Внеурочное занятие по физике «Прикладное использование давления жидкостей» целевая аудитория 9,10 класс
Автор: Карбовская Анна Александровна
Организация: МАОУ СОШ №27
Населенный пункт: Балаково
О существовании давления жидкости люди знали уже много веков тому назад. Например, древние цивилизации, такие как египтяне и римляне, строили сложные системы акведуков и ирригационных каналов, интуитивно понимая, как управлять потоками и напором воды.
Однако целенаправленное и широкое практическое использование усилия, создаваемого давлением жидкости на благо человека, началось с создания гидравлического пресса.
Ключевую роль в этом сыграли: Блез Паскаль, который в XVII веке сформулировал основной закон гидростатики (Закон Паскаля): давление, оказываемое на жидкость в закрытом сосуде, передается ею одинаково во всех направлениях. Джозеф Брама, английский изобретатель, который в 1795 году запатентовал и построил первый работоспособный гидравлический пресс, применив закон Паскаля для создания огромной силы с помощью жидкости под давлением.
Именно создание гидравлического пресса стало отправной точкой для развития современной гидравлики, как прикладной инженерной дисциплины.
Сегодня давление жидкости, оставаясь верным своим фундаментальным законам физики, приобретает новую роль и профессию в самых передовых областях науки и технологий.
Если раньше его "профессией" было, в основном, перемещение воды по трубам или поднятие тяжестей прессом, то теперь оно активно осваивает новые, высокотехнологичные сферы:
- "Профессия": Инженер-Биомеханик и Диагност (Медицина будущего)
- "Профессия": Специалист по 3D-Биопечати (Создание органов)
- "Профессия": Разработчик Систем "Мягкой" Робототехники
- "Профессия": Энергетик Возобновляемых Источников (Приливная энергетика)
Таким образом, давление жидкости эволюционирует от простой передачи силы к роли высокоточного, интеллектуального инструмента в науке и передовых технологиях.
В современных образовательных программах, особенно в инженерных классах и курсах углубленного изучения физики, не всегда уделяется достаточное внимание практическим навыкам изучения физических явлений. Следовательно, занятие по теме «Прикладное использование давления жидкости», в рамках дополнительного образования, поможет ученикам не только глубже понять физику давлений, но и развить практические навыки, критическое мышление учащихся, что является важным аспектом образования.
Технологическая карта открытого занятия внеурочной деятельности по теме:
"Прикладное использование давления жидкостей"
1. Общая информация:
Тема занятия: Прикладное использование давления жидкостей
Тип занятия: Открытое внеурочное занятие из серии профориентационных экспериментальных занятий
Продолжительность: 1,5 часа
Класс: 9.10
Место проведения: Кабинет физики/лаборатория
Реализация занятия: 2024,2025г.
2. Цели занятия:
экспериментальным путем исследовать факторы, от которых зависит гидростатическое давление, используя современное цифровое оборудование.
Развить навыки работы в группе и экспериментальные навыки.
3. Задачи занятия:
1. Углубить знания о природе давления в жидкостях и его свойствах, научиться применять формулу гидростатического давления.
2. Развить навыки проведения физического эксперимента, работы с цифровой лабораторией (датчик давления), анализа и представления полученных данных, формирования выводов.
3. Ближе рассмотреть использование гидростатического давление в различных отраслях.
4. Развить критическое мышление через анализ проведенных экспериментов, стимулировать интерес к физике, аккуратность при проведении опытов, умение работать в команде.
4. Вид деятельности:
Беседа.
Лабораторные исследования.
Групповая работа над экспериментами.
Презентации результатов экспериментов.
5. Средства обучения: ноутбуки, интерактивная панель, Цифровые лаборатории Releon Point -датчик давления, сотовые телефоны учащихся, лабораторное оборудование согласно чек листам: Мерные цилиндры/высокие прозрачные сосуды разного диаметра (одинаковой высоты). Различные жидкости (вода, растительное масло, солевой раствор). Измерительная лента/линейка. Стаканчики, салфетки
6. Формы организации деятельности: индивидуальная, фронтальная, групповая.
7. Планируемый результат:
Личностные результаты
Учащиеся в результате занятия должны достичь следующих результатов:
- Развитие познавательного интереса: повышение мотивации к изучению физики через практическую, экспериментальную деятельность с использованием современного оборудования.
- Формирование ответственности: проявление аккуратности и точности при проведении физических измерений и опытов.
- Навыки сотрудничества: умение эффективно работать в команде (группе), распределять роли, слушать и слышать мнения товарищей, приходить к общему решению.
- Критическое мышление: способность сопоставлять теоретические знания с практическими результатами экспериментов, формулировать аргументированные выводы.
Метапредметные результаты
Данный блок описывает универсальные учебные действия (УУД), которые будут сформированы или усовершенствованы:
-
Регулятивные УУД (организация своей деятельности):
- Самостоятельная постановка целей и задач эксперимента.
- Планирование хода исследования (выбор оборудования, определение последовательности действий).
- Контроль и коррекция своих действий в процессе выполнения задания.
- Оценка полученного результата на соответствие поставленной цели.
-
Познавательные УУД (работа с информацией и инструментами):
- Работа с цифровым оборудованием: подключение и калибровка датчика давления, использование программного обеспечения для сбора и визуализации данных (построение графиков, таблиц).
- Анализ и интерпретация экспериментальных данных.
- Формулирование причинно-следственных связей (например, "увеличение глубины приводит к росту давления").
- Использование физических формул для объяснения наблюдаемых явлений (р=𝜌⋅𝑔⋅ℎ).
-
Коммуникативные УУД (взаимодействие):
- Умение ясно и грамотно излагать свои мысли и результаты работы.
- Участие в коллективном обсуждении результатов и формулировании общего вывода.
- Представление результатов своей группы перед аудиторией.
Предметные результаты
Это конкретные знания и умения, касающиеся непосредственно темы физики:
- Знание ключевых понятий: четкое понимание терминов "гидростатическое давление", "плотность жидкости", "глубина погружения".
- Понимание физических законов: экспериментальное подтверждение закона Паскаля (давление в жидкости передается одинаково во всех направлениях и не зависит от формы сосуда) и формулы гидростатического давления.
- Экспериментальные навыки: приобретение устойчивых навыков проведения контролируемого физического эксперимента (измерение давления на разных глубинах, в разных жидкостях).
- Практическое применение: умение объяснять на основе полученных данных примеры из реальной жизни (работа водолазов, поведение судов).
|
Ход урока (слова учителя) |
Деятельность учителя |
Деятельность учащихся |
|||||
|
Познавательная |
Коммуникативная |
Регулятивная |
|||||
|
Осуществляемые учебные действия |
Формируемые способы действий |
Осуществляемые учебные действия |
Формируемые способы действий |
Осуществляемые учебные действия |
Формируемые способы действий |
||
|
1. Организационный момент. |
|||||||
|
«Здравствуйте. Я рада вас сегодня видеть!
|
Приветствие учащихся |
Отвечают на приветствие учителя. |
Выделение существенной информации из слов учителя. |
Взаимодействуют с учителем |
Слушание учителя |
Целеполагание |
Умение настраиваться на занятие |
|
2. Постановка цели и задач к занятию |
|||||||
|
Послушайте легенду. (учитель зачитывает легенду см. Приложение)
Легенда (которая, по некоторым данным, вполне могла быть реальным публичным экспериментом) Какое явление наглядно демонстрирует данная легенда? Как объяснить описанное явление? Какие ещё необычные свойства есть у данного явления? Что называют гидростатическим давлением? Где мы встречаемся с практическим применением давления жидкостей? Выясняем тему занятия и ставим цель занятия -изучение практического применения давления жидкости |
Выяснение темы занятия и формулировка его цели. Постановка проблемного вопроса |
Отвечают на вопросы учителя. Выдвигают предположения о теме урока «Прикладное использование давления жидкостей» |
Выделение существенной информации из слов учителя. Осуществление актуализации личного жизненного опыта. |
Взаимодействуют с учителем |
Слушание учителя и товарищей, построение понятных для собеседника высказываний. |
Контроль правильности ответов обучающихся |
Умение слушать в соответствие с целевой установкой. Принятие и сохранение учебной цели и задачи. Уточнение и дополнение высказываний обучающихся |
|
3. Актуализация знаний |
|||||||
|
Формулирование основных гипотез: Что вам известно о давлении? Какими свойствами оно обладают? Что такое давление жидкости? От чего может зависеть давление внутри жидкости?
|
Демонстрации, подтверждающие существование давления жидкости: опыт с резиновой пленкой на дне сосуда (или "прибор для демонстрации давления"),опыт с вытеканием воды из отверстий в сосуд, опыт с "подводной лодкой" (погружение тела) , Шар Паскаля, Гидравлический пресс (модель), опыт с сосудами разной формы (сосуды Мариотта), опыт с разными жидкостями (вода и масло/солевой раствор, оборудования для определения давления жидкостей– датчика давления цифровой лаборатории. |
Отвечают на вопросы: 1. Давление — это физическая величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности. 2. Давление — это физическая величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности. 3. Жидкости и газы принципиально отличаются от твердых тел тем, что они текучи и оказывают давление не только вниз (как вес), но и во все стороны. 4. Жидкости и газы оказывают давление на стенки и дно сосуда, в котором находятся. Зависимость от глубины (для жидкостей): Гидростатическое давление растет пропорционально глубине погружения и плотности жидкости.
|
Компетенция обучающихся в области физики. |
Взаимодействуют с учителем |
Слушание учителя |
Развитие регуляции учебной деятельности. Самоконтроль. |
Регуляция учебной деятельности. |
|
4. Усвоение новых знаний |
|||||||
|
И так, предметом исследования нашего нового знания является давление жидкости. А практическая значимость нашего занятия состоит в том, что полученные знания и выводы исследований дадут нам представление о методах расчета давления жидкости и их использование в профессиональной деятельности человека. На ваших столах Чек-листы (приложение 1) с заданием, которое необходимо выполнить каждой группе — это мини практическая работа результаты, которой вы должны представить на всеобщее обозрение. Для выполнения работы вам изучить теоретический материал (приложение 2), выполнить лабораторное исследование использовав предложенное оборудование и цифровую лабораторию. |
Объясняет методы исследования давления жидкости Разделяет учащихся на группы Даёт задание выполнить лабораторные исследования по изучению давления жидкостей и их практическому применению. Раздает оборудование, чек листы и дополнительный материал по теме задания |
Выполнение лабораторного эксперимента, постановка задач, сборка оборудования согласно заданию, выполнение эксперимента, наблюдение, формулировка выводов |
Формирование исследовательских действий, исследовательской культуры, умения наблюдать, делать выводы.
|
Объединяют усилия на решение поставленных вопросов, выполняют самостоятельно задание. Обсуждают эксперимент. |
Согласования усилий по решению учебной задачи, договариваться и приходить к общему мнению в совместной деятельности, учитывать мнения других |
Контроль правильности ответов обучающихся. Самоконтроль и взаимоконтроль. |
Умение слушать в соответствие с целевой установкой. Планировать свои действия. Корректировать свои действия. Принятие и сохранение учебной цели и задачи. Уточнение и дополнение высказываний обучающихся. |
|
5. Проверка понимания (защита выводов по проведенным экспериментам в группах) |
|||||||
|
И так вы научились измерять давление жидкостей. В результате проведенных экспериментов, используя оборудование цифровой лаборатории, вы пришли к определенным выводам, результаты которых каждая группа представит на всеобщее обсуждение.
|
Задает вопросы по результатам выводов учащихся
|
Декларируют результаты проведенных экспериментов, анализируют результаты, делают выводы по экспериментам |
|
Участвуют в обсуждении во фронтальном режиме. |
Понимать на слух ответы обучающихся, уметь формулировать собственное мнение и позицию, уметь использовать речь для регулирования своего действия. |
Контроль правильности ответов обучающихся. Самоконтроль понимания заданий. |
Умение слушать. Принятие и сохранение учебной цели и задачи. Уточнение и дополнение высказываний обучающихся. Осуществление самоконтроля и взаимоконтроля. |
|
6. Закрепление |
|||||||
|
Современные знания о давлении жидкости используются во многих областях жизнедеятельности человека Перспективы применения данных знаний: Инженеры-гидротехники, Инженеры по системам водоснабжения и водоотведения, Строители тоннелей и метро, Кораблестроители и моряки, Водолазы и инженеры-подводники, Врачи (кардиологи, терапевты, Нефтегазовая отрасль (инженеры-нефтяники, Инженеры по ирригации. Итог: Тема практического применения давления жидкости настолько обширна, что ее подробное освещение выходит за рамки нашего занятия и послужит темой следующих исследований. |
Обсуждение проведенных экспериментов и выводов. Ответы на вопросы, возникшие в ходе практической работы. Формулировка вопросов практического применения магнитов в производственной практике.
|
Слушают учителя и своих товарищей. Оформляют в тетрадь основные выводы занятия
|
Закрепляют знания, полученные на занятии. Осознанно и произвольно строят речевое высказывание в устной форме. |
Участвуют в обсуждении ответов на вопросы во фронтальном режиме |
Понимать на слух ответы обучающихся, уметь формулировать собственное мнение и позицию, уметь использовать речь для регулирования своего действия |
Контроль правильности ответов обучающихся. Самоконтроль понимания вопросов и знания правильных ответов. |
Умение слушать в соответствие с целевой установкой. Принятие и сохранение учебной цели и задачи. Уточнение и дополнение высказываний обучающихся. Осуществление самоконтроля. |
|
7. Рефлексия |
|||||||
|
Посмотрите на доску и выберите высказывание: 3.Век живи – век учись! 2.В одно ухо влетело, в другое вылетело 4.Я б физику выучил только за то, что там про давление жидкости 5.О, сколько нам открытий чудных приносит просвещенья дух! Ребята, а вы заметили, что высказывания пронумерованы как то странно? Не по порядку? Цифры напротив высказывания соответствуют оценке за сегодняшнего занятия Спасибо за работу! |
Проводит рефлексию, анализирует. |
Рефлексируют. |
Умение делать выводы. |
Взаимодействуют с учителем |
Уметь формулировать собственное мнение |
Саморегуляция эмоциональных и функциональных состояний. |
Саморегуляция |
Используемая литература
- Альбертсон М., Пиз Г., Чеймберс Д. Прикладная гидрология и гидравлика.
- Идельчик И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям.
- Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика. Том VI. Гидродинамика.
- PhET Interactive Simulations phet.colorado.edu/ru
- Виртуальная физическая лаборатория (или аналоги)
- Элементы elementy.ru
- Wikipedia (ru.wikipedia.org
Полный текст статьи см. в приложении.



