Изучение темы "Давление твердых тел" в 7-м классе с использованием дискретного подхода получения знаний: выделение доминирующих элементов знания
Урок 1 – урок изучения нового материала.
Цели урока:
Ввести понятие новой физической величины – давления, познакомиться с единицами давления.
Выяснить зависимость давления от силы давления и площади опоры и, как следствие, способов увеличения и уменьшения давления.
Ход урока
1 этап – постановка задачи урока
2 этап – изучение нового материала: самостоятельная работа учащихся с учебником (п. 33, 34) по выделению доминирующих (новых) элементов знаний (ДЭЗ)
Учащиеся составляют вопросы по ДЭЗ.
3 этап - проверка усвоения нового материала: коллективное обсуждение вопросов ДЭЗ и ответов к ним. Вопросы учащиеся записывают в тетради. Ответы проговариваем устно, чтобы дома записать их в тетрадь.
При этом демонстрируется опыт, описанный в учебнике (дощечка с гвоздями и гирей).
4 этап - подведение итогов урока. Запись домашнего задания. Домашнее задание: ответить на поставленные вопросы в тетради.
Изученный материал по выделению ДЭЗ по данной теме может быть представлен учащимся в следующем виде
действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности.
5. Что надо знать, чтобы определить давление?
78
Надо знать силу и площадь
6. Как определить давление?
78
Давление = сила/ площадь
7. Как обозначается давление?
78
Р
8. Формула для вычисления давления
79
Р= F/S
9.Физический смысл давления
78
Давление численно равно силе, действующей на единицу площади.
10. Что принимается за единицу давления?
79
За единицу давления принимается такое давление, которое производит сила в 1 Н, действующая на поверхность площади в 1 м2 , перпендикулярно этой поверхности.
11. Единица давления в СИ
79
[P] = 1 H/м2
12. Наименование единицы давления в СИ
79
[ Р ] = 1 Па
13. Какие еще единицы давления используются и связь их с основной единицей.
79
1кПа = 1000 Па
1 г Па = 100 Па
1 Па = 0,001 кПа
1 Па = 0,01 гПа
14. Формулы для вычисления силы давления и площади опоры
F = p*S
S= F/P
15. Способы увеличения и уменьшения давления
80
81
P увеличивается при увеличении F или уменьшения S
P уменьшается при уменьшении F или увеличении S
Урок 2. Решение задач по теме “Давление”
Цель урока: Проверить усвоение материала. Выработка умений и навыков решения задач.
1 этап - Постановка задач урока.
2 этап – работа с вопросами ДЭЗ. Это может быть работа учащихся в группах или фронтальный опрос.
3 этап – решение задач.
4 этап - подведение итогов урока. Анализ и оценка успешности достижения цели, перспективы последующей работы.
Примеры задач для закрепления.
Качественные задачи.
№1. Дано 2 кирпича. Как следует их расположить, чтобы давление, оказываемое ими на пол, было максимальным? минимальным?
№2. Можно ли по следу на контрольной пограничной полосе определить, прошел ли человек без груза или он нес какой-то тяжелый груз?
№3. Сумки, предназначенные для переноски значительных тяжестей, снабжают широким ремнем и даже широкой прокладкой на плечо. Для чего это делают?
№4. Почему трудно или даже невозможно идти в обуви, если в нее попал небольшой камешек?
№5. Для чего животным нужны когти, зубы, бивни, рога? Почему они имеют острые концы?
№6. Какой физический смысл заложен в русской пословице “шила в мешке не утаишь”?
№7. Что означает высказывание “Давление на стол равно 25 Па”? Означает ли это, что в каждой точке стола давление 25 Па?
№8. На столе лежит тело, оказывающее на стол давление 200 Па. Площадь поверхности стола 1м2, а площадь опоры тела 10 см2. Во всех ли точках стола давление равно 200 Па?
№9. Сила давления, которую оказывает мальчик на пол, равна 500 Н. Какую массу он имеет?
№10. Мальчик имеет массу 40 кг. Чему равна сила давления, которую он оказывает на пол?
№11. Каким образом человек, стоящий на полу, может быстро удвоить свое давление на пол?
№12. Два тела имеют одинаковую массу. Площадь опоры одного из них в 3 раза больше, чем у другого. Как отличаются величины давлений этих тел на стол?
№13. Два тела имеют массы, отличающиеся друг от друга в 5 раз. Могут ли эти тела оказывать одинаковые давления на стол? В каком случае?
№14. Масса одного тела в 5 раз больше, чем масса другого. Площадь опоры этого тела в 2 раза меньше. Какое тело оказывает большее давление и во сколько раз?
Далее учащимся предлагаются разноуровневые письменные задания. Учащиеся самостоятельно выбирают группу заданий в зависимости от собственной подготовки и способностей. Работа с этими заданиями продолжается и дома.
Задания уровня “А”
А.1. Рассчитайте давление, которое производит вагон весом 200 кН на рельсы, если площадь соприкосновения всех колес вагона с рельсами равна 0,002 м2. Ответ: 100 МПа.
А.2. Лыжник оказывает на снег давление равное 1875 Па. Определите силу давления лыжника на снег, если длина каждой лыжи 2 м, а ширина 12 см. Ответ: 900 Н.
А.3. Определите давление, оказываемое на почву катком весом 45 кН, если его площадь опоры равна 1500 кПа. Ответ: 300 кПа.
А.4. Автомобиль, имея площадь соприкосновения каждой шины с дорогой 116 см2, оказывает давление на дорогу 500 кПа. Определите силу давления автомобиля на дорогу. Ответ: 23,2 кН.
А.5. Какое давление производит на пол мальчик массой 35 кг, если общая площадь подошв его ботинок, соприкасающихся с полом, равна 200 см2? Ответ: 17,15 кПа.
Задания уровня “В”
В.1. Александровская колонна в Петербурге имеет массу 600 т и площадь опоры 10 м2. Определите давление колонны на опору. Ответ: 588 кПа.
В.2. Опорная площадь гусениц трактора 1,2 м2. Какова масса трактора, если его давление на почву равно 35 кПа? Ответ: 4286 кг.
В.3. Чему равно давление четырехосного прицепа с грузом на дорогу, если площадь соприкосновения каждого колеса с дорогой равна 130 см2? Масса прицепа с грузом составляет 2т. Ответ: 188 460 Па.
В.4. Предел прочности при сжатии для некоторых разновидностей гранита (давление, при котором разрушается гранит) достигает 250 МПа. Можно ли плоскую плиту из такого гранита использовать в качестве основания для сооружения, масса которого 78,3 т, а площадь основания – 1,8 м2? Ответ: можно.
В.5. Ширина лезвия коньков равна 5 мм, а длина той части лезвия, которая опирается на лед, составляет 27 см. Вычислите давление, производимое коньками на лед, если масса стоящего на коньках мальчика вместе с коньками и костюмом равна 43,5 кг. Ответ: 158 кПа.
В.6. Определите массу катка, работающего на укатке шоссе. Площадь опоры катка 0,15 м2, а давление, оказываемое им, равно 350 кПа. Ответ: 5,36 т.
В.7. Какую наибольшую массу может иметь двухосный груженый вагон, если допустимое давление на железнодорожные рельсы равно 10000 Н/см2, а площадь соприкосновения одного колеса с рельсом равна 5 см2? Ответ: 20,4 т.
В.8. По льду на реке движется танкетка массой 1 т. Ширина ее гусениц равна 140 мм, длина – 90 см. Провалится ли танкетка под лед, если он выдерживает давление не более 5 Н/см2? Ответ: провалится.
В.9. Ураганный ветер силой 10 баллов создает давление на преграду 1 кПа. Какова средняя сила давления ветра на стену дома высотой 15 м и длиной 20 м, если ветер дует перпендикулярно поверхности дома? Ответ: 150 кН.
В.10. Длина стола 1,2 м, ширина 75 см. Стол имеет 4 ножки с площадью основания 9 см2 каждая. Масса стола 18 кг. Какое давление на пол производит стол? Чем у будет равно давление, если перевернуть стол ножками вверх? Ответ: 49 кПа; 196 Па.
Задания уровня “С”
С.1. Какой максимальный груз может взять с собой охотник массой 80 кг, если допустимое значение давления на снег (чтобы охотник не провалится) составляет 4 кПа? Охотник использует снегоступы (широкие и короткие плетеные пластинки), имеющие следующие размеры: длина 60 см, ширина 22 см. Ответ: 28 кг.
С.2. Мраморная колонна объемом 8 м3, имеет площадь основания 1,6 м2. Какое давление она оказывает на грунт? Ответ: 6468 Па.
С.4. Высота медного цилиндра равна 5 см. Чему равна высота алюминиевого цилиндра, оказывающего на стол такое же давление, если его диаметр равен диаметру медного цилиндра? Ответ: 16,5 см.
С.5. Масса первого тела в 2 раза больше, чем масса второго. Площадь опоры этого тела в 5 раз меньше. Какое тело оказывает большее давление на опору и во сколько раз? Ответ: первое в 10 раз больше.
С.6. Определите давление, производимое чугунной болванкой на пол. Высота болванки 50 см. Ответ: 34,3 кПа.
С.7. Определите давление бетонной сваи высотой 4 м на грунт. Ответ: 86240 Па.
С.8. Рассчитайте высоту гранитной колонны, оказывающей на грунт давление, равное 218400 Па. Ответ: 8,6 м.
С.9. На столе лежит железный куб, объем которого равен 1 дм3. Определите давление, производимое кубом на стол.Ответ:7644 Па.
С.10. Какое давление оказывает на дорогу автомобиль массой 800 кг, если в нем находятся 4 человека общей массой 320 кг? Сцепление с дорогой каждого колеса шириной 25 см составляет 12 см. Ответ: 91,5 кПа.
