Конкурс «Я иду на урок»
Т.Ю.Кузьмичёва,
гимназия № 38, г. Дзержинск, Нижегородская обл.
Строим дом
Урок-деловая игра в рамках деятельностного подхода, 2 ч.
8-й класс (усложнённый вариант – 10-й класс)
Это не просто обобщающий интегрированный урок-деловая игра по теме «Тепловые явления», но и урок активного применения знаний физики к конкретной деятельности каждого, выступающего в определённой профессии. Рекомендуется проводить в ноябре (2-я четверть).
Цели и задачи урока: обобщить знания по теме «Тепловые явления»; подготовить учащихся к контрольной работе; показать применение знаний на практике; осуществить интеграцию физики с математикой, географией, ИЗО, экономикой; создать условия для творчества учащихся; осуществить профессиональную ориентацию.
Оборудование и оформление: подборка фотографий строительных объектов (или компьютерная презентация), фотографии на переносной доске; на доске, в таблице (в графе «Сегодня на уроке») – формулы по теме; на рабочих столах под стеклом – физические таблицы; карточки с заданиями; для группы художников – краски, кисточки, лист ватмана; на боковой доске – названия групп специалистов и столбец оценок.
Вид доски в начале урока
Ход урока
1. Организационно-ситуативный этап
Учитель. «У меня растут года.// Будет мне 17.// Кем работать мне тогда?//Чем заниматься?» Сегодня с помощью физики мы и будем решать эту проблему. Внимание! Строительная фирма «Росстрой» набирает специалистов для выполнения заказа: провести необходимые оценки и расчёты для постройки двухэтажного коттеджа.
Дом – это самое важное для человека, особенно в странах, где есть зима (компьютерная презентация слайдов или фотографий домов). Вам сегодня будет предложена наугад одна из строительных профессий. Попробуйте себя в ней. Справитесь ли вы?
А я – президент фирмы. Я буду оценивать вашу работу и в итоге выдам вам «зарплату» – оценку. Сумеете ли вы много заработать? (В тетради учащиеся постепенно оформляют полный конспект урока.)
2. Самостоятельная деятельность учащихся
Учащиеся получают карточки с заданиями. Образуются 10 групп по 2–3 человека. Длительность работы 15–20 мин, в зависимости от длительности всего занятия. Художникам-архитекторам можно заранее дать первое задание на дом.
Карточки-задания (дидактический материал)
ХУДОЖНИКАМ-АРХИТЕКТОРАМ 1. Изобразите эскиз фасада 2-этажного дома-коттеджа высотой 6 м и площадью основания 200 м2. 2. Разбейте вокруг дома цветник. 3. Изобразите здесь же эскиз фонтана. Какой принцип можно использовать в его работе? 4. Выделите стороны горизонта для лучшей освещённости дома |
ИНЖЕНЕРАМ-РАСЧЁТЧИКАМ 1. Оцените вес дома, если известно, что площадь основания фундамента S = 200 м2, а нормальное давление на грунт должно быть p = 4•104 Па. 2. Не учитывая вес потолочных балок, рассчитайте число кирпичей для дома, если масса одного кирпича m0 = 5 кг. |
ИНЖЕНЕРАМ-ТЕПЛОИЗОЛИРОВЩИКАМ 1. Какую толщину стен лучше выбрать и из какого материала? 2. Какие изготовить окна? 3. Какую крышу выбрать: железную, кровельную или черепичную? 4. Каким цветом лучше покрасить наружные стены дома в северных широтах? в южных широтах? 5. Какие способы передачи тепла наружу вы предотвратите? |
ОТОПИТЕЛЯМ-РАСЧЁТЧИКАМ 1. Какое количество теплоты нужно передать комнате размером 5 х 4 х 3 м, чтобы нагреть в ней воздух от 0 до 20 °С? 2. Какое количество теплоты нужно передать всему дому, если в нем восемь таких комнат? |
КОТЕЛЬЩИКАМ 1. Создайте проект системы отопления (перенесите на доску) дома отдельным котлом АГВ (автоматическим газовым водонагревателем). 2. Где нужно расположить этот котёл? 3. Какие способы передачи энергии будут использоваться? |
ИНЖЕНЕРАМ-ГАЗОВИКАМ 1. Сколько газа, поступающего в котёл АГВ (автоматического газового водонагревателя), нужно сжечь, чтобы нагреть воздух в доме из восьми комнат, если для этого нужно передать количество теплоты Q = 12 384 кДж? 2. Не дешевле ли отапливать дом дровами? |
ПЕЧНИКАМ 1. Можно ли камином обогреть комнату? (Вспомните ситуацию из житейского опыта.) 2. Что необходимо построить предварительно в доме, чтобы поставить печь-камин? 3. Сколько дров нужно сжечь, чтобы нагреть с помощью камина воздух в комнате размером 5 х 4 х 3 м от 0 до 20 °С? 4. Сравните ответ с реальной жизненной ситуацией. |
ЭКОНОМИСТАМ-СМЕТЧИКАМ 1. Сколько средств нужно затратить, чтобы приобрести 160 000 штук кирпичей по 3 р. каждый, 12 железобетонных балок по 2 000 р., цемент (60 мешков) по 100 р. каждый? 2. Что ещё необходимо приобрести для строительства дома? |
ИНЖЕНЕРАМ-КРОВЕЛЬЩИКАМ 1. Сколько воды стечёт с крыши весной за 1 ч, если Солнце за 1 с при 0 °С сообщает количество теплоты Q = 1,36 кДж на 1 м2? Площадь крыши 200 м2. 2. Как вы учтёте это при строительстве крыши? |
ЭКОНОМИСТАМ-СМЕТЧИКАМ 1. Оцените КПД печи-камина, если в ней сгорело 3 кг дров, а воздух в комнате объёмом 60 м3 нагрелся на 20 °С. 2. Куда «исчезло» остальное тепло? |
Конечно, учитель распределяет карточки с заданиями с учётом уровня подготовки учащихся, их склонности и интересов. При затруднениях он приходит на помощь.
3. Защита расчётов-проектов
Этот этап урока самый ответственный и интересный для учащихся. Группы защищают свои задания, но весь класс не пассивно слушает, а составляет конспект расчётов и рекомендаций выступающих. В итоге в тетрадях учащихся создаётся памятка- проект «Для тех, кто решил построить дом». Учитель оценивает и выступления ребят, и составление конспекта.
Приблизительные варианты ответов
Художники-архитекторы
Инженеры-расчётчики
1. 
Вес P = Fт = 8•106 H.
2. Масса M = Fт/g = 8•105 кг.
Число кирпичей Nк = 160 000 штук.
3. Инженеры-теплоизолировщики
1. Стены лучше выбрать толщиной в два кирпича (если больше – дорого), кирпич – силикатный (он прочнее и достаточно пористый).
2. Окна лучше брать двойные, с теплоизолятором (воздухом).
3. Крышу лучше покрыть черепицей, т.к. черепица – хороший теплоизолятор.
4. Наружные стены дома надо строить тёмными в северных широтах, светлыми – в южных.
5. Предотвращены три способа передачи тепла: теплопроводность, излучение, конвекция.
4. Отопители-расчётчики
Дано:
V = 4 м•5 м•3 м = 60 м3,
t ° = 20 °С,
возд = 1,29
кг/м3,
свозд = 1000 Дж/(кг . °С).
______________________
Q0 = ? Q = ?
Решение
Q = c• m•
m =
Q = свозд•
Q0 = 1000 Дж/(кг•°С)•1,29 кг/м3•60 м3•20°.
Q0 = 1 548 000 Дж = 1548 кДж – для одной комнаты
Q = 8•1548 кДж = 12 384 кДж – для восьми комнат.
5. Котельщики
1. 
2. Котёл разумнее установить внизу, в подвале.
3. Задействованы все три способа передачи тепла.
6. Инженеры-газовики
1. Дано:
Q = 12 384 кДж,
Qгаза = 4,4•107 Дж/кг.
____________________
mгаза = ?
Решение
mг = 0,28 кг = 280 г.
2. qдров = 1•107 Дж/кг, а qг = 4,4•107 Дж/кг. Дешевле сжигать газ, т.к. при сгорании 1 кг газа выделяется в 4,4 раза больше тепла.
7. Печники
1. Да, камином обогреть комнату можно, видели в кино и наблюдали сами.
2. Предварительно необходимо создать тягу, т.е. построить дымоход и трубу.
3. Дано:
V = 60 м3,
t° = 20 °С,
свозд = 1000 Дж/(кг•°С),
Qдров = 10•106 Дж/кг.
______________________
mдров = ?
Решение
Qсгор = qдр• mдр.
Qнагр = свозд•Mвозд•
Mвозд =
По закону сохранения энергии: Qсгор = Qнагр.
qдр•mдр = свозд•Pвозд•V•
mдр = свозд•Pвозд•V•
Эта требуемая масса меньше массы сгоревших дров из-за потерь энергии.
8. Экономисты-сметчики
Кирпичи: 160 000 000 шт.•3 р. = 480 000 000 р.
Железобетонные балки-плиты: 12 шт.•300 р. = 36 000 р.
Цемент: 60 меш.•100 р. = 6000 р.
Для строительства дома ещё необходимо приобрести: плиты для фундамента, материал для крыши, окна, двери, доски, материалы для внутренней отделки и многое другое.
9. Инженеры-кровельщики
По закону сохранения энергии:
mв = Q•S• t,
где Q = Qпл = 
m; Q = QСолнца.
Необходимо предусмотреть сточные трубы.
10. Экономные хозяева
Оценим КПД печки-камина:
Дано:
mрасч = 0,387 кг,
mреал = 2 кг.
_________________
КПД = ?
Решение
Остальное тепло «улетело в трубу».
4. Что изменится в проекте, если наш дом строить на Луне?
После защиты всех работ учитель предлагает указанный вопрос. Ребята высказывают идеи, а более подробно описывают их в тетрадях. Этот этап работы особенно интересен. Он даёт толчок творчеству ребят на более высоком уровне.
5. Итоги урока
Учитель. Я, президент фирмы «Росстрой», с удовольствием принимаю на работу следующих специалистов (перечисляет с комментарием фамилии ребят и их оценки: от «5» – высшая категория – до «3» – вторая категория). Какие проблемы мы сегодня решили? Повторили всю тему «Тепловые явления» – и теорию, и решение задач. Значит, подготовились к контрольной работе; применили свои знания на практике; использовали на уроке знания и математики, и географии, и даже экономики; показали, что умеем создавать новое, т.е. творить! Значит, в жизни вы всегда сможете хорошо трудиться! Успехов вам, ребята!
Выбрали бы вы профессию, которая сегодня была предложена вам на уроке? (Если время позволяет, можно провести профориентационную беседу.) Спасибо за работу! Сдайте ваши тетради-конспекты «президенту фирмы».
6. Домашнее задание
В.И.Лукашик. Сборник задач по физике (2000 – 2004 гг.): № 1022, 1023 (в), 1053, 1094.
Учитель. Урок закончен. До свидания!
Т.Ю.Кузьмичёва – учитель высшей квалификационной категории, Отличник просвещения, Соросовский учитель, педагогический стаж 30 лет.