Учебный проект по физике "Простые механизмы"

Просмотр содержимого документа
«Учебный проект по физике "Простые механизмы"»

Попробуйте готовые материалы учителя на каждый урок для работы в классе и дистанционно.

СДЕЛАЙТЕ СВОИ УРОКИ ЕЩЁ ЭФФЕКТИВНЕЕ, А ЖИЗНЬ СВОБОДНЕЕ

Благодаря готовым учебным материалам для работы в классе и дистанционно

Выбрать материалы

Скидки до 50 % на комплекты
только до

Готовые ключевые этапы урока всегда будут у вас под рукой

Организационный момент

Проверка знаний

Объяснение материала

Закрепление изученного

Итоги урока

Была в сети 21.04.2024 10:08

Цепелева Светлана Валерьевна

учитель физики

687

67 234

Подписчики

Подписки

Местоположение

Россия, Братск

Обо мне Блог Файлы Тесты Галерея Активность Награды

Категория: Физика

09.01.2019 16:10

Учебник: Физика. 7 кл. : учеб, для общеобразоват. учреждений / А. В. Перышкин. — 2-е изд., стереотип. — М. : Дрофа, 2013. — 221, [3] с.: ил.

Тема: § 57 Простые механизмы 170

Учебный проект проект по физике "Простые механизмы" разработан с целью организации проктной деятельности учащихся 7 классов.

Данный методический материал содержит материалы для учителя и учащегося (паспорт проекта).

Высота

h₁м

Сила

F₂, Н

Высота

h₂, м

Работа

А₁Дж

Работа

А₂, Дж

УЧЕБНЫЙ ПРОЕКТ ПО ФИЗИКЕ

«ПРОСТЫЕ МЕХАНИЗМЫ»

Тип проекта учебный проект

Направление проекта: исследовательский

Срок реализации: 3 недели (апрель, май)

Ресурсное обеспечение проекта:

Мультимедийное оборудование с выходом в Интернет.
Измерительные приборы: динамометр лабораторный, линейка.
Оборудование для проведения физических опытов и исследований: утюг, рычаг, карандаш, несколько монет одинакового достоинства, штатив с муфтой, набор грузов, направляющая рейка, крючок, подвижной блок с нитью.
Материалы для изготовления моделей рычажных весов, полиспаста, лебедки ручной (на выбор).
Специальная литература по теме проекта

ЭТАПЫ РАБОТЫ НАД ПРОЕКТОМ

Этап проекта	Срок реализации	Задачи	Результат
1.Подготовительный этап		1.Обсуждение темы проекта 2.Постановка цели и задач всего проекта 3. Выдвижение гипотезы исследования. 4. Оформление паспорта проекта	Проблемные вопросы: 1.Возможно ли при помощи простых механизмов (рычага, блока) уравновесить большую силу меньшей? 2.Можно ли при помощи простых механизмов (рычага, блока) получить выигрыш в работе? Гипотеза проекта: простые механизмы облегчают труд человека и применяются для того чтобы получить выигрыш в силе. Цель проекта: экспериментальное подтверждение справедливости правила равновесия рычага. Задачи проекта: 1. Изучить литературу и информацию из источников Интернета по проблеме исследования. 2. Провести опыты, подтверждающие справедливость правила равновесия рычага. 3. Провести опыты, подтверждающие справедливость «золотого правила» механики. 4. Изготовить модель устройства, работающего по принципу рычага
2. Сбор информации		1. Определение источников необходимой информации. 2. Определение способов сбора и анализа информации. 3. Определение способа представления результатов (формы проекта)	Изучение и анализ учебной информации: 1.Какие виды простых механизмов существуют? 2. Для чего нужны простые механизмы? 3. Где простые механизмы встречаются в природе? 4. Дают ли простые механизмы выигрыш в силе? 5. Дают ли простые механизмы выигрыш в работе?
3. Практическая часть		1.Экспериментальное доказательство справедливости правила равновесия рычага. 2.Объяснение результатов экспериментов. 3. Формулировка вывода.	1. Проведение опытов: 1) Опыт с утюгом. 2) Опыт с линейкой. 2. Объяснение результатов опытов: Важной характеристикой рычага являются расстояния от точки опоры до точки приложения сил. Эти расстояния называют плечами рычага. Для того чтобы уравновесить меньшей силой большую силу, необходимо, чтобы плечо меньшей силы превышало плечо большей силы.
3.1. Поведение физических опытов
3.2. Проведение исследования		1. Проверка справедливости «золотого правила» механики для рычага. 2. Формулировка вывода	Вывод: Во сколько раз выигрываем в силе, во столько раз проигрываем в расстоянии. Рычаг не даёт выигрыша в работе: А₁ А₂
3.3. Проведение исследования		1. Проверка справедливости «золотого правила» механики для блока. 2. Формулировка вывода	Вывод: Выигрыш в силе, без учета силы трения, в 2 раза, с учетом силы трения примерно в 2 раза. Во сколько раз выигрываем в силе, во столько раз проигрываем в расстоянии. Блок не даёт выигрыша в работе: А_пол А_{затр ,} в опыте А_пол затр Это различие можно объяснить наличием сил трения.
4. Оформление проектного продукта		1.Оформление результатов исследования	Изготовление моделей рычажных весов, полиспаста, лебедки ручной (на выбор)
5. Защита проекта		1.Презентация проекта 2. Ответы на вопросы	Демонстрация итогового продукта проекта, презентация результатов проекта
6. Оценка проекта		1.Самооценка работы над проектом участниками проекта (анализ выполнения проекта, достигнутых результатов - успехов и неудач, и причин этого). 2. Оценивание проекта учителем	1. Заполнение учащимися листа самооценки, обсуждение самооценки 2. Оценка проекта учителем в соответствии с критериями (Приложение 1)
7. Разработка дальнейшей перспективы работы в направлении темы проекта		1. Постановка проблемного вопроса для дальнейшего изучения темы «Простые механизмы»	Простые механизмы в организме человека и животных

ПАСПОРТ ПРОЕКТА

Название проекта__________________________________________________________

Учебный предмет___________________________________________________________

Участники проекта (Ф.И. учащихся)___________________________________________

__________________________________________________________________________

Класс_____________________________________________________________________

Руководитель проекта_______________________________________________________

Сроки проведения проекта __________________________________________________

Подготовительный этап

Проблемные вопросы: ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Гипотеза проекта: ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Цель работы над проектом: ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________

Сбор информации

Какую специальную литературу Вы изучали:

Какие источники сети Интернет Вы использовали для изучения информации по теме проекта:

В результате изучения и анализа информации Вы можете ответить на следующие вопросы:

Какие виды простых механизмов существуют?

Для чего нужны простые механизмы?

Где простые механизмы встречаются в природе?

Дают ли простые механизмы выигрыш в силе? (Правило равновесия рычага) ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Дают ли простые механизмы выигрыш в работе? («золотое правило» механики)

Дополнительная информация по теме проекта:

Практическая часть
1. Проведение физических опытов

При проведении физических опытов ПОМНИТЕ о соблюдении техники безопасности!

Опыт № 1 «Опыт с утюгом»

Возьмите небольшую палку и около одного из ее концов сбоку вбейте гвоздь. Наденьте на этот конец утюг (гвоздь нужен для того, чтобы утюг не соскользнул на пол) и положите рычаг на спинку стула. Держа рычаг за свободный конец, двигайте его, то приближая точку опоры к грузу, то удаляя от него. Вы убедитесь, что, чем больше расстояние от руки до точки опоры, тем легче удержать груз. Тот же результат вы получите, если будете передвигать руку вдоль рычага к точке опоры, оставляя неизменным расстояние от опоры до груза. Этот опыт можно и видоизменить. Положите конец палки на спинку стула, отодвинув утюг немного дальше от конца. Держа палку за другой конец и двигая утюг, вы получите такой же результат, что и в первом случае.

Опыт № 2 «Опыт с линейкой»

Для проведения опытов по исследованию работы рычага вам будет достаточно линейки, карандаша и несколько монет одинакового достоинства. Положите карандаш на стол, а на нем расположите линейку таким образом, чтобы она находилась в равновесии. Вы заметите, что равновесное положение линейки точно совпадает с ее серединой. Затем положите на левый край линейки одну монету на расстоянии 6 см от центра баланса и постарайтесь уравновесить линейку двумя монетками с правой стороны линейки. Место расположения противовеса с правой стороны будет находиться на расстоянии 3 см от середины линейки.

В чем заключается объяснение этого опыта?

Проведение исследования «Проверка справедливости «золотого правила» механики для рычага.

Цель работы: проверить справедливость "золотого правила" механики для рычага.

Приборы и материалы: штатив с муфтой, рычаг, динамометр, набор грузов, направляющая рейка, крючок.

Ход работы:

1. Закрепите муфту на стержне штатива на высоте около 30 см от поверхности стола. Вверните ось рычага в торцевую часть муфты. Убедитесь в том, что рычаг может вращаться вокруг оси без заметного трения.
2. Установите направляющую рейку так, чтобы её шкала располагалась вертикально примерно за третьим отверстием правой части рычага. Экспериментальная установка показана на рисунке.

3. Перемещая балансиры вдоль рычага, найдите такое их положение, при котором рычаг располагался бы на оси горизонтально.

4. Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу.

5. Подвесьте к динамометру четыре груза, определите и занесите в таблицу величину действующей на них силы тяжести F₁.

6. Подвесьте грузы ко второму отверстию правой части рычага. К четвёртому отверстию рычага прикрепите динамометр, как показано на рисунке. Удерживая
динамометр в руке, добейтесь того, чтобы рычаг вновь расположился горизонтально.

7. Занесите в таблицу величину силы F₂, которую показывает динамометр. Эта сила приложена к рычагу со стороны динамометра и уравновешивает действие силы тяжести грузов.

8. Заметьте положение грузов и динамометра относительно шкалы.

9. Медленно перемещая динамометр вверх, поднимите грузы на высоту 2-Зсм.

10. Измерьте по шкале высоту h₁, на которую поднялись грузы, переведите результат в метры и занесите его в первую строчку таблицы.

11. Измерьте высоту h₂, на которую поднялся при этом динамометр. Результат переведите в метры и занесите в таблицу.

12. Повторите опыт, подвесив два груза к первому отверстию, а динамометр, прикрепив ко второму. Данные измерений занесите во вторую строчку таблицы.

13. Ещё раз повторите опыт, подвесив грузы к четвёртому отверстию, а динамометр -ко второму. Данные этого опыта занесите в третью строчку таблицы.

14. Для каждого опыта вычислите работу А₁, совершенную рычагом по подъёму грузов. Со стороны грузов на рычаг действует сила тяжести F₁. При равномерном движении со стороны рычага на грузы действует такая же по величине сила F = F₁. Для небольших перемещений можно считать, что путь, пройденный грузами, равен их перемещению по высоте, то есть S = h₁. Учитывая эти соображения, можно вычислить работу A₁ = F₁h₁.

15. Для каждого опыта вычислите работу A₁, совершенную динамометром по поднятию грузов с помощью рычага. Работа A₂ = F₂ h₂.

16. Сравните значения работ A₁ и А₂ и сделайте вывод, дает ли такой механизм как рычаг выигрыш в работе.

В результате проведенного исследования можно сделать следующий вывод:

Проведение исследования «Проверка справедливости «золотого правила» механики для блока.

Цель работы: определить КПД подвижного блока, проверить справедливость «золотого правила» механики для блока

Приборы и материалы: штатив с муфтой и лапкой, подвижной блок с нитью, линейка, набор грузов и динамометр.

Ход работы:

1. Закрепите один конец нити в лапке штатива, а другой конец — за крючок динамометра. На нити установите блок с подвешенными к нему грузами, так чтобы блок повис на нитях.

2. Измерьте расстояние h₁(м) от стола до крючка блока и h₂(м) от стола до динамометра

3. Измерьте силу натяжения нити F_н(Н), равномерно поднимая вверх динамометр.

4. Вновь измерьте расстояние h₁^/(м) от стола до крючка блока и h₂^/(м) от стола до динамометра.

5. Определите, на какую высоту ∆h₁(м) поднялся блок и динамометр ∆h₂(м): ∆h₁= h₁^/ - h₁; ∆h₂= h₂^/ - h_2.

6. Динамометром измерьте вес груза Р(Н).

7. Вычислите А_полез= Р∆h₁; А_затр= F_н∆h₂

и КПД подвижного блока

8. Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу

9. Поменяйте количество грузов на блоке. Повторите измерения еще раз.

№

h_1,

h_{2 ,}

h₁^/_,м

h₂^/_,м

∆h_1,м

Р,

А_пол,Дж

∆h_2,м

F_{н ,}Н

А_затр,Дж

0,15

0,41

0,20

0,51

0,05

0,15

0,10

1,6

0,16

0,15

0,41

0,20

0,51

0,05

0,1

0,10

1,1

0,11

10. Сравните значения работ A_пол и А_затр и сделайте вывод, дает ли такой механизм как блок выигрыш в работе.

В результате проведенного исследования можно сделать следующий вывод:

Оформление проектного продукта
1. Изготовление рычажных весов

Изготовьте рычажные весы из кухонных принадлежностей. Рычагом, да заодно и чашкой этих весов, будет служить поварешка, подвижной гирей — шумовка, точкой опоры для рычага тут будут зубья вилки. Они лежат на шляпках двух гвоздей, воткнутых в пробку. Другой конец вилки вставлен в крючок поварешки вместе с кусочком пробки, чтобы не выпадал. Поставь стол, на котором будут стоять весы, рядом со стеной. На стене проведи горизонтальную линию. Взвешивая груз, передвигай шумовку до тех пор, пока поварешка не установится параллельно этой линии. Как на настоящих весах на ручке поварешки нужно будет нанести деления. Сначала отметь положение шумовки на поварешке без груза. Потом положи в черпак поварешки какой-нибудь груз массой 0,5 кг и передвигай шумовку, пока снова не установишь равновесие. Отметь и это положение шумовки. Промежуток между двумя отметками раздели по линейке на пять равных частей и проставь около делений цифры: 0; 0,1 кг; 0,2 кг и так до 0,5 кг. Весы готовы!

Объясните принцип действия рычажных весов_______________________________________

Предложите свой способ изготовления рычажных весов из подручных материалов________

4.2. Изготовление полиспаста

Полиспа́ст - грузоподъёмное устройство, состоящее из собранных в подвижную и неподвижную обоймы блоков, последовательно огибаемых канатом или цепью, и предназначенное для выигрыша в силе (силовой полиспаст) или в скорости (скоростной полиспаст).

Возьмите прочный капроновый шнур, 2 отдельных блока, груз. Соберите комбинацию из 1 подвижного и 1 неподвижного блока и закрепите их. Теперь Вы сможете поднимать без труда грузы, которые без полиспаста не мог просто удержать в руке.

Определите с помощью динамометра, какой выигрыш в силе дает полиспаст ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Объясните принцип действия полиспаста____________________________________________

Где используется полиспаст________________________________________________________

4.3. Изготовление лебедки ручной

Принцип действия лебедки основан на правиле рычага: прикладывая к рукоятке незначительные усилия можно двигать и поднимать довольно тяжелые предметы. Для основы самодельной лебедки может послужить отрезок трубы. Чтобы привести в работу трубу, ее необходимо надеть на ось и закрепить тросом. Петлю троса необходимо намотать несколько раз вокруг трубы и насадить на любую ручку.

При повороте ручки труба будет вращаться по оси, а трос наматываться на нее.

Объясните принцип действия лебедки _______________________________________________

Где используется лебедка ________________________________________________________

Общие выводы проекта:

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Какие перспективы работы над проектом Вы видите?

Самооценка работы над проектом

Оцените деятельность каждого участника проекта по шкале:

0б – не работал, не выполнял

1б – работал частично, выполнял частично

2б –работал в полной мере

Этапы	Критерии оценки	ФИ участников проекта

1.Подготовительный этап	Выдвигал гипотезу
	Ставил цели и задачи проекта
2. Сбор информации	Подбирал специальную литературу и источники в сети Интернет
	Выбирал теоретическую информацию, отвечал на вопросы
3. Практическая часть 3.1. Поведение физических опытов	Проводил опыты
	Давал объяснения наблюдаемым опытам
	Делал выводы на основании полученных результатов опытов
3.2. Проведение исследования «Проверка справедливости «золотого правила» механики для рычага	Проводил исследование, записывал результаты исследований в таблицу
	Делал выводы на основании полученных результатов исследования
3.3. Проведение исследования «Проверка справедливости «золотого правила» механики для блока	Проводил исследование, записывал результаты исследований в таблицу
	Делал выводы на основании полученных результатов исследования
4. Оформление проектного продукта	Изготавливал модель рычажных весов, полиспаста, лебедки ручной (на выбор)
	Объяснял принцип действия изготовленной модели
5.Защита проекта	Выступал с защитой проекта
	Отвечал на вопросы
ИТОГО БАЛЛОВ
ОЦЕНКА

Максимальное количество баллов – 30

Оценка «5» - 28-30 баллов

Оценка «4» - 22-27 баллов

Оценка «3» - 15-21 балл

Приложение 1

КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ ПРОЕКТА УЧИТЕЛЕМ

Критерии оценки проекта	Содержание критерия оценки	Количество баллов
Актуальность поставленной проблемы	Верно, ли определили авторы актуальность проблемы?	От 0 до 1
	Верно, ли определены цели, задачи работы?	От 0 до 2
Качество содержания проектной работы	Полнота изложения (подбор и объем материала)	От 0 до 2
	Выводы опытов соответствуют поставленным целям	От 0 до 2
	Оригинальность, подходов в решении проблемы, наличие самостоятельного взгляда авторов на решаемую проблему	От 0 до 2
	Есть ли объяснения и выводы исследовательской работы	От 0 до 2
	Есть ли у работы перспектива развития	От 0 до 1
Документы проекта	Оформление паспорта проекта	От 0 до 2
	Оформление продукта проекта	От 0 до 2
Защита проекта	Четкость, лаконичность, доступность изложения материала	0т 0 до 2
	Обоснованность, аргументированность	0т 0 до 2
	Эрудиция автора, свободное владение материалом	0т 0 до 2
	Культура речи, стиль изложения.	0т 0 до 2
	Стиль, дизайн, оформление мультимедийной презентации	0т 0 до 2
	Обоснованность анимации, рисунков, графиков, таблиц в мультимедийной презентации	0т 0 до 2
	Ответы на вопросы	0т 0 до 2
ИТОГО:			30