Пошук по сайту


Застосування фізичного експерименту на уроках фізики та в позакласній діяльності

Застосування фізичного експерименту на уроках фізики та в позакласній діяльності

Застосування фізичного експерименту на уроках фізики та в позакласній діяльності

Вступ



Фізика вивчає найбільш загальні властивості і закони руху матерії. Вона відіграє провідну роль в сучасному природознавстві. Це обумовлено тим, що фізичні закони, теорії та методи дослідження мають вирішальне значення для всіх природничих наук. Фізика - наукова основа сучасної техніки. Електротехніка, автоматика і багато інших галузей техніки розвинулися з відповідних розділів фізики. Подальший розвиток науки і техніки призведе до ще більш глибокого проникнення досягнень фізики в різні галузі техніки і виробництва.

У процесі викладання фізики виникають можливості знайомити учнів з найважливішими застосуваннями фізики в промисловості та сільському господарстві, на транспорті і в медицині; дати поняття про автоматику; формувати навички у поводженні з вимірювальними приладами та інструментами, широко вживаними на практиці.

Фізика - наука експериментальна. Усі висновки її та досягнення спираються на ретельно поставлений дослід, вимірювання і глибоке теоретичне дослідження. Тому й навчання фізики в середній школі тісно пов'язане з використанням експерименту.

Сучасний навчальний фізичний експеримент є невід'ємною частиною змісту шкільного курсу фізики. Він є не тільки засобом наочності, а й джерелом знань, дає можливість зробити теоретичні висновки і узагальнення, допомагає більш глибокому засвоєнню явищ, законів і теорій. Фізичний експеримент знайомить учнів із значенням експериментального методу для розвитку науки, розвиває в учнів практичні навички та вміння, підвищує цікавість до вивчення предмета.

Зміст і характер навчального експерименту визначається метою і завданнями навчання фізики в середній школі. Він створюється, розвивається і удосконалюється в зв'язку з розвитком змісту навчання і методики викладання фізики.

Фізичний експеримент в домашніх умовах відіграє важливу роль у формуванні фізичних понять, розвитку пізнавального інтересу до вивчення предмета, прищеплювання навичок самостійної діяльності.

Домашні експериментальні роботи розкривають школярам зв'язок між фізичними законами, які вивчаються на уроках і повсякденними явищами, що відбуваються навколо нас.

Домашній експеримент учнів представляється у трьох рівнях, які відрізняються між собою ступенем самостійності і творчої активності школярів.

На першому етапі можна дати учням методичні рекомендації для виконання домашніх досліджень, а на третьому етапі школярі самі шукають способи, які допоможуть вивчити їм будь-яке явище, виміряти яку-небудь фізичну величину.

Щоб залучити учнів до домашнього експериментування, в міру необхідності Їм можна видавати деякі фізичні прилади (динамометри, ваги), а це привчає учнів до виготовлення саморобного обладнання для експерименту. Щоб учні не втратили інтерес до домашнього експериментування, слід обов'язково обговорити результати їх роботи або індивідуально, або при необхідності в класі.

1. Експериментальна робота на уроках фізики

1.1. Значення експерименту у викладанні фізики. Основні види шкільного фізичного експерименту.

Експеримент в шкільному курсі фізики - це відображення наукового методу дослідження, властивого фізиці. Постановка дослідів і спостережень має велике значення для ознайомлення учнів з сутністю експериментального методу, з його роллю в наукових дослідженнях з фізики, а також для озброєння школярів деякими практичними навичками. Вивчення явищ на основі фізичного експерименту сприяє формуванню наукового світогляду учнів, глибшому засвоєнню фізичних законів, підвищує інтерес школярів до вивчення предмета.

Фізичний експеримент дидактично забезпечує процесуальну складову навчання фізики, зокрема формує в учнів експериментальні вміння і дослідницькі навички, озброює їх інструментарієм дослідження, який стає засобом навчання. Навчальний фізичний експеримент як органічна складова методичної системи навчання фізики забезпечує формування в учнів необхідних практичних умінь, дослідницьких навичок та особистісного досвіду експериментальної діяльності, завдяки яким вони стають спроможними у межах набутих знань розв'язувати пізнавальні завдання засобами фізичного експерименту.

Види шкільного фізичного експерименту з організаційного ознакою:

1) демонстраційний експеримент;

2) фронтальні лабораторні роботи;

3) фізичні практикуми;

4) позакласна та факультативна робота по технічному творчості та моделювання.

Види шкільного фізичного експерименту з методологічного ознакою:

1) натурний;

2) модельний;

3) уявний.

1.1.1. Демонстраційний експеримент.

У системі методів вивчення фізики особливе місце займає демонстраційний експеримент. Він дає можливість через відчуття учнів формувати в них початкові уявлення про явища, які вивчаються, створювати чутливі образи, які лежать в основі багатьох фізичних понять. Труднощі, які виникають під час вивчення фізичних явищ, можна подолати шляхом проведення фізичного експерименту. Фізичний експеримент, який є джерелом первинних знань учнів про нові для них фізичні явища і властивості, називається фундаментальним демонстраційним фізичним експериментом. До фундаментальних можна віднести такі досліди: демонстрація механічного руху, конвекції, кипіння, нагрівання провідника струмом та ін Групу демонстраційних дослідів, призначених для з'ясування суті фізичного явища і його зв'язків з відомими явищами, називають дослідницьким демонстраційним експериментом. Демонстраційний експеримент сприяє успішному засвоєнню навчального матеріалу в тих випадках, коли реальні досліди не можуть бути поставлені на уроці.

Демонстраційний експеримент необхідний у тих випадках, коли потрібне активне керівництво вчителя ходом думки учнів при вивченні явищ і законів. Демонстрація досвіду та цілеспрямований процес, у ході якого вчитель здійснює керівництво відчуттями і сприйняттями школярів і на їх основі формує певні уявлення і поняття. Поєднання демонстраційних дослідів зі словом учителя-одна з важливих умов успішного формування фізичних понять.

Демонстраційні досліди дозволяють цілеспрямовано спостерігати фізичні явища, які вивчаються, дають уяву про нові фізичні явища і процеси, знайомлять з методами досліджень, показують дію деяких фізичних приладів, готують учнів для рішення експериментальних завдань.

При проведенні демонстраційного експерименту можна переслідувати різні цілі: спостереження того чи іншого явища, перевірка висунутої гіпотези, виявлення фізичних закономірностей і перевірка випливаючих з них наслідків. Особливе місце повинні зайняти досліди, на основі яких формуються найважливіші фізичні поняття, розкривається сутність законів, фізичних гіпотез і теорій. До таких дослідів, наприклад, відносяться класичні досліди Ерстеда, Фарадея. На них повинно бути звернуто особливу увагу вчителя фізики. Значне місце у викладанні фізики займають також досліди, які мають допоміжний характер або ті, що готують учнів до сприйняття нового матеріалу - проблемні досліди. Належну увагу слід приділяти демонстраціям, що пояснюють принципи дії технічних установок або приборів, фізичну сутність технологічних процесів.

1.1.2. Лабораторні роботи.

Лабораторні роботи в курсі фізики мають велике освітнє і виховне значення. У процесі проведення дослідів учні переконуються в об'єктивності фізичних законів і отримують уявлення про методи, що застосовуються в наукових дослідженнях з фізики. Виконання лабораторних робіт сприяє більш глибокому засвоєнню учнями фізичних законів, прищеплення умінь і навичок у поводженні з вимірювальними приладами, привчає свідомо застосовувати знання в житті. Правильно організовані лабораторні заняття активІзують думку учнів, привчають їх самостійно шукати відповідь на поставлене питання експериментальним шляхом.

На лабораторних заняттях може здійснюватися вирішення наступних навчальних завдань: ілюстрація (підтвердження справедливості) досліджуваних законів, наприклад, перевірка умови рівноваги важеля, Ілюстрація закону Ома для ділянки кола; оволодіння методами вимірювання фізичних величин, наприклад, визначення опору провідників, визначення потужностІ струму, споживаного електричною лампочкою; вивчення зв'язку між фізичними величинами і установлення закономірностей явищ, наприклад, вивчення залежності сили струму від опору ланцюга і від числа паралельно підключених споживачів; прищеплення умінь користування вимірювальними приладами: динамометром, вагами, манометрами різних видів, амперметром, вольтметром; вироблення вміння читання схем; розвиток в учнів конструкторських здібностей і технічноЇ кмітливості; вивчення будови і принципу дії фізичних приладІв .

У практиці викладання отримали поширення дві основні форми організації лабораторних занять: фронтальні лабораторні роботи та фізичний практикум.

На фронтальних лабораторних заняттях всі учні класу одночасно виконують роботу на одну тему і з однаковим обладнанням.

Фронтальні лабораторні роботи можуть бути тривалими, розрахованими на цілий урок, і короткочасними - на 5-10 хвилин. Короткочасно можуть бути проведені наступні роботи: визначення густини рідини ареометром, вимірювання сили динамометром, вимірювання напруги на різних ділянках електричного кола та ін.

Займаючи трохи часу на уроці, такі роботи значно підвищують ефективність викладання фізики. Разом з тим вони готують учнів до проведення більш складних робіт і збільшують кількість вправ з приладами, таких необхідних для формування практичних навичок.

Педагогічна цінність фронтальних лабораторних робіт полягає в тому, що їх проводять в органічному зв'язку з досліджуваним програмним матеріалом протягом усього навчального року. Наявність загальної теми роботи полегшує керування роботою учнів на уроці. Однак поряд із зазначеними достоїнствами метод фронтальних робіт має і недоліки. Один з них полягає в тому, що на лабораторних роботах використовують в основному навчальні прилади, хоча в цілях формування практичних навичок дуже бажано ознайомлювати учнів з приладами технічними.

1.1.3. Фізичний практикум.

Фізичний практикум - більш високий ступінь лабораторних занять - має такі особливості: різні групи учнів виконують різні роботи; роботи фізичного практикуму складніші, ніж фронтальні роботи, і для виконання їх, як правило, потрібно більше часу; роботи фізичного практикуму ставлять в кінці півріччя або навчального року, а іноді після вивчення великого розділу.

1.1.4. Домашні експериментальні роботи. Позакласна і факультативна робота по технічній творчості та моделюванню.

Домашні експериментальні роботи представляють собою особливий вид домашніх завдань, при виконанні яких учні використовують предмети домашнього вжитку, найпростіші саморобні прилади, проводять спостереження і досліди.

Домашні експериментальні заняття допомагають учням побачити прояв досліджуваних фізичних законів в навколишньому житті і тим самим сприяють зв'язку теорії з практикою. Разом з тим вони сприяють розвитку практичних умінь і навичок.

Всі ці види навчального експерименту знаходяться в тісному взаємозв'язку. Наприклад, фронтальні роботи дозволяють перекинути "місток" між демонстраційними дослідами вчителя і самостійною роботою учнів на практикумі; практикуми, в свою чергу, доповнюють і розвивають фронтальні заняття.

Крім вище зазначених видів фізичного експерименту слід вказати на позакласні, гурткові і факультативні заняття, які відкривають широкий простір для творчої ініціативи учнів, розвивають політехнічний світогляд, сприяють професійної орієнтації школярів. Виготовляючи прилади або технічні моделі, учні використовують свої знання в нових умовах, поглиблюють ці знання, вдосконалюють практичні вміння та звички. Різноманітна практична діяльність активізує мислення, забезпечує всебічний гармонійний розвиток дитини.

1.2. Потужний поштовх у вивченні фізики - самостійність учня в проведенні шкільного фізичного експерименту.

Завдання підвищення активності і самостійності учнів потребують перегляду практики проведення занять з учнями. На факультативних заняттях немає необхідності обмежувати час, відведений для експериментальної роботи. Учень, який виявив цікавість до однієї з тем курсу фізики, повинен мати можливість для продовження занять з питань, які його цікавлять. Дуже часто найбільш підготовлені до проведення експерименту учні, не виявляють цікавості до виконання лабораторних робіт. Теорія їм зрозуміла, і у них не викликає сумнівів, що вимірювання дадуть результати, які передбачає теорія. Навіщо перевіряти очевидне? Мета вчителя в цьому випадку полягає в тому, щоб зробити фізичний експеримент привабливим. Зробити це можливо за рахунок підбору для таких учнів нестандартних завдань творчого характеру.

Перший варіант завдання творчого характеру - постановка нової лабораторної роботи. Хоча при цьому учень виконує майже ті ж самі дії і операції, характер його роботи істотно змінюється, так як він це робить першим. Результат, який буде отриманий, є невідомим не тільки йому, але і вчителю. По суті, перевіряється не фізичний закон або формула, а здатність учня до постановки та виконання фізичного експерименту. Для досягнення успіху може бути необхідним вибрати один або кілька варіантів постановки досвіду, і, виходячи з можливостей кабінету фізики, підібрати ті прилади, які найбільше підходять для проведення експерименту. Проводячи серію необхідних вимірювань і обчислень, учень повинен оцінити похибки вимірювань і, якщо вони занадто великі, знайти основні джерела похибок і визначити можливі варіанти їх усунення.

При виконанні такого завдання, крім елементів творчості, істотним для учня є цікавість вчителя до отриманих результатів, а також обговаріваніе отриманих результатів.

Не завжди і постановка нової лабораторної роботи є привабливою для деяких учнів. Таким учням можна запропонувати індивідуальні завдання дослідницького характеру. Безумовно, визначення цих завдань як дослідних, носить злегка умовний характер, так як можливості кабінету фізики і рівень підготовки учнів навіть в 11 класі роблять завдання проведення фізичних досліджень важким для виконання. Тому до дослідницьких, творчим завданням треба відносити ті завдання, в яких учень може відкрити для себе нові, невідомі для нього закономірності, або для вирішення яких він повинен зробити якісь винаходи. Таке самостійне відкриття відомого у фізиці закону не є простим повторенням відомого. Це відкриття для учня є об'єктивним доказом його здатності до самостійної творчості, яка дозволяє йому придбати необхідну впевненість у своїх силах і здібностях. До таких робіт можна віднести дослідження законів реактивного руху з використанням шкільної моделі ракети, або вимірювання індукції магнітного поля і напруженості електричного поля Землі.

Іншим шляхом залучення учнів до дослідницької роботи є організація дослідницької роботи в рамках МАН. При роботі з учнями старших класів можливе їх залучення до роботи в наукових лабораторіях ВНЗ. Досвід показує, що під керівництвом досвідченого керівника здібний учень 10-11 класів може виконати невеликий за обсягом, але справжній науковий експеримент. При виконанні такої роботи необхідно докласти значних зусиль, але вона є настільки потужним поштовхом у вивченні фізики, у розвитку в учня наукового мислення, такий учень з великою ймовірністю зв'яже своє життя з фізикою в тій чи іншій мірі, а якщо не з фізикою, то з іншим предметом, який також потребує дослідних навичок і умінь.

1.3. Організація домашнього експерименту.

Однією із складових фізичного експерименту є домашній експеримент. Його використання в навчальному процесі пропагували ще в дореволюційні часи О. В. Цингер, а пізніше - С. Ф. Покровський та ін вчені. Такий експеримент учні виконують самостійно, що зумовлює його великі дидактичні можливості. Під час виконання домашніх експериментів учні безпосередньо працюють з приладами, самостійно збирають експериментальні установки, проводять досліди, виконують необхідні вимірювання і обчислюють шукані величини, роблять висновки. Все це сприяє підвищенню рівня якості знань учнів, формуванню в них експериментальних умінь і звичок.

Домашні експериментальні завдання на конструювання і виготовлення приладів, для проведення дослідів і спостережень можуть потім бути використані на уроках фізики в школі. Використання експериментальних завдань з розвитком змісту дає можливість не тільки формувати практичні вміння та навички учнів, а й повніше використовувати можливості розвивального навчання. Характерними особливостями домашнього експерименту є те, що:

1) домашні експерименти учні виконують повністю самостійно (без допомоги вчителя або товариша), в процесі виконання експерименту, учень вимушений самостійно планувати послідовність його проведення, підбирати потрібні прилади і вивчати їх будову; збирати відповідну експериментальну установку, проводити досліди, вимірювати необхідні фізичні величини, обробляти здобуті результати і робити висновок;

2) домашній експеримент є одним з видів домашньої навчальної роботи, тому він вимагає врахування загальних дидактичних вимог, які ставляться до домашніх завдань;

3) для виконання домашнього експерименту можна використовувати нетипові прилади (побутові та саморобні), що сприяє залученню учнів до конструювання і виготовлення приладів, глибшого ознайомлення з їх будовою та принципом дії побутових приладів;

4) організація виконання учнями домашнього експерименту дає можливість забезпечити умови для диференційованого підходу до навчання, організувати навчальний процес з урахуванням здібностей кожного учня.

1.3.1. Види домашнього фізичного експерименту.

Якщо враховувати забезпечення учнів необхідними для виконання робіт приладами, то домашні експериментальні роботи можна розділити на три основних види:

роботи, в яких учні користуються предметами домашнього вжитку і підручними матеріалами;

роботи, в яких учні експериментують з саморобними приладами;

роботи, що виконуються на приладах, що випускаються промислово.

Найбільш просто організувати роботи першого виду. Проте цінніші якраз два інших види робіт.

Надзвичайно корисно, щоб учні мали вдома набір найпростіших фізичних приладів і підсобних матеріалів. Створення такого набору хоч і представляє труднощі, але при бажанні учнів та їх батьків це цілком можливо.

Кожному учневі в 7-8 класі, досить мати вдома в своїй лабораторії масштабну лінійку, мензурку, воронки, важільні ваги, важок, динамометр, термометр, магніт, ошурки, з'єднувальні дроти, гумові та скляні трубки та інші підсобні матеріали. Бажано придбання також електроконструкторов.

Щоб завдання повною мірою приносили користь, необхідно вимагати від учнів оформлення звітів, перевіряти в класі висновки з домашніх спостережень, обговорювати і аналізувати їх.

1.3.2. Основні вимоги до домашніх експериментів та задачам і критерії їх відбору.

Створення сприятливих умов для більш широкого використання домашнього експерименту під час навчання фізики неможливо без розробки системи домашніх експериментальних завдань і методики їх використання в загальному процесі. Розробка системи таких завдань потребує виділення певних критеріїв. Можна виділити такі критерії відбору та конструювання завдань.

1. Домашні експериментальні завдання повинні бути різноманітними.

2. Наявність завдань, які передбачають використання довідкової літератури.

3. Домашні експериментальні завдання повинні передбачати ознайомлення учнів з побутовими приладами промислового виробництва.

4. Система завдань повинні містити такі завдання, які передбачають визначення фізичної величини різними способами.

5. Різнорівнева диференціація завдань.

6. Безпека проведення досліду.

Для відбору домашніх експериментальних завдань треба користуватися такими критеріями:

1. Органічний зв'язок з матеріалом, який вивчається на уроці.

2. Простота виконання експерименту в домашніх умовах.

3. Доступність розуміння і пояснення досвіду учнем.

4. Можливість контролю вчителя за виконанням завдання.

5. Діяльний характер завдання.

6. Наявність елемента цікавості в досвіді.

У методичній літературі пропонуються різні ознаки класифікації завдань з фізики. Враховуючи їх, домашні експериментальні завдання доцільно класифікувати за змістом, за рівнем креативності, за дидактичною метою, за характером експерименту, за допомогою приладів під час виконання завдань і мірою їх використання.

Диференційовані домашні експериментальні завдання, призначені для учнів середніх класів, за змістом можна поділити на завдання з механіки, молекулярної фізики, оптики.

Диференційований підхід до домашнього експерименту учнів вимагає включати такі завдання, виконання яких вимагає різного рівня творчості. Тому за рівнем творчості доцільно виділити репродуктивні, частково-пошукові, пошукові (творчі).

Класифікуючи домашні експериментальні завдання за дидактичною метою, можна виділити такі, що сприяють формуванню нових знань, закріпленню знань і навичок, розвитку творчих здібностей, формуванню вміння проводити експеримент, використанню знань на практиці.

Експеримент, який проводять учні під час виконання домашніх завдань, може мати різний характер. В одних випадках він дає можливість учням виміряти певну фізичну величину, перевірити правильність своїх висновків або розрахунків, а в інших - встановити залежність між певними фізичними величинами або з'ясувати залежність ходу процесу від певних умов. Тому, залежно від характеру експерименту, який проводиться під час виконання домашніх експериментальних завдань, їх можна поділити на творчі та пошукові.

Виконання домашніх експериментальних завдань передбачає використання побутових і саморобних приладів. Для виконання окремих завдань можна використовувати лабораторні прилади, які учитель може видати з фізичного кабінету, якщо вдома в учня немає відповідних приладів. Класифікуючи домашні експериментальні завдання за приладами, необхідними для виконання цих завдань, можна виділити такі, що передбачають використання лабораторних, спеціальних, побутових і саморобних приладів. Причому саморобні прилади можуть бути аналогічними до тих, якими учні користувалися в класі, або конструктивно відрізнятися від них.

Під час виконання домашніх експериментальних завдань учні працюють з приладами. Але ступінь використання цих приладів в різних завданнях неоднаковий. В одних випадках учні знайомляться лише з паспортними даними приладів, по-друге - вивчають будову та принцип дії приладів, по-третє - використовують їх для проведення експерименту. Виходячи з цього, домашні експериментальні завдання можна поділити за ступенем використання приладів на такі групи: робота з паспортними даними приладів; вивчення будови і роботи приладів; використання приладів для проведення експерименту.

Розробляючи систему домашніх експериментальних завдань з фізики, треба враховувати, що вона має задовольняти таким вимогам: зв'язок змісту завдань з навчальним матеріалом, наявність певного запасу навчальної інформації та характеру суб'єктивної новизни; поступове і послідовне підвищення рівня складності завдань; інтегрованість (завдання можуть містити навчальний матеріал суміжних наук); цілісність (система найбільш ефективно працює, якщо застосовуються всі завдання; адаптованість (система повинна відповідати рівню вивчання фізики в школі); відкритість (система нестатична, вона допускає корекцію і доповнення).

Диференціація домашніх експериментальних завдань з фізики дає можливість організувати навчальну діяльність кожного учня на оптимальному для нього рівні, сприяє розвитку творчих здібностей учнів. Переважна більшість учнів має вдома комп'ютери. Такі учні мають можливість скористатися ними для виконання домашніх експериментальних завдань.

Система домашніх експериментальних завдань повинна містити такі експериментальні завдання, для виконання яких використовуються найпростіші вимірювальні прилади (лінійка, годинник, термометр), побутові вимірювальні прилади (мірний стакан, лічильник електроенергії), саморобні вимірювальні прилади (динамометр, важільні ваги та ін.) Використання цих приладів дає можливість урізноманітнити домашні експериментальні завдання.

1.3.4. Приклади домашніх експериментальних завдань для учнів.

Домашні експериментальні завдання з теми: «Дифузія»

1. Спостереження дифузії газів.

Візьміть два чайних склянки з блюдцями, шматочок вати, нашатирний спирт, бульбу картоплі і виконайте досвід, що доводить існування дифузії газів. Поясніть його.

Примітка. Врахуйте, що нашатирний спирт виділяє легкий у порівнянні з повітрям газ - аміак.

Варіант рішення. У склянки покласти по однаковому свіжому шматочку. картоплі і накрити їх денцями блюдець. До одного денця прикріпити шматочок вати, змоченої нашатирним спиртом. Вести спостереження. У склянці, закритому цим блюдцем, картопля під дією аміаку швидко жовтіє, а потім темніє. Через деякий час потемніє картопля і в другому стакані, але буде більш світлою, явище пояснюється проникненням молекул аміаку між молекулами повітря і попаданням їх на поверхню картоплі.

2. Спостереження залежності дифузії від температури.

Зберіть установку, показану на малюнку.

Для цього в порожній яєчній шкаралупі зробити невеликий отвір, у який вставте і зміцните за допомогою пластиліну скляну трубочку. Шкаралупу покладіть на горлечко молочної пляшки так, щоб нижній кінець трубочки був опущений в воду, налиту в пляшку. Зверху над яєчною шкаралупою розташуйте перекинуту догори дном півлітрову скляну банку і влаштуйте «систему» ​​її наповнення теплим повітрям за допомогою конічної трубки, сірників і свічки.

Як за допомогою цієї установки довести, що швидкість руху молекул речовини (або швидкість дифузії) залежить від температури? Складіть план досвіду, виконайте експеримент і поясніть його.

Варіант рішення. Нагрівати повітря спочатку сірником, а потім свічкою чи спочатку свічкою, поставленої далеко від розтруба, а потім ближче. Про кількість теплого повітря у шкаралупі, що залежить від швидкості руху його молекул, можна судити з бульбашок, які виходять зі скляної трубочки.

1. Архімедова сила.

Використовуючи саморобну модель теплоповітряного аеростата, виконайте досвід, що демонструє дію архімедової сили на тіло, поміщене в газ.

Найпростішу модель теплоповітряного аеростата можна зібрати так. Зробіть з паперу великий конус і підвісьте його (відкритим кінцем вниз) до кінця довгої палички - важеля, опорою якого є голка, покладене на горлечка двох однакових пляшок; конус врівноважте невеликим вантажем.

Як потрібно далі вести експеримент? Складіть план досвіду. Продумайте його пояснення. Здійсніть досвід. Зробіть висновок: вірним чи було ваше припущення?

Варіант рішення. Потрібно підігріти повітря в конусі запаленим сірником і спостерігати підйом «аеростата» (порушення рівноваги важеля).

Пояснюється досвід так. Підігріте повітря частково виходить з конуса внаслідок чого його сила тяжіння зменшується, а архимедова сила практично не змінюється: їх різниця і викликає підйом конуса вгору.

Домашні експериментальні завдання з теми: «Взаємодія тіл»

1. Спостереження відносності спокою і руху тіла

Прилади і матеріали: брусок дерев'яний, аркуш паперу.

Порядок виконання роботи

1. Покладіть дерев'яний брусок на аркуш паперу. Повільно потягніть за край листа і спостерігайте за станом бруска і листків паперу.

2. Дайте відповідь на питання:

В якому стані щодо столу знаходився лист паперу і брусок?

У якому стані відносно аркуша паперу перебував брусок?

За якими ознаками ви визначили ці стани?

Чи можна сказати, що стіл рухався щодо бруска або аркуша паперу?

3. Покладіть брусок на аркуш паперу й різко потягніть за край листа.

4. Дайте відповідь на питання:

В якому стані щодо столу знаходився лист паперу?

У якому стані щодо папери знаходився стіл?

В якому стані щодо столу знаходився брусок?

Чи можна сказати, що брусок рухався щодо листа паперів?

5. Який загальний висновок можна зробити з проведених дослідів?

2. Спостереження інертності тіл

Прилади та матеріали: кулька пластмасова, лінійка.

Порядок виконання роботи

1. Покладіть кульку на стіл і легким ударом лінійки приведіть її в рух уздовж столу. Як переміщається кулька?

2. Повторіть досвід і під час руху кульки нанесіть їй другийлегкий удар в ту ж сторону, а потім - третій удар назустріч руху. Як змінюються величина і напрям швидкості руху кульки після кожного удару?

3. Повторіть ще раз досвід з кулькою. Під час руху кульки нанесіть їй бічний удар і зверніть увагу на зміну напряму і величини швидкості. Чому відбувається зміна величини і напряму швидкості руху кульки? Як переміщається кулька після припинення дії лінійки? Який загальний висновок можна зробити з проведених дослідів?

3. Спостереження дії сили тяжіння Прилади та матеріали: кулька пластмасова на нитці.

Порядок виконання роботи

1. Підніміть кульку за нитку і заспокойте її коливання.

2. Відпустіть нитку і спостерігайте за падінням кульки.

За яким напрямку падає кулька? Як спрямована сила тяжіння, що діє на неї?

3. Зобразіть графічно силу тяжіння, що діє на підвішену падаючу кульку.

4. Порівняння сил тертя спокою та ковзання, кочення і ваги тіла

Прилади і матеріали: динамометр, брусок дерев'яний від трібометра, вантажі масою по 100 г з двома гачками - 2 шт., олівці круглі - 2 шт.

Порядок виконання роботи

1. Обчисліть ціну поділки шкали динамометра.

2. Виміряйте за допомогою динамометра вагу бруска з двома вантажами.

Результат запишіть у зошит.

3. Виміряйте максимальну силу тертя спокою бруска об поверхню столу.

Для цього покладіть на стіл брусок, на нього - два вантажі; до бруска причепіть динамометр і приведіть брусок з вантажами в рух. Запишіть покази динамометра, що відповідають початку руху бруска.

4. Виміряйте силу тертя ковзання бруска з вантажами по столу, переміщаючи брусок за допомогою динамометра рівномірно. Результат вимірювання запишіть у зошит.

5. Виміряйте силу тертя кочення бруска по столу, поклавши його на два круглих олівця і переміщаючи за допомогою динамометра. Результат вимірювання запишіть у зошит.

6. Дайте відповідь на питання:

Яка з сил більше: вага тіла або максимальна сила тертя спокою? Максимальна сила тертя спокою або сила тертя ковзання? Сила тертя ковзання або сила тертя кочення?

5. Спостереження залежності сили тертя ковзання від виду поверхонь

Прилади і матеріали: динамометр, вантажі масою по 100 г з двома гачками - 2 шт., лист гладкого паперу, лист наждачного паперу, лінійка дерев'яна.

Порядок виконання роботи

1. Підготуйте в зошиті таблицю для запису результатів вимірювань

Вид поверхонь

Сила тертя ковзання (в Н)

Дерево по дереву

Дерево по гладкому паперу

Дерево по наждачному паперу




2. Обчисліть ціну поділки шкали динамометра.

3. Виміряйте силу тертя ковзання бруска з двома вантажами:

а) по поверхні лінійки трібометра;

б) по гладкому паперу;

в) по наждачному паперу.

4. Результати цих трьох вимірів запишіть у таблицю із зазначенням абсолютної похибки вимірювання.

5. Дайте відповідь на питання:

Чи залежить сила тертя ковзання: від роду поверхонь? Від їх шорсткості?

Якими способами можна збільшити силу тертя ковзання? Зменшити її?

6. Спостереження залежності сили тертя ковзання від сили тиску і від площі поверхонь

Прилади і матеріали: динамометр, вантажі масою по 100 г з двома гачками - 2 шт., лінійка дерев'яна.

Порядок виконання роботи

1. Обчисліть ціну поділки шкали динамометра.

2. Покладіть на лінійку трібометра брусок, а на нього вантаж масою 100 г і виміряйте силу тертя ковзання бруска по лінійці

3. Поставте на брусок два вантажі масою по 100 г і знову виміряйте тертя ковзання.

4. Покладіть на лінійку брусок меншою межею, поставте на нього знову два вантажа і знову виміряйте силу тертя ковзання бруска по лінійці.

5. Дайте відповідь на питання:

Чи залежить сила тертя ковзання від сили тиску?

Від площі поверхонь при постійній силі тиску?

7. Спостереження залежності дії тіла на опору від сили тиску та площі опори

Прилади та матеріали: бруски залізний та алюмінієвий однакового розміру (40x25x8 мм), коробка із зубним порошком, паличка дерев'яна.

Порядок виконання роботи

1. Розпушіть злежалий зубний порошок дерев'яною паличкою.

Вирівняйте його поверхню. Для цього закрийте кришкою коробку і злегка

струсніть, а потім відкрийте коробку.

2. Візьміть залізний та алюмінієвий бруски і переконайтеся, що вони мають

однакові розміри, але різну вагу.

3. Поставте їх обережно на поверхню порошку найменшими

гранями, а потім підніміть.

Який із брусків залишив на поверхні порошку більш глибокий слід?

4. Вирівняйте поверхню порошку і обережно покладіть на неї

залізний брусок спочатку найбільшою, а потім найменшою межею.

У якому випадку брусок залишив на поверхні порошку більш глибокий слід?

Від чого залежить дія тіла на опору?

8. Вимірювання тиску твердого тіла на опору

Прилади і матеріали: динамометр, лінійка вимірювальна, брусок дерев'яний.

Порядок виконання роботи

1. Виміряйте силу тиску бруска на стіл (вага бруска).

2. Виміряйте довжину і ширину найменшою грані бруска.

3. Обчисліть її площу.

4. Визначте тиск бруска на стіл.

5. Результати вимірювань і обчислень запишіть у зошит.

9. Спостереження залежності тиску газу від температури

Прилади і матеріали: колба, отвір якої затягнуто тонкої гумової плівкою, свічка, сірники.

Порядок виконання роботи

1. Нагрівайте повітря в колбі на спиртівці і спостерігайте за зміною форми гумової плівки. Як змінюється тиск повітря при його нагріванні?

2. Припиніть нагрівання і випустіть частину повітря з колби. (Для цього спочатку відтягніть, а потім знову відпустіть гумове колечко, що притискає плівку в колбі). Поставте колбу на стіл і спостерігайте за зміною форми гумової плівки. Як змінюється тиск повітря при його охолодженні?

10. Чому кинутий вгору предмет падає на землю?

РАКЕТА, працює на стисненому повітрі

Прилади і матеріали:

• м'яка пластмасова пляшка

• дві пластмасові соломинки, одна трохи товще іншого

• пластилін

• шматочок картону

• скотч

• ножиці

Порядок виконання роботи

1.В кришці пляшки зроби отвір по діаметру більше товстої соломинки. Встав соломинку і закріпи її пластиліном, щоб з отвору не виходило повітря.

2.З другий соломинки зроби ракету. Хвостове оперення - з двох картонних трикутників, приклеєних скотчем. Забудовану носову частину зроби з пластиліну.

3. Насади ракету на вузьку соломинку і з силою натисни на пляшку.

Результат

Ракета злітає, летить, а потім падає.

Це тому ...

... Що повітря, що знаходиться в пляшці, при стисненні з силою виривається з трубки і штовхає ракету. Після першого поштовху ракета летить по інерції, і сила тяжіння змушує її впасти.

Кидані нами предмети летять по кривій лінії, так званій траєкторії. Траєкторія спочатку напрямлена вгору. Потім, коли сила інерції стає менше сили тяжіння, траєкторія опускається вниз.

Рух вгору, наданий тілу, зберігається до тих пір, поки його не погасить сила тяжіння.

11. Чому небо змінює свій колір?

Прилади і матеріали:

• велика прозора банка

• вода

• молоко

• ліхтарик

Порядок виконання роботи:

1. Наповни банку водою, додай кілька крапель молока.

2. Ввімкни ліхтарик і направ світло зверху вниз.

Результат

Вода має блакитний колір

3. Тепер направ промінь ліхтарика на стінку банки і подивися на світло, що проходить через воду.

Результат

Вода набула рожевий колір, а та її частина, через яку проходить світло ліхтарика - оранжево-жовтий.

Це тому ...

... Що вода, забілена молоком, по-різному заломлює промені різних кольорів спектра, так саме як атмосфера по-різному заломлює сонячні промені залежно від положення сонця на небі.

Колір сонця і неба

Коли сонце стоїть високо, воно здається жовтим, а небо, якщо воно без хмар, здається блакитним. Це тому, що атмосфера розсіює фіолетовий, синій і блакитний кольори спектру. На заході, коли сонце знаходиться у горизонту, воно здається червоним, а небо забарвлюється в рожевий, червоний або оранжевий колір. При нахилі світлових променів атмосфера розсіює також і ці кольори сонячного спектра.

Небо змінює колір тому, що атмосфера по-різному розсіює світло залежно від положення сонця.



12. Чи можна забарвити білий колір?

Червоний фільтр

Прилади і матеріали:

• білий аркуш паперу

• фломастери

• прозорий червоний целофан (або поліетиленова плівка)

Порядок виконання роботи

1. На листку паперу намалюйте кілька плям різного кольору.

2. Подивіться на всі плями одночасно через червону плівку.

Результат

Аркуш паперу здасться тобі повністю червоним, за винятком найбільш темних плям.

Це тому ...

... Що червона плівка виступає в ролі фільтра: вона пропускає до нашим очам тільки червоний колір і поглинає всі інші. З цієї ж причини фільтр певного кольору, поставлений перед ліхтариком або прожектором, затримує всі кольори спектра, крім свого власного. Тому промінь ліхтарика або прожектора буде мати колір фільтра.

13. Чому темний колір притягує тепло

СВІТЛО І ТЕПЛО

Прилади і матеріали:

• лист фольги

• чорний універсальний фломастер (малює на всіх поверхнях)

• ножиці

• лінійка

• олівець

• скотч

• нитки

• велика прозора скляна банка

• міцний шматок картону розміром ширше горловини банки

Порядок виконання роботи

1. Відріж дві смужки фольги розміром 10 X 2,5 см.

2. Зроби на них надрізи.

3. Пофарбуй в чорний колір одну сторону кожної смужки і зігни їх по пунктирній лінії пофарбованою стороною всередину

4. Встав одну смужку в іншу (можна використовувати скотч) і підвісь хрестовину на нитці до картону, як показано на малюнку.

5. Опусти смужки в банку. Картонка буде служити кришкою. Постав банку на сонці.

Результат

Коли повітря в банку нагріється, лопаті почнуть потихеньку обертатися.

Це тому ...

... Що чорна поверхня поглинає більше енергії, ніж срібляста, відбиває світло. Тому вона нагрівається сильніше. Повітря біля чорних поверхонь теж нагрівається, прагне вгору і починає обертати крестовину.

2. Експериментальна робота учнів в межах турніру юних фізиків.

Великий інтерес викликає в учнів робота по підготовці турніру юних фізиків. Як правило, задачі турніру досить складні, для їх розв'язування треба прикласти багато сил. Але всі зусилля компенсуються при отримання позитивного результату. Нижче наведено найбільш цікаві досліди в межах цього турніру.

№ 1. дві призми











№3. Полум’я, що скаче



№5. Вовчок, що левитує



3. Експериментальна робота учнів в межах Малої Академії Наук.

Учнів старших класів можна залучати до справжньої науково-дослідницької роботи, використовуючи діючу систему Малої Академії Наук. Така робота викликає велику цікавість в учнів, а також дає великий поштовх розвитку творчої особистості.

Учні нашої гімназії виконували роботи в галузі фізики твердого тіла. Вони досліджували такі властивості твердих тіл:

  • дослідження треків в поліетилентерифталатних плівках;

  • дослідження механічних властивостей тонких плівок;

  • вивчення сил притягання між поверхнями;

  • вивчення електричних властивостей тонких плівок міді;

  • вивчення процесів деформації в зразках сталі;

  • визначення модуля Юнга металевих зразків різними способами;

  • отримання монокристалів в домашніх і лабораторних умовах та вивчення їх властивостей.

Нижче приведено приклади тез наукових робіт учнів.

3.1. Механічні властивості вакуумних конденсатів міді.

Наш час характеризується бурхливим розвитком технологічних наук, появою нових сучасних технологій. Однією з галузей фізики є фізика твердого тіла. Знайомство з механічними властивостями вакуумних конденсатів міді мене зацікавило найбільше, оскільки вони мають майже всі відомі дефекти кристалічної структури.

Мета моєї роботи: дослідження механічних властивостей тонких плівок міді, а саме межі пружності, межі міцності і модуля Юнга для плівок товщиною 40 – 100 нм; дослідження повзучості плівок міді; порівняння отриманих значень з відповідними характеристиками масивних зразків; вивчення методу термічного випаровування у вакуумі.

Під час дослідження властивостей вакуумних конденсатів міді було знайдено, що вони мають міцність більшу за міцність фольги під дією наклепу (дефектна структура) і наближається до міцності металів з бездефектною структурою. Конденсовані плівки міді товщиною від 40 до 100 нм були отримані методом термічного випаровування у вакуумі. Для вимірювання механічних характеристик використовувався метод створення різниці тисків по обидві сторони плівки. При вимірюванні міцності плівок мало місце пошагове збільшення різниці тисків до розриву плівки. Внаслідок була побудована крива «напруга – деформація». Спостерігалося збільшення межі міцності, межі пружності і збільшення повної деформації до розриву при зменшенні товщини плівок. Можливі механізми цього явища були обговорені. Проведено порівняння вивчених характеристик з відповідними характеристиками для масивних зразків.

Отримано, що для плівок товщиною 100 нм і більше зазначені характеристики були наближені до характеристик масивних зразків.

Знайдено, що при збільшені товщини плівки, збільшується повна деформація повзучості й подовжується стадія несталої повзучості.

Результати цієї роботи можуть мати практичне застосування у галузі нанотехнологій.

3.2. Вивчення сил притягання між поверхнями.

Наш час характеризується бурхливим розвитком технологічних наук, появою нових сучасних технологій. Однією з галузей фізики є фізика твердого тіла. Вивчення сил притягання між поверхнями на прикладі відриву клейкої стрічки від поверхні, мене зацікавило найбільше, оскільки в наш час клейкі стрічки мають дуже широке використання в побуті, будівництві та виробництві.

Мета моєї роботи: вивчити сили притягання між поверхнями, порівняти силу відриву клейких стрічок в залежності від їх матеріалу та розміру, кута відриву, швидкості відриву, товщини та стану шару клею, матеріалу та свтану поверхонь. Обчислити адгезію.

Досліджено сили притягання між поверхнями на прикладі відриву клейких стрічок в залежності від їх матеріалу, розміру, кута відриву, швидкості відриву, товщини та стану шару клею, матеріалу і стану поверхні. Вивчено процеси деформування клейких стрічок, явища абсорбції та адгезії. Обчислено адгезію для різних станів клейких стрічок. Під час дослідження сил відриву клейкої стрічки від різних поверхонь було знайдено, що скотч має більшу адгезію ніж ізолента. Виявлено, що сила відриву клейкої стрічки зростає зі зменшенням кута прикладання цієї сили, залежить від матеріалу поверхні, на яку нанесена стрічка, та якості її обробки. Сила є тим більшою, чим більш гладкою є поверхня. Значення адгезії для кожної поверхні різне. Найменьшу адгезію має металева поверхня. Встановлено, що чим меньше розмір стрічки, тим меньше сила відтриву. Виявлено, що сила відриву залежить від маси й стану шару клею, які визначаються температурою та вологістю навколишнього середовища.

Результати цієї роботи можуть мати практичне застосування у різних галузях виробництва, будівництва і побуті.

3.3.Отримання монокристалів в домашніх та лабораторних умовах і дослідження їх характеристик.

Однією з актуальних задач сучасної фізики є отримання монокристалів з високою якістю і малою кількістю структурних дефектів. Саме тому питанню вирощування монокристалів з високим ступенем чистоти приділяється багато уваги. Процес вирощування монокристалів у промислових умовах потребує спеціального обладнання. Проте процес вирощування кристала можна змоделювати в лабораторних і домашніх умовах. Саме цьому і була присвячена моя робота.

За допомогою метода Бріджмена – Стокбаргера був отриманий монокристал Zn. Його кристалічна структура була визначена за допомогою рентгенівського апарату УРС55.

Методом вирощування монокристалу з розчину за допомогою кристалу-затравки в домашніх умовах було отримано кристали достатньо високої якості. Цей результат був досягнутий шляхом регулювання і оптимізації параметрів (температура варіювалась від 15 до 25˚ С, вологість від 40 до 60%). Оптимальною для вирощування кристала виявилась температура 23,5˚С і вологість 50%.

Робота може мати практичне застосування у промисловій діяльності.

Висновки

Основна мета навчання в сучасній школі полягає не стільки в наданні певної суми знань, хоча без цього навчання не має сенсу, але в розвитку творчої особистості, яка здатна в будь-який час змінити напрямок своєї діяльності і досягти певних успіхів.

Фізика - це саме той предмет в школі, який розвиває творчі можливості, тому що розвиває логічне мислення, уміння спостерігати, робити висновки, висувати гіпотези, знаходити вирішення складних завдань. Саме експериментальна робота, якщо вона добре поставлена, привчає учнів до майбутньої наукової діяльності.

Фізичний експеримент для учнів дає той великий поштовх розвитку цікавості до предмету "Фізика", який може допомогти подолати всі труднощі, які виникають при вивченні фізики. У наш час, коли реалізація особисто орієнтованого навчання поставлена на порядок денний гостріше, ніж коли б то не було, саме фізичний експеримент і може стати чарівною ниточкою, яка допоможе розплутати весь клубок знань.

Наведені приклади переконують, що домашні експериментальні роботи, поставлені за допомогою простих доступних всім засобів, можуть бути цікавими, а головне, вони розвивають в учнів вміння бачити явища, навколишній світ, пильно вдивлятися в них.

Завдання для них повинні бути посильними, але не легкими, оскільки легкість «вбиває активність, а непосильність породжує зневіру в себе».

Література

1. С. Білоус. Формування дослідницьких навичок як основа виховання творчої особистості. //" Фізика" 2003.-№7(163). с.2-3

2. С. Князєв. Домашній експеримент учня. // „Фізика" 2003.-№30(186). с.7-8

3. Основы методики преподавания физики в средней школе. // Под ред. А. В. Перышкина, В. Г. Розумовского, В. А. Фабриканта. - М. „Просвещение", 1984. с.398

4. Внеурочная работа по физике.// Под ред. О. Ф. Кабардина.- М. Просвещение, 1983. с. 223

5. М. Руденко. Організація домашнього експерименту. //" Фізи­ка і астрономія в школі", 2000 №2. с.33-36

6. О. Желюк, А. Шарабура. Реалізація особисто-орієнтованого навчання під час проведення навчального фізичного експерименту.// „ Фізика" 2003, №14(170). с. 9-10

7.Большая книга экспериментов для школьников //Перевод с итальянского Э. И. Мотылевой.- М. „Росмэн", 2003.с. 259

8. Познавательные опыты в школе и дома. //Перевод с английского В. А. Жукова.- М. „Росмэн" 2001. с. 94

9. Маленькі секрети фізичного експерименту. // Фізика в школах України, 2008, №4(104). с.30

10. Поверхневі властивості рідини в курсі фізики середньої школи. //Фізика в школах України, 2008,№2(102). с.21-22

поділитися в соціальних мережах



Схожі:

Навчальний експеримент у системі вивчення фізики в середній школі
Без перебільшення можна сказати, що якість знань І практичиа підготовка учнів з фізики перебувають у прямій залежності від якості...

Урок фізики в 10 класі >17. Сучасні наземні телескопи. Історія І...
Застосування методу проектів при формуванні пізнавальної активності учнів на уроках фізики. Методичний посібник // Автор упорядник...

Використання дослідницьких задач та експерименту на уроках фізики
У зв’язку з цим у державній програмі “Освіта” (Україна ХХІ століття) акцентується увага на питанні реформування змісту освіти, що...

Дипломної педагогічної освіти Кафедра природничо математичної освіти
Активізація пізнавальної діяльності учнів на уроках фізики засобами дидактичних ігор

Відділ освіти широківської райдержадміністрації
В посібнику різні види ігор та вправ у цікавій формі з української мови при вивченні іменника, прикметника та дієслова, які можна...

Література
Формування предметної (інформаційної) компетентності на уроках фізики у учнів базової школи

Навчальна програма
Т. Ю. Круцевич – завідувач кафедри теорії І методики фізичного виховання, рекреації та оздоровчої фізичної культури Національного...

Урок №1Дж. Г. Байрон англійський поет-романтик, фундатор течії байронізму....
Застосування інтерактивних форм та методів діяльності на уроках Світової літератури. Село Старий Кривин: Старокривинська зош І-ІІІ...

Чисельні методи. Застосування. Основні принципи побудови
Досвід розв'язування науково-дослідних І прикладних задач показує, що незалежно від їхньої складності кінце­вої мети можна досягти...

На уроках обслуговуючої праці
Методика організації проектно-технологічної діяльності учнів на уроках обслуговуючої праці. Науковий світ, 2003. 92 с



База даних захищена авторським правом © 2017
звернутися до адміністрації

l.lekciya.com.ua
Головна сторінка