Ідея даного уроку і велика частина матеріалу взята з книги І.Я. Ланін «Позакласна робота з фізики».
Правда, в даному посібнику мова йде про проведення фізичної виставки як формі позакласної роботи.
На основі запропонованої І.Я. Ланін як приклад виставки матеріалу, мною був розроблений урок, який я проводжу в кінці 7 класу. Протягом четвертої чверті семикласники приносять з дому іграшки, які ми використовуємо на уроці в якості демонстраційного матеріалу. Відповідно до принесеними іграшками матеріал уроку кілька коригується, але основа уроку залишається незмінною, так як в класі вже накопичено банк іграшок, які використовуються на даному уроці. Крім іграшок діти збирають до уроку різні загадки, складають вірші, деякі іграшки роблять своїми руками.
Клас ділиться на групи, кожна група вибирає собі певний розділ уроку - виставки іграшок, який вони і будуть представляти. Хлопці розподіляють між собою досліди, необхідні для демонстрації принципу дії іграшок, а також іграшки, про які розповідатимуть, знайомляться з принципом дії іграшок своєї групи.
Перед виступом кожної групи на дошці з'являється великий альбомний аркуш, на якому написано барвисто назву подаються іграшок, малюнки іграшок, а також вірші.
В останній раз до уроку були приготовлені слайди, які замінили альбомні листи і викликали більший інтерес з боку учнів, так як були використані в слайдах анімаційні малюнки, оживили представляється текст. (Див. Презентацію)
Урок завжди проходить жваво, зацікавлено, на ньому демонструється нескладні досліди, багато з яких діти можуть повторити вдома. Досліди завжди викликають великий інтерес у дітей. По ходу демонстрацій хлопці групи просять глядачів пояснити даний досвід, відповісти на питання, відгадати загадки, а потім показують в дії ті іграшки, які хлопці принесли до уроку з дому.
В кінці уроку вибираються іграшки, які сподобалися хлопцям найбільше, а також виставляються бали за виступ.
Після уроку ще довгий час хлопці розглядають іграшки, задають багато питань.
Іноді подібний урок семикласники повторюють для хлопців початкових класів.
Мета уроку. з'єднати чудовий світ дитинства, з якого семикласники починають виходити, з миром науки, в який вони вступають; показати практичне застосування фізики в створенні різних іграшок, повторити отримані на уроках знання, вчити застосовувати їх на практиці; прищеплення інтересу до фізики, розвиток природного прагнення учнів з'ясовувати причини оточуючих їх явищ.
Вступне слово вчителя:
-Урок мені хочеться почати віршем колишньої учениці нашої школи Медведєвої Марини, яка написала ці вірші, коли сама вчилася в сьомому класі.
Фізика - предмет з найважливіших:
У ній відкриттів зроблено чимало,
Вивчаючи фізику, одного разу
Зрозуміла, як багато я дізналася.
За формулами завдання ми вирішуємо,
Що таке сила, маса, знаємо.
Нас досвід Торрічеллі здивував,
А закон Паскаля вразив.
Плавати в морі краще до обіду,
Знаю із закону Архімеда.
Нехай не все ще я розумію,
Тільки фізика потрібна мені - точно знаю.
Це скаже кожен: без неї
Погане було б у нас жітьyo.
Виросту, закінчу школу, кимось стану,
Але фізику любити перестану.
Які бувають іграшки? Що спільного між ось цим плюшевим ведмедиком і цим паровозиком? Як фізика допомагає пояснити їх пристрій і принцип дії, не ламаючи і не розбираючи іграшку? Які фізичні закони і явища ми можемо застосувати для пояснення дії тієї чи іншої іграшки?
Звичайно, всі види іграшок ми розглянути на одному уроці не зможемо. Сьогодні ми будемо говорити про тих іграшках, принцип дії яких ви вже зрозуміти можете. І почнемо ми з іграшок, з якими ви любили грати, коли вас мами купали у ванні. Про ці іграшках краще не скажеш:
Вітер по морю гуляє і кораблик підганяє.
Він біжить собі у хвилях на роздутих парусах.
Наша Таня громко плачет: впустила в річку м'ячик.
Тихіше, Танечка, не плач, чи не потоне в річці м'яч.
А ці вірші хто написав?
А тепер я надаю слово хлопцям, які розкажуть нам про плаваючих іграшках. А щоб ви зрозуміли, як вони діють, хлопці продемонструють вам деякі нескладні досліди, які допоможуть вам згадати те, що ви в цьому році вивчали на уроках фізики.
На дошці з'являється лист, на якому зображені дитячі іграшки під назвою «Плаваючі іграшки», або перший слайд презентації.
Наша Таня громко плачет:
Впустила в річку м'ячик.
Тихіше, Танечка, не плач,
Чи не потоне в річці м'яч.
В існуванні сили, що виштовхує легко переконатися на досвіді. Для цього прикріпимо невеликий вантаж до динамометру. Виміряємо вага вантажу, а потім опустимо вантаж в стакан з водою. Динамометр показує меншу вагу, пружина його стискається, тому що з боку води на вантаж діє виштовхуюча сила. Величина її залежить від щільності рідини і об'єму витісненої тілом води.
Візьмемо яйце, Малюнок 2. У воді воно тоне. Будемо підсипати сіль в воду. Коли щільність води і щільність яйця зрівняються, то яйце починає плавати у воді. А ось цікава іграшка «картезіанський водолаз». Подивіться, як він то опускається в воду, то піднімається вгору. Спробуйте пояснити цей досвід.
(Якщо учні не можуть це зробити, то пояснення дають самі ведучі).
Якщо натиснути пальцем на гумову плівку, якою закритий циліндр з водою, повітря в посудині стискається і сильніше тисне на воду, внаслідок чого деяка кількість води входить в нижній отвір іграшки. «Водолаз» стає важче і опускається на дно. Коли ми відпускаємо плівку, тиск зменшується, і частина води виходить з іграшки (тиск на одному і тому ж рівні в усіх напрямках має бути однаковим).
Можна самим зробити ще одну цікаву іграшку - «плаваючий свічник». малюнок 3
Воткнём знизу посередині свічки кнопку або невеликий гвоздик для того, щоб свічка, плаваючи у поверхні води, зберігала вертикальне положення і не перекидалася. Якщо плаваючу свічку запалити, її вага буде поступово зменшуватися, а й обсяг зануреної в воду частини свічки також буде ставати все менше і менше. Рівність між вагою свічки і виштовхує силою не порушуватиме.
А ось перед вами корабель. Малюнок 4. За яких умов він буде плавати?
(Згадують умови плавання тіл).
А зараз ми покажемо вам плаваючі іграшки. Коли ви пливете, ви руками відкидаєте воду в одну сторону, отримуючи рух в іншу. Так і ці іграшки.
(Демонструють плавання в акваріумі заводний жаби, дельфіна і т.д.)
А тепер просимо вас назвати фізичні закони і поняття, які ми вивчали в цьому році на уроках фізики, і які враховують при виготовленні плаваючих іграшок.
(Повторюють закон Архімеда, що виштовхує силу).
Розберемося в цьому. Проробимо такий досвід. помістимо пружину на металевий стрижень від підйомного столика, стиснемо пружину і зв'яжемо її ниткою. Коли ми стискаємо пружину, ми повідомляємо їй потенційну енергію. Підпалимо нитку, пружина злітає високо вгору. Пружина придбала швидкість, так як її потенційна енергія перейшла в кінетичну.
Досвід 2. А тепер з похилій площині пустимо циліндр, на шляху якого знаходиться кулька. Шарик теж прийде в рух. Поясніть, чому?
(Відповідь: піднятий на висоту кулька теж має потенційну енергією, яка переходить при його падінні під укіс в енергію руху, тобто кінетичну енергію).
Досвід 3. А це маятник Максвелла. Закручуючи нитку і піднімаючи паличку, ми повідомляємо їй потенційну енергію, яка при падінні переходить в кінетичну, а потім знову в потенційну, тому паличка піднімається знову вгору. Якби не було тертя об повітря, такий рух (коливання маятника) відбувалося б нескінченно довго.
Повернемося до наших іграшок. Усередині кожної з них є вал, пружина і зубчасте колесо. Потенційна енергія пружини, яку ми закручуємо при заводі іграшки, переходить в кінетичну енергію механізму, і ніжки каченяти або колеса паровозика приходять в рух.
Хлопці заводять все іграшки та показують, як вони рухаються.
Який фізичний закон враховується при виготовленні заводних іграшок?
(Відповідь: закон збереження і перетворення механічної енергії).
Їх не треба заводити.
Треба просто покотити.
Маховик прийде в рух,
Важко їх зупинити.
Малюнок 6. На візок помістимо фігурку солдата і змусимо візок разом з ним рухатися, поставивши попереду на деякій відстані перешкода (гирю). Візок, вдарившись об гирю, зупиняється, а фігурка солдата, продовжуючи рух, падає. Хто згадав, в чому полягає явище інерції? (Після відповідей хлопців продовжують).
Принцип дії інерційної машини полягає в наступному: на задній або передній осі, що з'єднує колеса, знаходиться ряд шестерень, які в свою чергу з'єднуються з маховиком, тобто масивним циліндром. Ми штовхаємо автомобіль, шестерінки надають рух маховика. Маховик ж володіє великою масою, тому буде довго зберігати стан руху, яке йому повідомили.
В Америці вже створені справжні автомобілі, які називаються махомобілі. У них немає двигуна внутрішнього згоряння, їм не потрібен бензин. У них є невеликий електричний двигун, який від акумулятора надають руху, а він в свою чергу змушує рухатися маховик. Розкрутившись, маховик довго може рухатися за інерцією. Такі махомобілі не засмічують атмосферу вихлопними газами. Може бути, і ми коли-небудь будемо їздити на махомобілях.
Хлопці показують малюнок махомобіля, а потім демонструють наявні у них інерційні іграшки.
Те тихо, то голосно
Звучить камертон.
Як звук з'явився
Розповість нам він.
Грає шарманка,
Гримить брязкальце,
які чудові
Ці іграшки.
Нахилиться лялька Маша,
Встане прямо.
І тобі на вушко тихо скаже: «Мама»
боку в нього подути, то звуку не буде чутно. Якщо відкрити канал і подути в іграшку, то лунає паровозний гудок. Хочете дізнатися, чому це відбувається? Тоді звернемося до досвіду:
Досвід 1. (Демонстрація камертона). Це камертон - прилад для настройки музичних інструментів. Якщо по ньому вдарити молоточком, він зазвучить.
Чому? Встановимо близько ніжки камертона кульку, підвішену на нитці. Коли ми вдаримо по ніжці камертона, вона починає коливатися, тобто рухатися то в одну, то в іншу сторону. Цей рух передається кульці.
Як тільки припиняються коливання камертона - зникає і звук. Значить, джерелом звуку є хиткі тіла.
У каналі паровозика коливається повітря, тому ми і чуємо звук.
Досвід 2. Звуки бувають різні: гучні і тихі, високі і низькі. Чим частіше коливається тіло, тим вище звук (порівняйте звук, який видає в польоті комар - тонкий, високий, і джміль - низький). А чому? Дайте відповідь самі. (Відповідь: комар частіше махає крильцями, ніж джміль).
Тепер подивіться іншу іграшку - «Кіт у чоботях». Коли ми натискаємо на неї, повітря виходить з подушки, що знаходиться всередині іграшки, а коли ми її відпускаємо - спрямовується всередину подушки, вона поступово розпрямляється, повітря всередині неї коливається, видаючи звук.
«Ті, що говорять» ляльки вміють вимовляти «Мама». Причина цього - коливання повітря всередині шкіряною коробочки з отворами, яку поміщають всередину іграшки. При нахилі ляльки грузик, що знаходиться в коробочці, падає, змушуючи повітря в ній стискатися і виходити в отвори. Коливання повітря супроводжуються звуком.
Досвід 3. Подивіться, як тихо звучить камертон без ящика. Якщо ж поставити камертон на ящик, то його коливання через стінки ящика передаються повітрю в ньому. повітря починає
теж коливатися і видавати звук. Якщо коливання повітря і коливання ніжок камертона будуть відбуватися з однаковими частотами, то відбудеться посилення звуку - резонанс.
Причиною музичних звуків, що видаються шарманкою, теж є повітря всередині неї. Щоб звук був голосніше, ящик шарманки роблять великим і порожнистим.
Такі ж резонаторні ящики є у піаніно, гітари та інших музичних інструментів.
Іграшки, дія яких заснована на різному становищі центру ваги.
Уявімо собі, що ми з вами в цирку. Виступають акробати, жонглери.
У Ваньки, у Встанька - нещасні няньки:
Почнуть вони Ваньку укладати спати,
А Ванька не хоче, приляже і схопиться,
Вляжеться знову і схопиться знову ...
Лікував його лікар з дитячої лікарні.
Хворому сказав він такі слова:
Тобі, дорогий, тому не лежиться,
Що занадто легка у тебе голова.
Досвід 1. Візьмемо лінійку і підвісимо її на нитці так, щоб нитка вільно пересувалася. Будемо міняти положення петлі, щоб лінійка прийшла в рівновагу. У цьому випадку говорять, що вона підвішена в центрі ваги.
Досвід 2. Центр тяжкості є у будь-якого тіла: у кола, трикутника і т.д. (Показиваютфігури на нитках). Ви і самі можете знайти центр ваги у будь-якої фігури, фізика може вам допомогти, було б бажання.
Дослід 3. Візьмемо «етажерку» і будемо міняти її положення. Зауважимо, що якщо вертикаль, проведена з центру ваги, перетинає площу опори, то етажерка залишається в рівновазі. Якщо немає, етажерка перевернеться.
Дослід 4. Якщо кулька лежить на площині, то така рівновага називають байдужим. Якщо кулька помістимо на опуклу поверхню, то його рівновагу буде нестійким, кулька буде «намагатися» зайняти таке положення, при якому його центр ваги знижується, тобто кулька буде скочуватися вниз. А на увігнутій поверхні положення його центра ваги найнижче - спостерігається стійка рівновага. (Демонструють стійке, нестійке і байдуже рівновагу)
При будь-якому нахилі неваляшки її центр ваги підвищується. Це викликає самостійний рух іграшки до вихідного положення найбільш стійкої рівноваги, при якому центр ваги розташований нижче.
А ось ще кілька іграшок, дія яких пояснюється зниженням їх центру ваги. (Демонстрація конуса, що котиться вгору, балансуючого клоуна і ін.).
Хоч назва і мудроване,
Все іграшку цю знають.
І не тільки діти, дорослі,
Із задоволенням грають.
Може співати, як цвіркун,
Як звуть її? Дзига.
Різнобарвна, мила,
Можна назвати її Юла.
Під дією поштовху дзига лише відскакує вбік і продовжує обертатися навколо вертикальної осі.
У чому причина такої стійкості обертання? Вона теж пов'язана з одним з фізичних законів - законом збереження моменту кількості руху. Спробуємо встановити дзига вертикально. Це нам не вдається. Змусимо дзига швидко обертатися, і він відразу стає стійким. Зауважимо, що дзига при цьому описує своєї віссю
конічну поверхню. В цьому і полягає секрет стійкості дзиги, а саме це властивість збереження стійкості при обертанні називають гіроскопічним властивістю. Такі властивості широко використовують в цирку. Кидаючи в повітря ножі або кулі, жонглер надає їм обертання навколо поздовжньої осі. Завдяки цьому предмети набувають стійкості, і це «допомагає» артисту показувати ефектні номери.
Це ж властивість широко використовують і спортсмени. Щоб волейбольний м'яч рухався строго в бажаному напрямку, йому повідомляють обертання. Дискоболи, кидаючи диск, теж надають йому обертання навколо його осі симетрії. Тому диск протягом усього польоту зберігає площину свого обертання незмінно під одним і тим же кутом до горизонту, зменшуючи шкідливий вплив сил опору і збільшуючи дальність польоту.
(Слід показ літаючої тарілки, жонглювання, обертання різних Волчков).
Урок закінчується підбиттям підсумків. Хлопці оцінюють виступи різних груп, вибирають іграшки, які їм найбільше сподобалися.
література:- Гулиа Н.В. У пошуках «енергетичної капсули». М. «Дитяча література», 1984;
- Ланина І. Я. Позакласна робота з фізики. М. «Просвещение», 1977.