конструктор процессов – ПЛАВАНИЕ ТЕЛ

Пояснительная записка. Создано несколько обучающих конструкций, в которых зафиксирована логика БЫЛО-СТАНОВИЛОСЬ-СТАЛО- БЫЛО- и т. д. Эти, и другие им подобные, надо создавать учащимся вместе с учителем и без него. Затем свою конструкцию надо презентовать. Если быстро щёлкать, то можно просматривать мультфильм процессов. Можно прокручивать в замедленном виде и обсуждать увиденные особенности. При детальном анализе и обсуждении нужен стоп-кадр. Полезно прокручивать снизу- вверх и обсуждать (даже если получается нереальный процесс). В зависимости от целей, которые подразумевает учитель, можно широко и глубоко «фантазировать», например: допускать ошибки; использовать нереальные числовые значения для величин; создавать «неправильные» конструкции и т. д.

1.Конструкцию 1,2 «прокрутить», например, после опытов: погружение в воду грузов; всплывание грузов; погружение грузов подвешенных на динамометре, и т. д. 2.На конструкциях 1,2 учитель показывает как конструируются процессы, например: тело уже начало погружаться, но в этот момент стали добавлять более плотный раствор жидкости. Таким образом конструкции 1,2 можно использовать как «заготовки-полуфабрикаты». 3. Подробно разобрать, например, конструкцию Предлагать для самостоятельного конструирования уже созданные конструкции (часть слайдов можно удалить, оставив себе копию оригинала, например, оставить только слайд БЫЛО). 5. Предлагать самостоятельно задумать конструкцию и реализовать её. 6. Выполнение конструкторских заданий предлагать на уроках и во внеурочное время, например на ИКТ при изучении PowerPoint. 7. Таблицы составлены в Word – если их распечатать, то можно выполнять в ручную (без компьютера). Методические рекомендации Примечание. Применять свой конструктор начинаю в учебном году, поэтому методически я, пока, не силён. Но ОЧЕНЬ надеюсь, что коллеги опробуют и поделятся со мной своими находками в методическом плане и новыми конструкциями. Например. Я думаю, что если показывать промежуточные этапы выполнения конструкции учителю и ученикам, то очень удобно призывать к рефлексии, то есть к рассмотрению оснований собственных действий.

2 г/см 3 0,5 см 3 50 г 1 см 3 4 см 3 0,5 г/см 3 1 г/см 3 2 г/см 3 0,5 г/см 3 1 г/см 3 Элементы конструкций для конструирования различных состояний и процессов 100 г Сжатая и зафиксированная пружина

2 г/см 3 0,5 см г 1 см 3 15 см 3 0,5 г/см 3 Пример сконструированного состояния. Примечание: числовые значения для элементов нужно менять 10 см 3 4 см 3 Линейка для масштабирования СИЛ-стрелок; Ц.Д.= …. Объём вытесненной жидкости Тело объёмом 4 см 3 Масса тела Масса добавленных тел Добавленный объём для тела Плотность жидкости 2 см 3. Плотность добавленной жидкости 0,5 см 3. Итоговая плотность 2,5 см г Система с блоками

Расчётное условие для тела Сравнение условий или другое условие > = < Расчётное условие для среды числовые значения получение числа сравнение получение числа ожидаемые действия и изменения В PowerPoint предлагаю коротко описать СЛОВАМИ начальное состояние. Если эту таблицу распечатать на А4, то здесь можно рисовать начальное состояние и, например, начало дальнейшего процесса БЫЛО числовые значения поучение числа сравнение получение числа ожидаемые действия и изменения Описать СЛОВАМИ процесс, а на А4 рисовать несколько рисунков для этапов процесса СТАНОВИЛОСЬ ПРОЦЕСС числовые значения получение числасравнениеполучение числа ожидаемые действия и изменения Описать СЛОВАМИ концовку процесса и конечное состояние, а на А4 рисовать СТАЛО Задание ПРОГРАММИСТУ для моделирования задуманного процесса. Примечание: структура таблицы может быть и другой (смотри конструкцию 3 )

НАЧАЛО конструкции 1. Процесс погружения-всплытия тела на «языке» вытесненной воды- плотность-объём Задание 1. Продемонстрировать несколько реальных опытов погружения грузиков в воду (сфотографировать и поместить несколько фото): Задание 3. Прокрутить процесс от КОНЦА к НАЧАЛУ и прокомментировать Задание 2 (общее для учителя и учеников). Сформулировать БЫЛО+ДЕЙСТВИЕ+ИЗМЕНЕНИЕ+СТАЛО и на каждом слайде зафиксировать поэтапное погружение-всплытие тела и прокомментировать каждый слайд.

4 см 3 БЫЛО

0,5 см 3 4 см 3 ИЗМЕНЕНИЕ 1 0,5 см 3

4 см 3 ИЗМЕНЕНИЕ 2 0,5 см 3

4 см 3 ИЗМЕНЕНИЕ 3 0,5 см 3

4 см 3 ИЗМЕНЕНИЕ 4 0,5 см 3

4 см 3 ИЗМЕНЕНИЕ 5 0,5 см 3

4 см 3 ИЗМЕНЕНИЕ 6 0,5 см 3

4 см 3 СТАЛО 0,5 см 3

КОНЕЦ конструкции 1 Итоговые комментарии и выводы

НАЧАЛО конструкции 2. Погружение тела на «языке сил-стрелок» Задание 1 (общее для учителя и учеников). Сформулировать БЫЛО+ДЕЙСТВИЕ+ИЗМЕНЕНИЕ+СТАЛО и на каждом слайде зафиксировать поэтапное изменение «сил-стрелок» при погружение тела и прокомментировать каждый слайд. Задание 2. Прокрутить процесс от КОНЦА к НАЧАЛУ и прокомментировать

4 см 3 Сила тяжести Описание СТРЕЛОК Сила Архимеда

4 см 3 Было

0,5 см 3 4 см 3 изменение 1 0,5 см 3

4 см 3 изменение 2 0,5 см 3

4 см 3 изменение 3 0,5 см 3

4 см 3 изменение 4 0,5 см 3

4 см 3 изменение 5 0,5 см 3

4 см 3 Изменение 6 0,5 см 3 Тело ударилось о дно с некоторой силой

0,5 см 3 4 см 3 стало 0,5 см 3 Тело…1… давит на дно с некоторой силой: вес тела…2… равен нулю Вопрос. Куда надо поставить предлог НЕ (1 или 2), если длина стрелок равна?

КОНЕЦ конструкции 2 Итоговые комментарии и выводы

НАЧАЛО конструкции 3. «Борьба сил» при наливании воды в ёмкость с бруском Задание 2. На каждом слайде зафиксировать поэтапное изменение «сил-стрелок» при наливании воды и прокомментировать каждый слайд. Задание 3. Прокрутить процесс от КОНЦА к НАЧАЛУ и прокомментировать Задание 1. Продемонстрировать опыт: в ёмкость, в которой стоит деревянный брусок, постепенно наливают воду (поместить рисунки или фото).

800 г Ёмкость с деревянным бруском массой 800 гр Описание элементов конструкции см 3 Порции налитой воды Пружина ( работает на растяжение ) проградуирована в ньютонах ρ= 1 г/см 3 - плотность воды

Вес тела Р (сила с которой тело давит на дно) 2 Н Сила тяжести F T = 4 Н Сила Архимеда F A 0 Н Масштаб сил-стрелок: 1 см = 2Н Масштаб сил-стрелок: 1 см = 1Н

0 800 г Было

0 800 г 200 см 3 Действие: налили воду

0 800 г Изменение см 3

0 800 г Изменение см 3

г Изменение см 3

г 200 см 3 Действие: ещё добавили воду 400 см 3

г Изменение см см 3

г Изменение см см 3

г Изменение см см 3

г 200 см см 3 Действие: добавили новую порцию воду 400 см 3

г Изменение см см 3

г Изменение см см 3

г Изменение см см 3

г 200 см см см 3 Действие: добавили новую порцию воду

г Изменение см см см 3

г Изменение см см см 3

г Изменение см см см 3

г 200 см см см 3 СТАЛО: тело оторвалось от дна

ПРОДОЛЖЕНИЕ конструкции 3 Промежуточные комментарии и выводы Задание. Продолжить наливать воду. Примечание. Масштаб надо изменить.

Место для рисунков этапов процесса (карандашём) БЫЛО F T = 8F упр = 0F A = 0 Расчётное условие веса тела F T + F упр – F A = N=P действиеналили воды V=400 cм 3 изменение – 4 = 6 действиедобавили воды V= – 8 = 4 изменение 2848 действиедобавили воды V= – 12 = 2 изменение действиедобавили воды V= – 16 =0 изменение СТАЛО Тело оторвалось от днаВес тела стал равен нулю БЫЛО действие изменение 1 действие изменение 2

КОНЕЦ конструкции 3 Итоговые комментарии и выводы

НАЧАЛО конструкции 4. Процесс погружения и всплытия подводной лодки Задание 1. Загружать в подводную лодку грузы, закачивать и выкачивать балласт (воду).

100 г 100 гр - помещаемый на лодку груз. - закачиваемая или выкачиваемая вода (балласт) FAFA FTFT

? ? ?см г Было: лодка плавала

? ? ?см г Действие: лодку загрузили 100 г

? ? ?см г 100 г Изменение 1

? ? ?см г 100 г Событие: ………………………… ? ? ?см 3

600 г 100 г Изменение 2 ? ? ?см 3

600 г 100 г Действие: лодку ещё загрузили ? ? ?см г

? ? ?см г 100 г ? ? ?см г Изменение 3

? ? ?см г 100 г ? ? ?см г ? ? ?см 3 Событие: …………………………

? ? ?см г 100 г ? ? ?см г Изменение 4 ? ? ?см 3

600 г 100 г ? ? ?см г ? ? ?см гр 100 гр Действие: закачали две порции воды (балласт)

? ? ?см г 100 г ? ? ?см г ? ? ?см гр 100 гр Изменение 5

? ? ?см г 100 г ? ? ?см г ? ? ?см гр 100 гр Событие: ………………………… ? ? ?см 3

600 г 100 г ? ? ?см г ? ? ?см гр 100 гр ? ? ?см 3 Изменение 6

? ? ?см г 100 г ? ? ?см г ? ? ?см гр 100 гр ? ? ?см 3 Действие: закачали ещё две порции воды (балласт) 100 гр 100 гр

? ? ?см г 100 г ? ? ?см г ? ? ?см гр 100 гр ? ? ?см гр 100 гр Изменение 7

? ? ?см г 100 г ? ? ?см г ? ? ?см гр 100 гр ? ? ?см гр 100 гр ? ? ?см 3 Событие: …………………………

? ? ?см г 100 г ? ? ?см г ? ? ?см гр 100 гр ? ? ?см гр 100 гр ? ? ?см 3 Изменение 7

Вопрос. Что будет происходить с лодкой при дальнейшем увеличении массы балласта?

КОНЕЦ конструкции 4 Итоговые комментарии и выводы

НАЧАЛО конструкции 5. Процесс погружения и всплытия рыбы с плавательным пузырём

Гидростатическая функция плавательного пузыря. Основная функция плавательного пузыря у рыбы гидростатическая. Он помогает рыбе оставаться на определённой глубине, где вес вытесняемой рыбой воды равен весу самой рыбы. Когда же рыба активно опускается ниже этого уровня, тело её, испытывая большее наружное давление со стороны воды, сжимается, сдавливая плавательный пузырь. При этом вес вытесняемого объёма воды уменьшается и становится меньше веса рыбы и рыба падает вниз. Чем ниже она опускается, тем сильнее становится давление воды, тем больше сдавливается тело рыбы и тем стремительнее продолжается её падение. Наоборот, при всплытии ближе к поверхности газ в плавательном пузыре расширяется и уменьшает удельный вес рыбы, что ещё больше выталкивает рыбу к поверхности.вес Таким образом, основное назначение плавательного пузыря обеспечивать нулевую плавучесть в зоне обычного обитания рыбы, где ей не надо тратить энергию на поддержание тела на этой глубине. Например, акулы, у которых плавательный пузырь отсутствует, вынуждены поддерживать глубину своего погружения постоянным активным движением.нулевую плавучестьакулы

=FАFА FТFТ mТmТ mжmж ρТρТ ρжρж g g VТVТ VжVж = = g g - это условие будем использовать Задание. «Соберите» вывод условия плавания тел

mТmТ mжmж ρТρТ ρжρж gg VТVТ VжVж = = = FАFА FТFТ g g

1 см 3 4 см г 12,5 г/см 3 Элементы для конструкции

Задание Ученик (конструктор) не вдумчиво прочитал о гидростатической функции плавательного пузыря и создал модель погружения-всплытия РЫБЫ. Какую гипотезу положил ученик в основание своей модели? Гипотеза УЧЕНИКА. ….(посмотри конструкцию и запиши гипотезу)…

БЫЛО 4 см 3 1 см г 1 см 3 12,5 г/см 3

действие: плавательный пузырь сжался 4 см 3 1 см г 1 см 3 12,5 г/см 3

4 см 3 1 см г 1 см 3 12,5 г/см 3 ожидаемое изменение 1

4 см 3 1 см г 1 см 3 12,5 г/см 3 ожидаемое изменение 2

4 см 3 1 см г 1 см 3 12,5 г/см 3 действие: плавательный пузырь ещё больше сжался

4 см 3 1 см г 1 см 3 12,5 г/см 3 ожидаемое изменение 3

4 см 3 1 см г 1 см 3 12,5 г/см 3 ожидаемое изменение 4

4 см 3 1 см г 1 см 3 12,5 г/см 3 1 см 3 действие: плавательный пузырь раздулся

4 см 3 1 см г 1 см 3 12,5 г/см 3 1 см 3 ожидаемое изменение 5

4 см 3 1 см г 1 см 3 12,5 г/см 3 1 см 3 ожидаемое изменение 6

Отношение тело/жидкость ρ т /ρ ж знак сравнения > = < Отношение жидк./тело V ж /V т числовые значения 12,5/12,5 = 1=8/8 = 1 ожидаемые действия и изменения В этот момент РЫБКА находилась в равновесии (ПЛАВАЛА). БЫЛО числовые значения 14,3 / 12,5 = 1,1 16,7/12,5=1,3 >>>> 7/7 = 1 6/6=1 ожидаемые действия и изменения Плавательный пузырь сжался - РЫБКА начала погружаться (ТОНУТЬ). Пузырь ещё больше сжался – РЫБКА продолжала тонуть «быстрее». СТАНОВИЛОСЬ (ПРОЦЕСС) числовые значения 12,5 / 12,5 = 1=8 / 8 = 1 ожидаемые действия и изменения Плавательный пузырь раздулся до первоначального значения (БЫЛО) – РЫБКА начала ВСПЛЫВАТЬ и затормозилась на первоначальной глубине (движение по инерции прекратилось). СТАЛО

Вопрос 1. Что должна сделать рыба, что бы плавательный пузырь сжался? Вопрос 2. Что должно произойти, что бы плавательный пузырь расширился? Ответ 1. Ответ 2. Вопрос 3 (придумай свой вопрос). Задание. Создайте новую конструкцию, в которой конструкцию 6 надо исправить так, чтобы она соответствовала реальному процессу всплытия и погружения РЫБЫ

КОНЕЦ конструкции 5 Итоговые комментарии и выводы

НАЧАЛО конструкций …. «Борьба сил» при изменении сил: F T, F упр, F A Задание 2. На каждом слайде зафиксировать поэтапное изменение «сил-стрелок» при изменении какого-либо параметра указанного в задании 1 и прокомментировать каждый слайд. Задание 3. Прокрутить процесс от КОНЦА к НАЧАЛУ и прокомментировать Задание 1. Наливать и убавлять воду; добавлять на брусок и снимать с бруска грузы; увеличивать и уменьшать объём бруска; растягивать и сжимать пружину; увеличивать и уменьшать плотность жидкости.

0 см 3 Сила упругости в НЬЮТОНАХ Пружина работает на растяжение и на сжатие Линейка нужна для сравнения длин сил-стрелок. Примечание: в масштабе работать не надо 100 г 0,5 г/см 3 1 см 3 Элементы для конструкции 4 см 3 F упр FTFT FAFA

2 0 0,5 см 3 1 см 3 4 см 3 например БЫЛО 2 г/см г 0,5 см 3

2 0 1 см 3 4 см 3 Действие: увеличили объём тела 2 г/см г 0,5 см 3 1 см 3

2 0 0,5 см 3 1 см 3 4 см 3 Событие: ………………. 2 г/см г 0,5 см 3 1 см 3

2 0 0,5 см 3 1 см 3 4 см 3 Изменение 1 2 г/см г 0,5 см 3 1 см 3

,5 см 3 1 см 3 4 см 3 Событие: ………………. 2 г/см г 0,5 см 3 1 см 3

Примечание: 1) продолжить, либо начать заново с БЫЛО; 2) использовать «Расчётный лист» для конструкции 3.

КОНЕЦ конструкции 4 Итоговые комментарии и выводы

Заготовки для возможных создаваемых конструкций Примечание. Создать свои заготовки и сохранить их.

mТmТ mжmж ρТρТ ρжρж gg VТVТ VжVж = = = FАFА FТFТ g g Собран вывод условия

1 г/см 3 ? ? ?см г Было – лодка плавала 900см 3 50 см г

Вес в НЬЮТОНАХ 1 г/см 3

0,5 см 3 4 см 3 2 г/см 3 0,5 г/см 3 2 г/см 3 0,5 см 3

Тело ρ V знак сравнения > = < Жидкая среда ρ V числовые значения 2 4 = 82,5 3 = 7,5 ожидаемые действия и изменения Если объём вытесненной воды уменьшится до 3 ед., то в этот момент тело начнёт ТОНУТЬ. Тело совершит несколько затухающих колебаний. СТАНОВИЛОСЬ (ПРОЦЕСС) числовые значения 2 4 = 8=2,5 3,2 = 8 ожидаемые действия и изменения При объёме вытесненной воды 3,2 ед., тело будет находиться в равновесии – ПЛАВАТЬ (не тонуть и не всплывать или двигаться равномерно) СТАЛО