Приклади вирішення та оформлення експериментальних завдань з фізики. Домашні експериментальні завдання з фізики

Значення та види самостійного експерименту учнів з фізики.При навчанні фізики у неповній середній школі експериментальні вміння формуються і під час самостійних лабораторних робіт.

Навчання фізиці не можна уявити лише як теоретичних занять, навіть якщо учням на заняттях показуються демонстраційні фізичні досліди. До всіх видів чуттєвого сприйняття треба обов'язково додати під час занять “роботу руками”. Це досягається при виконанні учнями фізичного лабораторного експерименту, коли вони самі збирають установки, проводять вимірювання фізичних величин, виконують досліди. Лабораторні заняття викликають в учнів дуже великий інтерес, що цілком природно, тому що при цьому відбувається пізнання учнем навколишнього світу на основі власного досвіду та власних відчуттів.

Значення лабораторних занять з фізики у тому, що з учнів формуються ставлення до ролі і місце експерименту у пізнанні. При виконанні дослідів у учнів формуються експериментальні вміння, які включають як інтелектуальні вміння, так і практичні. До першої групи належать уміння: визначати мету експерименту, висувати гіпотези, підбирати прилади, планувати експеримент, обчислювати похибки, аналізувати результати, оформляти звіт про виконану роботу. До другої групи належать уміння: збирати експериментальну установку, спостерігати, вимірювати, експериментувати.

Крім того, значення лабораторного експерименту полягає в тому, що при його виконанні у учнів виробляються такі важливі особисті якості, як акуратність у роботі приладами; дотримання чистоти та порядку на робочому місці, у записах, які робляться під час експерименту, організованість, наполегливість у отриманні результату. У них формується певна культура розумової та фізичної праці.

У практиці навчання фізики у школі склалися три види лабораторних занять:

Фронтальні лабораторні роботи з фізики;

Фізичний практикум;

Домашні експериментальні роботи з фізики.

Фронтальні лабораторні роботи- це такий вид практичних робіт, коли всі учні класу одночасно виконують однотипний експеримент, використовуючи однакове обладнання. Фронтальні лабораторні роботи виконуються найчастіше групою учнів, що з двох осіб, іноді є можливість організувати індивідуальну роботу. Відповідно, в кабінеті має бути 15-20 комплектів приладів для фронтальних лабораторних робіт. Загальна кількість таких приладів складатиме близько тисячі штук. Назви фронтальних лабораторних робіт наводяться у навчальних програмах. Їх досить багато, вони передбачені практично з кожної теми курсу фізики. Перед проведенням роботи вчитель виявляє підготовленість учнів до свідомого виконання роботи, визначає разом із нею її мету, обговорює хід виконання роботи, правила роботи з приладами, методи обчислення похибок вимірів. Фронтальні лабораторні роботи не дуже складні за змістом, тісно пов'язані хронологічно з матеріалом, що вивчається, і розраховані, як правило, на один урок. Описи лабораторних робіт можна знайти у шкільних підручниках з фізики.

Фізичний практикумпроводиться з метою повторення, поглиблення, розширення та узагальнення отриманих знань із різних тем курсу фізики; розвитку та вдосконалення в учнів експериментальних умінь шляхом використання складнішого обладнання, складнішого експерименту; формування вони самостійності під час вирішення завдань, що з експериментом. Фізичний практикум не пов'язаний за часом з матеріалом, що проводиться, він проводиться, як правило, наприкінці навчального року, іноді - наприкінці першого і другого півріччя і включає серію дослідів по тій чи іншій темі. Роботи фізичного практикуму учні виконують у групі з 2-4 осіб різному устаткуванні; на наступних заняттях відбувається зміна робіт, що проводиться за спеціально складеним графіком. Складаючи графік, враховують кількість учнів у класі, кількість робіт практикуму, наявність устаткування. На кожну роботу фізичного практикуму відводяться дві навчальні години, що вимагає введення у розклад здвоєних уроків з фізики. Це становить труднощі. З цієї причини і через брак необхідного обладнання практикують одногодинні роботи фізичного практикуму. Слід зазначити, що кращими є двогодинні роботи, оскільки роботи практикуму складніше, ніж фронтальні лабораторні роботи, виконуються вони більш складному устаткуванні, причому частка самостійної участі учнів значно більше, ніж у разі фронтальних лабораторних робіт. Фізичні практикуми передбачені переважно програмами 9-11 класів. У кожному класі на практикум приділяється приблизно 10 годин навчального часу. До кожної роботи вчитель повинен скласти інструкцію, яка повинна містити: назву, мету, список приладів та обладнання, коротку теорію, опис невідомих учнів, план виконання роботи. Після проведення роботи учні повинні здати звіт, який має містити: назву роботи, мету роботи, список приладів, схему чи малюнок установки, план виконання роботи, таблицю результатів, формули, за якими обчислювалися значення величин, обчислення похибок вимірів, висновки. Оцінюючи роботи учнів у практикумі слід враховувати їхню підготовку до роботи, звіт про роботу, рівень сформованості умінь, розуміння теоретичного матеріалу, використовуваних методів експериментального дослідження.

Домашні експериментальні роботиДомашні лабораторні роботи - найпростіший самостійний експеримент, який виконується учнями вдома, поза школою, без безпосереднього контролю з боку вчителя за перебігом роботи.

Основні завдання експериментальних робіт цього виду:

Формування вміння спостерігати фізичні явища у природі та у побуті;

Формування вміння виконувати вимірювання за допомогою вимірювальних засобів, що використовуються у побуті;

Формування інтересу до експерименту та до вивчення фізики;

Формування самостійності та активності.

Домашні лабораторні роботи можуть бути класифіковані в залежності від обладнання, що використовується при їх виконанні:

Роботи, в яких використовуються предмети домашнього вжитку та підручні матеріали (мірна склянка, рулетка, побутові ваги тощо);

Роботи, у яких використовуються саморобні прилади (важальні ваги, електроскоп та ін.);

Роботи, які виконуються на приладах, що випускаються промисловістю.

Класифікацію взято з .

У книжці С.Ф. Покровський показав, що домашні досліди та спостереження з фізики, що проводяться самими учнями: 1) дають можливість нашій школі розширити сферу зв'язку теорії з практикою; 2) розвивають в учнів інтерес до фізики та техніки; 3)будять творчу думку і розвивають здатність до винахідництва; 4) привчають учнів до самостійної дослідницької роботи; 5)виробляють у них цінні якості: спостережливість, увага, наполегливість та акуратність; 6) доповнюють класні лабораторні роботи тим матеріалом, який ніяк не може бути виконаний у класі (ряд тривалих спостережень, спостереження природних явищ та інше), та 7) привчають учнів до свідомої, доцільної праці.

Домашні досліди та спостереження з фізики мають свої характерні особливості, будучи надзвичайно корисним доповненням до класних та взагалі шкільних практичних робіт.

Вже досить давно рекомендовано учням мати домашню лабораторію. до неї включалися в першу чергу лінійки, мензурка, лійка, ваги, різновиди, динамометр, трибометр, магніт, годинник з секундною стрілкою, залізна тирса, трубки, проводи, батарейка, лампочка. Однак, незважаючи на те, що в набір включені дуже прості прилади, ця пропозиція не набула поширення.

Для організації домашньої експериментальної роботи учнів можна використовувати так звану міні-лабораторію, запропоновану вчителем-методистом О.С. недоїдковим, до якого входять багато предметів домашнього вжитку (пляшечки від пеніциліну, гумки, піпетки, лінійки тощо) що доступно практично кожному школяру. О.С. Недоедків розробив дуже багато цікавих і корисних дослідів з цим обладнанням.

З'явилася можливість використовувати ЕОМ щодо домашніх умовах модельного експерименту. Зрозуміло, що відповідні завдання можуть бути запропоновані лише тим учням, які мають вдома комп'ютер та програмно-педагогічні засоби.

Щоб учні хотіли навчатися, необхідно, щоб процес навчання був цікавий для них. Що ж цікаве учням? Для отримання відповіді це запитання звернемося до витягів із статті І.В. Литовко, МОС(П)Ш №1 м. Вільного "Домашні експериментальні завдання як елемент творчості учнів", опублікованій в інтернеті. Ось що пише І.В. Литовка:

“Одне з найважливіших завдань школи - навчити учнів навчатися, зміцнити їхню здатність до саморозвитку у процесі освіти, навіщо необхідно сформувати в школярів відповідні стійкі бажання, інтереси, вміння. Велику роль цьому відіграють експериментальні завдання з фізики, які мають за змістом короткочасні спостереження, виміри і досліди, тісно пов'язані з темою уроку. Чим більше спостережень фізичних явищ, дослідів зробить учень, краще він засвоїть матеріал, що вивчається.

Для вивчення мотивації учнів їм було запропоновано такі питання та отримано результаты:

Що вам подобається при вивченні фізики ?

а) вирішення завдань -19%;

б) демонстрація дослідів -21%;

1.Пояснювальна записка.

Навчання фізики у старшій школі будується з урахуванням курсу фізики основний школи за умови диференціації. Зміст освіти має сприяти здійсненню різнорівневого підходу. Ліцей № 44 націлений на оптимальний розвиток творчих здібностей учнів, які виявляють особливий інтерес у галузі фізики; цей рівень викладання здійснюється у класах з поглибленим вивченням фізики.

Об'єктами вивчення в курсі фізики на доступному для учнів рівні поряд з фундаментальними фізичними поняттями та законами мають бути експеримент як метод пізнання, метод побудови моделей та метод їхнього теоретичного аналізу. Випускники ліцею повинні розуміти, у чому суть моделей природних об'єктів (процесів) та гіпотез, як робляться теоретичні висновки, як експериментально перевіряти моделі, гіпотези та теоретичні висновки.

У ліцеї кількість годин з фізики у поглиблених класах відповідає новому статусу фізико-математичного ліцею: в 9 класах – 2 години. У зв'язку з цим пропонується уроки технології в 9 класі (1 годину на тиждень з розподілом на дві групи) замінити на практичну експериментальну фізику додатково до основних уроків з годинника.

Мета курсу – надання учням можливості задовольнити індивідуальний інтерес до вивчення практичних додатків фізики у процесі пізнавальної та творчої діяльності під час проведення самостійних експериментів та досліджень.

Основне завдання курсу – допомога учням в обґрунтованому виборі профілю подальшого навчання.

Програма складається з таких частин: а) похибки; б) лабораторні роботи; в) експериментальні роботи; г) експериментальні завдання; д) тестування.

На елективних заняттях школярі практично познайомляться з тими видами діяльності, які є провідними в багатьох інженерних і технічних професіях, пов'язаних із практичним застосуванням фізики. Досвід самостійного виконання спочатку простих фізичних експериментів, потім завдань дослідницького та конструкторського типу дозволить або переконатися у правильності попереднього вибору, або змінити свій вибір та спробувати себе в якомусь іншому напрямку.

У цьому теоретичні заняття доцільні лише першому етапі для формування групи та визначенні інтересів і здібностей учнів.

Основними формами занять мають стати практичні роботи учнів у фізичній лабораторії та виконання простих експериментальних завдань у домашніх умовах.

На практичних заняттях при виконанні лабораторних робіт учні зможуть набути навичок планування фізичного експерименту відповідно до поставленого завдання, навчаться вибирати раціональний метод вимірювань, виконувати експеримент та обробляти його результати. Виконання практичних та експериментальних завдань дозволить застосувати набуті навички у нестандартній обстановці, стати компетентними у багатьох практичних питаннях.

Всі види практичних завдань розраховані на використання типового обладнання кабінету фізики і можуть виконуватися у формі лабораторних робіт або як експериментальні завдання на вибір.

Елективний курс спрямований на виховання у школярів впевненості у своїх силах та вміння використовувати різноманітні прилади та пристрої побутової техніки у повсякденному житті, а також на розвиток інтересу до уважного розгляду звичних явищ, предметів. Бажання зрозуміти, розібратися в сутності явищ, у влаштуванні речей, які служать людині все життя, неминуче вимагатиме додаткових знань, підштовхне до самоосвіти, змусить спостерігати, думати, читати, винаходити.

Методи виміру фізичних величин (2 години).

Основні та похідні фізичні величини та їх виміри. Одиниці та зразки величин. Абсолютні та відносні похибки прямих вимірювань. Вимірювальні прилади, інструменти, заходи. Інструментальні похибки та похибки відліку. Класи точності пристроїв. Кордони систематичних похибок та методи їх оцінки. Випадкові похибки вимірів та оцінка їх меж.

Етапи планування та виконання експерименту. Запобіжні заходи при проведенні експерименту. Врахування впливу вимірювальних приладів на досліджуваний процес. Вибір методу вимірювань та вимірювальних приладів.

Способи контролю результатів вимірів. Запис результатів вимірів. Таблиці та графіки. Обробка результатів вимірів. Обговорення та подання отриманих результатів.

Лабораторні роботи (16 годин).

1. Розрахунок похибок вимірів фізичних величин.
2. Вивчення рівноприскореного руху.
3. Визначення прискорення тіла за рівноприскореного руху.
4. Вимірювання маси тіла.
5. Вивчення другого закону Ньютона.
6. Визначення жорсткості пружини.
7. Визначення коефіцієнта тертя ковзання.
8. Вивчення руху тіла, кинутого горизонтально.
9. Вивчення руху тіла по колу під впливом кількох сил.
10. З'ясування умов рівноваги тіл під впливом кількох сил.
11. Визначення центру важкості плоскої пластини.
12. Вивчення закону збереження імпульсу.
13. Вимір ККД похилої площини.
14. Порівняння роботи зі зміною енергії тіла.
15. Вивчення закону збереження енергії.
16. Вимірювання прискорення вільного падіння з допомогою маятника.

Експериментальні роботи (4 години).

1. Розрахунок середньої та миттєвої швидкості.
2. Вимірювання швидкості внизу похилої площини.
3. Розрахунок та вимірювання швидкості кулі, що скочується по похилому жолобу.
4. Вивчення коливань пружинного маятника.

Експериментальні завдання (10 годин).

1. Вирішення експериментальних завдань 7 класу (2 години).
2. Розв'язання експериментальних завдань 8 класу (2 години).
3. Розв'язання експериментальних завдань 9 класу (2 години).
4. Вирішення експериментальних завдань за допомогою комп'ютера (4 години).

Тестоване завдання (1 год).

Узагальнююче заняття (1 год).

3. Атестація учнів.

Особливостям елективних занять найбільше відповідає залікова форма оцінки досягнень учнів. Залік з виконаної лабораторної роботи доцільно виставляти за поданим письмовим звітом, у якому коротко описані умови експерименту. У систематизованому вигляді представлені результати вимірювань та зроблено висновки.

За результатами виконання творчих експериментальних завдань, крім письмових звітів, корисно практикувати повідомлення загальному занятті групи з демонстрацією виконаних експериментів, виготовлених приладів. Для проведення загальних підсумків занять усієї групи можливе проведення конкурсу творчих робіт. На цьому конкурсі учні зможуть не лише продемонструвати експериментальну установку в дію, а й розповісти про її оригінальність та можливості. Тут особливо важливо оформити свою доповідь графіками, таблицями, коротко та емоційно розповісти про найголовніше. У цьому випадку з'являється можливість побачити та оцінити свою працю і себе на тлі інших цікавих робіт і таких самих захоплених людей.

Підсумковий залік учнем з усього елективного курсу можна виставляти, наприклад, за такими критеріями: виконання не менше половини лабораторних робіт; виконання не менше одного експериментального завдання дослідницького чи конструкторського типу; активну участь у підготовці та проведенні семінарів, дискусій, конкурсів.

Запропоновані критерії оцінки досягнення учнів можуть бути лише орієнтиром, але є обов'язковими. За підсумками свого досвіду вчитель може встановлювати інші критерії.

4. Література:

1. Демонстраційний експеримент із фізики у середній школе./Под ред. А. А. Покров
   з кого. Ч. 1.- М.: Просвітництво,1978.
2. Методика викладання фізики у 7-11 класах середньої школи. / За редакцією В.П.
   Орєхова та А.В. Вусовий. - М: Просвітництво,1999.
3. Мартинов І.М., Хазяїнова Е.М. Дидактичний матеріал із фізики. 9 клас. - М:
   Просвітництво,1995.
4. В.А.Буров, А.І.Іванов, В.І.Свиридов. Фронтальні експериментальні завдання з
   фізиці.9 клас. - М: Просвітництво.1988.
5. Римкевич А.П., Римкевич П.А. Збірник завдань із фізики для 9 – 11 класів. - М.: Про
   освітлення, 2000.
6. Степанова Г.М. Збірник завдань з фізики: Для 9-11 класів загальноосвітніх навчальних закладів
   режень. - М: Просвітництво,1998.
7. Городецький Д.М., Пеньков І.А. Перевірочні роботи з фізики. – Мінськ “Вишийш
   школа”, 1987
8. В.А.Буров,С.Ф.Кабанов, В.І.Свиридов. “Фронтальні експериментальні завдання з
   фізики”. - М: Просвітництво.1988
9. Кікоін І.К., Кікоін А.К.Фізика: Підручник для 10 класів - М.: Просвітництво, 2003

Т ЕМАТИЧНЕ ПЛАНУВАННЯ З ФІЗИКИ В 9 У КЛАСІ

Елективний курс: “Практична та експериментальна фізика”

(поглиблене вивчення – 34 години)

Ступінь – третя

Рівень – поглиблений

ЛІТЕРАТУРА:

1. Демонстраційний експеримент із фізики у середній школе./Под ред. А. А. Покровського. Ч. 1. - М.: Просвітництво,1978.
2. Методика викладання фізики у 7-11 класах середньої школи. / За редакцією В.П. Орєхова та А.В. Вусовий. - М: Просвітництво,1999.
3. Єнохович А.С. Довідник з фізики. - М: Просвітництво, 1978.
4. Мартинов І.М., Хазяїнова Е.М. Дидактичний матеріал із фізики. 9 клас. - М: Просвітництво,1995.
5. Скрілін Л.І. Дидактичний матеріал із фізики. 9 клас. - М.: Просвітництво, 1998.
6. Хрестоматія з фізики / Под ред. Б.І. Спаського. - М.: Просвітництво, 1982.
7. Римкевич А.П., Римкевич П.А. Збірник завдань із фізики для 9 – 11 класів. - М.: Просвітництво, 2000.
8. Степанова Г.М. Збірник завдань із фізики: Для 9-11 класів загальноосвітніх установ. - М: Просвітництво,1998.
9. Городецький Д.М., Пеньков І.А. Перевірочні роботи з фізики. - Мінськ "Вища школа", 1987.

Додаток 1

Урок № 1: "Вимір фізичних величин та оцінка похибок вимірювання".

Цілі уроку: 1. Познайомити учнів з математичною обробкою результатів виміру та навчити представляти експериментальні дані;

2. Розвиток обчислювальних здібностей, пам'яті та уваги.

Хід уроку

Результати будь-якого фізичного експерименту необхідно вміти проаналізувати. Це означає, що у лабораторії необхідно навчитися як вимірювати різні фізичні величини, а й перевіряти і шукати зв'язок з-поміж них, зіставляти результати експерименту з висновками теорії.

Але що означає виміряти фізичну величину? Як бути, якщо шукану величину не можна виміряти безпосередньо та її значення перебуває за значенням інших величин?

Під виміром розуміють порівняння вимірюваної величини з іншою величиною, прийнятою за одиницю виміру.

Вимірювання поділяють на прямі та непрямі.

При прямих вимірах визначальну величину порівнюють з одиницею виміру безпосередньо або за допомогою вимірювального приладу, що прогороджується у відповідних одиницях.

При непрямих вимірах шукана величина визначається (обчислюється) з результатів прямих вимірів інших величин, пов'язані з величиною, що вимірюється певною функціональною залежністю.

При вимірі будь-якої фізичної величини зазвичай доводиться виконувати три послідовні операції:

1. Вибір, перевірку та встановлення приладів;
2. Спостереження показань приладів та відлік;
3. Нарахування шуканої величини з результатів вимірювань, проведення оцінки похибок.

Похибки результатів вимірів.

Справжнє значення фізичної величини зазвичай точно визначити неможливо. Кожен вимір дає значення визначається величини х з деякою похибкою?х. Це означає, що справжнє значення лежить в інтервалі

х змін - dх< х ист < х изм + dх, (1)

де х ізм - Значення величини х, отримана при вимірі; ?х характеризує точність виміру х. Величину?х називають абсолютною похибкою, з якою визначається х.

Усі похибки поділяють на систематичні, випадкові та промахи (помилки).Причина виникнення похиб найрізноманітніші. Зрозуміти можливі причини похибок і звести їх до мінімуму - це означає грамотно поставити експеримент. Зрозуміло, що це складне завдання.

Систематичною називають таку похибку, яка залишається постійною чи закономірно змінюється при повторних вимірах однієї тієї ж величини.

Такі похибки виникають у результаті конструктивних особливостей вимірювальних приладів, неточності методу дослідження, будь-яких упущень експериментатора, а також при застосуванні для обчислень неточних формул, заокруглених констант.

Вимірювальним приладом називають такий пристрій, за допомогою якого здійснюється порівняння величини, що вимірюється з одиницею вимірювання.

У будь-якому приладі закладено ту чи іншу систематичну похибку, яку неможливо усунути, але порядок якої можна врахувати.

p align="justify"> Систематичні похибки або збільшують, або зменшують результати вимірювань, тобто ці похибки характеризуються сталістю знака.

Випадкові помилки-помилки, поява яких не може бути попереджена.

Тому вони можуть вплинути на окремий вимір, але при багаторазових вимірах вони підкоряються статистичним законам і їх вплив на результати вимірів можна врахувати або значно зменшити.

Промахи та грубі похибки – надмірно великі помилки, що явно спотворюють результат вимірювання.

Цей клас похибок викликаний найчастіше неправильними діями спостерігача. Вимірювання, що містять промахи та грубі похибки, слід відкидати.

Вимірювання можуть бути проведені з точки зору їх точності технічнимі лабораторними методами.

У цьому випадку задовольняються такою точністю, при якій похибка не перевищує певного, наперед заданого значення, що визначається похибкою застосованої вимірювальної апаратури.

При лабораторних методах вимірювань потрібно точніше вказати значення вимірюваної величини, ніж допускає одноразове її вимірювання технічним методом.

Тоді роблять кілька вимірювань і обчислюють середнє арифметичне отриманих значень, яке приймають за достовірне значення вимірюваної величини. Потім проводять оцінку точності результату виміру (облік випадкових похибок).

З можливості проведення вимірювань двома методами випливає існування двох методів оцінки точності вимірювань: технічного і лабораторного.

Класи точності пристроїв.

Для характеристики більшості вимірювальних приладів часто використовують поняття наведеної похибки Еп (клас точності).

Наведена похибка – це відношення абсолютної похибки.?х до граничного значення х пр вимірюваної величини (тобто найбільшого її значення, яке може бути виміряно за шкалою приладів).

Наведена похибка, будучи по суті відносною похибкою,виражається у відсотках:

Е п = / dх / х пр / * 100%

За наведеною похибкою прилади поділяють сім класів: 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4.

Прилади класу точності 01; 0,2; 0,5 застосовують для точних лабораторних вимірів і називають прецизійними.

У техніці застосовують прилади класів 1, 0; 1,5; 2,5 та 4 (технічні). Клас точності пристрою вказують на шкалі пристрою. Якщо на шкалі такого позначення немає, але прилад позакласний, тобто його наведена похибка більше 4%. У тих випадках, коли на приладі клас точності не вказано, абсолютна похибка приймається рівною половині ціни найменшого поділу.

Так, при вимірі лінійкою, найменший поділ якої 1 мм, допускається помилка до 0,5 мм. Для приладів, оснащених ноніусом, за приладову похибку приймають похибку, яка визначається ноніусом (для штангенциркуля-0,1 мм або 0,05 мм; для мікрометра-0,01 мм).

Додаток 2

Лабораторна робота: "Вимір ККД похилої площини".

Обладнання:дерев'яна дошка, дерев'яний брусок, штатив, динамометр, лінійка вимірювальна.

Завдання. Дослідіть залежність ККД похилої площини та виграш у силі, що отримується з її допомогою від кута нахилу площини до горизонту.

ККД будь-якого простого механізму дорівнює відношенню корисної роботи А підлогу, до досконалої роботи А сов і виражається у відсотках:

n = А підлога / А сов * 100% (1).

За відсутності тертя ККД простого механізму, зокрема й похилої площині, дорівнює одиниці. В цьому випадку досконала робота А сов сили F т, прикладеної до тіла і спрямованої вгору вздовж похилої площини, дорівнює корисній роботі А підлогу.

А стать = А сов.

Позначивши шлях, пройдений тілом уздовж похилої площини буквою S , висоту підйому? , Отримаємо F * S = hgm.

При цьому виграш у силі дорівнюватиме: до = gm/F=l/h.

У реальних умовах дія сили тертя знижує ККД похилої площини та зменшує виграш у силі.

Для визначення ККД похилої площини виграшу в силі, отриманої за її допомогою, слід використовувати вираз:

n = hgm/F т l*100% (2), = gm/F т (3).

Метою роботи є виміряти ККД похилої площини та виграш у силі за різних кутів? її нахилу до горизонту та пояснити отриманий результат.

Порядок виконання.

1. Зберіть установку за рис1. Виміряйте висоту? та довжину l похилої площини (рис.2).

2. Обчисліть максимально можливе значення виграшу в силі, що отримується за заданого нахилу площини (a=30).

3. Покладіть брусок на похилу площину. Прикріпивши динамометр до нього, рівномірно тягніть його вгору вздовж похилої площини. Виміряйте силу тяги F т.

4. Виміряйте за допомогою динамометра силу тяжіння mg бруска і знайдіть експериментальне значення виграшу в силі, одержаного за допомогою похилої площини: k= gm/F т.

5. Обчисліть ККД похилої площини при заданому куті її нахилу

n = hgm / F т l * 100%

6. Повторіть вимірювання за інших кутів нахилу площини: a 2 =45?, a 3 =60 ?.

7. Результати вимірювань та обчислень занесіть до таблиці:

8. Додаткове завдання

Отриману теоретичну залежність n(a) та k(a) порівняйте з результатами експерименту.

Контрольні питання.

1. З якою метою застосовують похилу площину?
2. Яким чином можна збільшити ККД похилої площини?
3. Яким чином можна збільшити виграш у силі, отриманий за допомогою похилої площини?
4. Чи залежить ККД похилої площини від маси вантажу?
5. Поясніть якісно залежність ККД похилої площини та виграшу в силі, що отримується за її допомогою, від кута нахилу площини.

Додаток 3

Перелік експериментальних завдань для 7 класу

1. Вимір розмірів бруска.
2. Вимірювання об'єму рідини за допомогою мензурки.
3. Вимірювання густини рідини.
4. Вимірювання густини твердого тіла.

Усі роботи проводяться з розрахунком похибок та перевіркою

розмірності.

1. Вимірювання ваги тіла за допомогою важеля.
2. Обчислення виграшу в силі інструментів, у яких застосовано (ножиці, кусачки, плоскогубці)
3. Спостереження залежності кінетичної енергії тіла від його швидкості та маси.
4. З'ясувати, від чого залежить сила тертя експериментально.

Перелік експериментальних завдань для 8 класу

1. Спостереження дій електричного струму (теплового, хімічного, магнітного та по можливості фізіологічного).
2. Розрахунок параметрів змішаного з'єднання провідників.
3. Визначення питомого опору провідника з оцінкою похибок.
4. Спостереження явища електромагнітної індукції.

1. Спостереження поглинання енергії під час плавлення льоду.
2. Спостереження виділення енергії при кристалізації гіпосульфіту.
3. Спостереження поглинання енергії під час випаровування рідин.
4. Спостереження залежності швидкості випаровування рідини від роду рідини, площі її вільної поверхні, температури та швидкості видалення парів.
5. Визначення вологості повітря у кабінеті.

Перелік експериментальних робіт 9 класу

1. 1.Вимірювання модулів кутової та лінійної швидкостей тіла при рівномірному русі по колу.
2. 2.Вимірювання модуля доцентрового прискорення тіла при рівномірному русі по колу.
3. 3.Спостереження залежності модулів сил натягу ниток від кута між ними при постійній рівнодіючій силі.
4. 4.Вивчення третього закону Ньютона.

1. Спостерігає зміну модуля ваги тіла, що рухається з прискоренням.
2. З'ясування умов рівноваги тіла, що має вісь обертання при дії на нього сил.
3. Вивчення закону збереження імпульсу при пружному зіткненні тел.
4. Вимір ККД рухомого блоку.

Додаток 4

Експериментальні завдання

Вимір розмірів бруска

Прилади та матеріали (рис. 2): 1) лінійка вимірювальна; 2) брусок дерев'яний.

Порядок виконання роботи:

• Обчисліть ціну поділу шкали лінійки.
• Вкажіть межу цієї шкали.
• Виміряйте лінійкою довжину, ширину, висоту бруска.
• Результати всіх вимірів запишіть у зошит.

Вимірювання об'єму рідини за допомогою мензурки

Прилади та матеріали (рис. 3):

• циліндр вимірювальний (мензурка),
• склянку з водою.

Порядок виконання роботи

1. Обчисліть ціну поділу шкали мензурки.
2. Замалюйте в зошиту частину шкали мензурки і зробіть запис, який пояснює порядок обчислення ціни розподілу шкали.
3. Вкажіть межу цієї шкали.
4. Виміряйте об'єм води у склянці за допомогою мензурки. " "
5. Результат виміру запишіть у зошит.
6. Вилийте воду назад у склянку.

Налийте у мензурку, наприклад, 20 мл води. Після перевірки вчителем долийте в неї води, довівши рівень до поділу, наприклад, 50 мл. Скільки води було долито до мензурки

Вимірювання щільності рідини

Прилади та матеріали (рис. 14): 1) ваги навчальні; 2) гирі; 3) циліндр вимірювальний (мензурка); 4) склянка з водою.

Порядок виконання роботи

1. Запишіть: ціну розподілу шкали мензурки; верхня межа шкали мензурки.
2. Виміряйте масу склянки з водою за допомогою терезів.
3. Перелийте воду зі склянки в мензурку та виміряйте масу порожньої склянки.
4. Обчисліть масу води у мензурці.
5. Виміряйте об'єм води у мензурці.
6. Обчисліть густину води.

Обчислення маси тіла за його щільністю та об'ємом

Прилади та матеріали (рис. 15): 1) ваги навчальні, 2) гирі, 3) циліндр вимірювальний (мензурка) з водою, 4) тіло неправильної форми на нитці, 5) таблиця щільностей.

Порядок виконання роботи(Мал. 15)

1. Виміряйте об'єм тіла за допомогою мензурки.
2. Обчисліть масу тіла.
3. Перевірте результат обчислення маси тіла за допомогою ваги.
4. Результати вимірювань та обчислень запишіть у зошит.

Обчислення об'єму тіла за його щільністю та масою

Прилади та матеріали (рис. 15): 1) ваги навчальні; 2) гирі; 3) циліндр вимірювальний (мензурка) з водою; 4) тіло неправильної форми на нитці; б) таблиця щільностей.

Порядок виконання роботи

1. Запишіть речовину, з якої складається тіло неправильної форми.
2. Знайдіть у таблиці значення густини цієї речовини.
3. Виміряйте масу тіла за допомогою вагів.
4. Обчисліть об'єм тіла.
5. Перевірте результат обчислення об'єму тіла за допомогою мензурки.
6. Результати вимірювань та обчислень запишіть у зошит.

Вивчення залежності сили тертя ковзання від роду поверхонь, що труться.

Прилади та матеріали (рис. 23): 1) динамометр, 2) трибометр 3) вантажі з двома гачками -2 шт., 4) аркуш паперу, 5) аркуш наждакового паперу.

Порядок виконання роботи

1. Підготуйте у зошиті таблицю для запису результатів вимірювань:

2. Обчисліть ціну розподілу шкали динамометра.
3.Виміряйте силу тертя ковзання бруска з двома вантажами:

4. Результати вимірів запишіть у таблицю.

5. Дайте відповідь на запитання:

1. Чи залежить сила тертя ковзання:
   а) від роду тертьових поверхонь?
   б) від шорсткості тертьових поверхонь?
2. Якими способами можна збільшити та зменшити силу тертя ковзання? (рис. 24):
   1) динамометр; 2) трибометр.

Вивчення залежності сили тертя ковзання від сили тиску і незалежності від площі поверхонь, що труться.

Прилади та матеріали: 1) динамометр; 2) трибометр; 3) вантажі з двома гачками - 2 шт.

Порядок виконання роботи

1. Обчисліть ціну розподілу шкали динамометра.
2. Покладіть на лінійку трибометра брусок великою гранню, а на нього - вантаж і виміряйте силу тертя ковзання бруска лінійкою (рис. 24, а).
3. Покладіть на брусок другий вантаж і знову виміряйте силу тертя ковзання бруска лінійкою (рис. 24, б).
4. Покладіть на лінійку брусок меншою гранню, поставте на нього знову два вантажі і знову виміряйте силу тертя ковзання бруска по лінійці (рис. 24, в)
5. 5. Дайте відповідь на питання: чи залежить сила тертя ковзання:
   а) від сили тиску, і якщо залежить, то як?
   б) від площі поверхонь, що труться, при постійній силі тиску?

Вимірювання ваги тіла за допомогою важеля

Прилади та матеріали: 1) важіль-лінійка, 2) лінійка вимірювальна, 3) динамометр, 4) вантаж двома гачками, 5) циліндр металевий, 6) штатив.

Порядок виконання роботи

1. Підвісьте важіль на осі, що закріплена в муфті штатива. Повертаючи гайки на кінцях важеля, встановіть його у горизонтальне положення.
2. Підвісьте до лівої частини важеля металевий циліндр, а до правої – вантаж, попередньо вимірявши динамометром його вагу. Досвідченим шляхом досягайте рівноваги важеля з вантажем.
3. Виміряйте плечі сил, що діють на важіль.
4. Використовуючи правило рівноваги важеля, обчисліть вагу металевого циліндра.
5. Виміряйте вагу металевого циліндра за допомогою динамометра та отриманий результат порівняйте з розрахунковим.
6. Результати вимірювань та обчислень запишіть у зошит.
7. Дайте відповідь на запитання: чи зміниться результат досвіду, якщо:

• важіль врівноважити при іншій довжині плечей сил, які діють?
• циліндр підвісити до правої частини важеля, а вантаж, що врівноважує, - до лівої?

Обчислення виграшу у силі інструментів, у яких застосовано важіль

"Прилади та матеріали (рис. 45): 1) ножиці, 2) кусачки, 3) плоскогубці, 4) лінійка вимірювальна.

Порядок виконання роботи

1. Ознайомтеся з пристроєм запропонованого вам інструменту, в якому застосовано важіль: знайдіть вісь обертання, точки докладання сил.
2. Виміряйте плечі сил.
3. Обчисліть приблизно, в яких межах може змінюватися ви-
   іграш у силі при користуванні цим інструментом.
4. Результати вимірювань та обчислень запишіть у зошит.
5. Дайте відповідь на питання:

• Як потрібно розташовувати матеріал, що розрізається в ножицях, щоб отримати найбільший виграш в силі?
• Як потрібно тримати кусачки у руці, щоб отримати найбільший виграш у силі?

Спостереження залежності кінетичної енергії тіла від його швидкості та маси

Прилади та матеріали (рис. 50): I) кулі різної маси – 2 шт., 2) жолоб, 3) брусок, 4) стрічка вимірювальна, 5) штатив. Рис. 50.

Порядок виконання роботи

1. Закріпіть жолоб у похилому положенні за допомогою штатива, як показано на малюнку 50. До нижнього кінця жолоба приставте дерев'яний брусок
2. Покладіть на середину жолоба кульку меншої маси і, відпустивши її, спостерігайте, як кулька, скатившись із жолоба і вдарившись об дерев'яний брусок, пересуне останній на деяку відстань, здійснюючи роботу з подолання сили тертя.
3. Виміряйте відстань, на яку перемістився брусок.
4. Повторіть досвід, пустивши кульку з верхнього кінця ринви, і знову виміряйте відстань, на яку перемістився брусок.
5. Пустіть із середини жолоба кульку більшої маси і знову виміряйте переміщення бруска.

Вимірювання модулів кутової та лінійної швидкостей тіла при рівномірному русі по колу

Прилади та матеріали* 1) кулька діаметром 25 мм на нитці довжиною 200 мм, 2) лінійка вимірювальна 30-35 см з міліметровими поділками, 3) годинник із секундною стрілкою або метроном механічний (один на клас).

Порядок виконання роботи

1. Підніміть кульку за кінець нитки над лінійкою і приведіть її в рівномірний рух по колу так, щоб вона при обертанні щоразу проходила через нульовий і, наприклад, десятий поділ шкали (рис. 9). Для отримання стійкого руху кульки лікоть руки, що утримує нитку, поставте на стіл
2. Виміряйте час, наприклад, 30 повних обертів кульки.
3. Знаючи час руху, число обертів та радіус обертання, обчисліть модулі кутової та лінійної швидкостей кульки щодо столу.
4. Результати вимірювань та обчислень запишіть у зошит.
5. Дайте відповідь на питання:

Вимірювання модуля доцентрового прискорення тіла при рівномірному русі по колу

Прилади та матеріали ті ж, що у завданні 11.

Порядок виконання роботи

1. Виконайте пп. 1, 2 завдання 11.
2. Знаючи час руху, кількість обертів і радіус обертання, обчисліть модуль доцентрового прискорення кульки.
3. Результати вимірювань та обчислень запишіть у зошит:
4. Дайте відповідь на питання:

• Як зміниться модуль доцентрового прискорення кульки, якщо кількість його оборотів в одиницю часу збільшити в 2 рази?
• Як зміниться модуль доцентрового прискорення кульки, якщо радіус її обертання збільшити в 2 рази?

Спостереження залежності модулів сил натягу ниток від кута між ними при постійній рівнодіючій силі

Прилади та матеріали: 1) вантаж масою 100 г з двома гачками; 2) динамометри навчальні – 2 шт.; 3) нитка довжиною 200 мм з петлями на кінцях.

Порядок виконання роботи

• Чому дорівнюють модулі сил натягу ниток? Чи змінювалися вони під час досвіду?
• Чому дорівнює модуль рівнодіючої двох сил натягу ниток? Чи змінювався він під час досвіду?
• Що можна сказати про залежність модулів сил натягу ниток від кута між ними при постійній рівнодіючій силі?

Вивчення третього закону Ньютона

Прилади та матеріали: I) динамометри навчальні – 2 шт.; 2) нитка довжиною 200 мм з петлями на кінцях.

Порядок виконання роботи

• З якою силою за модулем лівий динамометр діє на правий? В який бік спрямовано цю силу? До якого динамометра вона додана?
• З якою силою за модулем правий динамометр діє на лівий? В який бік спрямовано цю силу? До якого динамометра вона додана?

3. Збільште взаємодію динамометрів. Зауважте їх нові показання.

4. З'єднайте динамометри ниткою та натягніть її.

5. Дайте відповідь на запитання:

• З якою силою за модулем лівий динамометр діє на нитку?
• З якою силою за модулем правий динамометр діє на нитку?
• З якою силою по модулю розтягується нитка?

6. Зробіть загальний висновок із виконаних дослідів.

Спостереження зміни модуля ваги тіла, що рухається із прискоренням

Прилади та матеріали: 1) динамометр навчальний, 2) вантаж масою 100 г із двома гачками, 3) нитка довжиною 200 мм із петлями на кінцях.

Порядок виконання роботи

• Чи змінювалася швидкість руху вантажу під час його руху вгору і вниз?
• Як змінювався модуль ваги вантажу при його прискореному русі вгору та вниз?

4. Поставте динамометр на край столу. Відхиліть вантаж у бік на деякий кут і відпустіть (рис. 18). Спостерігайте за показаннями динамометра під час коливань вантажу.

5. Дайте відповідь на запитання:

• Чи змінюється швидкість вантажу при його коливаннях?
• Чи змінюються прискорення та вага вантажу при його коливаннях?
• Як змінюються центри стрімке прискорення і вага вантажу при його коливаннях?
• У яких точках траєкторії доцентрове прискорення та вага вантажу по модулю найбільші, у яких найменші? Рис. 18.

З'ясування умов рівноваги тіла, що має вісь обертання при дії на нього сил

Прилади та матеріали: 1) лист картону розміром 150Х 150 мм з, вума нитковими петлями, 2) динамометри навчальні-2 шт., 3) лист картону розміром 240X340 Мм з вбитим цвяхом, 4) косинець учнівський, 5) лінійка вимірювальна5 см з міліметровими поділками; 6) олівець.

Порядок виконання роботи

1. Надягніть на цвях листок картону. Зачепіть динамометри за петлі, натягніть їх із силами приблизно 2 і 3 Н і розташуйте петлі під кутом 100-120° один до одного, як показано на малюнку 27. Переконайтеся, що лист картону при його відхиленні убік повертається в стан

Рис. 27. Виміряйте модулі доданих сил (не вагайтеся).

2. Дайте відповідь на запитання:

• Скільки сил діє на картон?
• Чому дорівнює модуль рівнодіючої прикладених до картону сил?

3. На аркуші картону проведіть відрізки прямих ліній, уздовж яких діють сили, і за допомогою косинця побудуйте плечі цих сил, як показано на малюнку 28.

4. Виміряйте плечі сил.

5. Обчисліть моменти діючих сил та їх суму алгебри. За якої умови тіло із закріпленою віссю обертання перебуває у стані рівноваги? Рис. 28. Відповідь запишіть у зошит.

Вивчення закону збереження імпульсу при пружному зіткненні тіл

Прилади та матеріали: 1) кульки діаметром 25 мм – 2 шт., 2) нитка довжиною 500 мм, 3) штатив для фронтальних робіт.

Порядок виконання роботи

• Чому дорівнює загальний імпульс кульок до взаємодії?
• Чи однакові імпульси по модулю набули кульки після взаємодії?
• Чому дорівнює загальний імпульс кульок після взаємодії?

4. Відпустіть відведену кульку та помітте відхилення кульок після удару. Досвід повторіть 2-3 рази. Відхиліть одну з кульок на 4-5 см від положення рівноваги, а другий дайте спокій.

5. Дайте відповідь на питання п. 3.

6. Зробіть висновок із виконаних дослідів

Вимір ККД рухомого блоку

Прилади та матеріали: 1) блок, 2) динамометр навчальний, 3) стрічка вимірювальна з сантиметровими поділами, 4) вантажі масою по 100 г з двома гачками - 3 шт. петлями на кінцях.

Порядок виконання роботи

1. Зберіть установку з рухомим блоком, як показано на малюнку 42. Через блок перекиньте нитку. Один кінець нитки зачепите за лапку штатива, другий – за гачок динамометра. До обойми блоку підвісьте три вантажі масою по 100 г.
2. Візьміть динамометр в руку, розташуйте його вертикально так, щоб блок з вантажами повис на нитках, і виміряйте модуль сили натягу нитки.
3. Підніміть рівномірно вантажі на деяку висоту та виміряйте модулі переміщень вантажів та динамометра щодо столу.
4. Обчисліть корисну та досконалу роботи щодо столу.
5. Обчисліть ККД рухомого блоку.
6. Дайте відповідь на питання:

• Який виграш у силі дає рухомий блок?
• Чи можна за допомогою рухомого блоку отримати виграш у роботі?
• Як підвищити ККД рухомого блоку?

Додаток5

Вимоги до рівня підготовки випускників основної школи.

1. Володіти методами наукового пізнання.

1.1. Збирати установки для експерименту за описом, малюнком або схемою і проводити спостереження явищ, що вивчаються.

1.2. Вимірювати: температуру, масу, об'єм, силу (пружності, тяжкості, тертя ковзання), відстань, проміжок часу, силу струму, напруга, щільність, період коливань маятника, фокусна відстань лінзи, що збирає.

1.3. Представляти результати вимірювань у вигляді таблиць, графіків та виявляти емпіричні закономірності:

• зміни координати тіла від часу;
• сили пружності від подовження пружини;
• сили струму у резисторі від напруги;
• маси речовини від обсягу;
• температури тіла іноді при теплообміні.

1.4. Пояснювати результати спостережень та експериментів:

• зміну дня й ночі у системі відліку, що з Землею, й у системі відліку, що з Сонцем;
• велику стисливість газів;
• малу стисливість рідин та твердих тіл;
• процеси випаровування та плавлення речовини;
• випаровування рідин при будь-якій температурі та її охолодження при випаровуванні.

1.5. Застосовувати експериментальні результати для передбачення значення величин, що характеризують перебіг фізичних явищ:

• становище тіла при його русі під дією сили;
• подовження пружини під дією підвішеного вантажу;
• силу струму при заданій напрузі;
• значення температури води, що остигає, в заданий момент часу.

2. Володіти основними поняттями та законами фізики.

2.1. Давати визначення фізичних величин та формулювати фізичні закони.

2.2. Описувати:

• фізичні явища та процеси;
• зміни та перетворення енергії при аналізі: вільного падіння тіл, руху тіл за наявності тертя, коливань ниткового та пружинного маятників, нагрівання провідників електричним струмом, плавлення та випаровування речовини.

2.3. Обчислювати:

• рівнодіючу силу, використовуючи другий закон Ньютона;
• імпульс тіла, якщо відомі швидкість тіла та його маса;
• відстань, на яку поширюється звук за певний час при заданій швидкості;
• кінетичну енергію тіла при заданих масі та швидкості;
• потенційну енергію взаємодії тіла із Землею та силу тяжкості при заданій масі тіла;
• енергію, що виділяється у провіднику при проходженні електричного струму (при заданих силі струму та напрузі);
• енергію, що поглинається (виділяється) при нагріванні (охолодженні) тіл;

2.4. Будувати зображення точки в плоскому дзеркалі і лінзи, що збирає.

3. Сприймати, переробляти та пред'являти навчальну інформацію у різних формах (словесній, образній, символічній).

3.1. Називати:

• джерела електростатичного та магнітного полів, способи їх виявлення;
• перетворення енергії у двигунах внутрішнього згоряння, електрогенераторах, електронагрівальних приладах.

3.2. Наводити приклади:

• відносності швидкості та траєкторії руху одного й того ж тіла у різних системах відліку;
• зміна швидкості тіл під впливом сили;
• деформація тіл під час взаємодії;
• прояв закону збереження імпульсу у природі та техніці;
• коливальних та хвильових рухів у природі та техніці;
• екологічних наслідків роботи двигунів внутрішнього згоряння, теплових, атомних та гідроелектростанцій;
• Дослідів, що підтверджують основні положення молекулярно-кінетичної теорії.

3.4. Виділяти головну думку у прочитаному тексті.

3.5. Знаходити у прочитаному тексті відповіді на ці запитання.

3.6. Конспектувати прочитаний текст.

3.7. Визначати:

• проміжні значення величин за таблицями результатів вимірювань та побудованим графікам;
• характер теплових процесів: нагрівання, охолодження, плавлення, кипіння (за графіками зміни температури тіла з часом);
• опір металевого провідника (за графіком коливань);
• за графіком залежності координати від часу: координату тіла в заданий момент часу; проміжки часу, протягом яких тіло рухалося з постійною, швидкістю, що збільшується, зменшується; проміжки часу дії сили.

3.8. Порівнювати опори металевих провідників (більше – менше) за графіками залежності сили струму від напруги.

ФЕДЕРАЛЬНИЙ ДЕРЖАВНИЙ ЗАГАЛЬНООСВІТНИЙ ЗАКЛАД СЕРЕДНЯ ЗАГАЛЬНООСВІТНЯ ШКОЛА

ІМЕНІ а. н. РАДИЩЕВА

Г. КУЗНЕЦЬК - 12

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ЗАВДАННЯ З ФІЗИКИ

1. Вимірювання модуля початкової швидкості та часу гальмування тіла, що рухається під дією сили тертя

Прилади та матеріали: 1) брусок від лабораторного трибометра, 2) динамометр навчальний, 3) вимірювальна стрічка з сантиметровими поділами.

1. Покладіть брусок на стіл і зауважте його початкове положення.

2. Натисніть трохи брусок рукою і помітте його нове положення на столі (див. мал.).

3. Виміряйте гальмівний шлях бруска щодо столу._________

4. Виміряйте модуль ваги бруска та обчисліть його масу.__

5. Виміряйте модуль сили тертя ковзання бруска по столу.___________________________________________________________

6. Знаючи масу, гальмівний шлях і модуль сили тертя ковзання, обчисліть модуль початкової швидкості та час гальмування бруска.______________________________________________

7. Запишіть результати вимірювань та обчислень.__________

2. Вимірювання модуля прискорення тіла, що рухається під дією сил пружності та тертя

Прилади та матеріали: 1) трибометр лабораторний; 2) динамометр навчальний з фіксатором.

Порядок виконання роботи

1. Виміряйте модуль ваги бруска за допомогою динамометра.

_________________________________________________________________.

2. Зачепіть динамометр за брусок і покладіть на лінійку трибометра. Вказівник динамометра встановіть на нульовий розподіл шкали, а фіксатор - біля упору (див. мал.).

3. Приведіть брусок у рівномірний рух уздовж лінійки трибометра та виміряйте модуль сили тертя ковзання. ________

_________________________________________________________________.

4. Приведіть брусок у прискорений рух уздовж лінійки трибометра, подіявши на нього силою, більшою за модуль сили тертя ковзання. Виміряйте модуль цієї сили. __________________

_________________________________________________________________.

5. За отриманими даними обчисліть модуль прискорення бруска.

_________________________________________________________________.

__________________________________________________________________

2. Перемістіть брусок з вантажами рівномірно вздовж лінійки трибометра та запишіть показання динамометра з точністю до 0,1 Н.__________________________________________________________.

3. Виміряйте модуль переміщення бруска з точністю до 0,005 м

щодо столу. ___________________________________________.

__________________________________________________________________

5. Обчисліть абсолютну та відносну похибки вимірювання роботи._______________________________________________

__________________________________________________________________

6. Запишіть результати вимірювань та обчислень.__________

__________________________________________________________________

_________________________________________________________________

Дайте відповідь на питання:

1. Як спрямований вектор сили тяги щодо вектора переміщення бруска?_____________________________________________

_________________________________________________________________.

2. Який знак має робота, здійснена силою тяги з переміщення бруска?____________________________________________

__________________________________________________________________

Варіант 2.

1. Покладіть брусок із двома вантажами на лінійку трибометра. За гачок бруска зачепіть динамометр, розташувавши його під кутом 30° до лінійки (див. мал.). Кут нахилу динамометра перевірте за допомогою косинця.

2. Перемістіть брусок з вантажами по лінійці, зберігаючи початковий напрямок сили тяги. Запишіть показ динамометра з точністю до 0,1 Н.____________________

_________________________________________________________________.

3. Виміряйте модуль переміщення бруска з точністю до 0,005 м щодо столу._______________________________________________

4. Обчисліть роботу сили тяги по переміщенню бруска щодо столу._______________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________.

5. Запишіть результати вимірювань та обчислень.__________

__________________________________________________________________

Дайте відповідь на питання:

1. Як спрямований вектор сили тяги щодо вектора переміщення бруска? ____________________________________________

_________________________________________________________________.

2. Який знак має робота сили тяги переміщення бруска?

_________________________________________________________________.

_________________________________________________________________

4. Вимірювання ККД рухомого блоку

Прибори та матеріали: 1) блок, 2) динамометр навчальний, 3) стрічка вимірювальна з сантиметровими поділами, 4) вантажі масою по 100 г з двома гачками – 3 шт., 5) штатив з лапкою, 6) нитка довжиною 50 см із петлями на кінцях.

Порядок виконання роботи

1. Зберіть установку з рухомим блоком, як показано на малюнку. Через блок перекиньте нитку. Один кінець нитки зачепите за лапку штатива, другий – за гачок динамометра. До обойми блоку підвісьте три вантажі масою по 100 г.

2.Візьміть динамометр в руку, розташуйте його вертикально так, щоб блок з вантажами повис на нитках, і виміряйте модуль сили натягу нитки._____________

___________________________________________

3.Підніміть рівномірно вантажі на деяку висоту та виміряйте модулі переміщень вантажів та динамометра щодо столу. ___________________________________________________________

_________________________________________________________________.

4.Обчисліть корисну та досконалу роботи щодо столу. ___________________________________________________________

__________________________________________________________________

5.Обчисліть ККД рухомого блоку. ________________________

Дайте відповідь на питання:

1.Який виграш у силі дає рухомий блок?______________

2. Чи можна за допомогою рухомого блоку отримати виграш у роботі? _______________________________________________

_________________________________________________________________

3.Як підвищити ККД рухомого блоку?_____________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.

5. Вимірювання моменту сили

Прибори та матеріали: 1) жолоб лабораторний; 2) динамометр навчальний; 3) стрічка вимірювальна з сантиметровими поділами; 4) петля із міцної нитки.

Порядок виконання роботи

1.Наденьте петлю на кінець жолоба і зачепіть її динамометром, як показано на малюнку. Піднімаючи динамометр, повертайте ринву навколо горизонтальної осі, що проходить через інший його кінець.

2.Виміряйте модуль сили, необхідної для обертання жолоба.

3. Виміряйте плече цієї сили. ________________________________.

4.Обчисліть момент цієї сили.______________________________

__________________________________________________________________.

5.Пересуньте петлю в середину ринви, і знову виміряйте модуль сили, необхідної для обертання ринви, та її плече.

___________________________________________________________________________________________________________________________________.

6.Обчисліть момент другої сили. ___________________________

_________________________________________________________________.

7.Порівняйте обчислені моменти сил. Зробіть висновок. _____

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.

6. «Вимір жорсткості пружини.

Мета роботи:знайти жорсткість пружини.

Матеріали: 1) штатив з муфтами та лапкою; 2) спіральна пружина.

Порядок виконання роботи:

Закріпіть на штативі кінець спіральної пружини (інший кінець пружини має стрілку - покажчик і гачок).

Поруч із пружиною або за нею встановіть і закріпіть лінійку з міліметровими поділками.

Позначте і запишіть поділ лінійки, проти якого доводиться стрілка-покажчик пружини. __________________________

Підвісьте до пружини вантаж відомої маси та виміряйте викликане ним подовження пружини.________________________________

___________________________________________________________________

До першого вантажу додайте другий, третій тощо. вантажі, записуючи щоразу подовження /х/ пружини. За результатами вимірювань заповніть таблицю _____________________________________

___________________________________________________________________

__________________________________________________________________.

DIV_ADBLOCK195">

_______________________________________________________________.

3. Зважте брусок і вантаж.

________________________________________________________________.

4.До першого вантажу додайте другий, третій вантажі, щоразу зважуючи брусок і вантажі та вимірюючи силу тертя. _______________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.

5. За результатами вимірювань побудуйте графік залежності сили тертя від сили тиску та, користуючись ним, визначте середнє значення коефіцієнта тертя μ пор. ______________________________-

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.

Лабораторна робота

Вимірювання жорсткості пружини

Мета роботи: знайти жорсткість пружини за допомогою вимірювання подовження пружини при врівноваженні сили тяжіння вантажу силою пружності пружини та побудувати графік залежності сили пружності даної пружини від її подовження.

Обладнання:набір вантажів; лінійка з міліметровими поділками; штатив з муфтою та лапкою; спіральна пружина (динамометр)

Запитання для самопідготовки

1. Як визначити силу тяжкості вантажу?_________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

4. Вантаж нерухомо висить на пружині. Що можна сказати в цьому випадку про силу тяжкості вантажу та про силу пружності пружини? _________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

5. Як можна за допомогою вказаного обладнання виміряти жорсткість пружини? _____________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

6. Як, знаючи жорсткість, побудувати графік залежності сили пружності від подовження пружини?

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Примітка. Прийміть прискорення вільного падіння рівним (10 ±0,2) м/с2, масу одного вантажу (0,100 ± 0,002) кг, масу двох вантажів - (0,200±0,004) кг тощо. Досить зробити три досліди.

Лабораторна робота

«Вимірювання коефіцієнта тертя ковзання»

Мета роботи: визначити коефіцієнт тертя

Матеріали: 1) дерев'яний брусок; 2) дерев'яна лінійка; 3) набір вантажів.

Порядок виконання роботи

Покладіть брусок на горизонтальну дерев'яну лінійку. На брусок поставте вантаж.

Прикріпивши до бруска динамометр, якомога рівномірніше тягніть його вздовж лінійки. Зауважте при цьому показ динамометра. ____________________________________________________

__________________________________________________________________

Зважте брусок і вантаж._________________________________________

До першого вантажу додайте другий, третій вантажі, щоразу зважуючи брусок та вантажі та вимірюючи силу тертя._________________

_________________________________________________________________

_________________________________________________________________

За результатами вимірів заповніть таблицю:

5. За результатами вимірювань побудуйте графік залежності сили тертя від сили тиску та, скориставшись ним, визначте середнє значення коефіцієнта тертя μ. ________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

6. Зробіть висновок.

Лабораторна робота

Вивчення капілярних явищ, зумовлених поверхневим натягом рідини.

Мета роботи: виміряти середній діаметр капілярів.

Устаткування: посуд з підфарбованою водою, смужка фільтрувального паперу розміром 120 х 10 мм, смужка бавовняної тканини розміром 120 х 10 мм, лінійка вимірювальна.

Змочує рідина втягується всередину капіляра. Підйом рідини в капілярі відбувається до тих пір, поки результуюча сила, що діє на рідину вгору, Fв не врівноважується силою тяжкості mg стовпа рідини заввишки h:

За третім законом Ньютона сила Fв, що діє на рідину, дорівнює силі поверхневого натягу Fпов, що діє на стінку капіляра по лінії зіткнення її з рідиною:

Таким чином, при рівновазі рідини у капілярі (рисунок 1)

Fпов = mg. (1)

Вважатимемо, що меніск має форму півсфери, радіус якої r дорівнює радіусу капіляра. Довжина контуру, що обмежує поверхню рідини, дорівнює довжині кола:

Тоді сила поверхневого натягу дорівнює:

Fпов = σ2πr, (2)

де σ – поверхневий натяг рідини.

m = ρV = ρ πr2h. (3)

Підставляючи вираз (2) для Fпов і маси (3) за умови рівноваги рідини в капілярі, отримаємо

σ2πr = ρ πr2hg,

звідки діаметр капіляра

D = 2r = 4σ/ρgh. (4)

Порядок виконання.

Смужками фільтрувального паперу та бавовняної тканини одночасно торкніться поверхні підфарбованої води в склянці (рисунок 2), спостерігаючи підняття води в смужках.

Як тільки припиниться підйом води, смужки вийміть і виміряйте лінійкою висоти h1 і h2 підняття води.

Абсолютні похибки вимірювання h1 і h2 приймають рівними подвоєної ціні поділу лінійки.

Δ h1 = 2 мм; Δ h2 = 2 мм.

Розрахуйте діаметр капілярів за формулою (4).

D2 = 4σ/ρgh2.

Для води σ ± Δσ = (7, 3 ± 0, 05) х10-2 Н/м.

Розрахуйте абсолютні похибки D1 ​​і D2 при непрямому вимірі діаметра капілярів.

Δ D2 = D2(Δσ/ σ + Δ h2/ h2).

Похибками Δg та Δρ можна знехтувати.

Остаточний результат вимірювання діаметра капілярів подайте у вигляді

Експеримент у фізиці. Фізичний практикум. Шутов В.І., Сухов В.Г., Підлісний Д.В.

М.: Фізматліт, 2005. – 184с.

Формат: djvu/zip

Розмір: 2,6 Мб

/ Download файл

ВСТУП

Фізичний практикум є невід'ємною частиною курсу фізики. Ясне та глибоке засвоєння основних законів фізики та її методів неможливе без роботи у фізичній лабораторії, без самостійних практичних занять. У фізичній лабораторії учні не тільки перевіряють відомі закони фізики, але й навчаються працювати з фізичними приладами, опановують навички експериментальної дослідницької діяльності, навчаються грамотної обробки результатів вимірювань та критичного ставлення до них.

Даний посібник є спробою створення єдиного керівництва з експериментальної фізики для ведення занять у фізичних лабораторіях профільних фізико-математичних шкіл та ліцеїв. Воно розраховане на учнів, які не мають досвіду самостійної роботи у фізичній лабораторії. Тому описи робіт виконані докладно та докладно. Особливу увагу приділено теоретичному обгрунтуванню експериментальних методів, що застосовуються, питанням обробки результатів вимірювань та оцінки їх похибок.

Опис кожної експериментальної роботи починається з теоретичного запровадження. В експериментальній частині кожної роботи наводяться описи експериментальних установок та завдання, що регламентують послідовність роботи учнів при проведенні вимірювань, зразки робочих таблиць для запису результатів вимірювань та рекомендації щодо методів обробки та подання результатів. Наприкінці описів пропонуються контрольні питання, відповіді куди учні мають підготувати до захисту робіт.

У середньому за навчальний рік кожен учень має виконати 10–12 експериментальних робіт відповідно до навчального плану.

Учень заздалегідь готується до виконання кожної роботи. Він повинен вивчити опис роботи, знати теорію в обсязі, зазначеному в описі, порядок виконання роботи, мати попередньо підготовлений лабораторний журнал з конспектом теорії та таблицями, а також, якщо це необхідно, мати міліметровий папір для виконання графічного графіка.

Перед початком виконання роботи учень отримує допуск на роботу.

Зразковий перелік питань для отримання допуску:

1. Ціль роботи.

2. Основні фізичні закони, що вивчаються у роботі.

3. Схема установки та принцип її дії.

4. Вимірювані величини та розрахункові формули.

5. Порядок виконання.

Учні, допущені до виконання роботи, повинні слідувати порядку виконання строго відповідно до опису.

Робота в лабораторії закінчується виконанням попередніх розрахунків та обговоренням їх із викладачем.

До наступного заняття учень самостійно закінчує обробку отриманих експериментальних даних, побудову графіків та оформлення звіту.

На захист роботи учень повинен уміти відповісти на всі питання з теорії в повному обсязі програми, обґрунтувати прийняту методику вимірювань та обробки даних, вивести самостійно розрахункові формули. Виконання роботи на цьому завершується, виставляється остаточна підсумкова оцінка роботи.

Семестрова та річна оцінки виставляються при успішному виконанні всіх робіт відповідно до навчального плану.

Курс "Експериментальна фізика" практично реалізований на комплексному лабораторному обладнанні, розробленому Навчально-методичною лабораторією Московського фізико-технічного інституту, що включає в себе лабораторні комплекси з механіки матеріальної точки, механіки твердого тіла, молекулярної фізики, електродинаміки, геодинаміки та геометричної. Таке обладнання є у багатьох спеціалізованих фізико-математичних школах та ліцеях Росії.

Вступ.

Похибки фізичних величин. Обробка результатів вимірів.

Практична робота 1. Вимір обсягу тіл правильної форми.

Практична робота 2. Дослідження прямолінійного руху тіл на полі земного тяжіння машиною Атвуда.

Практична робота 3. Сухе тертя. Визначення коефіцієнта тертя ковзання.

Теоретичне введення до робіт з коливань.

Практична робота 4. Вивчення коливань пружинного маятника.

Практична робота 5. Вивчення коливань математичного маятника. Визначення прискорення вільного падіння.

Практична робота 6. Вивчення коливань фізичного маятника.

Практична робота 7. Визначення моментів інерції тіл правильної форми методом крутильних коливань.

Практична робота 8. Вивчення законів обертання твердого тіла на хрестоподібному маятнику Обербека.

Практична робота 9. Визначення відношення молярних теплоємностей повітря.

Практична робота 10. Стоячі хвилі. Вимірювання швидкості хвилі в пружній струні.

Практична робота 11. Визначення відносини ср/с? для повітря у стоячій звуковій хвилі.

Практична робота 12. Вивчення роботи електронного осцилографа.

Практична робота 13. Вимір частоти коливань шляхом дослідження фігур Ліссажу.

Практична робота 14. Визначення питомого опору ніхромового дроту.

Практична робота 15. Визначення опору провідників компенсаційним методом Уітстона.

Практична робота 16. Перехідні процеси у конденсаторі. Визначення ємності.

Практична робота 17. Визначення напруженості електричного поля в циліндричному провіднику зі струмом.

Практична робота 18. Дослідження роботи джерела в ланцюзі постійного струму.

Практична робота 19. Вивчення законів відображення та заломлення світла.

Практична робота 20. Визначення фокусних відстаней лінз, що збирає та розсіює.

Практична робота 21. Явище електромагнітної індукції. Дослідження магнітного поля соленоїда.

Практична робота 22. Дослідження загасаючих коливань.

Практична робота 23. Вивчення явища резонансу ланцюга змінного струму.

Практична робота 24. Дифракція Фраунгофер на щілини. Вимірювання ширини щілини «хвильовим методом».

Практична робота 25. Дифракція Фраунгофера. Дифракційні грати як оптичний прилад.

Практична робота 26. Визначення показника заломлення скла «хвильовим» методом.

Практична робота 27. Визначення радіусу кривизни лінзи в експерименті з кільцями Ньютона.

Практична робота 28. Дослідження поляризованого світла.

Вступ

Глава 1. Теоретичні основи використання експериментального методу під час уроків фізики у старших класах

1 Роль та значення експериментальних завдань у шкільному курсі фізики (визначення експерименту в педагогіці, психології та в теорії методики навчання фізики)

2 Аналіз програм та підручників з використання експериментальних завдань у шкільному курсі фізики

3 Новий підхід у проведенні експериментальних завдань з фізики за допомогою Лего-констукторів на прикладі розділу «Механіка»

4 Методика проведення педагогічного експерименту лише на рівні констатуючого експерименту

5 Висновки з першого розділу

Розділ 2. Розробка та методика проведення експериментальних завдань у розділі «Механіка» для учнів 10 класів загальноосвітнього профілю

1 Розробка систем експериментальних завдань на тему «Кінематика точки». Методичні рекомендації щодо застосування на уроках фізики

2 Розробка систем експериментальних завдань на тему «Кінематика твердого тіла». Методичні рекомендації щодо застосування на уроках фізики

3 Розробка систем експериментальних завдань на тему «Динаміка». Методичні рекомендації щодо застосування на уроках фізики

4 Розробка систем експериментальних завдань на тему «Закони збереження в механіці». Методичні рекомендації щодо застосування на уроках фізики

5 Розробка систем експериментальних завдань на тему «Статика». Методичні рекомендації щодо застосування на уроках фізики

6 Висновки з другого розділу

Висновок

Список літератури

Відповідь на питання

Вступ

Актуальність теми. Загальновизнано, що вивчення фізики дає як фактичні знання, а й розвиває особистість. Фізична освіта, безперечно, є сферою розвитку інтелекту. Останній, як відомо, проявляється і в розумової, і предметної діяльності людини.

У зв'язку з цим особливе значення набуває експериментального вирішення завдань, яке з необхідністю передбачає обидва види діяльності. Як і будь-який вид вирішення завдань, воно має загальну для процесу мислення структуру та закономірності. Експериментальний підхід відкриває можливості розвитку образного мислення.

Експериментальне вирішення фізичних завдань, в силу їх змісту та методології вирішення, може стати важливим засобом розвитку універсальних дослідницьких навичок та умінь: постановки експерименту, що спирається на певні моделі дослідження, власне експериментування, здатності виділити та сформулювати найбільш суттєві результати, висунути гіпотезу, адекватну досліджуваному предмету , і на її основі побудувати фізичну та математичну модель, залучити до аналізу обчислювальну техніку. Новизна змісту фізичних завдань учнів, варіативність у виборі експериментальних методик і засобів, необхідна самостійність мислення розробки та аналізі фізичної і математичної моделей створюють передумови на формування творчих здібностей.

Таким чином, розробка системи експериментальних завдань з фізики на прикладі механіки актуальна в плані розвитку та особистісно - орієнтованого навчання.

Об'єктом дослідження є навчання учнів десятих класів.

Предметом дослідження є система експериментальних завдань з фізики з прикладу механіки, спрямовану розвиток інтелектуальних здібностей, формування дослідницького підходу, творчої активності учнів.

Мета дослідження - розробка системи експериментальних завдань з фізики з прикладу механіки.

Гіпотеза дослідження - Якщо до системи фізичного експерименту розділу «Механіка» включити демонстрації вчителя, пов'язані з ними домашні та класні досліди учнів, а також експериментальні завдання для учнів з елективних курсів, а пізнавальну діяльність учнів під час їх виконання та обговорення організувати на основі проблем у школярів з'явиться можливість набувати, поряд зі знанням основних фізичних понять та законів, інформаційні, експериментальні, проблемні, діяльнісні вміння, що призведе до підвищення інтересу до фізики як предмета. Виходячи з мети та гіпотези дослідження, були доставлені такі завдання:

1. Визначити роль і значення експериментальних завдань у шкільному курсі фізики (визначення експерименту в педагогіці, психології та теорії методики навчання фізики).

Проаналізувати програми та підручники з використання експериментальних завдань у шкільному курсі фізики.

Розкрити сутність методики проведення педагогічного експерименту лише на рівні констатуючого експерименту.

Розробити систему експериментальних завдань у розділі «Механіка» для учнів 10 класів загальноосвітнього профілю.

Наукова новизна та теоретична значущість роботи полягає в наступному: Встановлено роль експериментального вирішення фізичних завдань як засобу у розвитку пізнавальних здібностей, дослідницьких навичок та творчої активності учнів 10 – х класів.

Теоретичне значення досліджень визначається розробкою та обґрунтуванням методичних засад технології проектування та організації навчального процесу з експериментального вирішення фізичних завдань як засобу розвиваючого та особистісно-орієнтованого навчання.

Для вирішення поставлених завдань використовувалась сукупність методів:

· теоретичний аналіз психолого-педагогічної літератури та порівняльно-порівняльний методи;

· системний підхід до оцінки результатів теоретичного аналізу, метод сходження від абстрактного до конкретного, синтез теоретичного та емпіричного матеріалу, метод змістовного узагальнення, логіко-евристична розробка рішень, імовірнісне прогнозування, прогностичне моделювання, уявний експеримент.

Робота складається із вступу, двох розділів, висновків, бібліографічного списку, додатків.

Апробація розробленої системи завдань проводилася на базі школи – інтернату № 30 Середньої Загальної Освіти Відкритого Акціонерного Товариства «Російські Залізниці», адреса: місто Комсомольськ – на Амурі, проспект Леніна 58/2.

Глава 1. Теоретичні основи використання експериментального методу під час уроків фізики у старших класах

1 Роль та значення експериментальних завдань у шкільному курсі фізики (визначення експерименту в педагогіці, психології та в теорії методики навчання фізики)

Роберт Вудвортс (R. S. Woodworth), який опублікував свій класичний підручник з експериментальної психології («Experimental psychology», 1938), визначав експеримент як упорядковане дослідження, в ході якого дослідник безпосередньо змінює якийсь фактор (або фактори), підтримує інші незмінними та спостерігає результати систематичних змін .

У педагогіці Сластенін Ст визначав експеримент як дослідницьку діяльність з метою вивчення причинно-наслідкових зв'язків у педагогічних явищах.

У філософії Соколов В.В. описує експеримент, як метод наукового пізнання.

Засновник фізики – Знаменський А.П. описував експеримент як вид пізнавальної діяльності, у якій ключова для тієї чи іншої наукової теорії ситуація розігрується над реальному дії .

За Робертом Вудвортсом констатуючий експеримент - це експеримент, що встановлює наявність будь-якого незаперечного факту або явища.

За Сластенін В. - констатуючий експеримент проводиться на початку дослідження і спрямований на з'ясування стану справ у шкільній практиці з проблеми , що вивчається .

По Роберту Вудвортсу формуючий (перетворювальний, навчальний) експеримент ставить за мету активне формування чи виховання тих чи інших сторін психіки, рівнів діяльності тощо; використовується щодо конкретних шляхів формування особистості дитини, забезпечуючи поєднання психологічних досліджень із педагогічним пошуком і проектуванням найефективніших форм навчально-виховної роботи .

За Сластенін В. - формує експеримент, в процесі якого конструюються нові педагогічні явища.

За Сластенін В. - експериментальні завдання - це короткочасні спостереження, вимірювання та досліди, тісно пов'язані з темою уроку.

Особистісно орієнтоване навчання - це таке навчання, де в основу ставиться особистість дитини, її самобутність, самоцінність, суб'єктний досвід кожного спочатку розкривається, а потім узгоджується зі змістом освіти. Якщо в традиційній філософії освіти соціально-педагогічні моделі розвитку особистості описувалися у вигляді зразків, що зовні задаються, еталонів пізнання (пізнавальної діяльності), то особистісно орієнтоване навчання виходить з визнання унікальності суб'єктного досвіду самого учня, як важливого джерела індивідуальної життєдіяльності, що виявляється, зокрема, в пізнанні. Тим самим визнається, що в освіті відбувається не просто інтеріоризації дитиною заданих педагогічних впливів, а «зустріч» заданого та суб'єктного досвіду, своєрідне «окультурення» останнього, його збагачення, прирощення, перетворення, що і становить «вектор» індивідуального розвитку. Визнання учня головною чинною фігурою всього освітнього процесу є особистісно-орієнтована педагогіка.

При проектуванні освітнього процесу слід виходити із визнання двох рівноправних джерел: навчання та вчення. Останнє не є просто дериватим першого, а є самостійним, особистісно-значущим, а тому дуже дієвим джерелом розвитку особистості.

Особистісно-орієнтоване навчання будується на принципі суб'єктності. З нього випливає ціла низка положень.

Навчальний матеріал може бути однаковим всім учнів. Учню треба дати можливість вибрати те, що відповідає його суб'єктності щодо матеріалу, виконанні завдань, вирішенні завдань. У змісті навчальних текстів можливі та допустимі суперечливі судження, варіативність викладу, прояви різного емоційного відношення, авторські позиції. Учень не заучує обов'язковий матеріал із заздалегідь заданими висновками, а сам його відбирає, вивчає, аналізує та робить власні висновки. Наголос робиться не так на розвиток лише пам'яті учня, але в самостійність його мислення і самобутність висновків. Проблемність завдань, неоднозначність навчального матеріалу підштовхують учня до цього.

Формуючий експеримент, - це специфічний виключно для психології вид експерименту, в якому активний вплив експериментальної ситуації на випробуваного має сприяти його психічному розвитку та особистісному зростанню.

Розглянемо роль і значення експериментальних завдань у психології, педагогіці, філософії та теорії методики навчання фізики.

Основним методом дослідницької роботи психолога є експеримент. Відомий вітчизняний психолог С.Л. Рубінштейн (1889-1960) виділяв такі якості експерименту, що зумовлюють його значення для здобуття наукових фактів: «1) В експерименті дослідник сам викликає досліджуване їм явище, замість чекати, як при об'єктивному спостереженні, поки випадковий потік явища доставить йому можливість його спостерігати . 2) Маючи можливість викликати явище, експериментатор може варіювати, змінювати умови, при яких протікає явище, замість того, як, при простому спостереженні, брати їх таким, яким йому їх доставляє випадок. 3) Ізомеруючи окремі умови і змінюючи одне з них при збереженні незмінними інших, експеримент тим самим виявляє значення цих окремих умов і встановлює закономірні зв'язки, що визначають процес, що вивчається. Експеримент, таким чином, дуже потужний методичний засіб для виявлення закономірностей. 4) Виявляючи закономірні зв'язки між явищами, експеримент часто може варіювати як самі умови щодо їх наявності чи відсутності, а й їх кількісні співвідношення. В результаті експеримент встановлює якісні закономірності, що допускають математичне формулювання» .

Найбільш яскравим педагогічним напрямом, покликаним реалізувати ідеї «нового виховання», виступає експериментальна педагогіка, провідним прагненням якої є розробка науково обґрунтованої теорії навчання та виховання, здатної розвинути індивідуальність особистості. Виникла у ХІХ ст. Експериментальна педагогіка (термін запропонував Е. Мейман) ставила за мету всебічне дослідження дитини та обґрунтування педагогічної теорії експериментальним шляхом. Вона сильно вплинула на хід розвитку вітчизняної педагогічної науки. .

Жодна тема не повинна бути пройдена суто теоретично, як жодна робота не повинна бути виконана без висвітлення її наукової теорії. Вміле поєднання теорії з практикою та практики з теорією дасть необхідний виховний та освітній ефект та забезпечить виконання вимог, які висуває нам педагогіка. Основне знаряддя навчання фізиці (її практичної частини) у шкільництві - демонстраційний і лабораторний експеримент, з яким учень повинен мати справу в класі при поясненнях вчителя, на лабораторних роботах, у фізичному практикумі, у фізичному гуртку та в домашніх умовах.

Без експерименту немає і може бути раціонального навчання фізиці; одне словесне навчання фізики неминуче призводить до формалізму та механічного заучування.

Експеримент у шкільному курсі фізики - це відображення наукового методу дослідження, властивого фізиці.

Постановка дослідів і спостережень має велике значення для ознайомлення учнів із сутністю експериментального методу, з його роллю у наукових дослідженнях з фізики, а також у формуванні умінь самостійно набувати та застосовувати знання, розвиток творчих здібностей.

Сформовані вміння під час експериментів є важливим аспектом для позитивної мотивації учнів на дослідницьку діяльність. У шкільній практиці експеримент, експериментальний метод та експериментальна діяльність учнів реалізуються в основному при постановці демонстраційних та лабораторних дослідів, у проблемно-пошуковому та дослідному методах навчання.

Окрему групу експериментальних засад фізики складає фундаментальні наукові експерименти. Ряд експериментів демонструється на наявному в школі обладнанні, інші - на моделях, треті - переглядаючи кінофільми. Вивчення фундаментальних експериментів дозволяє активізувати діяльність учнів, сприяє розвитку їхнього мислення, викликає інтерес, спонукає до самостійних досліджень.

Велика кількість спостережень та демонстрацій не забезпечує формування в учнів уміння самостійно та цілісно проводити спостереження. Цей факт можна пов'язати про те, що у більшості експериментів, запропонованих учням, визначено склад і послідовність виконання всіх операцій. Ця проблема ще більше посилилася після появи зошитів для лабораторних робіт на друкованій основі. Учні, виконавши такими зошитами лише за три роки навчання (з 9 по 11 класи) понад тридцять лабораторних робіт, не можуть визначити основні операції експерименту. Хоча для учнів з низьким та задовільним рівнями навчання вони забезпечують ситуацію успіху та створюють пізнавальний інтерес, позитивну мотивацію. Що ще раз підтверджують дослідження: понад 30% школярів люблять уроки фізики за можливість самостійно виконувати лабораторні та практичні роботи.

Для того щоб на уроках та лабораторних роботах у учнів формувалися всі елементи експериментальних методів навчального дослідження: вимірювань, спостереження, фіксація їх результатів, проведення математичної обробки отриманих результатів, і при цьому їх виконання супроводжувалося високим ступенем самостійності та ефективності, перед початком кожного експерименту учням пропонується евристичний припис «Вчуся ставити експеримент», а перед спостереженням евристичний припис «Навчаюся спостерігати». Вони підказують учням, що треба зробити (але не як) намічають напрямок руху вперед.

Великі змогу організації самостійних експериментів учнів має «Зошит для експериментальних досліджень учнів 10 класів» (автори Н.І. Запрудський, А.Л. Карпук). Залежно від здібностей учнів їм пропонується два варіанти проведення (самостійно з використанням загальних рекомендацій щодо планування та проведення експерименту - варіант А або відповідно до запропонованих у варіанті Б покроковими діями). Вибір додаткових до програмних експериментальних досліджень та експериментальних завдань дає великі можливості для реалізації інтересів учнів.

Загалом у процесі самостійної експериментальної діяльності учні набувають наступних конкретних умінь:

· спостерігати та вивчати явища та властивості речовин та тіл;

· описувати результати спостережень;

· висувати гіпотези;

· відбирати, необхідних проведення експериментів, прилади;

· виконувати виміри;

· обчислювати похибки прямих та непрямих вимірів;

· представляти результати вимірювань у вигляді таблиць та графіків;

· інтерпретувати результати експериментів;

·робити висновки;

· обговорювати результати експерименту, брати участь у дискусії.

Навчальний фізичний експеримент є невід'ємною органічною частиною курсу фізики середньої школи. Вдале поєднання теоретичного матеріалу та експерименту дає, як показує практика, найкращий педагогічний результат.

.2 Аналіз програм та підручників з використання експериментальних завдань у шкільному курсі фізики

У старшій школі (10 – 11 класах) поширені та використовуються в основному п'ять УМК.

УМК – «Фізика 10-11» авт. Касьянов В.А.

клас. 1-3 години на тиждень. Підручник, авт. Касьянов В.А.

Курс призначений для учнів загальноосвітніх класів, для яких фізика не є профільним предметом і має вивчатися відповідно до базового компонента навчального плану. Основна мета - формування у школярів уявлень про методологію наукового пізнання, роль, місце та взаємозв'язок теорії та експерименту в процесі пізнання, про їх співвідношення, про структуру Всесвіту і про становище людини в навколишньому світі. Курс покликаний сформувати в учнів думку про загальні принципи фізики та основні завдання, які вона вирішує; здійснити екологічну освіту школярів, тобто. сформувати у них уявлення про наукові аспекти охорони навколишнього середовища; виробити науковий похід до аналізу нових явищ. Даний УМК у плані змісту та методики викладу навчального матеріалу доопрацьований автором більшою мірою, ніж інші, але вимагає для вивчення 3 і більше годин на тиждень (10-11 кл.).

Методичний посібник для вчителя.

Зошит для лабораторних робіт для кожного з підручників.

УМК – «Фізика 10-11», авт. Мякішев Г.Я., Буховцев Би. Би., Сотський Н. М.

клас. 3-4 години на тиждень. Підручник, авт. Мякішев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотський Н.М.

клас. 3-4 години на тиждень. Підручник, авт. Мякішев Г.Я., Буховцев Б. Б.

Фізика 10 клас. Розрахований на 3 і більше годин на тиждень, до колективу перших двох добре відомих авторів Мякішеву Г.Я., Буховцеву Б.Б. додався Сотський Н.Н., який написав розділ механіки, вивчення якого тепер стало необхідним у старшій профільній школі. Фізика 11 клас. 3 – 4 години на тиждень. Авторський колектив колишній: Мякішев Г.Я., Буховцев Б.Б. Цей курс перероблено мало, порівняно зі «старим Мякішевим» майже не змінився. Наявне незначне перенесення окремих частин у випускний клас. Цей комплект є переробленим варіантом традиційних підручників (за ними навчався майже весь СРСР) для старшої школи тих самих авторів.

УМК – «Фізика 10-11», авт. Анциферов Л. І.

клас. 3 години на тиждень. Підручник, авт. Анциферов Л.І.

В основу програми курсу покладено циклічний принцип побудови навчального матеріалу, що передбачає вивчення фізичної теорії, її використання під час вирішення завдань, застосування теорії на практиці. Виділено два рівні змісту освіти: базовий мінімум, обов'язковий для всіх, та навчальний матеріал підвищеної труднощі, адресований школярам, ​​які особливо цікавляться фізикою. Цей підручник написаний відомим методистом із м. Курська проф. Анциферовим Л.І. Багаторічна робота у педагогічному ВНЗ та читання лекцій студентам призвела до створення даного шкільного курсу. Ці підручники складні для загальноосвітнього рівня, вимагають переробки та додаткових методичних матеріалів.

УМК – «Фізика 10-11», авт. Громов С. В.

клас. 3 години на тиждень. Підручник, авт. Громов С. В.

клас. 2 години на тиждень. Підручник, авт. Громов С. В.

Підручники призначені для старших класів загальноосвітніх шкіл. Включають теоретичний виклад «шкільної фізики». При цьому значна увага приділяється історичним матеріалам та фактам. Порядок викладу незвичайний: механіка завершується главою СТО, далі йдуть електродинаміка, МКТ, квантова фізика, фізика атомного ядра та елементарних частинок. Така структура, на думку автора курсу, дозволяє формувати у свідомості учнів суворіше уявлення про сучасну фізичну картину світу. Практична частина представлена ​​описами мінімальної кількості стандартних лабораторних робіт. Проходження матеріалу передбачає розв'язання великої кількості завдань, наведено алгоритми розв'язання їх основних типів. У всіх представлених вище підручниках для старшої школи має реалізуватися так званий загальноосвітній рівень, але багато в чому залежатиме від педагогічної майстерності вчителя. Всі ці підручники в сучасній школі цілком можуть використовуватися в класах природничо, технічного та ін профілів, з сіткою 4-5 ч. на тиждень.

УМК – «Фізика 10-11», авт. Мансуров А. Н., Мансуров Н. А.

11 клас. 2 години (1год) на тиждень. Підручник, авт. Мансуров А. Н., Мансуров Н. А.

За цим комплектом працюють поодинокі школи! Але він є першим підручником для передбачуваного гуманітарного профілю фізики. Автори спробували сформувати уявлення про фізичну картину світу, послідовно розглядаються механічна, електродинамічна та квантово-статистична картини світу. До змісту курсу включені елементи методів пізнання. Курс містить фрагментарний опис законів, теорій, процесів та явищ. Математичний апарат майже не використовується та замінений словесним описом фізичних моделей. Вирішення завдань та проведення лабораторних робіт не передбачено. Додатково до підручника видано методичні посібники та планування.

3 Новий підхід у проведенні експериментальних завдань з фізики за допомогою Лего-констукторів на прикладі розділу «Механіка»

фізика шкільний експериментальний механіка

Реалізація сучасних вимог щодо сформованості експериментальних умінь неможлива без використання нових підходів до проведення практичних робіт. Необхідно використовувати методику, за якої лабораторні роботи виконують не ілюстративну функцію до матеріалу, що вивчається, а є повноправною частиною змісту освіти і вимагають застосування дослідницьких методів у навчанні. При цьому зростає роль фронтального експерименту щодо нового матеріалу з використанням дослідницького підходу і максимальна кількість дослідів повинна переноситися з демонстраційного столу вчителя на парти учнів. При плануванні навчального процесу необхідно приділити увагу як кількості лабораторних робіт, а й видам діяльності, що вони формують. Бажано переносити частину робіт із проведення непрямих вимірів на дослідження з перевірки залежностей між величинами та побудова графіків емпіричних залежностей. У цьому приділити увагу формуванню наступних умінь: конструювати експериментальну установку з формулювання гіпотези досвіду; будувати графіки та розраховувати за ними значення фізичних величин; аналізувати результати експериментальних досліджень, виражених як експериментальних досліджень, виражених як таблиці чи графіка, робити висновки за результатами експерименту.

Федеральний компонент державного освітнього стандарту з фізики передбачає пріоритет діяльнісного підходу до процесу навчання, розвитку в учнів умінь проводити спостереження природних явищ, описувати та узагальнювати результати спостережень, використовувати прості вимірювальні прилади вивчення фізичних явищ; представляти результати спостережень за допомогою таблиць, графіків та виявляти на цій основі емпіричні залежності; застосовувати отримані знання пояснення різноманітних природних явищ і процесів, принципів дії найважливіших технічних пристроїв, на вирішення фізичних завдань. Використання у процесі Лего-технологій має значення для реалізації цих вимог.

Використання Лего-конструкторів підвищує мотивацію учнів навчання, т.к. при цьому потрібні знання практично з усіх навчальних дисциплін від мистецтв та історії до математики та природничих наук. Міжпредметні заняття спираються на природний інтерес до розробки та будівництва різних механізмів.

Сучасна організація навчальної діяльності вимагає, щоб теоретичні узагальнення учні дали основі результатів своєї діяльності. Для навчального предмета «фізика» – це навчальний експеримент.

Принципово змінилися роль, місце та функції самостійного експерименту при навчанні фізики: учні повинні опановувати не тільки конкретними практичними вміннями, а й основами природничо методу пізнання, а це може бути реалізовано тільки через систему самостійних експериментальних досліджень. Lego-конструктори суттєво мобілізують такі дослідження.

Особливістю викладання навчального предмета «Фізика» у 2009/2010 навчальному році є використання освітніх Лего – конструкторів, які дозволяють повною мірою реалізувати принцип особистісно-орієнтованого навчання, провести демонстраційні експерименти та лабораторні роботи, що охоплюють практично всі теми курсу фізики та виконують не стільки ілюстративну. функцію до матеріалу, що вивчається, а вимагають застосування дослідницьких методів, що сприяє підвищенню інтересу до предмета, що вивчається.

1.Промисловість Розваг. Першоробот. У наборі: 216 ЛЕГО-елементів, включаючи RCX-блок та ІЧ передавач, датчик освітленості, 2 датчики торкання, 2 мотори 9 В.

2.Автоматизовані пристрої. Першоробот. У наборі: 828 ЛЕГО-елементів, включаючи Лего-комп'ютер RCX, інфрачервоний передавач, 2 датчики освітленості, 2 датчики торкання, 2 мотори 9 Ст.

.Першоробот NXT. У наборі: програмований блок управління NXT, три інтерактивні сервомотори, набір датчиків (відстань, торкання, звуку, світла та ін.), акумулятор, з'єднувальні кабелі, а також 407 конструктивних ЛЕГО-елементів - балки, осі, зубчасті колеса, штифти, цеглини , пластини та ін.

.Енергія, робота, потужність. У наборі: чотири однакові, повністю укомплектовані міні-набори по 201 деталі в кожному, включаючи мотори та електричні конденсатори.

.Технологія та фізика. У наборі: 352 деталі, призначені для вивчення основних законів механіки та теорії магнетизму.

.Пневматика. У наборі: насоси, труби, циліндри, клапани, повітряний ресивер та манометр для побудови пневматичних моделей.

.Відновлювані джерела енергії. У наборі: 721 елемент, у тому числі мікромотор, сонячна батарея, різні шестерні та з'єднувальні дроти.

Набори ПервоРобот на базі блоків управління RCX і NXT призначені для створення програмованих роботизованих пристроїв, які дозволяють збирати дані з датчиків та їх первинну обробку.

Лего-конструктори серії «EDUCATIONAL» (освіта) можуть бути використані при вивченні розділу «Механіка» (блоки, важелі, види руху, перетворення енергії, закони збереження). При достатній мотивації та методичній підготовці за допомогою тематичних комплектів Lego можливо охопити основні розділи фізики, що зробить заняття цікавими та ефективними, а отже, здійснювати якісну підготовку учнів.

.4 Методика проведення педагогічного експерименту лише на рівні констатуючого експерименту

Є два варіанти побудови педагогічного експерименту.

Перший - коли в експерименті беруть участь дві групи дітей, одна з яких займається експериментальною програмою, а друга - за традиційною. На третьому етапі дослідження порівнюватимуть рівні знань та вмінь обох груп.

Другий - як у експерименті бере участь одна група дітей, і третьому етапі порівнюється рівень знань до формуючого експерименту і після.

Відповідно до гіпотези та завданнями дослідження було розроблено план педагогічного експерименту, який включав три етапи.

Констатуючий етап проводився на місяць, рік. Метою його стало вивчення особливостей/знань/навичок тощо. ... у дітей... віку.

На формуючому етапі (місяць, рік), проводилася робота з формування... з використанням.

Контрольний етап (місяць, рік) ставив за мету перевірку засвоєння дітьми... віку експериментальної програми знань/умінь.

Експеримент проводився в.... У ньому брало участь кількість дітей (вказати вік).

На першому етапі констатуючого експерименту вивчалися уявлення/знання/вміння дітей.

Було розроблено серію завдань для вивчення знань дітей.

завдання. Ціль:

Аналіз виконання завдання показав: ...

завдання. Ціль:

Аналіз виконання завдання...

завдання. ...

Від 3 до 6 завдань.

Результати аналізу завдань варто розмістити у таблицях. У таблицях вказують у дітей або відсоток від загальної їх кількості. У таблицях можна вказувати рівні розвитку цього вміння в дітей віком, чи у виконаних завдань, тощо. Приклад таблиць:

Таблиця №.

Кількість дітей №№Абсолютне число%1 завдання (на певні знання, вміння)2 завдання3 завдання

Або така таблиця: (у разі необхідно вказати, за якими критеріями діти ставляться до того чи іншого рівня)

Для виявлення у дітей рівня... нами були розроблені наступні критерії:

Було виділено три рівні.

Високий: ...

Середній: ...

Низький: ...

У таблиці № представлено співвідношення кількості дітей контрольної та експериментальної груп за рівнями.

Таблиця №.

Рівень знань/уміньКількість дітей №№Абсолютне число%ВисокийСереднійНизький

Отримані дані свідчать про те, що.

Проведена експериментальна робота дала можливість визначити шляхи та засоби.

1.5 Висновки з першого розділу

У першому розділі нами розглянуто роль і значення експериментальних завдань щодо фізики у шкільництві. Дано визначення: експерименту в педагогіці, психології, філософії, методиці навчання фізики, експериментальних завдань у цих областях.

Проаналізувавши всі визначення, можна зробити наступний висновок про суть експериментальних завдань. Зрозуміло, визначення цих завдань як дослідницьких, має дещо умовний характер, оскільки можливість шкільного кабінету фізики і підготовленості учнів навіть у старших класах роблять завдання проведення фізичних досліджень не здійсненним. Тому до дослідницьким, творчим слід віднести ті завдання, в яких учень може відкрити нові, невідомі для нього закономірності або для вирішення яких він повинен зробити якісь винаходи. Таке самостійне відкриття відомого фізики закону або винахід способу вимірювання фізичної величини не є простим повторенням відомого. Це відкриття або винахід, що володіє лише суб'єктивною новизною, для учня є об'єктивним доказом його здатності до самостійної творчості, що дозволяє набути необхідної впевненості у своїх силах та здібностях. І все ж таки можна вирішити це завдання.

Проаналізувавши програми та підручники «Фізика» 10 клас із використання експериментальних завдань у розділі «Механіка». Можна сказати про те, що лабораторних робіт та дослідів у даному курсі проводиться недостатньо для того, щоб повноцінно сприймати весь матеріал у розділі «Механіка».

Також розглянуто новий підхід у викладанні фізики – використання Лего – конструкторів, які дозволяють розвивати творче мислення учнів.

Розділ 2. Розробка та методика проведення експериментальних завдань у розділі «Механіка» для учнів 10 класів загальноосвітнього профілю

1 Розробка систем експериментальних завдань на тему «Кінематика точки». Методичні рекомендації щодо застосування на уроках фізики

На вивчення теми кінематика точки приділяється 13 годин.

Рух із постійним прискоренням.

Для цієї теми розроблено експериментальне завдання:

Для роботи використовується машина Атвуда.

Для виконання роботи машина Атвуда повинна бути встановлена ​​вертикально, що легко перевірити за паралельністю шкали і нитки.

Мета досвіду: Перевірка закону швидкостей

Вимірювання

Перевіряють вертикальність установки машини Атвуда. Балансують вантажі.

Зміцнюють на шкалі кільцеву поличку П1. Регулюють її становище.

Накладають на правий вантаж перевантажень 5-6 р.

Рухаючись рівноприскорено з верхнього положення до кільцевої полички, правий вантаж проходить шлях S1 за час t1 і набуває до кінця цього руху швидкість v. На кільцевій поличці вантаж скидає перевантажень і далі рухається рівномірно зі швидкістю, яку він придбав наприкінці розгону. Для визначення її слід виміряти час t2 руху вантажу шляху S2. Таким чином, кожен досвід складається з двох вимірів: спочатку вимірюється час рівноприскореного руху t1, а потім вантаж повторно запускається для часу рівномірного вимірювання руху t2.

Проводять 5-6 дослідів за різних значень шляху S1 (з кроком 15-20 см). Шлях S2 вибирається довільно. Отримані дані заносять до таблиці звіту.

Методичні особливості:

Незважаючи на те, що основні рівняння кінематики прямолінійного руху мають просту форму і не викликають сумнівів, експериментальна перевірка цих співвідношень дуже складна. Проблеми виникають переважно з двох причин. По-перше, при досить високих швидкостях руху тіл необхідно з великою точністю вимірювати час їх руху. По-друге, в будь-якій системі тіл, що рухаються, діють сили тертя і опору, які важко врахувати з достатнім ступенем точності.

Тому необхідно проводити такі експерименти та досліди, які знімають усі труднощі.

2 Розробка систем експериментальних завдань на тему «Кінематика твердого тіла». Методичні рекомендації щодо застосування на уроках фізики

На вивчення теми Кінематика відводиться 3 години, і включає наступні розділи:

Механічний рух та його відносність. Поступальний та обертальний рух твердого тіла. Матеріальна точка. Траєкторія руху. Рівномірний та рівноприскорений рух. Вільне падіння. Рух тіла по колу. На цю тему нами запропоновано наступне експериментальне завдання:

Мета роботи

Експериментальна перевірка основного рівняння динаміки обертального руху твердого тіла довкола закріпленої осі.

Ідея експерименту

В експерименті досліджується обертальний рух закріпленої на осі системи тіл, яка може змінювати момент інерції (маятник Обербека). Різні моменти зовнішніх сил створюються вантажами, підвішеними на нитки, намотаною на шків.

Експериментальне встановлення

Вісь маятника Обербека закріплена в підшипниках, тому вся система може обертатися навколо горизонтальної осі. Пересуваючи вантажі спицями, можна легко змінювати момент інерції системи. На шків виток до витка намотується нитка, до якої прив'язана платформа відомої маси. На платформу накладаються вантажі із набору. Висота падіння вантажів вимірюється за допомогою лінійки, укріпленої паралельно нитки. Маятник Обербека може бути забезпечений електромагнітною муфтою – пускачем та електронним секундоміром. Перед кожним досвідом маятник слід ретельно відрегулювати. Особливу увагу необхідно звернути на симетричність розташування вантажів на хрестовині. При цьому маятник виявляється у стані байдужої рівноваги.

Проведення експерименту

Завдання 1. Оцінка моменту сили тертя, що діє у системі

Вимірювання

Встановлюють вантажі m1 на хрестовині в середнє положення, розміщуючи їх на рівній відстані від осі таким чином, щоб маятник був у положенні байдужої рівноваги.

Накладаючи невеликі вантажі на платформу, визначають приблизно мінімальну масу m0 , при якій маятник почне обертатися. Оцінюють момент сили тертя із співвідношення

де R – радіус шківа, на який намотана нитка.

Подальші виміри бажано проводити з вантажами масою m 10m0.

Завдання 2. Перевірка основного рівняння динаміки обертального руху

Вимірювання

Зміцнюють вантажі m1 на мінімальній відстані від осі обертання. Балансують маятник. Вимірюють відстань від осі маятника до центрів вантажів.

Намотують нитку на один із шківів. По масштабній лінійці вибирають початкове положення платформи, роблячи відлік, наприклад, її нижньому краю. Тоді кінцеве положення вантажу буде на рівні піднятої приймальної платформи. Висота падіння вантажу h дорівнює різниці цих відліків і може бути залишена у всіх дослідах однаковою.

Кладають на платформу перший вантаж. Розташувавши вантаж на рівні верхнього відліку, фіксують це положення, затискаючи нитку електромагнітною муфтою. Готують до виміру електронний секундомір.

Відпускають нитку, надавши вантажу можливість падати. Це досягається відключенням муфти. При цьому автоматично вмикається секундомір. Удар про приймальну платформу зупиняє падіння вантажу та зупиняє секундомір.

Вимірювання часу падіння при тому самому вантажі виконується не менше трьох разів.

Вимірюють час падіння вантажу m при інших значеннях моменту Мн. Для цього або додають на платформу додаткові навантаження, або перекидають нитку на інший шків. При тому самому значенні моменту інерції маятника необхідно провести вимірювання не менше ніж з п'ятьма значеннями моменту Мн.

Збільшують момент інерції маятника. Для цього достатньо симетрично перемістити вантажі m1 на кілька сантиметрів. Крок такого переміщення має бути обраний таким чином, щоб отримати 5-6 значень моменту інерції маятника. Вимірюють час падіння вантажу m (п.2-п.7). Усі дані заносять до таблиці звіту.

3 Розробка систем експериментальних завдань на тему «Динаміка». Методичні рекомендації щодо застосування на уроках фізики

На вивчення теми Динаміка приділяється 18 годин.

Сили опору під час руху твердих тіл у рідинах та газах.

Мета експерименту: Показати як швидкість повітря впливає на політ літака.

Матеріали: маленька вирва, м'ячик для настільного тенісу.

Переверніть лійку широкою частиною донизу.

Вкладіть м'ячик у вирву і підтримуйте його пальцем.

Дуйте у вузький кінець вирви.

Перестаньте підтримувати м'ячик пальцем, але продовжуйте дмухати.

Підсумки: М'ячик залишається у вирві.

Чому? Чим швидше повз м'яч проходить повітря, тим менше тиску він робить на м'яч. Тиск повітря над м'ячем набагато менше, ніж під ним, тому м'ячик підтримується повітрям, що знаходиться під ним. Завдяки тиску повітря, що рухається, крила літака як би підштовхуються вгору. Завдяки формі крила повітря швидше пересувається над верхньою поверхнею, ніж під нижньою. Тому виникає сила, яка штовхає літак нагору - підйомна сила. .

4 Розробка систем експериментальних завдань на тему «Закони збереження в механіці». Методичні рекомендації щодо застосування на уроках фізики

На тему закони збереження у механіці відводиться 16 годин.

Закон збереження імпульсу. (5:00)

Для цієї теми нами було запропоновано наступне експериментальне завдання:

Ціль: вивчення закону збереження імпульсу.

Кожен з Вас напевно стикався з такою ситуацією: Ви біжите з певною швидкістю коридором і стикаєтеся з людиною, що стоїть. Що відбувається з цією людиною? Справді, він починає рухатися, тобто. набуває швидкості.

Зробимо досвід із взаємодії двох куль. На тонких нитках висять дві однакові кульки. Відведемо убік ліву кулю і відпустимо. Після зіткнення куль ліва зупиниться, а права почне рухатися. Висота, на яку підніметься права куля, збігатиметься з тією, на яку до цього була відхилена ліва куля. Тобто ліва куля передає правому весь свій імпульс. На скільки зменшиться імпульс першої кулі, на стільки ж збільшиться імпульс другої кулі. Якщо ж говорити про систему 2-х куль, то імпульс системи залишається постійним, тобто зберігається.

Така зіткнення називається пружним (слайди № 7-9).

Ознаки пружного зіткнення:

-Немає залишкової деформації і, отже, виконуються обидва закони збереження у механіці.

-Тіла після взаємодії рухаються разом.

-Приклади такого виду взаємодії: гра в теніс, хокей тощо.

-Якщо маса рухомого тіла більша за масу нерухомого (m1 > m2), то воно зменшує швидкість, не змінюючи напряму.

-Якщо навпаки, то перше тіло від нього відбивається і рухається у протилежний бік.

Існує також непружна зіткнення

Поспостерігаємо: візьмемо одну велику кульку, одну маленьку. Маленька кулька спочиває, а велику рухаємося у напрямку до маленької.

Після зіткнення кульки рухаються разом із однією швидкістю.

Ознаки пружного зіткнення:

-Внаслідок взаємодії тіла рухаються спільно.

-У тіл з'являється залишкова деформація, отже, механічна енергія перетворюється на внутрішню енергію.

-Виконується лише закон збереження імпульсу.

-Приклади з життєвого досвіду: зіткнення метеорита із Землею, удари молотком по ковадлі тощо.

-При рівності мас (одне з тіл нерухомо) втрачається половина механічної енергії,

-Якщо m1 набагато менше m2, то втрачається її більшість (куля і стіна),

-Якщо навпаки, передається незначна частина енергії (криголам і маленька крижина).

Тобто існує два види зіткнень: пружні та непружні. .

5 Розробка систем експериментальних завдань на тему «Статика». Методичні рекомендації щодо застосування на уроках фізики

На вивчення теми «Статика. Рівнавага абсолютно твердих тіл» відводиться 3 години.

Для цієї теми нами було запропоновано наступне експериментальне завдання:

Мета експерименту: Знайти становище центру тяжкості.

Матеріали: пластилін, дві металеві виделки, зубочистка, висока склянка або банка з широким горлом.

Скачайте з пластиліну кульку діаметром близько 4 див.

Вставте в кульку вилку.

Другу вилку вставте в кульку під кутом 45 градусів по відношенню до першої вилки.

Встромте зубочистку в кульку між вилками.

Зубочистку помістіть кінцем на край склянки і рухайте до центру склянки, доки не настане рівновага.

Підсумки: При певному положенні зубочистки вилки врівноважуються.

Чому? Оскільки вилки розташовані під кутом один до одного, то їхня вага як би зосереджена в певній точці палички, що знаходиться між ними. Ця точка називається центром тяжіння.

.6 Висновки з другого розділу

У другому розділі нами були представлені експериментальні завдання на тему «Механіка».

Було з'ясовано, кожен експеримент, вироблення понять, допускають якісні показники у вигляді числа. Щоб зі спостережень зробити загальні висновки, з'ясувати причини явищ, потрібно встановити кількісні залежності між величинами. Якщо така залежність виходить, то знайдено фізичний закон. Якщо знайдено фізичний закон, то немає потреби ставити в кожному окремому випадку досвід, достатньо виконати відповідні обчислення.

Вивчивши експериментально кількісні зв'язки між величинами, можна виявити закономірності. За підсумками цих закономірностей розвивається загальна теорія явищ.

Висновок

Вже у визначенні фізики як науки закладено поєднання у ній як теоретичної, і практичної елементів. Вважається важливим, щоб у процесі навчання учнів фізики вчитель зміг якнайповніше продемонструвати своїм учням взаємозв'язок цих частин. Адже коли учні відчують цей взаємозв'язок, вони зможуть багатьом процесам, які відбуваються навколо них у побуті, у природі, дати правильне теоретичне пояснення. Це може бути показником досить повного володіння матеріалом.

Які форми навчання практичного характеру можна запропонувати на додаток до розповіді викладача? У першу чергу, звичайно, це спостереження учнями за демонстрацією дослідів, які проводяться вчителем у класі при поясненні нового матеріалу або при повторенні пройденого, так само можна запропонувати досліди, що проводяться самими учнями під час уроків у процесі фронтальної лабораторної роботи під безпосереднім наглядом вчителя. Ще можна запропонувати: 1) досвіди, які проводять самі учні в класі під час фізичного практикуму; 2) досвіди-демонстрації, які проводяться учнями при відповідях; 3)досліди, які проводяться учнями поза школою за домашніми завданнями вчителя; 4) спостереження короткочасних і тривалих явищ природи, техніки та побуту, які проводяться учнями вдома за особливими завданнями вчителя.

Досвід ж не тільки вчить, він захоплює учня, змушує краще розуміти те явище, яке він демонструє. Адже відомо, що людина зацікавлена ​​в кінцевому результаті досягає успіху. Так і в даному випадку зацікавивши учня, пробудемо потяг до знань.

Список літератури

1.Блудов М.І. Розмови з фізики. - М: Просвітництво, 2007. -112 с.

2.Буров В.А. та ін. Фронтальні експериментальні завдання з фізики у середній школі. – М.: Академія, 2005. – 208 с.

.Галлінгер І.В. Експериментальні завдання під час уроків фізики // Фізика у шкільництві. - 2008. - №2. – С. 26 – 31.

.Знам'янський А.П. Основи фізики. – К.: Просвітництво, 2007. – 212 с.

5.Іванов А.І. та ін. Фронтальні експериментальні завдання з фізики: для 10 класу. – К.: Вузовський підручник, 2009. – 313 с.

6.Іванова Л.А. Активізація пізнавальної діяльності учнів під час уроків фізики щодо нового матеріалу. – К.: Просвітництво, 2006. – 492 с.

7.Дослідження у психології: методи та планування / Дж. Гудвін. СПб.: Пітер, 2008. – 172 с.

.Кабардін О.Ф. Педагогічний експеримент // Фізика у шкільництві. - 2009. -№6. – С. 24-31.

9.Мякішев Г.Я, Буховцев Б.Б, Сотський Н.Н Фізика. 10 клас. Підручник: Підручник. – М.: Гардарика, 2008. – 138 с.

10.Програми для загальноосвітніх установ. фізика. Укладачі Ю.І. Дік, В.А. Коровин. - М: Просвітництво, 2007. -112 с.

11.Рубінштейн С.Л. Основи психології. – К.: Просвітництво, 2007. – 226 с.

.Сластенін В. Педагогіка. – М.: Гардаріки, 2009. – 190 с.

.Соколов В.В. Філософія. – M.: Вища школа, 2008. – 117 с.

14.Теорія та методика навчання фізики у школі. Загальні питання. Під ред.С.Є.Каменецького, Н.С.Пуришевою. – М.: ГЕОТАР Медіа, 2007. – 640 с.

15.Харламов І.Ф. Педагогіка. Вид. 2-ге перероб. та дод. – К.: Вища школа, 2009 – 576с.

16.Шилов В.Ф. Домашні експериментальні завдання з фізики. 9 – 11 класи. – М.: Знання, 2008. – 96 с.

Відповідь на питання

Ставлення реального та можливого, відношення між є і може бути - ось та інтелектуальна інновація, яка, згідно з класичними дослідженнями Ж.Піаже та його школи, стає доступною дітям після 11-12 років. Численні критики Піаже намагалися показати, що вік 11-12 років є досить умовним і може бути зрушений у будь-який бік, що перехід на новий інтелектуальний рівень відбувається не ривком, а проходить цілий ряд проміжних стадій. Але ніхто не заперечував сам факт того, що на межі молодшого шкільного та підліткового віку в інтелектуальному житті людини з'являється нова якість. Підліток починає аналіз завдання, що встала перед ним, зі спроби з'ясувати можливі відносини, застосовні до наявних у його розпорядженні даних, а потім намагається шляхом поєднання експерименту і логічного аналізу встановити, які з можливих відносин тут реально є.

Фундаментальна переорієнтація мислення з знання того, як влаштована дійсність, на пошук потенційних можливостей, що лежать за безпосередньою даністю, називається переходом до гіпотетико-дедуктивного мислення.

Нові гіпотетико-дедуктивні засоби розуміння світу різко розсувають межі внутрішнього життя підлітка: його світ наповнюється ідеальними конструкціями, гіпотезами про себе, оточуючих, людство загалом. Ці гіпотези далеко виходять за межі наявних взаємин і безпосередньо спостережуваних властивостей людей (себе в тому числі) і стають основою експериментального випробування власних потенційних можливостей.

Гіпотетико-дедуктивне мислення ґрунтується на розвитку комбінаторики та пропозиційних операцій. Перший крок когнітивної перебудови характеризується тим, що мислення стає менш предметним та наочним. Якщо на стадії конкретних операцій дитина сортує предмети лише за ознакою тотожності чи подібності, тепер стає можливою класифікація неоднорідних об'єктів відповідно до довільно вибраних критеріїв вищого ладу. Аналізуються нові поєднання предметів чи категорій, абстрактні висловлювання чи ідеї зіставляються друг з одним найрізноманітнішими способами. Мислення виходить за рамки спостережуваної та обмеженої дійсності і оперує довільним числом будь-яких комбінацій. Комбінуючи предмети, тепер можна систематично пізнавати світ, виявляти можливі в ньому зміни, хоча підлітки поки що не здатні висловити формулами математичні закономірності, що ховаються за цим. Проте сам принцип такого опису вже знайдено та усвідомлено.

Пропозиціональні операції - розумові дії, здійснювані, на відміну конкретних операцій, ні з предметними уявленнями, і з абстрактними поняттями. Вони охоплюють судження, які комбінуються з погляду їхньої відповідності чи невідповідності запропонованої ситуації (істинності чи неістинності). Це не просто новий спосіб пов'язувати факти, а логічна система, яка набагато багатша і варіабельніша за конкретні операції. Виявляється можливість аналізувати будь-яку ситуацію незалежно від реальних обставин; підлітки вперше знаходять здатність систематично будувати та перевіряти гіпотези. Одночасно йде розвиток конкретних розумових операцій. Абстрактні поняття (типу обсягу, ваги, сили тощо) тепер обробляються в умі незалежно від конкретних обставин. Стає можлива рефлексія з приводу власних думок. На ній засновані висновки, які вже не потребують перевірки на практиці, оскільки в них дотримано формальних законів логіки. Мислення починає підкорятися формальної логіки.

Таким чином, між 11 і 15 роками життя в когнітивній області відбуваються суттєві структурні зміни, що виражаються в переході до абстрактного і формального мислення. Вони завершують лінію розвитку, яка почалася в дитинстві формуванням сенсомоторних структур і триває у дитинстві до передпубертатного періоду, становленням конкретних розумових операцій.

Лабораторна робота «Електромагнітна індукція»

У роботі проводиться вивчення явища електромагнітної індукції.

Цілі роботи

Виміряти напругу, що виникає під час переміщення магніту в котушці.

Дослідити вплив зміни полюсів магніту при переміщенні в котушці, зміна швидкості переміщення магніту, використання різних магнітів на напругу.

Знайти зміну магнітного потоку під час опускання магніту в котушку.

Порядок виконання роботи

Покладіть трубку в котушку.

Закріпіть трубку на штативі.

Підключіть датчик напруги до виходу 1 Панелі. При роботі з панеллю CoachLab II/II+ замість датчика напруги використовуються дроти з 4-мм штекерами.

Підключіть дроти до жовтого та чорного гнізд виходу 3 (ця схема наведена на малюнку та описана в розділі Лабораторні роботи Coach).

Відкрийте лабораторні роботи Coach 6 Вивчення фізики >Електромагнітна індукція.

Почніть вимірювання, натиснувши кнопку Пуск. Під час виконання роботи використовується автоматичний запис. Завдяки цьому, незважаючи на те, що експеримент триває приблизно півсекунди, можна виміряти індукцію, що виникає ЕРС. Коли амплітуда вимірюваної напруги досягне певного значення (за умовчанням при збільшенні напруги та досягненні значення 0.3), комп'ютер почне запис вимірюваного сигналу.

Почніть всмоктувати магніт у пластмасову трубку.

Вимірювання почнуться, коли значення напруги досягне 0.3, що відповідає початку опускання магніту.

Якщо мінімальне значення для запуску дуже близько до нуля, запис може початися через перешкод сигналу. Тому мінімальне значення для запуску має бути близько до нуля.

Якщо значення для запуску вище максимального (нижче мінімального) значення напруги, запис ніколи не почнеться автоматично. У цьому випадку необхідно змінити умови запуску.

Аналіз отриманих даних

Можливо, що отримана залежність напруги від часу не симетрична щодо нульового значення напруги. Це означає, що є перешкоди. Це не вплине на якісний аналіз, але при розрахунках потрібно внести виправлення, що враховують ці перешкоди.

Поясніть форму сигналу (мінімуми та максимуми) записаної напруги.

Поясніть, чому максимуми (мінімуми) несиметричні.

Визначте, коли магнітний потік змінюється найсильніше.

Визначте сумарну зміну магнітного потоку під час першої половини стадії переміщення, коли магніт всунули у котушку?

Щоб знайти це значення, натисніть Опції або Обробити/Аналізувати > Площа або Обробити/Аналізувати > Інтеграл.

Визначте сумарну зміну магнітного потоку під час другої половини стадії переміщення, коли магніт висували із котушки?

Теги: Розробка системи експериментальних завдань із фізики на прикладі розділу "Механіка"Диплом Педагогіка