конструктор процессов – ПЛАВАНИЕ ТЕЛ

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 №3. 4. 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 2012-2013 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/см3

0,5 см3 50 г

1 см3

1 см3

4 см3

0,5 г/см3

1 г/см3

2 г/см3

0,5 г/см3

1 г/см3

Элементы конструкций для конструирования различных состояний и процессов

100 г

Сжатая и зафиксированная пружина

2 г/см3

0,5 см3

200 г

1 см3

15 см3

0,5 г/см3

Пример сконструированного состояния. Примечание: числовые значения для элементов нужно менять

10 см3

4 см3

Линейка для масштабирования СИЛ-стрелок; Ц.Д.= ….

Объём вытесненной жидкости

Тело объёмом 4 см3

Масса тела

Масса добавленных тел

Добавленный объём для тела

Плотность жидкости 2 см3.

Плотность добавленной жидкости 0,5 см3.Итоговая плотность 2,5 см3

100 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 числа сравнение получение числаожидаемые действия и изменения

Описать СЛОВАМИ концовку процесса и конечное состояние, а на А4 рисовать

СТАЛО

Задание ПРО

ГРАММ

ИСТУ для м

оделирования задуманного процесса.

Прим

ечание: структура таблицы м

ожет бы

ть 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 см3

БЫЛО

0,5 см3

4 см3

ИЗМЕНЕНИЕ1

0,5 см3

0,5 см3

4 см3

ИЗМЕНЕНИЕ2

0,5 см3

0,5 см3

0,5 см3

0,5 см3

4 см3

ИЗМЕНЕНИЕ3

0,5 см30,5 см3

0,5 см3

0,5 см30,5 см3

0,5 см3

4 см3

ИЗМЕНЕНИЕ4

0,5 см30,5 см3

0,5 см3

0,5 см30,5 см3

0,5 см30,5 см3

0,5 см3 4 см3

ИЗМЕНЕНИЕ5

0,5 см30,5 см3

0,5 см3

0,5 см3

0,5 см30,5 см3

0,5 см3

0,5 см3

4 см3

ИЗМЕНЕНИЕ6

0,5 см30,5 см3

0,5 см3

0,5 см3

0,5 см30,5 см3

0,5 см3

0,5 см3

4 см3

СТАЛО

0,5 см30,5 см3

0,5 см3

0,5 см3

0,5 см30,5 см3

0,5 см3

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 см3

Сила тяжести

Описание СТРЕЛОК

Сила Архимеда

4 см3

Было

0,5 см3

4 см3

изменение1

0,5 см3

0,5 см3

4 см3

изменение2

0,5 см3

0,5 см30,5 см3

0,5 см3

4 см3

изменение3

0,5 см3

0,5 см30,5 см3

0,5 см30,5 см3

0,5 см3

4 см3

изменение4

0,5 см3

0,5 см30,5 см3

0,5 см30,5 см3

0,5 см30,5 см3

0,5 см3 4 см3

изменение5

0,5 см3

0,5 см30,5 см3

0,5 см30,5 см3

0,5 см30,5 см3

0,5 см3

4 см3

Изменение6

0,5 см3

0,5 см30,5 см3

0,5 см30,5 см3

0,5 см30,5 см3

Тело ударилось о дно с некоторой силой

0,5 см3

4 см3

стало

0,5 см3

0,5 см30,5 см3

0,5 см30,5 см3

0,5 см30,5 см3

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

ă

Í

ęă

Í

ęă

Í01,0108,9

см3

см3

см3 Порции налитой воды

Пружина (работает на растяжение) проградуирована в ньютонах

ρ= 1 г/см3 - плотность воды

Вес тела Р (сила с которой тело давит на дно) ≈ 2 Н

Сила тяжести FT= 4 Н

Сила Архимеда FA≈ 0 Н

Масштаб сил-стрелок: 1 см = 2Н

Масштаб сил-стрелок: 1 см = 1Н

0

800 г

Было

0

800 г

200 см3

200 см3

Действие: налили воду

0

800 г

Изменение 1

200 см3

200 см3

0

800 г

Изменение 2

200 см3

200 см3

2

0

800 г

Изменение 3

200 см3

200 см3

2

0

800 г

200 см3

200 см3

Действие: ещё добавили воду

400 см3

2

0

800 г

Изменение 4

200 см3

200 см3

400 см3

2

0

800 г

Изменение 5

200 см3

200 см3

400 см3

4

2

0

800 г

Изменение 6

200 см3

200 см3

400 см3

4

2

0

800 г

200 см3

200 см3

400 см3

Действие: добавили новую порцию воду

400 см3

4

2

0

800 г

Изменение 7

200 см3

200 см3

400 см3

400 см3

4

2

0

800 г

Изменение 8

200 см3

200 см3

400 см3

400 см3

6

4

2

0

800 г

Изменение 9

200 см3

200 см3

400 см3

400 см3

6

4

2

0

800 г

200 см3

200 см3

400 см3

400 см3

200 см3

200 см3

Действие: добавили новую порцию воду

6

4

2

0

800 г

Изменение 10

200 см3

200 см3

400 см3

400 см3

200 см3

200 см3

6

4

2

0

800 г

Изменение 11

200 см3

200 см3

400 см3

400 см3

200 см3

200 см3

8

6

4

2

0

800 г

Изменение 12

200 см3

200 см3

400 см3

400 см3

200 см3

200 см3

8

6

4

2

0

800 г

200 см3

200 см3

400 см3

400 см3

200 см3

200 см3

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 FT = 8 Fупр = 0 FA = 0 Расчётное условие веса тела

FT + Fупр – FA = N=Pдействие налили воды V=400 cм3

изменение 1 8 2 4 8 + 2 – 4 = 6

действие добавили воды V= 400 + 400 8 + 4 – 8 = 4

изменение 2 8 4 8

действие добавили воды V=400+400+400 8 + 6 – 12 = 2

изменение 3 8 6 12

действие добавили воды V=400+400+400+400 8 + 8 – 16 =0

изменение 4 8 8 16

СТАЛО Тело оторвалось от дна Вес 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)

FA

FT

? ? ?см3

600 г

Было: лодка плавала

? ? ?см3

600 г

Действие: лодку загрузили

100 г

? ? ?см3

600 г

100 г

Изменение 1

? ? ?см3

600 г

100 г

Событие: …………………………

? ? ?см3

? ? ?см3

600 г

100 г

Изменение 2

? ? ?см3

? ? ?см3

600 г

100 г

Действие: лодку ещё загрузили

? ? ?см3

100 г

? ? ?см3

600 г

100 г

? ? ?см3

100 г

Изменение 3

? ? ?см3600 г

100 г ? ? ?см3

100 г

? ? ?см3

Событие: …………………………

? ? ?см3600 г

100 г ? ? ?см3

100 г

Изменение 4

? ? ?см3

? ? ?см3600 г

100 г ? ? ?см3

100 г

? ? ?см3

100 гр

100 гр

Действие: закачали две порции воды (балласт)

? ? ?см3600 г

100 г ? ? ?см3

100 г

? ? ?см3

100 гр

100 гр

Изменение 5

? ? ?см3

600 г

100 г

? ? ?см3

100 г ? ? ?см3

100 гр

100 гр

Событие: …………………………

? ? ?см3

? ? ?см3

600 г

100 г

? ? ?см3

100 г ? ? ?см3

100 гр

100 гр

? ? ?см3

Изменение 6

? ? ?см3

600 г

100 г

? ? ?см3

100 г ? ? ?см3

100 гр

100 гр

? ? ?см3

Действие: закачали ещё две порции воды (балласт)

100 гр

100 гр

? ? ?см3

600 г

100 г

? ? ?см3

100 г ? ? ?см3

100 гр

100 гр

? ? ?см3

100 гр

100 гр

Изменение 7

? ? ?см3

600 г

100 г

? ? ?см3

100 г ? ? ?см3

100 гр

100 гр

? ? ?см3

100 гр

100 гр

? ? ?см3

Событие: …………………………

? ? ?см3

600 г

100 г

? ? ?см3

100 г ? ? ?см3

100 гр

100 гр

? ? ?см3

100 гр

100 гр

? ? ?см3

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.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.

Ň

ć

ć

Ň

V

V

= FАFТ

mТmж

∙

ρТ ρж

gg

VТVж

∙∙

==

∙g

g

∙∙

- это условие будем использовать

Задание. «Соберите» вывод условия плавания тел

Ň

ć

ć

Ň

V

V

mТ mж∙

ρТ ρж

g g

VТ Vж∙

∙

=

=

=

FАFТ

∙ g g∙ ∙

1 см3

1 см3

4 см3

100 г 12,5 г/см3

Элементы для конструкции

ЗаданиеУченик (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 см31 см3

1 см3

100 г 1 см3

1 см3

12,5 г/см3

действие:плавательный пузырь

сжался

4 см31 см3

100 г 1 см3

1 см3

12,5 г/см3

4 см31 см3

100 г 1 см3

1 см3

12,5 г/см3

ожидаемое изменение1

4 см31 см3

100 г 1 см3

1 см3

12,5 г/см3

ожидаемое изменение2

4 см31 см3

100 г 1 см3

12,5 г/см3

действие:плавательный пузырь

ещё больше сжался

4 см31 см3

100 г 1 см3

12,5 г/см3

ожидаемое изменение3

4 см31 см3

100 г 1 см3

12,5 г/см3

ожидаемое изменение4

4 см31 см3

100 г 1 см3

12,5 г/см3

1 см3

1 см3

действие:плавательный пузырь

раздулся

4 см31 см3

100 г 1 см3

12,5 г/см3

1 см3

1 см3

ожидаемое изменение5

4 см31 см3

100 г 1 см3

12,5 г/см3

1 см3

1 см3

ожидаемое изменение6

Отношение тело/жидкость

ρт /ρж

знак сравнения

> = < ≈

Отношение жидк./тело

Vж /Vт 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=1ожидаемые 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 = 1ожидаемые 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: FT , Fупр , FA

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

см3

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/см3

1 см3

1 см3

Элементы для конструкции

4 см3

Fупр

FT

FA

2

0

0,5 см3

1 см3

4 см3

например БЫЛО

2 г/см3

100 г

0,5 см3

0,5 см3

0,5 см3

2

0

0,5 см3

1 см3

4 см3

Действие: увеличили объём тела

2 г/см3

100 г

0,5 см3

0,5 см3

0,5 см3

1 см3

2

0

0,5 см3

1 см3

4 см3

Событие: ……………….

2 г/см3

100 г

0,5 см3

0,5 см3

0,5 см3

1 см3

1 см3

2

0

0,5 см3

1 см3

4 см3

Изменение 1

2 г/см3

100 г

0,5 см3

0,5 см3

0,5 см3

1 см3

1 см3

3

2

0

0,5 см3

1 см3

4 см3

Событие: ……………….

2 г/см3

100 г 0,5 см3

0,5 см3

0,5 см3

1 см3

1 см3

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.

ććŇŇ VV

mТ mж∙

ρТ ρж

g g

VТ Vж∙

∙

=

=

=

FАFТ

∙ g g∙ ∙

Собран вывод условия

1 г/см3

? ? ?см3

1000 г

Было – лодка плавала

900см3 50 см3

50 см3

100 г

Вес в НЬЮТОНАХ

1 г/см3

0,5 см30,5 см3

4 см3

2 г/см3

0,5 г/см3 2

г/см3

0,5 см3 0,5 см3

0,5 см30,5 см3

0,5 см3

Тело

ρ ∙ V

знак сравнения

> = < ≈

Жидкая среда

ρ ∙ V числовые значения 2 ∙ 4 = 8 < 2,5 3,5 = 8,75∙

ожидаемые действия и изменения

Что бы тело находилось в таком положении его надо держать (приложит силу). Если силу убрать, то тело начнёт ВСПЛЫВАТЬ.

БЫЛО

числовые значения

2 ∙ 4 = 8 > 2,5 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 = 8ожидаемые 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