Измерение физических величин. Физические приборы, единицы измерения и цена деления
Цели и задачи
- Цель по SMART: к концу урока научиться распознавать физические величины и приборы для их измерения, записывать основные единицы Международной системы единиц и определять цену деления шкалы по алгоритму на примере термометра.
- Сформировать представление о физической величине как измеряемом качестве, признаке или свойстве материального объекта или явления.
- Научить объяснять, что измерить физическую величину — значит сравнить её с однородной величиной, принятой за единицу.
- Научить выбирать подходящий прибор и единицу измерения для конкретной жизненной ситуации.
- Развивать точность, сотрудничество в парах и группах, умение обосновывать ответ и проверять результат.
Планируемые результаты
Личностные
- Осознают значение точных измерений в быту, спорте, медицине, строительстве и будущей профессиональной деятельности.
- Проявляют ответственное отношение к результату измерения и понимают, что любой прибор имеет ограниченную точность.
- Принимают необходимость соблюдения единых правил и единиц измерения.
- Развивают интерес к исследовательской деятельности через самостоятельное измерение предметов класса.
Метапредметные
- Извлекают информацию из таблицы единиц измерения и изображения шкалы прибора.
- Сравнивают приборы по назначению и точности, классифицируют физические величины.
- Планируют последовательность определения цены деления и контролируют вычисления.
- Работают в паре и группе, формулируют вывод и аргументируют выбор прибора.
- Используют математическое действие вычитания и деления в практической физической задаче.
Предметные
- Знают определения физической величины и измерения.
- Называют физические величины: длину, массу, время, силу и температуру.
- Соотносят величины с обозначениями и единицами: $l$ — метр (м), $m$ — килограмм (кг), $t$ — секунда (с), $F$ — ньютон (Н), $T$ — кельвин (К).
- Умеют выбирать линейку, часы, секундомер, весы или термометр для измерения соответствующей величины.
- Умеют определять цену деления шкалы по алгоритму и объяснять, почему для более точного измерения выбирают прибор с меньшей ценой деления.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Определяют личный смысл изучения измерений через связь с повседневными задачами и спортом.
- Осознают ценность точности, аккуратности и добросовестности при проведении измерений.
- Проявляют готовность самостоятельно выбирать способ действия и отвечать за общий результат группы.
- Оценивают собственную уверенность в работе с физическими приборами.
Регулятивные УУД
- Принимают и сохраняют учебную цель: научиться определять цену деления шкалы.
- Планируют действия по предложенному алгоритму.
- Проверяют правильность единиц, арифметических действий и формулировки ответа.
- Находят ошибку в решении и вносят коррекцию.
- Оценивают результат по критериям и фиксируют затруднение в рефлексии.
Познавательные УУД
- Выделяют существенные признаки физической величины и измерительного прибора.
- Сравнивают шкалы приборов и устанавливают связь между диапазоном, ценой деления и точностью.
- Строят рассуждение по алгоритму: известные штрихи — разность — число промежутков — цена деления.
- Работают с таблицей Международной системы единиц и преобразуют информацию из изображения в запись.
- Моделируют жизненную ситуацию выбора прибора для измерения длины, времени или объёма.
Коммуникативные УУД
- Распределяют роли в группе: читатель условия, счётчик промежутков, вычислитель и докладчик.
- Слушают партнёра и задают уточняющие вопросы о выборе прибора.
- Формулируют общий ответ и приводят доказательство.
- Корректно сравнивают варианты решения и разрешают разногласия на основе алгоритма.
- Представляют результат группы классу в течение одной минуты.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить презентацию или изображения из предоставленного материала: определение физической величины, определение измерения, таблицу единиц и пример шкалы термометра с отметками 100 и 80.
- Подготовить реальные приборы: линейки, рулетки, секундомер или часы, термометр, мерный стакан; проверить исправность и безопасность оборудования.
- Распечатать карточки трёх уровней — по одной на каждого ученика, всего по числу учащихся класса.
- Распечатать на каждую группу лист с изображением термометра и алгоритмом определения цены деления.
- Подготовить таблицу для доски: «Величина — обозначение — единица — прибор».
- Подготовить стикеры трёх цветов для приёма «Светофор» и листы для групповых ответов.
- На доске заранее записать тему урока и оставить место для алгоритма: $C=(a-b):n$.
- Организовать рабочие места для групп по четыре человека; для физкультминутки освободить проход между рядами.
- Подготовить таймер на телефоне или компьютере и проектор для демонстрации изображений из источника.
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и мотивация (3 мин)
Цель этапа: включить учащихся в работу и показать практическую значимость точных измерений.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель приветствует класс: "Здравствуйте, ребята. Проверьте, пожалуйста, наличие тетради, ручки и линейки. Сегодня мы будем не только говорить о физических величинах, но и выполнять настоящие измерения. Посмотрите на предметы на столе: линейку, секундомер и термометр. Как вы думаете, что объединяет эти приборы?" | Проверяют готовность, рассматривают приборы, формулируют предположения: "С их помощью что-то измеряют", "У каждого прибора есть шкала". |
2 мин | Учитель показывает на экране две ситуации: спортсмену нужно определить время забега, а ученику — отрезать нитку длиной 17 см. Учитель задаёт проблемный вопрос: "Можно ли выполнить эти задания достаточно точно любым предметом? Почему для разных измерений нужны разные приборы?" Использует приём «Проблемный диалог». | Обсуждают вопрос с соседом 30 секунд, затем высказываются: "Для времени нужен секундомер, а для длины — линейка", "Точность зависит от делений прибора". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Вы уже предположили, что измерение связано с прибором, единицей и точностью. Сегодня мы проверим эти предположения и научимся определять цену деления шкалы."
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
5 мин | Учитель проводит небольшую проверочную работу по прошлой теме. Раздаёт задания, напоминает: «Работаем самостоятельно, внимательно читаем условия и записываем ответы полностью». По завершении собирает работы для проверки. | Самостоятельно выполняют задания по прошлой теме, оформляют ответы и сдают работы. |
Этап 2. Актуализация знаний и физкультминутка (5 мин)
Цель этапа: актуализировать представления о свойствах объектов, единицах и приборах через быстрые задания и двигательную активность.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель проводит игру «Прибор — величина»: "Я называю величину, а вы показываете рукой условное движение прибора и называете его. Длина, время, температура, масса. Теперь наоборот: я показываю линейку, часы, термометр или весы на экране, а вы называете измеряемую величину." | Выполняют движения: для длины «прикладывают линейку», для времени «нажимают кнопку секундомера», для температуры «показывают термометр», для массы «изображают весы». Отвечают: "Длину измеряют линейкой", "Время — секундомером". |
2 мин | Учитель организует физкультминутку: "Встаньте рядом с партой. На слово «метр» вытяните руки вперёд, на слово «секунда» сделайте один хлопок, на слово «килограмм» изобразите подъём груза, на слово «кельвин» поднимите руки вверх. Я буду менять порядок слов, поэтому действуйте внимательно." | Выполняют движения по сигналу, затем садятся и записывают в черновике две знакомые единицы измерения. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы вспомнили, что разные свойства объектов измеряют разными приборами и выражают разными единицами. Теперь уточним, что именно в физике называется величиной и измерением."
Этап 3. Открытие понятий и постановка учебной задачи (6 мин)
Цель этапа: вывести определения физической величины и измерения через проблемный диалог.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель демонстрирует на экране формулировку из материала: «Физическая величина — это измеряемое качество, признак или свойство материального объекта или явления». Затем спрашивает: "Какие слова здесь являются ключевыми? Можно ли назвать длину парты физической величиной? А её цвет? Почему?" | Выделяют слова «измеряемое свойство», сравнивают примеры и отвечают: "Длина — физическая величина, потому что её можно измерить", "Цвет обычно описывают, но в данной теме его не измеряют как физическую величину". |
3 мин | Учитель показывает вторую формулировку: «Измерить физическую величину — значит сравнить её с однородной величиной, принятой за единицу». Учитель предлагает ситуацию: "Длина парты равна четырём шариковым ручкам. Можно ли считать такой результат удобным для сравнения с результатом другой группы? Что изменится, если использовать метр?" | Обсуждают в парах, формулируют: "Результаты будут разными, если ручки разной длины", "Общая единица нужна для сравнения результатов". Записывают тему и цель урока. |
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Запись в тетрадях
Физическая величина — измеряемое качество, признак или свойство материального объекта или явления. Измерить физическую величину — значит сравнить её с однородной величиной, принятой за единицу.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Итак, измерение становится понятным и сравнимым, когда мы указываем величину, число и единицу. Сейчас рассмотрим, какие единицы приняты во всём мире и как они связаны с приборами."
Этап 4. Международная система единиц и групповая работа (7 мин)
Цель этапа: научить соотносить физические величины, обозначения, единицы и измерительные приборы.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель выводит на экран таблицу: «Длина — $l$ — метр (м); масса — $m$ — килограмм (кг); время — $t$ — секунда (с); сила — $F$ — ньютон (Н); температура — $T$ — кельвин (К)». Объясняет: "Международная система единиц — единая мировая система измерения физических величин. Она помогает учёным и специалистам разных стран понимать результаты друг друга." | Читают таблицу, находят обозначения и единицы, задают уточняющие вопросы: "Почему температура обозначается буквой $T$?" |
3 мин | Учитель делит класс на группы по четыре человека и раздаёт карточки «Величина — обозначение — единица — прибор». Инструкция: "Соедините четыре элемента для каждой величины. Распределите роли: один читает, второй ищет обозначение, третий проверяет единицу, четвёртый готовит сообщение. Время — три минуты." | В группах составляют пары: длина — $l$ — м — линейка; масса — $m$ — кг — весы; время — $t$ — с — секундомер; температура — $T$ — К — термометр; сила — $F$ — Н — динамометр. |
2 мин | Учитель организует проверку: "Поднимите листы. Каждая группа назовёт одну строку и объяснит, почему выбран именно такой прибор. Если есть расхождение, проверяем не голосованием, а смыслом величины." | Докладчики представляют по одной строке, остальные сверяют с таблицей и исправляют ошибки. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Теперь мы умеем назвать величину, её обозначение, единицу и прибор. Но одной единицы недостаточно: нужно понимать, насколько мелко прибор разделён. Для этого существует цена деления."
Этап 5. Открытие алгоритма определения цены деления (8 мин)
Цель этапа: вывести и применить алгоритм определения цены деления на примере шкалы термометра.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель показывает увеличенное изображение шкалы термометра: "Рассмотрите участок шкалы, где отмечены значения 100 и 80. Между ними расположены десять одинаковых промежутков. Как узнать значение одного промежутка?" Учитель не сообщает формулу сразу, а ведёт проблемный диалог. | Рассматривают изображение, считают промежутки, предполагают: "Нужно найти разность 100 и 80, а затем разделить её на число промежутков". |
3 мин | Учитель формулирует определение: "Цена деления — это расстояние между ближайшими штрихами шкалы, выраженное в единицах величины. Алгоритм состоит из трёх действий: найти два ближайших известных штриха; вычесть из большего меньшее; разделить полученное число на количество промежутков между ними. Запишите алгоритм." | Записывают алгоритм, подчёркивают слова «промежутков», а не «штрихов», задают вопросы. |
3 мин | Учитель решает пример вслух: "Берём 100 и 80. Находим разность: $100-80=20$. Считаем десять промежутков. Делим: $20:10=2$ °F. Значит, цена деления данной шкалы равна $2$ °F. Обратите внимание: ответ обязательно содержит единицу измерения." | Следят за решением, проговаривают каждый шаг, записывают формулу и ответ. |
Запись в тетрадях
Цена деления — расстояние между ближайшими штрихами шкалы. Алгоритм: 1) найти два ближайших известных штриха; 2) вычесть из большего меньшее; 3) разделить разность на число промежутков. Формула: $C=(a-b):n$, где $a$ и $b$ — значения известных штрихов, $n$ — число промежутков.
Эталон решения
1. Известные штрихи: 100 и 80. 2. Разность значений: $100-80=20$ °F. 3. Число промежутков: $n=10$. 4. Цена деления: $C=20:10=2$ °F. Ответ: цена деления равна $2$ °F.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы вывели общий способ определения цены деления. Теперь проверим его на задачах, где нужно не только считать промежутки, но и выбирать самый подходящий прибор."
Этап 6. Первичное закрепление в парах (7 мин)
Цель этапа: закрепить выбор прибора и применение алгоритма определения цены деления в практических ситуациях.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель раздаёт парам карточку: "Варе нужно отрезать от мотка нитку длиной 17 см. На рисунке показаны три линейки. Выберите ту, которая лучше всего подходит, и объясните выбор через цену деления. Не называйте только номер: укажите, какая шкала позволит измерить 17 см точнее." | В парах рассматривают изображение трёх линеек из материала, сравнивают цену деления и формулируют: "Подходит линейка с наименьшей ценой деления, потому что она позволяет точнее отложить 17 см". |
2 мин | Учитель предлагает задачу: "Коля хочет измерить время, за которое Олег пробегает один километр. Есть песочные часы, будильник и секундомер с дополнительным малым циферблатом. Какой прибор выбрать для максимально точного измерения? Обоснуйте ответ." | Обсуждают в парах, выбирают секундомер, объясняют: "Он предназначен для измерения времени забега и имеет мелкие деления; его цена деления меньше, чем у песочных часов и будильника". |
2 мин | Учитель просит две пары представить решения и напоминает: "Ответ строим по схеме: прибор — цена деления или сравнение шкал — причина выбора." | Пары выступают, остальные отмечают в карточке наличие прибора, обоснования и единицы измерения. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Вы применили алгоритм не только к шкале, но и к выбору прибора. Осталось самостоятельно проверить, умеете ли вы определять цену деления и объяснять точность измерения."
Этап 7. Самостоятельная работа с самопроверкой (6 мин)
Цель этапа: диагностировать индивидуальное понимание алгоритма и единиц измерения.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
4 мин | Учитель раздаёт карточки трёх уровней. Базовый вариант: определить цену деления шкалы, на которой два известных значения равны 60 и 40, между ними 10 промежутков. Средний вариант: выбрать прибор для измерения времени километрового забега и объяснить выбор. Повышенный вариант: объяснить, почему результат измерения нельзя считать абсолютно точным, если цена деления прибора велика. Учитель говорит: "Выберите уровень, который позволит честно показать свои знания. В решении обязательно запишите единицу." | Индивидуально выполняют выбранное задание. Для базового варианта вычисляют $C=(60-40):10=2$ единицы шкалы; для среднего выбирают секундомер; для повышенного связывают точность с размером минимального деления. |
2 мин | Учитель показывает эталон на экране и организует самопроверку: "Проверьте три позиции: правильно ли выбраны известные штрихи, посчитаны ли именно промежутки, записана ли единица. Поставьте рядом с работой знак «+», если всё совпало, или отметьте место затруднения." | Сверяют решение, исправляют ошибки другим цветом, отмечают затруднение. Поднимают зелёную, жёлтую или красную карточку по приёму «Светофор». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Самопроверка показала, что алгоритм работает только при внимательном счёте промежутков и обязательной записи единицы. На следующем этапе обобщим, как величина, прибор, единица и цена деления связаны между собой."
Этап 8. Включение знаний в систему и рефлексия (3 мин)
Цель этапа: обобщить содержание урока и зафиксировать личный результат ученика.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель предлагает заполнить устную схему: "Закончите цепочку: измеряемое свойство — это ...; прибор показывает ...; результат записываем с ...; цену деления находим по алгоритму ..." Затем задаёт вопрос: "Почему для точного измерения выбирают прибор с меньшей ценой деления?" | Отвечают: "Физическая величина", "числовое значение величины", "единицей измерения", "разность делим на число промежутков". Формулируют: "Меньшая цена деления позволяет заметить меньшие изменения и получить более точный результат". |
1 мин | Учитель проводит «Билет на выход»: "На стикере напишите одно новое понятие, один прибор с измеряемой им величиной и один шаг алгоритма, который нельзя пропустить." | Заполняют стикер и прикрепляют его к доске в одну из колонок: «Понял», «Нужно повторить», «Остался вопрос». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Сегодня вы установили, что измерение — это сравнение с единицей, научились соотносить величины и приборы и определять цену деления шкалы. По вашим стикерам я увижу, какой шаг алгоритма нужно повторить в начале следующего урока."
Критерии оценивания практической работы
- «5» — правильно определены физические величины и приборы, заполнены все строки таблицы единиц, верно применён алгоритм и записан ответ с единицей измерения; групповое объяснение содержит обоснование выбора прибора.
- «4» — правильно выполнена основная часть заданий, но допущена одна неточность в обозначении, единице или подсчёте промежутков; ход рассуждения сохранён.
- «3» — распознаны основные приборы и величины, но допущены две ошибки в единицах или алгоритме; ответ требует помощи при самопроверке.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Что такое физическая величина и что значит её измерить? | Проверка понимания ключевых определений урока. |
Какой прибор вы выберете для измерения времени забега и почему? | Выявление умения связывать жизненную ситуацию, прибор и точность. |
Какой шаг алгоритма определения цены деления оказался самым сложным? | Выявление точки затруднения в практическом действии. |
Почему ответ нельзя записывать без единицы измерения? | Осознание роли Международной системы единиц и корректности результата. |
Завершающее слово учителя
"Сегодня мы заложили основу физического измерения. Мы выяснили, что физическая величина — это измеряемое свойство, а результат измерения должен содержать число и единицу. Вы научились выбирать прибор и находить цену деления по трём действиям. Самая частая ошибка — считать штрихи вместо промежутков, поэтому дома обязательно проверьте этот шаг. На следующем уроке мы продолжим работу с измерениями и точностью получаемых результатов."
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Составить таблицу из пяти строк: длина, масса, время, сила, температура; для каждой указать обозначение, единицу Международной системы и подходящий прибор. Решить 2 задания на определение цены деления по известным значениям двух штрихов и числу промежутков. | Закрепляет основные понятия и алгоритм; при проверке смотреть на правильность обозначений, единиц и подсчёт промежутков. |
Средний (повышающий) | Решить 3 практические задачи на выбор прибора: отмерить длину 17 см, измерить время километрового забега, отмерить объём 125 мл. Для каждой ситуации объяснить, почему выбранный прибор обеспечит наиболее точный результат. | Развивает умение применять знания в жизненном контексте; при проверке оценивать наличие аргумента о цене деления. |
Продвинутый (дополнительный) | Подготовить мини-исследование: выбрать дома два измерительных прибора, зарисовать или сфотографировать их шкалы, найти два известных штриха, посчитать промежутки и определить цену деления по формуле $C=(a-b):n$. | Формирует исследовательские навыки и самостоятельное применение алгоритма; при проверке обратить внимание на корректность выбора штрихов, число промежутков и единицу ответа. |
Контрольные вопросы перед выходом: «Что называют физической величиной? Что значит измерить физическую величину? Назовите единицу длины и прибор для её измерения. Чем цена деления отличается от значения, которое показывает прибор? Какие три действия входят в алгоритм определения цены деления?»
