Проектный урок - Электронные Образовательные Ресурсы

Проектный урок: «Кто бы мог подумать»
Автор: учитель физики МОУ «Средняя общеобразовательная школа №1» г. Энгельса
Шевлякова Светлана Евгеньевна
Категория учащихся: 9-10 класс.
Тип урока: повторение и обобщение.
Цель урока: обобщить знания учащихся по механике, раскрыть характер законов физики
и обеспечить их осмысление.
Задачи урока: образовательные: закрепление знаний законов Ньютона, равноускоренного
движения, плотности, массы, условия плавания тел; умение применять знания для
объяснения явлений природы; владение приемами устной и письменной речи;
развивающие: развитие речи, мышления; развитие восприятия внешнего мира через
органы чувств; выполнение операции анализа и синтеза знаний; выдвижение гипотезы и
умение строить планы для ее подтверждения; развитие умственной деятельности: умение
выделять существенные признаки объектов и применять их на практике;
воспитательные: значимость законов физики для объяснения материальности мира
Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор.
Используемые ресурсы:
1. priroda.tv
2. www.trizway.com
3. video.yandex.ru
Конспект урока:
I. Организационно-психологический этап
(Взаимное приветствие учителя и учащихся)
Сегодня мы проведем с вами необычный урок. Мы будем заниматься с вами
проектной деятельностью. Это возможность максимального раскрытия своего творческого
потенциала. Эта деятельность, позволит проявить себя индивидуально или в группе,
попробовать свои силы, приложить свои знания, принести пользу, показать публично
достигнутый результат.
Вы научитесь пользоваться приобретенными знаниями для решения
познавательных и практических задач.
Кто бы мог подумать…
II. Постановка проблемы (слайд 1)
Кто бы мог подумать, (слайд 2) что есть рыбы, которые ловят других… на удочку.
Живет удильщик на большой глубине, где всегда темным-темно, потому что лучи солнца
туда не доходят. У рыбы-удильщика удочка светящаяся: от головы вырост, как стебелек, а
на конце его фонарик-приманка.
(слайд 3) Будучи плохими пловцами, они висят неподвижно или лежат в засаде на
дне океана на глубине от 900 до 3600 метров. У рыб, (слайд 4 видео) представителей
семейства глубоководных удильщиков, видоизмененный первый луч спинного плавника
смещен к переднему концу тела, превратившись в «удилище» (илиций), оканчивающееся
кожистым мешочком (эской), заполненным светящейся слизью. Удильщики могут
искусно манипулировать интенсивностью свечения эски, сужая или расширяя
кровеносные сосуды, снабжающие этот орган кислородом.
У одних видов удилище это короткое и толстое, у других — в несколько раз
длиннее тела. У одного вида удильщика имеется «складное» удилище, которое может
скользить по спине, подтягивая приманку все ближе и ближе к огромной пасти.
Отведав порцию креветки или маленькой рыбешки, его живот раздувается и
приобретает форму баскетбольного мяча. Несмотря на страшные внешние черты, которые
наводят ужас, размеры тела удильщика не превышают и трёх дюймов в длину —
приблизительная длина указательного пальца человека.
Как хищнику удается поймать рыбку, если она при этом остается на месте?
Какая сила может загнать в пасть удильщика жертву?
В течении какого времени происходит заглатывание жертвы?
Попробуем ответить на эти вопросы, используя знания по физике.
Цель нашего (слайд 5) урока выяснить: Как удается рыбе-удильщику поймать жертву?
III. Гипотеза исследования
Может быть удильщик гипнотизирует жертву?
Может быть рыбка-жертва сама попадает в пасть?
Может быть рыбку кто то подталкивает в пасть?
(учащиеся выдвигают свои гипотезы решения этой проблемы)
Гипотезы учащихся:
1) В пасти удильщика есть еще одна более «интересная» приманка, на которую рыбка
сама подплывает в пасть;
2) Можно представить, что жертву загоняют в пасть хищника другие рыбки (но это
больше похоже на фантастический сюжет);
3) Что-то заталкивает жертву в пасть удильщика.
Из чего состоит наша система тел, к изучению которых мы приступили?
(ответы учащихся)
В исследуемую систему (слайд 6) входит: рыба-удильщик; отросток-приманка;
жертва, подплывшая к приманке, а значит к самим челюстям удильщика; другие рыбы;
вода вокруг них; дно моря. В связи с тем, что рыба придонная, можно учитывать большой
столб воды сверху.
Какое вещество может затолкнуть жертву в пасть удильщика?
Сам удильщик — но по условию он остается на месте. Это может сделать вода, если
вместе с рыбкой-жертвой втянется в пасть.
Способствовать заглатыванию жертвы могут или процессы, сопровождающие
приманивание (например, свечение, или шевеление языком, как будто это червячок), или
процессы, способствующие попаданию воды вместе с рыбкой в пасть хищника. Таким
процессом может быть перемещение жидкости.
Как же хищнику удается поймать рыбку?
Формулировка гипотезы: (слайд 7)
1) Рыба-удильщик заманивает в пасть жертву какой-то второй приманкой, находящейся
непосредственно в пасти.
2) Удильщик широко раскрывает челюсти, и жертва попадает в пасть вместе с
водой благодаря разности давлений в пасти и в окружающей среде.
IV. Выбор метода исследования
Обе гипотезы кажутся вполне правдоподобными. Действительно, существуют
глубоководные рыбы, у который светящийся орган-приманка находится прямо в пасти.
Вторая гипотеза тоже правдоподобна. Во всяком случае, каждый, кто когда-нибудь
открывал рот под водой, знает, как быстро попадает туда вода.
Как проверить достоверность выдвинутой гипотезы?
Гипотезу 1) можно проверить только экспериментально — поймав удильщика и
изучив его внутреннее строение.
Гипотезу 2) можно проверить оценочным расчетом. Резко открывая пасть,
удильщик создает внутри нее область низкого давления.
Каким методом вы воспользуетесь?
Воспользуемся оценочным методом.
V. Поиск решения выдвинутой проблемы (запись формул ведется на доске)
Может ли рыбка – жертва сама изменить свою скорость?
Согласно II закону Ньютона тело способно изменить свою скорость только под действием
другого тела, вследствие которого оно приобретает ускорение.
Откуда берется сила, которая вталкивает жертву в пасть удильщика?
Сила гидростатического давления – столба жидкости над рыбами.
Давление, оказываемое столбом жидкости на тела, находящиеся в ней вычисляется по
формулам…?
Дальнейшая картина понятна: жертва вместе с порцией воды стремительно
втягивается внутрь охотницы.
Попробуем оценить силу, с которой втягивается в пасть жертва с водой. Длину
жертвы будем считать на порядок меньше длины самого удильщика — то есть 15 см. При
такой длине поперечный размер рыбки-жертвы будем считать равным 5 см. То есть
жертву вместе с непосредственно окружающей ее водой будем считать цилиндром длиной
15 см, диаметром 5 см.
, где R= 2,5 см=2,5 · 10-2м.
И плотностью ??? согласно условию плавания тел в жидкости?
ρтела = ρжид, т. е. около 1000 кг/м3 (плотность воды).
Глубину, на которой происходит все действие, будем считать равной примерно 400 м (h = 400 м) (слайд 8). Маcсу жертвы можно найти по формуле…?
, где v – объем жертвы равен объему цилиндра, т. е.
Рассчитайте: (слайд 9)
1) с какой силой жертва вталкивается в пасть удильщику,
2) какое она при этом испытывает ускорение,
3) в течение какого времени происходит заглатывание жертвы?
VI. Работа групп по решению выдвинутой проблемы
Рассчитайте площадь поверхности жертвы,
Силу, действующую на цилиндр (жертву),
Приобретенное жертвой ускорение,
Время проглатывания жертвы (время движения жертвы до пасти удильщика, движение
жертвы - равноускоренное)
Каждая группа оформляет свои результаты исследований на листе ватмана или на
переносной доске (задания напечатаны в вид карточек).
1.
2.
3.
4.
VII.
Устное сообщение своих результатов
Силу, действующая на цилиндр (жертву) на такой глубине, можно рассчитать по
формуле:
,
S — торцевая поверхность цилиндра. S = 3,14 ·(2,5 · 10-2)2 = 19,6 · 10-4(м2).
Расчет по формуле (1) дает результат
F = 1000 · 10 · 400 · 19,6 ·10-4 = 7600 (Н).
Сила очень велика, и жертве с такой силой не справиться. Не зря одно из семейств
удильщикообразных называют «морскими чертями».
Теперь попробуем определить время всасывания.
Ускорение, с который всасывается жертва, определим, используя 2-й закон
Ньютона:
где F — уже подсчитанная нами сила, а m — масса жертвы, которую легко
рассчитать:
=>
Расчет по формуле (4) дает ускорение примерно
Таким образом, жертва испытывает огромные перегрузки!
С другой стороны, движение жертвы в пасть – движение равноускоренно и
следовательно его можно описать формулой для расчета пути при равноускоренном
движении
,
где а – уже подсчитанное ускорение, l – длина жертвы, t – время заглатывания.
Из формулы (5) время заглатывания вычисляется по формуле
Итоги работы
На первый взгляд трудно себе представить, что время заглатывания жертвы может
быть таким кратким.
Если учесть, что открывание пасти занимает на самом деле некоторое время, то
сила втягивания жертвы окажется меньше, а время заглатывания — больше. Однако
вполне допустимо, что реально эта сила будет и побольше — ведь удильщик может
обитать и на глубинах более 400 метров. Скорость заглатывания также значительно
зависит от величины жертвы.
Кстати, авторы в сети Интернет нашли такой факт: канадским биологам удалось
измерить время заглатывания жертвы рыбой-удильщиком. Оно составило 4·10-4с.
(слайд 10)
А в одном из документальных видеофильмов серии BBC «Живая природа:
утверждается, что удильщик — самый «быстроглот» в природе, и время заглатывания
пищи может иметь порядок 10-4 с. Это не расходится с нашими расчетами — просто
рекордный показатель мог быть измерен с более короткой жертвой или на большей
глубине.
Посмотрим как рыба-удильщик заглатывает жертву. (слайд 11 видео)
VIII.
IX. Практическое использование результатов работы: (слайд 12)
Где можно применить способ всасывания жидкости на глубине в
открывающуюся полость?
Плавучая машина (слайд 13) для выемки грунта со дна водоемов, действует по
принципу всасывания грунта со дна водоема.
Всасывание грунта в гидропневматический элеватор (слайд 14) осуществляется за
счет вакуума вокруг водяных струй, попадающих в его внутреннюю полость, а также за
счет разных плотностей водовоздушной смеси внутри гидроэлеватора и окружающей его
воды.
При включении центробежного насоса от эксцентрика расположенного на валу
начинает работать вакуумный насос и удаляется воздух из всасывающей полости. После
выкачивания воздуха из всасывающей линии и насоса вода под давлением попадает в
камеры. Быстроты действия насоса зависит от величины давления на всасывании, которая
и является основной характеристикой этой группы насосов.
Земснаряды (слайд 15) предназначены для дноуглубительных работ, намыва
плотин и дамб, возведения насыпей, добычи полезных ископаемых, рытья котлованов,
очистки дна, устройства и ремонта водоёмов в рыбхозах, добычи минеральных
стройматериалов из подводных карьеров, разработки траншей, прокладки кабелей газо- и
нефтепроводов.
X. Закрепление:
1. Какая сила загоняет в пасть удильщика жертву и воду в шланг грунтососа?
2. Почему эта сила направлена в пасть удильщика (в шланг грунтососа)?
3. Почему время заглатывания пищи очень маленькое?
4. Что интересного было для вас на уроке?
5. Что вызвало затруднение? Почему?
6. Какие знания были использованы для объяснения явлений с рыбой?
7. Хотели бы Вы заниматься исследовательской деятельностью и по другим
вопросам?
Дерзайте, творите!!! (слайд 16)
Доводы, до которых человек додумался сам, обычно убеждают его больше,
нежели те, которые пришли в голову другим.
Б. Паскаль
XI. Точка роста (домашнее задание)
1. Выясните, как зависит скорость заглатывания жертвы от ее размеров?
2. Оцените, какое усилие развивает рыба-удильщик, раскрывая пасть? Кстати,
поразмышляйте — уместно ли, решая этот вопрос, применить в качестве модели процесса
простой рычаг?
СПАСИБО ЗА УРОК!