План-конспект открытого урока физики в 7 классе по теме « Центр тяжести тела. Условия равновесия тел»

МКОУ «Крестищенская средняя общеобразовательная школа»

Советского района Курской области

План-конспект

открытого урока физики

в 7 классе по теме

« Центр тяжести тела. Условия равновесия тел»

Подготовила: Ивасенко З.А.,

учитель физики

с. Крестище

2021г

Технологическая карта урока

Дата проведения: 18.05. 2021 года

Учебный предмет: физика

Класс: 7

УМК: Перышкин А.В., Гутник Е.М, Физика, 7 класс

Тема урока: «Центр тяжести тела. Условия равновесия тел».

Тип урока^{: Урок «открытия» нового знания.}

Тип урока: Урок изучения и первичного закрепления новых знаний(с элементами исследовательской работы, применением технологии проблемного обучения)

Используемое оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, экран, презентация, школьная доска, ….

Цель урока. Ввести понятие центра тяжести тела. Выяснить нахождение центра тяжести различных твердых тел. Выяснить условия равновесия тел. Изучить виды равновесия.

Задачи.

Образовательные:

1.рассмотреть понятия: «центр тяжести тела», «равновесие тел», «устойчивое равновесие», «неустойчивое равновесие», «безразличное равновесие»;

2.выявить причины устойчивого и неустойчивого равновесия;

3.рассмотреть примеры равновесия в архитектуре, искусстве, спорте и жизни человека;

4.продолжить развитие умений объяснять явления и процессы из повседневной жизни с точки зрения физики на основе полученных знаний.

Развивающие:

1. продолжить развитие любознательности, инициативы и устойчивого интереса учащихся к предмету;

2. высказывая свое мнение, решая проблему совершенствовать речевые умения;

Воспитательные:

1. в ходе урока содействовать воспитанию у обучающихся уверенности в познаваемости окружающего мира;

2. работая в парах постоянного состава, решая задачи и обсуждая вопросы, воспитывать коммуникативную культуру школьников

Планируемые результаты обучения

Метапредметные: овладеть регулятивными универсальными учебными действиями на примерах гипотез о нахождении центра тяжести твердого тела и их экспериментальной проверки, развивать монологическую и диалогическую речь, выделять основное содержание прочитанного текста.

Овладеть навыками самостоятельного приобретения знаний об условиях равновесия тел, постановки целей, оценки результатов; предвидеть возможные результаты действий при рассмотрении опыта ≪Расположение центра тяжести при устойчивом равновесии≫, ≪Виды равновесия≫; овладеть регулятивными универсальными учебными действиями при решении качественных задач на виды равновесия, развивать монологическую и диалогическую речь, выражать свои мысли; выделять основное содержание прочитанного текста.

Личностные: сформировать познавательный интерес, творческие способности и практические умения, самостоятельность в приобретении знаний о центре тяжести тела, об условии равновесия тел и видах равновесия; развивать ценностное отношение друг к другу, к учителю, к результатам обучения; научиться использовать экспериментальный метод исследования при нахождении центра тяжести тела, при исследовании условий равновесия

тел, принимать решения и обосновывать их, самостоятельно оценивать результаты своих действий, развивать инициативу.

Общие предметные: использовать эмпирический метод познания при изучении и проведении опытов ≪Направление силы тяжести тела≫, ≪Нахождение центра тяжести тела≫; объяснять полученные результаты и делать выводы, применять полученные знания для объяснения действий приборов и явлений; докладывать о результатах исследования, кратко и четко отвечать на вопросы по закреплению материала.

Пользоваться методами научного познания, проводить наблюдения, обнаружи-

вать зависимость между устойчивостью тела и расположением центра тяжести, объяснять полученные результаты и делать выводы; применять знания об

условиях устойчивости тела при решении задач и на практике, кратко и четко отвечать на вопросы по закреплению материала.

Частные предметные: владеть экспериментальным методом исследования места положения центра тяжести тела, использовать знания о центре тяжести в повседневной жизни. Понимать и объяснять явление устойчивости тела, использовать знания о видах равновесия в повседневной жизни, приводить

примеры различных видов равновесия в окружающем мире.

УУД

Личностные. Осознанное, уважительное и доброжелательное отношение к другому человеку, его мнению; готовность и способность вести диалог с другими людьми и достигать в нём взаимопонимания.

Познавательные. Выделяют и формулируют познавательную цель. Строят логические цепи рассуждений. Производят анализ и преобразование информации.

Регулятивные. Умение определять потенциальные затруднения при решении учебной задачи; планировать и корректировать.

Коммуникативные. Умение организовывать учебное сотрудничество и совместную деятельность с учителем и сверстниками; работать индивидуально и в группе: находить общее решение и разрешать конфликты на основе согласования позиций и учета интересов.

Ход урока

I. Организационный момент. 

Учитель. – Здравствуйте, начинаем урок физики. У нас сегодня необычный урок, у нас урок - открытый. На уроке у нас присутствуют гости. Посмотрите, пожалуйста, друг на друга, улыбнитесь, посмотрите на меня, улыбнулись, пожелаем успеха друг другу, и начнём работать.

Пусть девизом нашего урока будет известная китайская мудрость

Скажи мне, и я забуду,

Покажи мне, и я запомню,

Дай мне действовать самому, и

Я научусь.

Я надеюсь, что сегодня на уроке вы научитесь получать ответы на все вопросы.

II. Актуализация опорных знаний и умений. Проверка домашнего задания, воспроизведение и коррекция опорных знаний учащихся. Актуализация знаний

Фронтальный опрос.

1. Какую силу называют равнодействующей нескольких сил?

2. Чему равна равнодействующая двух сил, направленных по одной прямой в одну сторону?

3. Чему равна равнодействующая двух сил, направленных по одной прямой в противоположные стороны?

4. Если равнодействующая сила R = 0, то тело … .

5. Что такое сила тяжести?

6. Какие величины характеризуют эту силу?

7. Что необходимо знать для полной характеристики этой силы ?

8. Куда направлена сила тяжести?

9. Как определить числовое значение силы тяжести?

10. Где находится её точка приложения?

Определение точки приложения гораздо сложнее. И эта точка очень важная в жизни.

III. Постановка цели и задач урока. Мотивация учебной деятельности учащихся. Создание проблемной ситуации.

Создание проблемной ситуации. Если я скажу вам: “Сейчас вы сядете на стул так, что не сможете встать, хотя и не будете привязаны”, вы примете это, конечно, за шутку.

Хорошо. Сядьте же так, как сидит человек, изображенный на рисунке, т. е. держа туловище отвесно и не пододвигая ног под сиденье стула. А теперь попробуйте встать, не меняя положения ног и не нагибая корпуса вперед.

В таком положении невозможно подняться со стула.

Что, не удается? Никаким усилием мускулов не удастся вам встать со стула, пока вы не пододвинете ног под сиденье или не подадитесь корпусом вперед.

Чтобы понять, почему это так, нам придется побеседовать немного о равновесии тел вообще и человеческого в частности.

При создании машин, механизмов и различных конструкций важно знать, при каких условиях они будут устойчивыми, т.е. будут находиться в равновесии. Оказывается, без равновесия человек не смог бы ходить, птицы летать, а всё живое ориентироваться в окружающем их мире. Каким же образом можно добиться равновесия тела и каковы условия этого

равновесия ?

Демонстрационный эксперимент №1 «Равновесие». Линейку обвязываем ниткой, перемещаем нить по линейке, до тех пор пока не найдем положение в котором линейка будет находиться в равновесии. В этом случае говорят, что линейка подвешена в центре тяжести. Центр тяжести есть у каждого тела.

«Не существует тела, у которого

бы не было этой важнейшей характеристики.

Кто-то ею доволен, кто-то не очень,

но очень хочет ее изменить»

Альберт Эйнштейн

Конечно, речь идёт о центре тяжести. В своём труде "О равновесии плоских

тел" ещё Архимед, древнегреческий математик, физик и инженер, употреблял

понятие центра тяжести. Видимо, оно впервые было введено неизвестным

предшественником Архимеда или же им самим, но в более ранней, не

дошедшей до нас работе. Прошло 17 веков, и Леонардо да Винчи сумел найти

центр тяжести тетраэдра. Он же, размышляя об устойчивости итальянских

"падающих" башен, в том числе - Пизанской, пришёл к "теореме об опорном

многоугольнике". Что же такое центр тяжести?

Тема урока: «Центр тяжести тела. Условия равновесия тел».

Цели урока. 1.Что такое центр тяжести тела?

Как можно найти центр тяжести в различных телах?

Какие цели поставим перед собой на уроке?

Поставим цели по ключевым словам:

• Дать….(определение центра тяжести)

• Выяснить….(причины равновесия)

• Узнать…..(виды равновесия)

• Провести…..(эксперимент)

• Сделать……(выводы)-

• Применить…(вредно трение или полезно?)

Любое тело можно разделить на большое число частей. На каждую часть действует сила тяжести, направленная вертикально вниз. Следовательно, на любое тело действует очень много параллельных сил (сил тяжести его отдельных частей). Как же определить равнодействующую этих сил тяжести? Опираясь на уже полученные знания, учащиеся делают вывод, что, сложив эти силы, можно получить равнодействующую силы тяжести. Учитель поясняет, что точка приложения этой равнодействующей занимает в теле вполне определенное положение и называется центром тяжести тела.

Определение. Точку приложения равнодействующей сил тяжести, действующих на отдельные части тела, называют центром тяжести тела.

При любом положении тела центр тяжести его находится в одной и той же точке. Древнегреческий ученый Архимед впервые ввел это понятие в физику. Архимед решил ряд задач на нахождение центров тяжести различных геометрических фигур: треугольника, параллелограмма, конуса, сегмента параболы.

Если тело однородно и имеет правильную форму, то все просто. У однородных тел правильной формы центр тяжести совпадает с его геометрическим центром. Так, например, центр тяжести шара лежит в его геометрическом центре, у прямоугольного параллелепипеда — в точке пересечения диагоналей, а у треугольника — на пересечении его медиан.

Поставим опыт. Возьмем пластину неправильной формы и, по ее периметру, проделаем несколько одинаковых отверстий. Теперь подвесим пластину за одно из них. Если качать пластину, то она, после нескольких колебаний, всегда будет останавливаться в одном и том же равновесном положении. Чтобы запомнить это положение, прикрепим к оси отвес и проведем вдоль него прямую линию. Теперь подвесим пластину за другое отверстие и повторим все действия с отвесом. При этом все три отвеса проходят через одну точку — это точка и будет являться центром тяжести пластины.

Проверить это можно, если на остриё карандаша поместить фигуру в найденном центре тяжести. Она окажется в равновесии.

Положение центра тяжести может изменяться только при изменении относительного расположения частей тела. (Растяжение пружины)

Чудеса равновесия. Центр тяжести (центр масс) тела может находиться вне тела, если это тело имеет сложную форму. Это явление равновесия можно наблюдать в следующем занимательном опыте. Видео эксперимента Если из центра тяжести тела провести линию, перпендикулярную полу, то в случае, когда линия выходит за границы опоры тела, тело упадёт. Чем больше площадь опоры, чем ближе расположен центр тяжести тела к центральной точке площади опоры и центральной линии центра тяжести, тем более устойчивым будет положение тела. Проверим это утверждение, ведь большинство предметов, окружающих нас опираются на некоторую площадь. Например, дома, автомобили, станки.

Демонстрационный эксперимент №2 «Модель для демонстрации равновесия тел». Возьмем призму на шарнирах. К центру тяжести призмы прикреплен отвес. Будем постепенно менять форму призмы. Равновесие призмы остается устойчивым, пока линия отвеса проходит через площадь опоры. Как только линия отвеса оказывается на границе площади опоры, равновесие становится неустойчивым.

Физкультминутка.

Задание ученикам.

1. Сидя на стуле, выпрямить спину, ноги поставить под углом 90^о. Не наклоняя корпус вперед, и не двигая ноги под стул, попробуйте встать.

2. Попробуйте встать со стула, наклоняясь вперед.

3. Широко расставив ноги.

4. Сделайте соответствующие выводы.

Ответ. Учащиеся делают выводы о том, что для того чтобы встать необходимо, чтобы отвесная линия пересекала площадь опоры человека.

Центр тяжести тела человека находится примерно на 20 - 23 сантиметра ниже пупка. Воображаемая линия, проведённая отвесно из центра тяжести, проходит ровно между ступнями. Площадь опоры при вертикальном положении человека ограничена тем пространством, которое находится под подошвами и между стопами. Центральная точка отвесной линии центра тяжести на стопе находится на 5 см впереди от пяточного бугра.

Рассмотрим более подробно различные случаи равновесия тел. Демонстрационный эксперимент №3 «Равновесие линейки».

1. Равновесие, при котором выведенное из положения равновесия тело вновь к нему возвращается, называется устойчивым.

При устойчивом равновесии центр тяжести тела расположен ниже оси вращения и находится на вертикальной прямой, проходящей через эту ось. В устойчивом равновесии находится любое тело, висящее на нити: лампа, люстра, грузик отвеса.

2. Равновесие, при котором выведенное из положения равновесия тело не возвращается в начальное положение, называется неустойчивым.

При неустойчивом равновесии центр тяжести тела расположен выше оси вращения и находится на вертикальной прямой, проходящей через эту ось.

3. Равновесие называют безразличным, если при отклонении или перемещении тела оно остается в равновесии.

При безразличном равновесии ось вращения тела проходит через его центр тяжести, при этом центр тяжести тела остается на одном и том же уровне при любых положениях тела. В безразличном равновесии находится колеса автомобиля, велосипеда и другие вращающиеся части машин.

Это интересно. Одним из примеров сохранения устойчивости тел является известное архитектурное сооружение Пизанская башня.

Сообщение№1 (выступает ученик). Долгое время считалось, что архитектор Боннано Пизано создал башню наклонённой уже на чертежах, и то, что она сейчас падает – так и было задумано. Однако современными учёными точно установлено, что сооружение начало наклоняться со временем. В настоящий момент наклон башни составляет примерно 3° 54′. Каждый год она отклоняется на юг на 1 миллиметр. Если бы с сооружением не проводилось никаких реставраций, она бы давно уже рухнула.

В 20-м столетии на северной части фундамента был установлен тяжёлый противовес из свинца. Так как башня наклоняется на юг, это помогло остановить падение, и даже немного выровнять её. Следующим шагом стало изымание небольшого слоя грунта из-под северной части фундамента, что позволило башню ещё больше наклонить на север.

Слайд№14 - 15.

9этап. Некоторые детские игрушки позволяют проиллюстрировать те или иные физические явления и законы. Ванька-встанька (или неваляшка) возвращается всегда в вертикальное положение. Почему?

Ответ. У неваляшки (Ванька-встанька) в нижней части находится тяжёлый полушар. Центр тяжести полушара при наклоне приподнимается, возникает момент силы, возвращающий тело в состояние с низшим положением центра масс.

Обсуждение вопроса.

По принципу «неваляшки» изготовляют разные вещи: солонки и перечницы для кухни, часы,  чашка для малышей, шахматные фигуры.

16 - 17.

10 этап. В цирке. Сообщение№2 (выступает ученик).

В цирке вы часто видите удивительно ловких канатоходцев и эквилибристов. Даже дрессированные животные поражают нас своими умениями удерживать на носу разноцветные шары. Может быть, все дело в том, что они знают какие-то секреты? Равновесие предмета зависит от положения его центра тяжести. Так при ходьбе по натянутому канату или проволоке канатоходцы идут обычно с расставленными в обе стороны руками, балансируют. При каждом шаге артист старается установить центр тяжести своего тела над опорой. С длинным шестом в руках удерживать равновесие легче. То же самое делает и велосипедист, пытаясь удержать равновесие. Искусство езды на велосипеде заключается в умении поворачивать руль в нужную сторону!

Примером устойчивого равновесия является любое тело, подвешенное на нити. Это, например, бабочки, висящие на люстре и сама люстра, лимон, висящий на лимонном дереве, маятник часов. В положении устойчивого равновесия находятся и, так называемые, висящие камни. Вот что про них пишет Александр Степанович Грин в своем произведении «Качающаяся скала»: Надо сказать, что в этих местах не редкость встретить так называемую «качающуюся скалу» — весьма любопытное явление, суть которого в том, что отдельный огромный кусок скалы в незапамятные времена получает устойчивость равновесия. Он обыкновенно стоит на каменной площадке, узким концом вниз, и, если его раскачивать, он, подобно ваньке-встаньке, принимает первоначальное положение. Такие скалы весят иногда тысячи тонн, но послушны движению руки человека средней силы. Такая скала упасть не может, если, конечно, ее не взорвут динамитом.

Примерами безразличного равновесия могут служить колеса автомобиля или мотоцикла — у них ось вращения проходит через их центр тяжести.

Об устойчивости положения тела можно судить и о величине угла поворота, необходимого для приведения тела в состояние неустойчивого равновесия. Для примера рассмотрим наклонную плоскость с невысокой ступенькой и два кубика. Выясним, при каком значении угла наклона произойдет опрокидывание кубика. Однородный кубик опрокинется при угле в 45 градусов.

Пора делать выводы!

Наш урок подходит к концу делать выводы. Что больше всего вам запомнилось на уроке? Скажите одним предложением. Высказывают свое мнение.

С давних пор до нынешних времен 
Есть один закон на всей планете: 
Равновесие господствует на свете. Весь наш мир к нему приговорен». 
(Соловьева Е.)

Слайд№20. Оцените свою работу на уроке. На выходе из кабинета стоят весы. Положите жетон определенного цвета на одну из чашек весов:

1.Левая чаша весов. Белый цвет - работал хорошо, все понял и урок понравился.

2.Правая чаша весов. Красный цвет - работал плохо, ничего не понял и урок не понравился.

Слайд№21. Запишите в дневник домашнее задание. Для желающих есть творческое конструкторское задание.

Спасибо за работу на уроке! До новых встреч!
V. Первичная проверка понимания

VI. Самостоятельная работа с проверкой по эталону и самооцениванием. ТЕСТ

Центр тяжести тела. Условия равновесия тел

1. Центр тяжести - это точка приложения равнодействующей

1) действующих на тело сил

2) всех сил тяжести, действующих на тело

3) сил тяжести, действующих на все его части

4) сил тяжести, действующих на внутренние части тела

2. Как направлена равнодействующая сил тяжести, действующих на отдельные части тела?

1) Всегда вертикально вниз

2) Всегда вертикально вверх

3) Вертикально вниз, только когда тело имеет симметричную форму

4) Иногда вертикально вверх, иногда вертикально вниз, в зависимости от формы тела

3. Как изменится положение центра тяжести мяча, когда держащий его в руках футболист положит мяч на землю?

1) Сместится из центра мяча (шара) вниз

2) Его положение в мяче не изменится

3) Положение центра тяжести в мяче сместится вверх, если он положит его быстро

4. Положение центра тяжести тела изменится, если

1) привести тело в движение

2) изменить у него расположение частей

3) поднять тело вверх

4) опустить его

5. Всегда ли центр тяжести находится в самом теле? Где находится центр тяжести оболочки воздушного шара?

1) Да; в центре образуемого оболочкой шара

2) Нет; на поверхности оболочки

3) Да; в центре самой оболочки

4) Нет; в центре шара, образуемого оболочкой

6. Равновесие тела устойчивое, если при выведении его из положения равновесия оно

1) возвращается в это положение

2) не возвращается в него

3) переходит в другое устойчивое положение

7. Равновесие тела неустойчивое, если при отклонении его от положения равновесия оно

1) возвращается в это положение

2) не возвращается в него

3) переходит в другое неустойчивое положение

8. Равновесие тела будет безразличным, если при изменении его положения оно

1) начинает двигаться в любом направлении

2) возвращается в прежнее положение

3) переходит в другое безразличное равновесие

4) ведет себя непредсказуемо

9. Чтобы тело было в безразличном равновесии, его центр тяжести должен находиться

1) выше оси вращения

2) ниже оси вращения

3) на одном уровне с осью вращения

4) на одном и том же расстоянии от оси вращения

10. При неустойчивом равновесии центр тяжести тела расположен

1) выше оси вращения

2) ниже оси вращения

3) на одном уровне с осью вращения

4) на одном и том же расстоянии от оси вращения

11. Чтобы тело находилось в устойчивом равновесии, надо расположить его ось вращения

1) выше центра тяжести

2) ниже центра тяжести

3) на одном уровне с центром тяжести

4) все равно каким образом относительно центра тяжести

VII. Информация о домашнем задании, инструктаж по его выполнению.

Задание на дом:

– § 63-64

– творческое задание: (по желанию):

• Подготовить сообщение Равновесие в окружающем мире

• Творческое конструкторское домашнее задание для желающих. Инструкция.

Используя полученные знания, попробуем сделать занимательную игрушку и удивить друзей.

Ванька-встанька

1. Проткните шилом яйцо, удалите содержимое, промойте и высушите.

2. Положите в яйцо мелкие металлические гайки, и залейте воском свечи. Воск застынет и слепит все между собой гайки.

3. Заделайте дырочку и раскрасьте Ваньку-встаньку.

4. Проверьте. Как бы мы не ставили яйцо, оно всегда будет принимать вертикальное положение, так как центр тяжести смещен вниз.

VIII. Рефлексия.

Мы с вами прошли трудный путь от предположения о существовании центра тяжести до видов и условий равновесия тел. Цели нашего исследования достигнуты. В ходе нашего исследования вы показали себя хорошими наблюдательными экспериментаторами, способными не только подмечать вокруг себя все новое и интересное, но и самостоятельно проводить научное исследование.

Ребята! На столах у вас находятся анкеты, заполните их и сдайте. Мы их проанализируем.

СПАСИБО ВСЕМ ЗА УРОК!!! Урок сегодня завершён,

Но каждый должен знать: Познание, упорство, труд -  к успеху приведут!                                                                                            

Ребята,  сегодня на уроке вы работали в паре. И, надеюсь, убедились, вместе работать легче, вместе – интереснее. И как бы ни был труден путь к знаниям, вместе его преодолеть легче!!! Мне было приятно  с вами работать. Спасибо за урок!