Технологическая карта учебного занятия ФИО учителя Предмет Тема учебного занятия Основные понятия Педагогические цели Задачи учителя Тип учебного занятия Булатова А.С. 21. 10.2020 Дата проведения Физика 7 Класс Сила упругости. Закон Гука. Сила упругости, задачи на Fупр = kΔl Сформировать у обучающихся следующие умения: 1) Формулировать понятие силы упругости; 2) Формулировать закон Гука; 3) Приводить математическую форму записи закона Гука; 4) Решать задачи типа: 1. Чему равна сила упругости пружины, если она растягивается на Δl м, а ее жесткость равна k Н/м. 2. Под действием груза в F1 Н пружина динамометра удлинилась на l см. Найдите удлинение пружины под действием груза в F2 Н. Ответ округлите. 1) Организовать изучение: 1. Силы упругости; 2. Закона Гука 2) Организовать работу по: 1. Математической записи закона Гука; 2. Решению задач на закон Гука. Комбинированный урок Планируемые образовательные результаты (с учетом разделов «Ученик научится», «Ученик получит возможность научиться») Предметные Метапредметные Личностные Обучающиеся научатся: 1. Описывать изученные свойства тел и механические явления, используя физические величину: сила упругости; при описании правильно трактовать физический смысл используемой величины, ее обозначения и единицы измерения, находить формулы, связывающие данную физическую величину с другими величинами, вычислять значение физической величины; 2. Анализировать свойства тел, механические явления и процессы, используя физический закон: закон Гука; при этом различать словесную формулировку закона и его математическое выражение; Регулятивные: 1. Умение самостоятельно определять цели обучения, ставить и формулировать новые задачи в учебе и познавательной деятельности, развивать мотивы и интересы своей познавательной деятельности; 2. Владение основами самоконтроля, самооценки, принятия решений и осуществления осознанного выбора в учебной и познавательной деятельности. Коммуникативные: 1. Умение организовывать учебное сотрудничество с педагогом и совместную деятельность с педагогом и сверстниками; работать индивидуально и в группе: находить общее решение и разрешать конфликты на основе согласования позиций и учета интересов; формулировать, аргументировать и отстаивать свое мнение; 2. Умение осознанно использовать речевые средства в соответствии с задачей коммуникации для выражения своих чувств, мыслей и потребностей для планирования и регуляции своей деятельности; владение устной и письменной речью, монологической контекстной речью. Познавательные: 1. Сформированность навыков социализации и продуктивного сотрудничества со сверстниками, старшими и младшими в образовательной, общественно полезной, учебно-исследовательской, учебно-инновационной и других видах деятельности; 2. Сформированность толерантного сознания и поведения личности в поликультурном мире, готовности и способности вести диалог с другими людьми, достигать в нём взаимопонимания, находить общие цели и сотрудничать для их достижения; 3. Решать задачи, используя физический закон (закон Гука): на основе анализа условия задачи записывать краткое условие, выделять физические величины, законы и формулы, необходимые для ее решения, проводить расчеты и оценивать реальность полученного значения физической величины; Обучающиеся получат возможность научиться: 4. Различать границы применимости физических законов: понимать ограниченность использования частного закона (закон Гука); 5. Использовать силу упругости и закон Гука в повседневной жизни для обеспечения безопасности при обращении с приборами, техническими устройствами и бытовыми предметами; 6. Приводить примеры практического использования закона Гука; примеры действия силы упругости. Информационные ресурсы (в том числе ЦОР и Интернет) Презентация Деятельность учителя 1. Умение создавать, применять и преобразовывать знаки и символы, модели и схемы для решения учебных и познавательных задач; 2. Умение определять понятия, создавать обобщения, устанавливать аналогии, классифицировать, самостоятельно выбирать основания и критерии для классификации, устанавливать причинно-следственные связи, строить логическое рассуждение, умозаключение (индуктивное, дедуктивное, по аналогии) и делать выводы. Условия реализации учебного занятия Методические ресурсы (методическая литература, стратегическая технология и тактические технологии) Перышкин А.В. Физика. 7 класс / А.В. Филонович Н. В. Методическое пособие Перышкин. – М., 2013. – 221 с. к учебнику А.В. Перышкина 7 класс / Н. В. Филонович. - М.: Дрофа, 2015. - 193 с. Бизяева, А. А. Психология думающего Учебная литература Задания для учащихся, выполнение которых приведёт к достижению запланированных результатов Деятельность учащихся Оборудование Надувной шарик, резинка, две опоры, линейка, груз. Планируемые результаты Предметные УУД Целеполагание (5 мин) Приветствует учеников. Организует работу по определению целей урока с помощью экспериментов и проблемных вопросов, мотивирует учеников на работу на уроке. Эксперимент 1: демонстрация надутого шарика, а затем – спущенного. Вопрос: что стало с шариком? (Был большой, а стал маленьким) Как подругому можно назвать изменение размеров или формы тела? (Деформация) Эксперимент 2: демонстрация резинки в исходном положении, затем – в растянутом. Вопрос: из-за чего происходит деформация тела, под воздействием чего? (какой-то силы). Демонстрация растянутой резинки. Вопрос: что произойдет, Приветствуют учителя. Определяют цели урока посредством ответов на вопросы, настраиваются на активную работу на занятии. Р: 1 К: 1, 2 П: 2 если я перестану применять силу? (Резинка вернется в исходное положение) Почему это произойдет? (Не знаем) Работа с заданиями, идентичными домашним (7 мин) Организует работу по реше1. Определите силу тяжести, действую- Решают задачи, объясняя способ решения. нию задач, аналогичных до- щую на тело массой 3,5 кг. Ускорение свободного машним, задает вопросы на падения принять равным 10 Н/кг. понимание смысла заданий. 2. Какова масса бруска, на который действует сила тяжести 60 Н? Ускорение свободного падения принять равным 10 Н/кг. Актуализация опорных знаний (5 мин) Организует работу с ранее 1. Какие силы вы знаете? Дайте определе- Отвечают на вопросы, записывают. изученным материалом ние этим силам. 2. Как изображают силы на рисунке? 3. Куда направлена сила тяжести? 4. Почему тела, брошенные горизонтально, падают на землю? 5. Как зависит сила тяжести от массы? Работа по изучению нового материала (15 мин) Организует демонстрацию Опыт с грузом и линейкой. Наблюдают эксперименты, выдвигают гипотезы, экспериментов. Опыт с нитью и грузом. обсуждают их и формулируют выводы. Делают Организует обсуждение и по- Сила упругости – сила, возникающая в теле в записи в тетрадях. исковую работу обучаю- результате его деформации и стремящаяся верщихся, подводит к выводу. нуть тело в исходное положение. Организует работу по изуче- Изменение длины нити – Δl, находится по форнию силы упругости и закону муле: Δl = l-l0. Гука. Закон Гука: изменение длины тела при растяжении (или сжатии) прямо пропорционально модулю силы упругости. Математическая форма записи закона Гука: Fупр=k⋅Δl. Работа по первичному применению новых знаний (8 мин) Организует работу по реше1. Чему равна сила упругости пружины, Решают задачи, отвечают на вопросы учителя, нию задач, задает вопросы по если она растягивается на 0,25 м, а ее жесткость задают свои вопросы. ходу решения, отвечает на во- равна 200 Н/м. просы учеников. 2. Под действием груза в 350 Н пружина динамометра удлинилась на 0,1 м. Найдите удлинение пружины под действием груза в 700 Н. 3. Пружину растянули на 1,4 м. Чему равна жесткость этой пружины, если сила ее упругости равна 230 Н? Ответ округлите до целых. 4. На сколько метров нужно растянуть пружину, чтобы ее сила упругости была равна 46 Н, при этом жесткость пружины 720 Н/см. Ответ округлите до целых. К: 2 П: 1, 2 К: 1, 2 П: 2 1, 2, 4, 5 Р: 1 К: 2 П: 2 1, 3 Р: 2 К: 1 П: 1, 2 5. Миша растягивает пружину на 170 мм с силой 125 Н. Какую силу нужно приложить Мише, чтобы растянуть пружину на 240 мм? Ответ округлите до целых. Подводит итоги урока, объясняет домашнее задание. 1.Из-за чего некоторые тела после деформации возвращаются в первоначальный вид? 2.Что такое сила упругости? 3.Как звучит и записывается закон Гука? 1.Что я узнал нового на уроке? 2.Что было интереснее всего? 3.Что я не понял? § 26, письменно ответить на вопросы: 1.При каких условиях в повседневной жизни мы встречаемся с силой упругости? (Привести примеры). 2.Что плохого и хорошего дает мне сила упругости? Подведение итогов (5 мин) Анализируют свою работу на уроке, записывают домашнее задание. 1, 6 К: 2 П: 2 Методическое обеспечение урока Обозначения: У – учитель О – обучающиеся Целеполагание У: Здравствуйте, ребята! О: Добрый день. У: Начать урок я предлагаю с нескольких экспериментов. (Эксперимент 1: демонстрация надутого шарика, а затем – спущенного). Смотрите, сейчас шарик выглядит так (демонстрация надутого), а теперь – так (демонстрация сдутого). Что произошло с шариком? О: Был большой, а стал маленьким У: Как по-другому можно назвать изменение размеров или формы тела? О: Деформация У: Правильно. Перейдем к следующему эксперименту. (Эксперимент 2: демонстрация резинки в исходном положении, затем – в растянутом). У меня есть резинка, так она выглядит в исходном положении (демонстрация), а теперь я совершу некоторое действие с этой резинкой, произведя ее деформацию (демонстрация растянутой резинки). Из-за чего происходит изменение тела, под воздействием чего? О: какой-то силы. У: (Демонстрация растянутой резинки). Что произойдет, если я перестану применять силу? О: Резинка вернется в исходное положение. У: Почему это произойдет? О: Не знаем (молчание). У: Тогда давайте запишем тему нашего сегодняшнего урока: Сила упругости. Закон Гука. Записали? О: Да. У: Давайте посмотрим на тему, а также вспомним эксперименты, которые мы только что провели, и сформулируем цели урока. Итак, Кто ответит? О: Из-за чего тела возвращаются в начальный вид после деформации. У: Правильно, запишем эту цель, что еще мы должны узнать, глядя на тему урока? О: Что такое сила упругости. У: Записываем. А еще какую цель можно поставить? О: Что такое закон Гука? У: Только немного преобразуем: Как звучит и записывается закон Гука? Работа с заданиями, идентичными домашним У: Хорошо, теперь немного отвлечемся и вспомним тему нашего прошлого урока. Итак, на дом вам было задано несколько задач. Сейчас я предлагаю вам решить аналогичные задачи на оценку. Первая задача: Определите силу тяжести, действующую на тело массой 3,5 кг. Ускорение свободного падения принять равным 10 Н/кг. Решают все в тетрадях *** Кто отвечает? О: Fтяж = mg, где m – масса; g - ускорение свободного падения. Все величины нам даны, подставляем в формулу и получаем: Fтяж = 3,5кг * 10Н/кг. Килограммы сокращаются и получаем, что Fтяж = 35 Н. У: Отлично. Следующая задача звучит так: Какова масса бруска, на который действует сила тяжести 60 Н? Ускорение свободного падения принять равным 10 Н/кг. Есть желающие? О: Fтяж = mg, нам нужно найти массу, выражаем ее из формулы: m = Fтяж/g. Все значения нам даны, подставляем: m = 60 Н/10 Н/кг. Ньютоны сокращаются, а килограммы переходят из знаменателя в числитель, потому что из-за деления дробь Н/кг – переворачивается, получаем ответ: m = 6 кг. У: Отлично. Молодцы Актуализация опорных знаний У: А в качестве закрепления темы прошлого урока я предлагаю ответить на несколько вопросов, если кто-то что-то забыл, записывайте. 1. Какие силы вы знаете? Дайте определение этим силам. (Сила, сила тяже- сти. Сила – это мера взаимодействия тел. Сила тяжести – это сила, с которой Земля притягивает к себе тело). 2. Как изображают силы на рисунке? (Силу изображают в виде отрезка прямой со стрелкой на конце, стрелка показывает направление действия силы, а отрезок равен величание силы). 3. Куда направлена сила тяжести? (К центру Земли; на рисунке – всегда 4. Почему тела, брошенные горизонтально, падают на землю? (Потому что вниз). на эти тела действует сила тяжести, которая притягивает их к Земле). 5. Как зависит сила тяжести от массы? (Чем больше масса тела, тем силь- нее на него действует сила тяжести, потому что в формуле для определения силы тяжести (Fтяж = mg) масса умножается на ускорение свободного падения). Отлично, молодцы! Работа по изучению нового материала У: Итак, нам теперь хорошо известно, что на все тела, находящиеся на Земле, действует сила тяжести. Рассмотрим пример: На книгу, лежащую на столе, также действует сила тяжести, но книга не проваливается сквозь стол, а находится в покое. Еще пример: представим, что мы подвесили тело на нити. Оно падать не будет. Тела, лежащие на опоре или подвешенные на нити покоятся, т.к. сила тяжести уравновешивается какой-то другой силой. Что же это за сила, и как она возникает? Сейчас мы узнаем. Проведем эксперимент: на середину горизонтально расположенной деревянной линейки поставим груз. Что мы видим? О: Линейка прогибается под грузом. У: Верно, а за счет чего это происходит? О: Из-за силы тяжести, которая действует на груз. У: Хорошо, линейка прогибается, т.е. доска деформируется. При этом возникает сила, с которой линейка (опора) действует на тело, расположенное на ней. Какой вывод мы можем сделать из этого опыта? О: На груз, кроме силы тяжести действует ещё какая-то сила. У: Верно. Сила тяжести направлена вертикально вниз, а пока что неизвестная для нас сила направлена вертикально вверх. Она и уравновесила силу тяжести. Эту силу называют силой упругости. Давайте запишем: Сила, возникающая в теле в ре- зультате его деформации и стремящаяся вернуть тело в исходное положение, называется силой упругости. Запишем также, что силу упругости обозначают буквой F с индексом – Fупр. Давайте зарисуем проведенный опыт в тетрадях. Сила упругости направлена вдоль прямой, по которой действует внешняя сила, вызывающая деформацию тела. Чем сильнее прогибается опора (в нашем случае – линейка), тем больше сила упругости. Если сила упругости становится равной силе тяжести, действующей на тело, прогибание доски прекращается. Проведем еще один опыт: представим, что теперь мы подвесили какой-то груз на нити. Что произойдет с нитью? О: Она растянется. У: Правильно. Давайте запишем: Изменение длины нити обозначается как Δl, находится по формуле: Δl = l-l0. Ниже пишем обозначения: l – первоначальная длинна нити; l0 – длинна нити после растяжения. А почему нить растянется? О: Из-за силы тяжести и силы упругости У: Верно. На груз действует сила тяжести, а в нити, как и в линейке – опоре, возникает сила упругости. При растяжении нити сила упругости увеличивается. Если сила упругости будет равна силе тяжести, то растяжение прекращается. Обратите внимание: Сила упругости возникает только при деформации тел. Деформации, как мы уже с вами знаем, бывают разных видов: растяжения, сжатия, изгиба, сдвига, круяения: 6. Растяжение: в исходном виде тело выглядит так, а когда мы начинаем при- менять силу, то так. Соответственно, силу упругости будет направлена в противоположную от применяемой нами силы. 7. Сжатие: в исходном виде тело выглядит так, а когда мы начинаем приме- нять силу, то так. В какую сторону будет направлена сила упругости? Правильно, в противоположную. 8. Изгиб: этот вид деформации мы с вами уже сегодня наблюдали, когда проводили опыт с линейкой и грузом. На двух опорах у нас находится линейка, ее первоначальный вид изображен штрихом. Онапрогибается под действием силы тяжести, когда мы помешаем на нее груз. Сила упругости будет направлена в обратную сторону. 9. Сдвиг: первоначально какой-то блок выглядит так, он показан штрихом. Далее под воздействием некоторой силы мы сдвигаем этот блок, и он приобретает новый вид. Сила упругости действует в противоположную от применяемой силы сторону. 10. Кручения: у нас есть цилиндр, находящийся на какой-то поверхности. Цилиндр находится в недеформированном состоянии, чтобы это показать, на него нанесены параллельные пунктирные линии. Чтобы деформировать цилиндр мы должны покрутить его за основание. Крутить его будем влево. Соответственно силы будут приложены в следующих направлениях. А силы упругости будут действовать в противоположные стороны. Если исчезает деформация тела, то исчезает и сила упругости. Опыт с увеличение длины нити за счет груза в 1660 г. заинтересовал Английского учёного – Роберта Гука. Он установил, что изменение длины тела при растяжении (или сжатии) прямо пропорционально модулю силы упругости. Это называется законом Гука, давайте запишем: закон Гука: изменение длины тела при растяжении (или сжатии) прямо пропорционально модулю силы упругости. Математическая форма записи закона Гука выглядит следующим образом: Fупр=k⋅Δl. Запишем формулу. Записали? Ниже пишем обозначения: Δl – удлинение тела (изменение его длины), k – коэффициент пропорциональности, который называется жёсткостью. Жёсткость – это характеристика тела. Как вы думаете, если бы в эксперименте использовалась более толстая нить, как бы изменилась сила упругости? Увеличилась, уменьшилась или не изменилась бы? О: Увеличилась У: Правильно, жесткость тела зависит от формы и размеров, а также от материала, из которого оно изготовлено. Чем толще нить, тем больше ее жесткость. Давайте еще раз взглянем на закон Гука: жесткость у нас умножается на удлинение, соответственно, с увеличением жесткости возрастает и силы упругости. Если после прекращения действия сил, деформирующих тело, оно возвращается в исходное положение, то деформация является упругой. Давайте зафиксируем это в тетради. Работа по первичному применению новых знаний У: Итак, теперь, когда мы разобрали новую тему, необходимо закрепить полученные знания. Для этого решим несколько задач. Первая: Чему равна сила упругости пружины, если она растягивается на 0,25 м, а ее жесткость равна 200 Н/м. С чего начинаем? О: С того, что запишем «дано». У: Верно, что будем туда писать? О: Δl = 0,25 м; k = 200 Н/м. У: Хорошо, теперь проверим, все ли данные величины у нас в системе СИ? О: Да. У: Что будем делать дальше? О: Запишем формулу. У: Формулу чего? Что нам нужно найти? Мы не записали. О: Fупр У: Хорошо, теперь давайте сделаем рисунок. Что будем изображать? О: Пружину. У: Правильно. Пружину в первоначальном виде, и после растяжения. Что нужно нанести на рисунок? О: Известные величины. У: Нанесли. Что теперь? О: Пишем формулу. У: Погодите мы кое-что забыли. Забыли нанести силы. Какие силы действуют на пружину? О: Сила упругости. У: Правильно, а еще? Из-за чего появилась сила упругости? О: Из-за того, что пружину растянули. У: Да, при растяжении приложили некоторую силу, мы ее не знаем, просто обозначим буквой F. Что дальше? О: Пишем формулу Fупр = kΔl. У: Хорошо, нам все величины известны? О: Да. У: Тогда подставляем и считаем. Не забываем про единицы измерения. Какой ответ? О: 50. У: 50 чего? В чем измеряется сила? О: 50 Ньютонов. У: А как мы получили Ньютоны? О: Метры сокращаются, остаются Ньютоны. У: Хорошо. Переходим к следующей задачи: Под действием груза в 350 Н пружина динамометра удлинилась на 0,1 м. Найдите удлинение пружины под действием груза в 700 Н. С чего начинаем? О: С записи «дано»: F1 = 350 Н; Δl1 = 0,1 м; F2 = 700 Н; Δl2 =? У: Верно, что дальше? О: Запишем формулу: F = kΔl. У: Хорошо. Давайте теперь запишем эту же формулу для первой и второй силы: F1 = kΔl1; F2 = kΔl2. Жесткость у нас одинаковая для первого и второго случая, потому что мы рассматриваем одну и ту же пружину. Поскольку жесткость одинаковая, давайте ее выразим, а затем приравняем. Как выразить жесткость для F1? О: k = F1 / Δl1. У: Правильно. А для F2? О: k = F2 / Δl2. У: Хорошо. Посмотрите, у нас есть 2 разные формулы для одной величины – жесткости. Давайте их приравняем: k = k. Правильно? Значит мы можем приравнять и то, что стоит после знака «равно»: F1 / Δl1 = F2 / Δl2. Что делаем дальше? О: Смотрим, что нам известно: все, кроме Δl2. У: Да, нам нужно выразить из пропорции Δl2. Как мы это сделаем? О: Δl2 = (Δl1 * F2) / F1. У: Правильно. Подставляем и считаем ответ. *** Что получилось? О: 0,2 м. У: Отлично. Теперь решите несколько задач самостоятельно: 1. Пружину растянули на 1,4 м. Чему равна жесткость этой пружины, если сила ее упругости равна 230 Н? Ответ округлите до целых. Дано: Решение Δl = 1,4 м 1. Fупр = kΔl; Fупр = 230 H 2. k = Fупр / Δl; Найти: k 3. k = 230 Н / 1,4 м = 164, 2857 Н/м = 164 Н/м. Ответ: 164 Н/м. *** Как решите, поднимайте руки. *** Проверьте себя самостоятельно, если есть ошибки, зачеркивайте и пишите правильно, если решено без ошибок – ставьте плюсик. 2. На сколько метров нужно растянуть пружину, чтобы ее сила упругости была равна 46 Н, при этом жесткость пружины 720 Н/см. Ответ округлите до целых. Дано: k = 720 Н/с СИ 7,2 Н/м Решение 1. Fупр = kΔl; Fупр = 46 H 2. Δl = Fупр / k; Найти: Δl 3. Δl = 46 Н / 7,2 Н/м = 6 м. Ответ: 6 м. *** Как решите, поднимайте руки. *** Также проверьте себя самостоятельно, если есть ошибки, пишите правильно, если решено без ошибок – плюсик. 3. Миша растягивает пружину на 170 мм с силой 125 Н. Какую силу нужно приложить Мише, чтобы растянуть пружину на 240 мм? Ответ округлите до целых. Дано: СИ F1 = 125 Н Δl1 = 170 мм Решение 1. F = kΔl; 0,17 м 2. F1 = kΔl1; F2 = kΔl2; Δl2 = 240 мм 0,24 м 3. k = F1 / Δl1; k = F2 / Δl2; Найти: F2 4.k = k => F1 / Δl1 = F2 / Δl2. 5. F2 = (F1* Δl2) / Δl1; 6. F2 = (125 Н * 0,24 м) / 0,17 м = 176 Н. Ответ: 176 Н. У: (сначала 2 задачи, 3 – если будет оставаться время) *** Решили? Давайте проверим. (демонстрация) У всех так? Подведение итогов, рефлексия У: Итак, теперь вернемся к целеполаганию и ответим на несколько вопросов устно: 1. Из-за чего некоторые тела после деформации возвращаются в первоначальный вид? (Из-за силы упругости, которая компенсирует приложенную к телу силу). 2. Что такое сила упругости? (Сила, возникающая в теле в результате его деформации и стремящаяся вернуть тело в исходное положение). 3. Как звучит и записывается закон Гука? (Изменение длины тела при растяжении (или сжатии) прямо пропорционально модулю силы упругости. Мат. Ф. записи: Fупр = k⋅Δl). В завершение урока я попрошу вас письменно ответить на следующие вопросы в тетради: 1. Что я узнал нового на уроке? 2. Что было интереснее всего? 3. Что я не понял? *** У: Ответили? О: Да У: Домашнее задание будет следующим: § 26, письменно ответить на вопросы: 1. При каких условиях в повседневной жизни мы встречаемся с силой упругости? (Привести примеры). 2. Что плохого и хорошего дает мне сила упругости?
