношение считать характеристикой вещества и называть плотностью вещества, которую обозначим буквой р. Итак, плотность – это физическая величина, равная отношению массы тела к его объему:
Какую еще информацию о физической величине “плотность” нам следовало бы получить? Ученики: как вычислить плотность, в каких единицах измеряется плотность? Как ее измерить? Учитель: попробуйте сами ответить на эти вопросы, обсудите их в групп Далее идет обсуждение в группах, затем каждая группа дает свой ответ и учитель подводит общий итог: 1) плотность вещества можно вычислить, разделив массу тела на его объем, 2) измеряется плотность в кг/м3, 3) для измерения плотности вещества, надо - измерить массу тела; - измерить объем тела; - рассчитать плотность по формуле (1). |
|||
| Закрепление изученного материала. | Учитель: определим
физический смысл понятия “плотность вещества”,
т.е. ответим на вопрос, что показывает плотность?
Откройте таблицу плотностей, которая имеется в
учебнике. Найдите плотность алюминия. Ученик: 200 кг/м3 . Учитель: это значит, что 1 м3 алюминия имеет массу 2700 кг. Учитель: а какую массу имеет 1м3 воды? Какова плотность льда? Ученик: масса 1 м3 воды равна 1000 кг, а плотность льда 900 кг/м3. Учитель: Таким образом, плотность показывает, какова масса вещества, взятого в единице объема. Но всякий раз, чтобы измерить плотность, вовсе не следует брать объемы вещества, равные 1 м3. Плотность в системе единиц СИ измеряется в кг/м3, но ее можно измерять и в других единицах, например, в г/см3. Достаточно, знать, как производится перевод кг/м3 в г/см3 и наоборот. Познакомимся с правилами перевода единиц плотности: 1 кг = 1000 г, 1 м3 = 1000000 см3
Например, плотность льда равна 900 кг/м3 , а меди 8,9 г/см3. Значит,
|
|||
| Подведение итога работы: ответы на вопросы, поставленные в начале урока. | Учитель: Можем ли мы
определить, у какого из тел равного объема будет
больше масса? Ученик: Да. Во втором опыте получилось, что у тел, с большей плотностью масса оказалась большей. Значит, масса тела зависит не только от объема тела, но и от плотности. Чем больше плотность вещества, тем больше масса тела, имеющего такой же объем. Учитель: действительно, так как |
|||
Выполнение небольшой диагностической работы (работа выполняется на отдельном листочке без выставления отметки). Сможете ли вы выполнить? |
1 вариант
У какого из трех брусков, сделанных из дуба, больше масса? 1) 1; 2) 2; 3) 3; 4) одинакова у всех. 2. Плотность бетона равна 2200 кг/м3. Что это значит? 3. 7, 3 г/см3 = ….. кг/м3 |
2 вариант
У какого шарика меньше масса? 1) у алюминиевого, 2) у стального; 3) массы одинаковы; 4) данных для ответа не хватает. 2. Плотность керосина равна 8 г/см3. Что это значит? 3. 2500 кг/м3 = ….. г/см3 |
||
| Самопроверка | Учащиеся сверяют свои ответы с ответами, представленными в презентации (слайд 10). Учитель подсчитывает количество правильных ответов по каждому вопросу. | |||
| Этап подготовки к выполнению домашнего задания | Домашнее задание: Используя текст §21 (учебник Степановой Г.Н. “Физика. 7 кл. ст.100-104), 1) в тетради на печатной основе выполнить задания №1, 3, 4 на стр.63-64. Воспользуйтесь правилом перевода единиц измерения плотности и образцом в тетради. 2) желающие дополнительно могут составить свою задачу и решить ее. | |||
| Оценка, самооценка, рефлексия. | Учитель оценивает работу учащихся, отмечая тех, кто хорошо работал на уроке, высказывает свои пожелания. Отмечает для себя, что не получилось из запланированного сделать, что получилось удачно. | Учащиеся отвечают на вопросы: Чему вы сегодня научились? Что вам было делать легко? Что трудно? Что хотелось бы узнать еще? Чему хотелось бы научиться? | ||
| “Что будем делать на следующем уроке?” | Учитель: Итак, проведя исследование, мы установили: 1) плотность вещества – физическая величина, которая является характристикой вещества и определяет массу тела заданного объема, состоящего из данного вещества; 2) получили формулу для расчета плотности; 3) сформулировали алгоритм определения плотности вещества и научились измерять плотность твердого тела. На следующем уроке, используя этот алгоритм, будем измерять не только плотность твердых тел, но и жикостей и сыпучих тел. В дальнейшем мы научимся решать качественные и количественные задачи на определение массы, объема и плотности различных тел. Всем спасибо за работу. До свидания. | |||
(1)
и ваш вывод
подтверждается данной формулой. С другой стороны
объем тела может быть определен по формуле 
и, зная
плотность, мы можем вычислить какой объем,
например, будет иметь тело известной массы.
Подумайте, где это может пригодиться? Теперь
выполним небольшой тест. 
Использованная литература
Концепция федеральных государственных образовательных стандартов общего образования: проект / Рос. акад. образования; под ред. А.М. Кондакова, А.А. Кузнецова. – 2-е изд. – М.: Просвещение, 2009. 2. Физика. 7 класс. Учебник для общеобразовательных учреждений. – СПб.: ООО “СТП Школа”, 2006.