План урока "Рычаги в быту и технике"

Самоанализ и план урока

Класс: 7 «Г»

Учитель: учитель физики Полеева Надежда Валерьевна

Тема урока: Рычаги в быту, технике и природе.

Тип урока и его структура: Урок открытия новых знаний

Место урока в теме: Урок № 5 в теме «Работа. Мощность. Энергия». Учащиеся, которые на прошлых занятиях познакомились с понятиями «Рычаг», «Условие равновесия рычага», расширяют свои знания о рычагах, и их использовании. Необходимо формирование познавательного интереса, способствовать развитию творческих способностей и практических умений, способствовать самостоятельности в приобретении знаний о рычагах.

Краткая психолого-педагогическая характеристика класса:

7 «Г» - сильный класс, много детей с высоким уровнем мотивации, с выраженными лидерскими качествами. Всего 25 учеников, из них 8 человек сильных (такие ученики как Климова Лиза, Рубцова София, Вострикова Мария, Гущина Олеся, Кремер Диана, Алексей Кауфман). Взаимоотношения в коллективе класса дружелюбные, строятся на взаимном доверии. С учителями-предметниками отношения доброжелательно-деловые. Многие родители следят за успехами своих детей и способствуют их личностному развитию.

Было учтено, что в классе не многие дети любят проявлять активность, работая у доски и устно. Такая форма работы с детьми позволяет развивать навыки публичных выступлений, умения делать выводы.

Урок физики по теме «Рычаги в природе и технике» проводится после ознакомления с теоретическими основами работы рычагов и ставит перед собой цель познакомить учащихся с практическим использованием рычагов. Урок разработан с использованием технологии междисциплинарного обучения (МДО). Данная технология предполагает активное использование на уроках системно-деятельного подхода к учебно-познавательной деятельности учащихся.

Системно-деятельностный подход обеспечивает включение детей в деятельность: 

• целеполагание и мотивация осуществляется на этапе постановки учебной задачи; 

• прохождение всех необходимых этапов усвоения понятий, что позволяет существенно увеличить прочность знаний;

• учебные действия детей - на этапе "открытия" нового знания; 

• действия самоконтроля и самооценки - в ходе выполнения самостоятельной работы с текстом, которую дети представляют здесь же в классе,

а также, создает благоприятные условия для разноуровневого обучения и практической реализации всех дидактических принципов деятельностного подхода.

Цель урока: знакомство с практическим использованием рычагов.

Оборудование урока: тексты для работы групп (4), рисунки к текстам, карточки с заданиями, магниты на доску, сопроводительная презентация к уроку.
Планируемый результат:
учащиеся расширяют свои знания о рычагах, и их использовании.

В процессе выстраивания работы с детьми по этой теме я планировала сформировать следующие УУД:

Личностные результаты:

Развитие навыка работы с текстовой информацией, опыта публичного выступления, умения делать выводы.

Метапредметные результаты:
Умение работать самостоятельно и в группе. Закрепление понятия простой механизм. Развитие навыка аналитической деятельности.

Предметные результаты:
Знание условия равновесия рычага и его применение на практике.

Считаю, что главный этап урока - это Это самый «Открытие» детьми нового знания. Это самый продолжительный этап урока - 15-20 минут. Основная задача этого этапа - закрепление изученного материала, построение выводов и проработка материала урока.

Структура урока:
I. Организационный момент.

Здравствуйте, ребята! Я вижу вы приготовились к сегодняшнему уроку.

Обратите внимание, на то, что лежит перед вами на парте -

Вы должны увидеть Карточку «Выводы», сегодня к ней на протяжении урока учитель будет вам прикреплять разноцветные стикеры за правильные ответы. Нашли? Подпишите ее своим именем. Мы ее будем заполнять по материалам занятия и в конце урока вы ее сдаете.

Объявление домашнего задания.

II. Мотивационный этап.

Для нашего занятия я выбрала следующий эпиграф.

Учитель проговаривает эпиграф урока

«Счастлив в наш век тот,

Кому победа далась не кровью, а умом,

Счастлив тот, кто точку

Архимеда сумел сыскать

в себе самом» Ф.И. Тютчев.

II. Актуализация опорных знаний:

1. Актуализация ЗУН и мыслительных операций

Раздаются карточки следующим ученикам 7 «Г»:

Зыкина, Елизавета, Гончарова Саша, Романов Захар, Будюков Дмитрий, Гейзе Иван, Холопова Мария

Вопросы:

1. Что такое рычаг? ( Канберг Александр)

Рычаг – это твёрдое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной опоры.

2. Формулирование темы урока

Рычаг известен еще со времен древнего мира. Используется ли этот простой механизм в наши дни?

Насколько часто мы сталкиваемся с рычагами в повседневности?

Где мы его можем применять?

3. Формулирование основного вопроса урока (гипотезы) 
Для чего используют рычаги? – (для получения выигрыша в силе)

3. Формулирование основного вопроса урока (гипотезы)
Гипотеза: Рычаги используют только для получения выигрыша в силе.

4. Создание проблемной ситуации

1. В чем заключается условие равновесия рычага? ( Богачев Алексей или по желанию)

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

3.Рассказывая о рычаге, девочка нарисовала схему рычага

в равновесии. Укажите, какая допущена ошибка в рисунке. ( Алехин Семен или по желанию)

4. Какую силу необходимо приложить к рычагу в точке А,

чтобы уравновесить груз? (Кремер Диана или по желанию)

IV. «Открытие» детьми нового знания:

1. Работа в группах с текстами, выполнение заданий. 

2. Выступление групп.

3. Высказывание отношения к гипотезе урока

V. Рефлексия. Подведение итоговЗаполнение карточки «Выводы» Приложение 3.
Опровергаем гипотезу. Делаем общий вывод урока:  Рычаги встречаются в живой природе, используются в технике. Назначение рычагов: выигрыш в силе, выигрыш в расстоянии и скорости, равновесие.
Цели урока достигнуты.
VI. Домашнее задание. 5 слайд

Всем – читать § 58 (?), 

Известна фраза Архимеда «Дайте мне точку опоры и я переверну Землю» . Рассчитайте, какой длины пришлось бы Архимеду взять рычаг, если бы планету удалось разместить на плече в 1 м. М Архимеда 60 кг, маса Земли 6*1024 м.

Приложение 1.

Простые механизмы в живой природе
В скелете животных и человека все кости, имеющие некото­рую свободу движения, являются рычагами, например, у чело­века — кости конечностей, нижняя челюсть, череп (точка опо­ры — первый позвонок), фаланги пальцев. У кошек рычагами яв­ляются подвижные когти; у многих рыб — шипы спинного плав­ника; у членистоногих — большинство сегментов их наружного скелета; у двустворчатых моллюсков — створки раковины.

Рычажные механизмы скелета обычно рассчитаны на выиг­рыш в скорости при проигрыше в силе. Это важно для приспосабливаемости и выживания.

Особенно большие выигрыши в скорости получаются у насекомых. Крылья некоторых насекомых начинают вибрировать согласно электрическим сигналам, которые проводятся нервами. Каждый из этих нервных сигналов проявляется в одном сокращении мышцы, которая в свою очередь двигает крыло. Две группы противоположных мышц, известных как «подниматель» и «опускатель», помогают крыльям подниматься и опускаться, натягивая в противоположные стороны. Стрекозы могут достигать в полете скорости до 40 км в час.

Соотношение длины плеч рычажного элемента скелета нахо­дится в тесной зависимости от выполняемых данным органом жизненных функций. Например, длинные ноги борзой и оленя определяют их способность к быстрому бегу; короткие лапы кро­та рассчитаны на развитие больших сил при малой скорости; длинные челюсти борзой позволяют быстро схватить добычу на бегу, а короткие челюсти бульдога смыкаются медленно, но сильно держат (жевательная мышца прикреплена очень близко к клыкам, и сила мышц передается на клыки почти без ослаб­ления).
В растениях рычажные элементы встречаются реже, что объясняется малой по­движностью растительного организма. Типичный ры­чаг — ствол дерева и состав­ляющий его продолжение главный корень. Глубоко уходящий в землю корень сосны или дуба оказывает огромное сопротивление опрокидыванию (велико плечо сопротивления), поэтому сосны и дубы почти никогда не выворачиваются с корнем. Наоборот, ели, имеющие чисто по­верхностную корневую систему, опрокидываются очень легко.

Интересные рычажные механизмы можно найти в некоторых цветах (например, тычинки шалфея), а также в некоторых рас­крывающихся плодах.

Рассмотрим строение лугового шалфея (рис. 10). Вытянутая тычинка служит длинным плечом А рычага. На ее конце распо­ложен пыльник. Короткое плечо Б рычага как бы стережет вход в цветок. Когда насекомое (чаще всего шмель) заползает в цветок, оно нажимает на короткое плечо рычага. Длинное плечо при этом пыльником ударяет по спинке шмеля и оставляет на ней пыльцу. Перелетая на другой цветок, насекомое этой пыль­цой опыляет его.

В природе распространены гибкие органы, которые могут в широких пределах менять свою кривизну (позвоночник, хвост, пальцы, тело змей и многих рыб). Их гибкость обусловлена или сочетанием большого числа коротких рычагов с системой тяг, или сочетанием элементов, сравнительно негибких, с промежуточными элементами, легко поддающимися деформации (хобот слона, тело гусеницы и др.). Управление изгибанием во втором случае достигается системой продольных или косо расположенных тяг. 

Задания: к тексту:

1. Прочитайте текст. 
2. Составьте небольшой рассказ по данному тексту. 
3. Ответьте на вопрос: почему некоторые рычаги в организмах животных устроены так, что они дают проигрыш в силе? 
4. Сделайте выводы.

Рычаги в быту и технике

Рычаги широко распространены в быту. Вам было бы гораздо сложнее открыть туго завинченный водопроводный кран, если бы у него не было ручки в 3-5 см, которая представляет собой маленький, но очень эффективный рычаг. То же самое относится к гаечному ключу, которым вы откручиваете или закручиваете болт или гайку. Чем длиннее ключ, тем легче вам будет открутить эту гайку, или наоборот, тем туже вы сможете её затянуть. При работе с особо крупными и тяжелыми болтами и гайками, например при ремонте различных механизмов, автомобилей, станков, используют гаечные ключи с рукояткой до метра.

Другой яркий пример рычага в повседневной жизни – самая обычная дверь. Попробуйте открыть дверь, толкая её возле крепления петель. Дверь будет поддаваться очень тяжело. Но чем дальше от дверных петель будет располагаться точка приложения усилия, тем легче вам будет открыть дверь. 

Естественно, рычаги так же повсеместно распространены и в технике. Самый очевидный пример – рычаг переключения коробки передач в автомобиле. Короткое плечо рычага – та его часть, что вы видите в салоне. Длинное плечо рычага скрыто под днищем автомобиля, и длиннее короткого примерно в два раза. Когда вы переставляете рычаг из одного положения в другое, длинное плечо в коробке передач переключает соответствующие механизмы. Здесь так же очень наглядно можно увидеть, как длина плеча рычага, диапазон его хода и сила, необходимая для его сдвига, соотносятся друг с другом.

Рычаги можно встретить на стройке: экскаватор, подъемный кран, тачка, лом.

Примером рычага, дающего выигрыш в силе, могут служить ножницы для резки бумаги, кусачки, ножницы для резки металла, лопата.


Рычаги различного вида имеются у многих машин: ручка швейной машины, педали или ручной тормоз велосипеда, клавиши пианино - все это примеры рычагов. Весы - тоже пример рычага.

Примером рычага, дающего проигрыш в силе, является весло. Это необходимо для получения выигрыша в расстоянии. Чем длиннее часть весла опускаемого в воду, тем больше его радиус вращения и скорость движения.
Таким образом, мы можем убедиться в том, что механизм рычага очень широко распространен как в нашем повседневном быту, и в различных механизмах.
Задания к тексту «Рычаги в быту и технике»

1. Прочитайте текст.

2. Составьте небольшой рассказ по данному тексту. 

3. Ответьте на вопрос: для чего используют рычаги в технике?

4. Сделайте выводы.

Простые механизмы в теле человека 

Движение играет огромную роль в жизни всех живых существ, В том числе и человека. Активные перемещения в пространство является основным отличием животных от растений. Движение и его скорость служат одними из главных приспособительных реакций животного к окружающей среде, что осуществляется двигательным аппаратом.

Двигательный аппарат человека состоит из костей, соединений между ними и мышц. Движения происходят в местах соединения костей. Мышечная ткань, основным свойством которой является способность сокращаться, приводит в движение костные рычаги. Кости и их соединения относятся к пассивной части двигательного аппарата, а мышцы – к его активной части.

Мышцы, действуя на кости, вращают их вокруг осей суставов. Такая система представляет собой особый рычаг. 

В скелете человека все кости, имеющие некото­рую свободу движения, являются рычагами, например, кости конечностей, нижняя челюсть, череп (точка опо­ры — первый позвонок), фаланги пальцев. 

В двигательном аппарате человека мышцы проигрывают в силе, но выигрывают в расстоянии. Это создает значительные нагрузки на костно-мышечный аппарат, которые могут в несколько раз превышать перемещаемый или поднимаемый груз. Таким образом, рычажные механизмы скелета обычно рассчитаны на выиг­рыш в скорости при потере в силе.

Соотношение длины плеч рычажного элемента скелета нахо­дится в тесной зависимости от выполняемых данным органом жизненных функций.

Рассмотрим условия равновесия рычага на примере черепа (рис. а). Здесь ось вращения рычага О проходит через сочле­нение черепа с первым позвонком. Спереди от точки опоры на от­носительно коротком плече действует сила тяжести головы , позади — сила  тяги мышц и связок, прикрепленных к за­тылочной кости.

Другим примером работы рычага является действие свода стопы при подъеме на полупальцы (рис. б). Опо­рой О рычага, через которую проходит ось вращения, слу­жат головки плюсневых ко­стей. Преодолеваемая сила  — вес всего тела — прило­жена к таранной кости. Дей­ствующая мышечная сила , осуществляющая подъем тела, передается через ахил­лово сухожилие и прило­жена к выступу пяточной кости.

Рычажное устройство двигательного аппарата дает человеку возможность выполнять дальние броски, сильные удары и т. п. Но ничто на свете даром не дается. Мы выигрываем в скорости и мощности движения ценой увеличения силы мышечного сокращения. Например, для того чтобы, сгибая руку в локтевом суставе, перемещать груз массой 1 кг (т. е. с силой тяжести 10 Н), двуглавая мышца плеча должна развить силу 100—200 Н.



Задания к тексту «Простые механизмы в теле человека»

1. Прочитайте текст.

2. Составьте небольшой рассказ по данному тексту. 

3. По рис. согнутой в локте руки определите, какой проигрыш в силе дает такой рычаг? каков будет выигрыш в расстоянии?

4. Сделайте выводы.

Сильнее самого себя
Какого веса груз вы можете поднять рукой? Положим, что 100 Н. Вы думаете, что эти 100 Н определяют силу мускулов вашей руки? Ошибаетесь: мускулы гораздо силь­нее! 

Рис. Предплечье С человека — рычаг второго рода. Действующая сила прило­жена к точке I; опора рыча­га находится в точке О со­членения; преодолеваемое же сопротивление (груз R) приложено в точке В

Проследите за действием, например, так называемой двуглавой мышцы вашей руки (см. рис.*). 

Она прикреп­лена близ точки опоры рычага О, каким является кость предплечья, а груз действует на другой конец этого жи­вого рычага. Расстояние ВО от груза до точки опоры, т. е. до сустава, почти в 8 раз больше, чем расстояние IО от конца мышцы до опоры. Значит, если вес груза составля­ет 100 Н, то мускул тянет с си­лой в 8 раз большей. Развивая силу в 8 раз большую, чем наша рука, мускул мог бы непосредствен­но поднять груз весом не 100 Н, а 800 Н!

Мы вправе без преувеличения сказать, что каждый человек го­раздо сильнее самого себя, т. е. что наши мускулы развивают си­лу, значительно большую той, ко­торая проявляется в наших дей­ствиях.

Целесообразно ли такое устрой­ство? На первый взгляд как будто нет,— мы видим здесь потерю си­лы, ничем не вознаграждаемую. Од­нако вспомним старинное «золотое правило» механики: что теряется в силе, выигрывается в перемеще­нии. Тут и происходит выигрыш в скорости: наши руки движутся в 8 раз быстрее, чем упра­вляющие ими мышцы. Тот способ прикрепления мускулов, который мы видим у животных, обеспечивает конечностям проворство движений, более важное в борьбе за существо­вание, нежели сила. Мы были бы крайне медлительными существами, если бы наши руки и ноги не были устроены по этому принципу.

Задания к тексту «Сильнее самого себя»
1. Прочитайте текст.
2. Составьте небольшой рассказ по данному тексту. 
3. Ответьте на вопрос: почему руки и ноги человека являются рычагами, дающими проигрыш в силе?
4. Сделайте выводы.

Мог ли Архимед поднять Землю?

«Дайте мне точку опоры, и я подниму Землю!» — такое восклицание легенда приписывает Архимеду, гениально­му механику древности, открывшему законы рычага. «Од­нажды Архимед,— читаем мы у Плутарха,— написал сиракузскому царю Гиерону, которому он был родственник и друг, что данной силой можно подвинуть какой угодно груз. Увлеченный силой доказательств, он прибавил, что если бы была другая Земля, он, перейдя на нее, сдвинул бы с места нашу».

Архимед знал, что нет такого груза, который нельзя было бы поднять самой слабой силой, если воспользо­ваться рычагом: стоит только приложить эту силу к очень длинному плечу рычага, а короткое плечо заставить дей­ствовать на груз. Поэтому он и думал, что, напирая на чрезвычайно длинное плечо рычага, можно силой рук под­нять и груз, масса которого равна массе земного шара (см. рис.).

Рис. «Архимед рычагом поднимает Землю» (со старинного рисунка)





Но если бы великий механик древности знал, как ог­ромна масса земного шара, он, вероятно, воздержался бы от своего горделивого восклицания. Вообразим на мгно­вение, что Архимеду дана та «другая Земля», та точка опо­ры, которую он искал; вообразим далее, что он изготовил рычаг нужной длины. Знаете ли, сколько времени пона­добилось бы ему, чтобы груз, равный по массе земному шару_, поднять хотя бы на 1 см?

Не менее тридцати тысяч биллионов лет!

В самом деле. Масса Земли известна; тело с такой массой весило бы на Земле круглым счетом

600 · 10 ²³ Н.

Если человек может непосредственно поднять груз весом 600 Н, то, чтобы «поднять Землю»_, ему понадобится приложить свои руки к длинному плечу рычага₂ которое больше короткого в 10 ²³ раз!

Простой расчет убедит вас, что, пока конец короткого плеча поднимается на 1 см, другой конец опишет во Все­ленной огромную дугу в 10 ¹⁸ км!

Такой невообразимо длинный путь должна была бы пройти рука Архимеда, налегающая на рычаг, чтобы «поднять Землю» только на 1 см! Сколько же времени понадобится для этого? Если считать, что Архимед способен был под­нять груз весом 600 Н на высоту 1 м за 1 секунду, то и тогда для «поднятия Земли» на 1 см потребуется

10 ²¹ секунд,

или тридцать тысяч биллионов лет! За всю свою долгую жизнь Архимед, напирая на рычаг, не «поднял бы Земли» даже на толщину тончайшего волоса...

Никакие ухищрения гениального изобретателя не по­могли бы ему заметно сократить этот срок. «Золотое пра­вило механики» гласит, что на всякой машине выигрыш в силе неизбежно сопровождается соответствующей по­терей в длине перемещения, т. е. во времени. Если бы даже Архимед довел быстроту своей руки до величайшей скорости, какая возможна в природе,— до 300 000 км/с (скорость света), то и при таком фантастическом допуще­нии он «поднял бы Землю» на 1 см лишь после десяти мил­лионов лет работы.

Задания к тексту «Мог ли Архимед поднять Землю?»
1. Прочитайте текст.
2. Составьте небольшой рассказ по данному тексту. 
3. Ответьте на вопросы:
Мог ли Архимед поднять Землю а) теоретически? б) практически? Почему? 
4. Сделайте выводы.

Приложение 2.

Задание: Определить плечи сил рычагов , изображенных на рисунках

Задание: Определить плечи сил рычагов , изображенных на рисунках

Задание: Показать на рисунке точку опоры (т. О) и направления действия сил рычагов , изображенных на рисунках

Задание: Показать на рисунке точку опоры (т. О) и направления действия сил рычагов , изображенных на рисунках

Карточка 4. Указать плечи сил, изображенных на рисунке

Приложение 3

Имя________________Фамилия____________________Класс____________

Вывод:

1.Твёрдое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной опоры, называется ______________________

2. Перпендикуляр, проведённый из точки опоры на линию действия силы – это________________________

3. С помощью меньшей силы уравновесить большую – это значит получить________________________

4. Рычаг находится в равновесии тогда, когда силы, действующие на него, обратно пропорциональны плечам этих сил. Это утверждение называется _________________________

F₁/F₂ = l₂/l₁

_{5. Примеры применения рычагов в быту ( 3 и более примеров):______________________}

_{________________________________________________________________________________}

1. _{Где мы можем встретить рычаги в живой природе, привести примеры (3 и более):_________________________________________________________________________}

1. _{Есть ли рычаги в организме человека? (Да/Нет)____________}

2. _{Рычажные механизмы скелета человека обычно рассчитаны на ____________________ в скорости при потере _____________________.}

16