Физические величины и их измерение. Физические приборы
Цели и задачи
- Цель: К концу урока учащиеся смогут давать определение физической величины, называть единицы СИ для основных величин, самостоятельно определять цену деления любого шкального прибора и записывать результат измерения с учётом погрешности.
- Образовательные задачи: изучить понятия «физическая величина», «измерение», «единица величины»; познакомить с Международной системой единиц (СИ); научить алгоритму нахождения цены деления шкалы прибора.
- Развивающие задачи: развивать навыки смыслового чтения при работе с текстом учебника, формировать умение анализировать информацию и делать выводы на основе экспериментальных данных.
- Воспитательные задачи: воспитывать аккуратность при выполнении записей и измерений, формировать культуру научного труда и уважение к точности данных.
Планируемые результаты
Личностные
- Формирование познавательного интереса к изучению физики как фундаментальной науки о природе.
- Понимание значимости точных измерений в повседневной жизни и техническом прогрессе.
- Развитие навыков самостоятельности в приобретении новых знаний.
Метапредметные
- Познавательные: умение выделять существенные характеристики объектов, преобразовывать информацию из текстовой в табличную форму.
- Регулятивные: умение планировать свои действия в соответствии с поставленной задачей, проводить самооценку результатов деятельности.
- Коммуникативные: умение организовывать учебное сотрудничество в парах, аргументированно выражать своё мнение.
Предметные
- Знать определения понятий: физическая величина, измерить величину, цена деления, погрешность.
- Уметь переводить единицы физических величин в систему СИ.
- Владеть навыком определения цены деления шкалы измерительного прибора (линейки, термометра, мензурки).
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Формирование ответственного отношения к учению.
- Развитие критического мышления при анализе точности полученных данных.
Регулятивные УУД
- Постановка учебной задачи на основе соотнесения того, что уже известно, и того, что еще неизвестно.
- Сличение способа действия и его результата с заданным эталоном.
Познавательные УУД
- Поиск и выделение необходимой информации в учебнике и цифровых ресурсах.
- Построение логической цепи рассуждений при выводе формулы цены деления.
Коммуникативные УУД
- Умение слушать и вступать в диалог.
- Интеграция в группу сверстников и построение продуктивного взаимодействия.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить демонстрационный набор приборов: линейка (деревянная и металлическая), термометр комнатный, термометр медицинский, мензурка (измерительный цилиндр), весы, секундомер.
- Распечатать карточки для практической работы «Определение цены деления» (по 1 на парту, 15 шт.).
- Загрузить презентацию с изображениями различных шкал приборов и интерактивную модель «Шкала линейки» (ИКТ).
- Подготовить таблицу СИ для вывода на экран или плакат.
- Проверить работу проектора и ноутбука.
Ход урока
Этап 1. Мотивация и самоопределение (3 мин)
Цель этапа: создать эмоциональный настрой на урок, заинтересовать учащихся темой измерения через исторический контекст.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | «Здравствуйте, ребята! Я рада вас видеть. Сегодня мы начинаем изучение одной из самых важных тем в физике. Посмотрите на свои руки. Знаете ли вы, что в древности люди всегда носили измерительные приборы с собой? Это были их собственные руки и ноги. Кто из вас слышал такие слова, как "локоть", "пядь", "сажень"?» | Приветствуют учителя, настраиваются на работу. Отвечают: «Да, слышали в сказках», «Это старинные меры длины». |
2 мин | «Верно! Давайте попробуем измерить ширину вашей парты в "ладонях". Приложите ладонь к краю парты и посчитайте. Сколько получилось у тебя, Максим? А у тебя, Лена? Почему результаты разные? Удобно ли было бы строить самолет или шить одежду, если бы у каждого был свой "метр"?» | Измеряют парту ладонями. Отвечают: «У меня 4 ладони», «У меня 5». Делают вывод: «Результаты разные, потому что руки у всех разные. Это неудобно, нужна единая мера». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «"Совершенно верно. Чтобы люди понимали друг друга, нужны единые правила измерений. Сегодня мы узнаем, как физики измеряют мир"».
Этап 2. Актуализация знаний и фиксация затруднения (5 мин)
Цель этапа: повторить базовые понятия (тело, явление) и выявить потребность в количественном описании объектов.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | «На прошлом уроке мы говорили о физических телах. Перед вами на столе два бруска. Опишите их, используя только качественные прилагательные (какие они?)». Затем учитель спрашивает: «А теперь скажите, какой из них длиннее и насколько? Можно ли это определить точно только на глаз?» | Описывают: «Деревянный, гладкий, твердый, прямоугольный». На второй вопрос отвечают: «Видно, что один длиннее, но точно сказать "на сколько" нельзя. Нужно измерить линейкой». |
2 мин | «То есть нам не хватает просто описания, нам нужны числа. В физике свойства тел, которые можно измерить и выразить числом, называются физическими величинами. Как вы думаете, какие еще свойства тел, кроме длины, можно измерить?» | Предполагают: «Массу можно измерить на весах», «Время», «Температуру», «Скорость». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «"Итак, мы подошли к теме нашего урока. Запишем её в тетрадь: Физические величины и их измерение"».
Этап 3. Постановка проблемы и проект выхода (4 мин)
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Цель этапа: сформулировать цель урока и план действий.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | «У меня на столе много приборов (показывает мензурку, весы, термометр). Если я дам вам незнакомый прибор, сможете ли вы сразу сказать, что он показывает? Что нам нужно знать, чтобы правильно пользоваться любым прибором?» | Формулируют проблему: «Нужно понимать, что означают черточки на нем», «Нужно знать, в каких единицах он измеряет». |
2 мин | «Правильно. Давайте составим план нашего исследования: 1. Узнать, что такое физическая величина. 2. Познакомиться с системой единиц. 3. Научиться определять цену деления прибора. Это и будут наши задачи на сегодня». | Записывают план в тетрадь или фиксируют в сознании. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «"План готов, приступаем к его реализации"».
Этап 4. Открытие нового знания (15 мин)
Цель этапа: ввести основные понятия, систему СИ и алгоритм нахождения цены деления.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
5 мин | «Откройте учебник на странице 12. Найдите определение: что значит измерить какую-нибудь величину? (Учитель выводит на экран таблицу СИ). В 1960 году была принята Международная система единиц — СИ (Система Интернациональная). В ней для каждой величины выбрана основная единица. Длина — метр (м), время — секунда (с), масса — килограмм (кг). Зарисуем таблицу в тетрадь». | Читают учебник: «Измерить величину — значит сравнить её с однородной величиной, принятой за единицу». Зарисовывают таблицу «Величина — Обозначение — Единица СИ». |
5 мин | «Теперь о приборах. У каждого прибора есть шкала. Посмотрите на экран (ИКТ: демонстрация шкалы термометра). Между числами 10 и 20 есть маленькие деления. Как узнать, сколько градусов в одном таком делении? Это называется Цена Деления (ЦД). Давайте выведем правило вместе. Что нужно сделать сначала?» | Предполагают: «Надо найти разницу между числами», «Надо посчитать, сколько там черточек». Под руководством учителя формулируют: «Найти два ближайших числа, вычесть из большего меньшее и разделить на количество делений между ними». |
5 мин | «Запишем формулу: $ЦД = \frac{a - b}{n}$, где a и b — значения двух соседних оцифрованных штрихов, n — число делений между ними. Также важно помнить про погрешность. Измерение не может быть абсолютно точным. Погрешность обычно принимают равной половине цены деления: $\Delta a = 0,5 \cdot ЦД$». | Записывают формулу и определение погрешности в тетрадь. Разбирают пример со слайда: если между 10 и 20 десять делений, то $ЦД = (20-10)/10 = 1$. |
Запись в тетрадях
- Физическая величина — свойство тела или явления, которое можно измерить.
- СИ: длина (м), масса (кг), время (с).
- Алгоритм ЦД: 1) Найти два соседних числа. 2) Вычесть из большего меньшее. 3) Разделить на число промежутков (делений) между ними.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «"Мы получили инструмент для работы с любым прибором. Теперь проверим его в деле"».
Этап 5. Первичное закрепление (7 мин)
Цель этапа: отработать навык нахождения цены деления на реальных приборах.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
4 мин | «Работаем в парах. У вас на столах лежат разные приборы: у кого-то мензурка, у кого-то термометр, у кого-то линейка. Определите цену деления вашего прибора по алгоритму. Поднимите руку, когда будете готовы назвать результат». Учитель проходит по рядам, контролируя процесс. | В парах рассматривают приборы. Считают: «Так, берем 50 и 100 мл. Разница 50. Между ними 5 делений. Значит, 50 делим на 5, цена деления 10 мл». Записывают расчет в тетрадь. |
3 мин | «Давайте проверим. Группа с мензуркой, какой ваш результат? А теперь представьте, что вода стоит на две черточки выше отметки 50. Каков объем воды с учетом погрешности?» | Отвечают: «ЦД = 10 мл. Если на две черточки выше 50, то это 70 мл. Погрешность 5 мл. Записываем: $V = (70 \pm 5)$ мл». |
Эталон решения
Для мензурки: $a=100$, $b=50$, $n=5$. $ЦД = (100-50)/5 = 10$ мл. Погрешность $\Delta V = 5$ мл. Результат: $V = (V_{изм} \pm 5)$ мл.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «"Отлично, вы справились с практической задачей. Теперь проверим, как вы усвоили теорию индивидуально"».
Этап 6. Самостоятельная работа с самопроверкой (5 мин)
Цель этапа: индивидуальная проверка усвоения темы через выполнение теста или мини-задач.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | «На экране (слайд 5) изображены три шкалы: линейка, спидометр и медицинский термометр. Запишите в тетрадь только значения цены деления для каждого случая. Время пошло!» | Самостоятельно выполняют задание в тетрадях, производя расчеты в уме или на черновике. |
2 мин | «Обменяйтесь тетрадями с соседом. На экране появились правильные ответы. Если всё верно — поставьте "+", если есть ошибка — исправьте её ручкой другого цвета. Поднимите руки те, у кого все три ответа верны». | Проводят взаимопроверку по эталону на слайде. Анализируют свои ошибки, если они есть. Поднимают руки. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «"Вижу, что большинство справилось. Тем, у кого возникли трудности, стоит еще раз перечитать алгоритм в параграфе 4"».
Этап 7. Рефлексия и домашнее задание (6 мин)
Цель этапа: подведение итогов урока, оценка собственной деятельности учащимися.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | «Наш урок подходит к концу. Давайте вернемся к нашему плану. Мы узнали, что такое физическая величина? Да. Познакомились с СИ? Да. Научились определять цену деления? Да. Примените приём "Светофор": поднимите зеленую карточку, если вам всё понятно, желтую — если остались вопросы, красную — если тема показалась очень сложной». | Анализируют свою работу, поднимают карточки соответствующего цвета. Несколько учеников озвучивают, что было самым интересным или трудным. |
3 мин | «Запишите домашнее задание. Оно будет творческим и практическим. Вам нужно будет найти дома любой измерительный прибор и описать его по плану, который я сейчас раздам». Учитель комментирует уровни сложности ДЗ. | Записывают ДЗ в дневники, уточняют детали выполнения творческого задания. |
Критерии оценивания практической работы
- «5» — Верно определена цена деления для всех предложенных приборов, расчеты записаны полностью, результат измерения представлен с учетом погрешности.
- «4» — Верно определена цена деления, но допущены неточности в оформлении записи результата или в расчете погрешности.
- «3» — Цена деления определена верно только для простых шкал (линейка), допущены ошибки в алгоритме для сложных шкал.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Какое действие в алгоритме нахождения ЦД самое важное? | Проверка осознанности понимания математической модели процесса. |
Где в быту вам пригодится умение определять цену деления? | Связь с жизненным опытом, формирование функциональной грамотности. |
Что произойдет, если мы не будем учитывать погрешность при строительстве моста? | Осознание ответственности и практической значимости точности измерений. |
Завершающее слово учителя
«"Ребята, сегодня вы сделали первый шаг к тому, чтобы стать настоящими исследователями. Мы поняли, что физика — это наука не только о словах, но и о точных числах. Помните, что даже самая маленькая черточка на приборе имеет значение. На следующем уроке мы применим эти знания в нашей первой лабораторной работе. Спасибо за работу, урок окончен!"»
Домашнее задание
Уровень сложности | Задания | Описание |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Параграфы 4, 5. Упр. 1 (письменно). | Прочитать текст, выучить определения и формулу ЦД. Решить задачи на перевод единиц в СИ. |
Средний (повышающий) | Задание на стр. 16 учебника. | Определить цену деления и предел измерения у всех измерительных приборов, которые есть у вас дома (кухонные весы, термометр, мерный стакан). |
Продвинутый (дополнительный) | Мини-проект «История одной меры». | Подготовить краткое сообщение или презентацию (3-4 слайда) о старинной мере длины или веса (фунт, пуд, ярд) и её значении в современной системе. |
Контрольный вопрос: «Как изменится цена деления, если количество штрихов между числами 0 и 10 увеличится в два раза?»