"Рычаги. Запас прочности человека"

Конспект интегрированного урока физики в 7 классе по теме «Рычаги. Запас прочности человека»

Разработала:

учитель физики МБОУ СОШ № 12 г.Пятигорска

А улова Ирина Анатольевна

Цель урока:выявить единство свойств живой и нежи­вой природы, которые существуют по единым физическим законам.

Перечень планируемых результатов у обучающихся на учебном занятии:

• систематизировать информацию по предыдущей теме «Рычаг и его свойства»;

• проследить общие физические закономерности в строении скелета человека и других животных;

• развитие навыков работы с инструкциями;

• формирование навыков самостоятельного проведения экспериментов;

• развитие навыков публичных выступлений учащихся.

Хронометраж урока

• Организационный момент (2 минуты).

• Актуализация знаний учащихся(3 минуты).

• Выступление учащихся с индивидуальным заданием об Архимеде (5 минут)

• Объяснение нового материала (10 минут).

• Закрепление материала решением задач (5 минут).

• Проведение экспериментов по группам(5 минут).

• Выводы по теме (5 минут).

• Домашнее задание (1 минута).

• Выставление оценок(2 минуты).

• Рефлексия(2 минуты).

Оборудование:  компьютер; проектор; презентация; 2 штатива; заготовки из газеты; фанера, гиря.

Х од урока.

Вступление.

Добрый день, ребята! Характерной чертой нашего времени является глубокая связь раз­личных отраслей. Произошла научно-техническая революция. Возник­ли новые науки: биофизика и экология, бионика и валеология. Клю­чевыми вопросами этих наук является взаимосвязь человека и всего, что его окружает. В этих областях еще много нового и неразгаданно­го. Сегодня на уроке мы будем обсуждать единство свойств живой и нежи­вой природы, которые существуют по единым физическим законам. Но сначала мы вспомним, чем мы с вами занимались на предыдущих уроках.

В ыступление учащихся: 2 ученика с индивидуальным заданием об Архимеде.

Слайд №1 Архимед - это удивительный человек, имя которого люди помнят уже более 2 000 лет. Он был талантливым математиком, механиком и инженером.

Каждому школьнику знакомо число π, правило равновесия рычага, «золотое» правило механики, закон плавания тел и т.д.

И мя Архимеда живёт в легендах.Один из крупных лунных кратеров (82 километра в ширину) был назван именем Архимеда в знак признания человечеством значимости его трудов.

Слайд №2 Архимед родился в 287 году до н.э. в Сиракузах на острове Сицилия. Отец Архимеда - астроном и математик Фидий - состоял в близком родстве с Гиероном, тираном Сиракуз. Отец привил сыну с детства любовь к математике, механике и астрономии.

ВАлександрии Египетской — научном и культурном центре того времени — Архимед познакомился со знаменитыми александрийскими учеными. Именно там Архимед познакомился с трудами Демокрита, Эвдокса и других выдающихся греческих геометров. С Эратосфеном он переписывался до конца жизни.

Покинув Александрию, Архимед вернулся в Сицилию. В Сиракузах он был окружён вниманием и не нуждался в средствах.

Слайд №3, 4, 5 После себя Архимед оставил миру 13 научных трактатов. Один из них посвящен рычагам. Само понятие «рычаг» было сформулировано Архимедом и создана классификация. Исследуя различные разновидности рычагов, Архимед пришел к выводу, что «рычаг находится в равновесии тогда и только тогда, когда приложенные к его плечам силы обратно пропорциональны длине этих плеч». Немного позже Архимед ввел понятие «момента силы» и сформулировал «Правило моментов».

Слайд №6, 7 Созданные на основе рычагов и блоков устройства позволили жителям Сиракуз в 212 г. до н. э. держать осаду римлян целых два года.Сооружением военных машин и обороной города руководил Архимед. Хитрые механические машины легко разоружали римлян.

Слайд №8 Жизнь Архимеда тесно переплелась с легендами. Одна из них утверждает, что Архимед однажды предложил: «Дайте мне точку опоры, и я переверну весь мир». И с точки зрения науки он абсолютно прав!

Новый материал.

Учитель: Конечно, перевернуть Землю Архимеду не удалось! Зато осмысление законов равновесия рычага, открытых Архимедом, позволило людям понять всю мудрость строения тела человека и других животных. Природа миллионы лет экспериментировала, преж­де чем сделать нас такими, какие мы сейчас есть. В скелете животных и человека все кости, имеющие неко­торую свободу движения, являются рычагами. Например, у человека кости конечностей, нижняя челюсть, череп с точкой опоры на первом позвонке, фаланги пальцев. У кошек рычагами являются подвижные когти, у многих рыб - шипы спинного плавника, у двустворчатых моллюсков - створки раковины и др. Длинные ноги оленя определяют его способность к быстрому бегу, а короткие лапы крота рассчитаны на развитие больших сил при ма­лой скорости.

Человеческое тело испытывает достаточно большую ме­ханическую нагрузку от собственного веса и от мышечных усилий, возникающих во время трудовой деятельности. На примере тела че­ловека можно проследить все известные деформации. Деформацию сжатия испытывают: позвоночник, нижние конечно­сти и ступни. Деформацию растяжения - верхние конечности, связки, сухожилия и мышцы. Изгиб - позвоночный столб, кости таза и конечностей. Кручения - шея при повороте головы, туловище в пояснице, кисти рук при вращении и т. д.

На уроках биологии вы уже знакомились со строением скелета человека.

Закрепление: распознать рычаги на скелете человека по слайдам.

Природа так мудра, что создала тело человека в соответствии с законами физики. Именно эта мудрость позволяет тяжелоатлету - штангисту поднимать штангу чудовищной массы в понятиях обычного челове­ка, а гимнастке делать немыслимые по гибкости движения и позы? Но самые длинные кости имеют форму трубки и пористо-пустотные внутри. Как же удается таким конструкциям выдерживать серьёзные нагрузки? Давайте попробуем ответить на этот вопрос с помощью опытов.

Эксперименты для групп учащихся.

Проблема: может ли трубчатое строение обеспечивать кости большую упругость?

Каждой группе учащихся выдаются карточки с инструкцией по выполнению эксперимента.

О пыт №1

О пыт №2

Для эксперимента необходимо подготовить две конструкции из газет. Установить трубки вертикально; сверху горизонтально накрыть книгой; на книгу установить груз (19 трубок выдерживают до 90 кг).

Выводы:Нам стоит похвалить Природу за ее осведомленность в вопросах сопротивления материалов. Мы про­анализировали прочность различных материалов на сжатие и изгиб, и убедились, что трубчатое строение костей обеспечивать им большую упругость!

Мы пришли к мысли о том, что строи­тельное искусство природы и человека развиваются по одному прин­ципу - экономии материалов и энергии. Природа в процессе эволюции использовала этот способ уменьшения массы человека и живот­ных для усиления прочности их скелета кости имеют пористую и полую структуру.

Физики доказали, что максимальной прочностью обладают конструкции, состо­ящие из отдельных стержней или пластин, сходящихся под углом 120°. Эти конструкции встречаются и в скелете человека: череп, грудная клет­ка, ладонь, ступня, тазовая кость. Они обладают огромной прочностью по отношению к усилиям, действующим на их выпуклую сторону. Подобная прочность сначала была отмечена наблюдениями в приро­де: оболочка яиц, орехов, панцирей жуков, раков, черепах. Эти свойства живых организмов ученые сумели распознать и позже применить на практике.

Знаменитая Эйфелева башня по своему строению напоминает труб­чатые кости человека: бедренную и берцовую. Для современной архи­тектуры характерно внимание к лучшим образцам живой природы. Ведь современные требования - это прочность и легкость. Поэтому широкое применение получили решетчатые системы в строительстве.

Заключение.

Таким образом, мы с вами сегодня на уроке смогли убедиться в том, что все в Природе закономерно и подчиняется общим законам! Природа очень мудра! И познавать её законы очень интересно и полезно.

А в заключении я хочу вам предложить закон социальный, он имеет много общего с физикой и природой!

Формула успеха: КПД = E+F + A+V + U+q + v + p = 100%

Это означает:всю свою внутреннюю энергию, силу мышц, работу мозга, емкость легких, напряжение зрения, заряд сердца, скорость мысли и плотность памяти -за высокий КПД работы!

Конечно, это шутка! Но, как известно, в каждой шутке лишь только доля шутки…

Выставление оценок.

Домашнее задание. § 60.

Рефлексия.