Разработка урока по физике в 7 классе "Рычаг"
методическая разработка (физика, 7 класс) по теме

Архимед (около 287 до н.э., Сиракузы, Сицилия — 212 до н.э., там же) — древнегреческий ученый, математик и механик, основоположник теоретической механики и гидростатики.

Архимед получил образование у своего отца, астронома и математика Фидия, родственника сиракузского тирана Гиерона II, покровительствовавшего Архимеду. В юности провел несколько лет в крупнейшем культурном центре того времени Александрии Египетской, где познакомился с Эрастосфеном. Затем до конца жизни жил в Сиракузах.

Архимед был не только великим ученым, он был, кроме того, человеком, страстно увлеченным механикой. Он проверяет и создает теорию пяти механизмов, известных в его время и именуемых «простые механизмы». Это — рычаг («Дайте мне точку опоры, — говорил Архимед, — и я сдвину Землю»), клин, блок, бесконечный винт и лебедка. Именно Архимеду часто приписывают изобретение бесконечного винта, но возможно, что он лишь усовершенствовал гидравлический винт, который служил египтянам при осушении болот. Впоследствии эти механизмы широко применялись в разных странах Мира. Интересно, что усовершенствованный вариант водоподъемной машины можно было встретить в начале XX века в монастыре, находившемся на Валааме, одном из северных российских островов. Сегодня же архимедов винт используется, к примеру, в обыкновенной мясорубке.

Изобретение бесконечного винта привело его к другому важному изобретению, пусть даже оно и стало обычным, — к изобретению болта, сконструированного из винта и гайки.

Еще более убедительное доказательство он дал в 212 году до нашей эры. При обороне Сиракуз от римлян во время второй Пунической войны Архимед сконструировал несколько боевых машин, которые позволили горожанам отражать атаки превосходящих в силе римлян в течение почти трех лет. Одной из них стала система зеркал, с помощью которой египтяне смогли сжечь флот римлян. Этот его подвиг, о котором рассказали Плутарх, Полибий и Тит Ливии, конечно, вызвал большее сочувствие у простых людей, чем вычисление числа «пи» — другой подвиг Архимеда, весьма полезный в наше время для изучающих математику.

Гений Архимеда вызывал восхищение даже у римлян. Марцелл приказал сохранить ученому жизнь, но при взятии Сиракуз Архимед был убит.

Тема: Простые механизмы. Рычаг

Цели:

Образовательные: вызвать объективную необходимость изучения нового материала; способствовать овладению знаниями по теме «Простые механизмы. Рычаг». Продолжить закрепление навыков решения задач.

Развивающие: дать возможность детям быть активными участниками целеполагания;

развивать речь учащихся через организационно-диалогическое общение на уроке;

включать детей в разрешение учебных проблемных ситуаций для развития их логического мышления; поддерживать внимание учащихся через силу учебной деятельности и рефлексию отдельных этапов урока; содействовать овладению методами научного исследования: анализа и синтеза.

Воспитательные: формировать исторический взгляд на развитие техники, познавательный интерес; положительной мотивации к учению; дисциплинированности эстетического восприятия мира; воспитывать коммуникативные умения, гуманность, дисциплинированность.

Тип урока: урок изучения нового материала  (комбинированный)

План занятия:

1. Организационный момент.

2. Этап постановки целей и задач.

3. Этап получения новых знаний.

4. Этап практической работы учащихся.

5. Применение знаний при решении задач.

6. Этап обобщения и закрепления нового материала.

7. Рефлексия.

8. Заключительный этап. Домашнее задание.

ХОД УРОКА

I. Организационный момент

Проверка готовности класса к уроку.

Настрой на работу

Учитель: Здравствуйте. Садитесь. Прежде чем мы приступим к изучению новой темы. Я хочу, чтобы все настроились на урок. Расслабьтесь, прислушайтесь к своим ощущениям и скажите себе: «Я нахожусь на уроке и хочу узнать что-то мне неизвестное»

-Готовы? А сейчас давайте приступим к работе.

 -На предыдущем уроке мы изучили тему «Механическая работа и мощность».

-Вспомним, что такое работа? (Это перемещение тела в результате действия на него, какой- то силы)

-А как можно облегчить работу?   (С помощью каких-либо механизмов)

-А сейчас посмотрите внимательно на экран и отгадайте загадки:

1.Два кольца, два конца, а посредине гвоздик.

2.Две сестры качались – правды добивались, а когда добились, то остановились.

3.Кланяется, кланяется – придет домой – растянется.

4.Зубасты, а не кусаются

5.Два братца пошли в воду купаться, два купаются, а один на берегу валяется.

• Ножницы

• Топор
• Весы
• Грабли

• Коромысло

-Посмотрите ещё раз внимательно на отгадки  и назовите их, одним словом.

«Орудие, машина» в переводе с греческого означает «Механизмы»

-Вот сегодня на уроке мы и узнаем с помощью, каких механизмов можно облегчить свой труд.

II.Этап постановки целей и задач

-Откройте тетради, запишите число и тему сегодняшнего урока: «Простые механизмы. Рычаг».

-Сегодня на уроке мы должны с вами разобрать следующие учебные задачи:

Учебные задачи:

• Дать определение простому механизму. 
• Рассмотреть виды простых механизмов. 
• Дать определение рычага. 
• Узнать правило рычага. 
• Узнать физические величины, характеризующие рычаг. 
• Применять правило рычага при решении задач. 

III. Получение новых знаний.

-Простые механизмы начали применяться людьми в глубокой древности.

Одним из основоположников использования  простых механизмов для облегчения работы является Древнегреческий ученый Архимед.

1 ученик. Биография Архимеда

- Давайте заглянем сквозь 1000 лет, в тот город у моря, где жил Архимед (музыкальное сопровождение – шум моря), на остров Сицилия в город Сиракузы. Посмотрите на карту и представьте себя на берегу моря.

2. Сценка об Архимеде и Героне

Однажды по берегу моря вдвоем

гулял Архимед с сиракузским царем.

А рядом триеру тащили на мель

И тут Архимед Гиерона спросил:

– Ты помнишь мой винт для подъема воды?

В Египте рабам я облегчил труды.

А знаешь, как людям помог бы рычаг

в труде непосильном. К примеру,

один бы сумел на песчаный причал

втащить я… вот эту триеру.

Стоит Гиерон, потирает висок:

– Ты втащишь триеру? Один? На песок?!

– Триеру на берег втащу я один.

Триеру с гребцами и грузом.

Вот ты через месяц сюда приходи…

И я удивлю Сиракузы.

В назначенный срок собирается люд

на пристани, солнцем согретой.

Глядят на машину, но чуда не ждут:

– Не втащит! Да слыхано ль это!

Гиерон. Я вижу веревки и много колес,

и я поражаюсь размеру,

но даже Геракл, ухватившись за трос,

не втащит на берег триеру…

И тут Архимед повернул колесо –

триера послушно ползет на песок.

На палубе с ног повалились купцы.

На берег заехать – не шутка!

По воздуху веслами машут гребцы,

как будто лишились рассудка.

Гиерон. Не верю глазам! Столько силы в плечах?!

Архимед. Нет, царь! Эту силу умножил рычаг!

Взглянул Архимед: небо, море кругом.

Синее море и горы.

– Я землю бы мог повернуть рычагом,

Лишь дайте мне точку опоры.

«С этого времени я требую, – велел Герон, – чтобы Архимеду верили во всем, что он только не скажет».

                                                                                                                                    ПРОКЛ.

                                                                                                            V ВЕК НАШЕЙ ЭРЫ.

-«Я Землю бы мог повернуть рычагом, лишь дайте мне точку опоры» - эти слова, которые являются эпиграфом нашего урока, Архимед сказал более 2000 лет назад. А люди до сих пор их помнят и передают из уст в уста. Почему? Мы постараемся ответить на этот вопрос в конце урока.

- Память об этом ученом сохранилась через века, а В. Шефнер посвятил ему стихотворение.

3 ученица: рассказывает стихотворение.

Памяти Архимеда

В.Шефнер.

Далеко от нашего Союза

И до нас за очень много лет

В трудный год родные Сиракузы

Защищал ученый Архимед.

Многие орудия обороны

Были сконструированы им

Долго бился город непреклонный

Мудростью ученого храним.

Но законы воинского счастья

До сих пор никем не учтены-

И втекают вражеские части

В темные пробоины стены.

Замыслом неведомым охвачен,

Он не знал, что в городе враги

Он в раздумье на земле горячей

Выводил какие- то круги

Он чертил задумчивый, негордый,

Позабыв текущие дела-

И внезапно непонятной хордой

Тень копья чертеж пересекла.

Но убийц спокойствием пугая,

Он не унижаясь, не дрожа

Руку протянул, оберегая

Не себя, а знаки чертежа

Он в глаза солдатам глянул смело

Убивайте, римляне-враги!

Убивайте раз такое дело

Но не наступайте на круги.

4 ученица: с помощью рычагов удавалось поднимать тяжелые каменные плиты при постройке пирамид в Древнем Египте. Ведь для возведения пирамиды Хеопса, имеющей высоту 147 метров, было использовано более двух миллионов каменных глыб, самая меньшая из которых имела массу 2,5 т.

5 ученица: Простые механизмы - это труженики со стажем работы более чем 30 веков, но они ничуть не состарились. На Руси для постройки домов и возведения храмов так же использовали простые механизмы, такие как, рычаг, наклонная плоскость.

Например, как возводилась СОЛОВЕЦКАЯ КРЕПОСТЬ

-Одним из видов простых механизмов является клин. Где он встречается и как его применяют?

6 ученица:

«Колющие орудия» многих животных - когти, рога, зубы по форме напоминают клин. У некоторых растений – колючки, шипы.

Деревообрабатывающие инструменты представляли клин – это струг, тесла, скобели, топоры, пилы, сверла, долота.

Землю обрабатывали сохой, бороной, лопата, мотыга. Убирали урожай с помощью граблей, кос, серпов.

-Где мы встречаем рычаги?

7 ученица: в растениях рычажные элементы встречаются реже, что объясняется малой подвижностью растительного организма. Типичный рычаг – ствол дерева и корни. Глубоко уходящий в землю корень сосны или дуба оказывают огромное сопротивление, поэтому сосны и дубы почти никогда не выворачиваются с корнем. Наоборот, ели, имеющие часто поверхностную корневую систему, опрокидываются очень легко. (Используются таблицы)

8 ученица: в скелете животных и человека все кости, имеющие некоторую свободу движения, являются рычагами, например, у человека – кости конечностей, нижняя челюсть, череп, фаланги пальцев.  (Показывает на скелете)

- Заполните схему, изображенную на доске (Ответы пока закрыты).

-Как же простые механизмы мы можем применить в жизни?

- Помогите мальчику Пете в следующих ситуациях:

- Петя собирал грибы и вдруг увидел лисенка, нога которого застряла под упавшим деревом? Как помочь лисенку?        (Надо найти большую палку, подсунуть под дерево и приподнять дерево).

- Набрав в лесу большую корзину грибов, Петя выбился из сил.  Надо идти домой, но не бросать же корзину с грибами? Как облегчить груз Пете?  ( Положить палку на плечо,

корзину одеть на нее сзади, а спереди придерживать рукой).

-Придя домой, отдохнув, набравшись жизненного опыта, Петя решил удивить своих друзей и удержал гирю массой 16 кг на весу одним пальцем!

-Как он это сделал?

-Сможем ли мы повторить опыт Пети?

 -Кто может показать, как он это сделал?

(Он надел гирю на палку, один конец которой закрепил о твердую опору, а за другой конец взялся одним пальце).

-Друзья спросили у Пети, а может ли он удержать гирю массой 30 кг? Петя задумался, какой же длины ему нужна палка? Можно ли помочь Пете?  (Дети затрудняются ответить на этот вопрос).

-Значит, надо знать что-то, чего мы еще не знаем?

-Посмотрите на экран, вашему вниманию представлены простые механизмы, их можно назвать рычагами. Что общего у них у всех, попробуйте найти общий признак?

После разных ответов, предлагаю сравнить свой вывод с определением, данным в учебнике, и записать определение в тетрадь.

Дадим определение рычага.

- Рычаг - представляет собой твердое тело, способное вращаться вокруг неподвижной опоры.

Запишите в тетради.

-У рычага есть точка опоры, силы, действующие на рычаг и плечи этих сил.

Показываются силы, дается определения плечам силы:

        L2                О   L1

Кратчайшее расстояние между точкой опоры и прямой, вдоль которой действует на рычаг сила, называется плечом силы.

-Сила человека ограничена, поэтому он часто применяет приспособления (механизмы), которые преобразовывают его силу в силу существенно большую, т.е. получают выигрыш в силе.

- Для расчета выигрыша в силе, получаемого с помощью рычага, следует знать правило, открытое Архимедом еще в III в.  до н. э.

IV. Практическая часть.

Задание 1

Попробуем выдвинуть гипотезу, что отношение сил равно обратному отношению их плеч. Проверим наше предположение на опыте.

-Для установления этой гипотезы проделаем следующий опыт:

К установленному на штативе рычагу по обе стороны повесим грузы. Учитель вешает груз, весом 4 Н., спрашивает, а можно ли уравновесить рычаг меньшей силой, например в 2 Н? Куда я должна повесить грузы, дальше или ближе от точки опоры?

Рычаг уравновешен.

- Итак, для того, чтобы уравновесить меньшей силой большую силу, необходимо чтобы ее плечо превышало плечо большей силы.

-Во сколько раз отличаются силы и плечи в нашем опыте?

F1\ F2 =4\2=2, L2\L1=2; F1/F2 = L2/L1

На основе такого опыта мы установили правило рычага:

Рычаг находится в равновесии тогда, когда силы, действующие на него, обратно пропорциональны плечам этих сил.

    А               О                              В

F1/F2 = L2/L1-правило равновесия рычага.

-Подтверждается ли гипотеза?

-Запишите свои выводы в тетради

5. Применение правила рычага при решении задач.

Приступим к решению Петиной задачи. Сформулируем ее и запишем дано в тетради. Учитель решает задачу на доске с помощью учащихся.

Дано:                                    Решение:

m=30кг                        F1/F2 = L2/L1-по правилу равновесия рычага.

F2=15H                         L2 = F1∙ L1: F2 =mg ∙ L1: F2

L1=10см=0,1м              L2= 30кг ∙ 10Н/кг ∙ 0,1м: 15Н = 2м

L2=?

Ответ: L2=2м.

6. Обобщение и закрепление.

  (Просмотр фильма. Ответить на вопросы.)

- Подводим итоги:

-Что мы уже узнали?   (Отслеживаем выполнение учебных задач).

• Дать определение простому механизму. 
• Рассмотреть виды простых механизмов. 
• Дать определение рычага. 
• Узнать правило рычага. 
• Узнать физические величины, характеризующие рычаг. 
• Применять правило рычага при решении задач. 

Поставьте себе оценку за работу на уроке на полях тетради. Обсуждение оценок, что понравилось на уроке, а что нет.        

7. Рефлексия.

Наш урок подходит к концу. Каждый из вас на уроке чувствовал себя по-разному. Сейчас я попрошу вас оценить, насколько комфортно вы чувствовали себя на уроке, как каждый из вас, так и как класс в целом, и понравилось ли вам наше занятие.

Перед вами находится листок с изображением различных эмоций. Выберите и отметьте то изображение, которое наиболее соответствовало бы вашему настроению.

Лист рефлексии:

Фамилия, имя____________________________________________________________

1. Моё настроение:

2.Ценности для вас данной работы:

8. Домашнее задание.

Запишем домашнюю работу:

 1 уровень: п.55,56,упр30 №1,2,3

 2 уровень: + упр30 №4,

3 уровень: + творческое задание.

Творческое задание:

1. Индивидуальная работа по желанию (карточки): на рисунках изображены рычаги. Указать их плечи.

2. Подумайте и ответьте на вопрос: "Мог ли Архимед поднять Землю? Почему?"

3. Изготовить модель простого механизма.

4. Найти пословицы о простых механизмах.

5. Сообщение о применении рычагов в технике

На следующем уроке мы познакомимся с понятием момент

сил и выполним лабораторную работу.

Решать задачи можно вечно,

Вселенная ведь бесконечна.

Спасибо всем вам за урок,

А главное, чтоб он был впрок

Загадка напоследок: одной ручкой встречает, а другой провожает.

СЕВЕРНОЕ ЧУДО — СОЛОВЕЦКАЯ КРЕПОСТЬ

     Монастыри в древности служили важными опорными пунктами и тоже обносились мощными крепостными стенами. Расположение монастырей на возвышенностях или у водных рубежей значительно увеличивало способность их к защите и позволяло населению успешно противостоять даже намного превосходящим силам противника.

     Соловецкий монастырь не был исключением. Он с давних пор являлся неприступной крепостью, одной из самых могучих среди многих монастырей-крепостей, составлявших разветвленную цепь укреплений севера Древней Руси.

     Михаил Васильевич Ломоносов в поэме "Петр Великий" писал про стены Соловецкого монастыря:

     "Открылся, освещен, с высокими верхами

     Пречудных стен округ на диких камней град.

     ...................................................................

     Из каменных бугров воздвигнута стена

     Водами ото всех сторон окружена."

     И далее в поэме Петр спрашивает настоятеля монастыря.

     "... Кто сими вас горами

     Толь крепко оградил, пристава их руками"

     А "приставить их руками" было делом очень трудным из-за тяжести и величины валунов, из которых сложена поистине огромная стена. Длина ее равна 509 саженям, что составляет 1084 м.  Стена находится на фундаменте, сложенном также из валунов и имеющем глубину около 2, 5 м.  Внизу стены уложены самые тяжелые камни. Говорят, что в стене есть каменные глыбы весом в 700 пудов, т. е. около 11 т. Камни в стене хотя и не обработаны, но подобраны и подогнаны с необыкновенной тщательностью и искусством.

     Как же в те далекие времена возводились мощные стены и огромные башни? Техника строительства и воздвижения стен была тогда хотя и простой, но хорошо себя оправдавшей. После укладки фундамента и нижней части стены около нее делалась пологая насыпь, иногда выстланная тесом, -своего рода взвоз или пандус. По этому взвозу волоком затаскивали многотонные валуны и подносили мелкий камень, кирпич, известь. Возле стен ставили стремянки, по которым строители поднимались на стену.

     Применялись простейшие подъемные механизмы и устройства, известные с давних пор: вороты - ручные и приводимые в движение лошадьми; блоки; полиспасты и, конечно, бревна-рычаги.

Соловецкая крепость единственное в своем роде явление русской архитектуры. В ней с неукротимой силой проявились гений русского человека, его мысль, труд, умение и м Соловецкая крепость единственное в своем роде явление русской архитектуры. В ней с неукротимой силой проявились гений русского человека, его мысль, труд, умение и мастерство.