Контакты

Домашние экспериментальные задания по физике. Эксперимент в физике

  • Дата: 29.09.2019

В работе представлены рекомендации, в виде алгоритмов, по организации опытов, проводимых самими учащимися в классе при ответах, вне школы по домашним заданиям учителя; по организации кратковременных и длительных наблюдений за явлениями природы, заданий изобретательского характера по созданию оборудований для экспериментов, действующих моделей машин и механизмов, проводимых учащимися на дому по особым заданиям учителя, также в работе систематизированы виды физических экспериментов, приведены примеры экспериментальных заданий по разным темам и разделам физики 7- 9 классов.

Скачать:


Предварительный просмотр:

Муниципальный конкурс

общественно значимых педагогических инноваций в сфере

общего, дошкольного и дополнительного образования

муниципального образования город-курорт Геленджик

по организации экспериментальной работы

на уроках физики и во внеурочное время.

учитель физики и математики

МАОУ СОШ №12

города-курорта Геленджик

Краснодарского края

Геленджик - 2015

Введение ……………………………………………………………………......3

1.1 Виды физических экспериментов.……….. …………………………..5

2.1 Алгоритм создания экспериментальных заданий…….……………..8

2.2 Результаты апробирования экспериментальных задач в 7-9-х классах...........................................................................................................10

Заключение …………………………………………………………………...12

Литература …………………………………………………………………....13

Приложение………………………………………………………………….14

4. Урок в 8-м классе в по теме «Последовательное и параллельное

Соединение проводников».

«Радость видеть и понимать есть самый прекрасный дар природы».

Альберт Эйнштейн

Введение

В соответствии с новыми требованиями государственного образовательного стандарта методологической основой образования является системно-деятельностный подход, позволяющий формировать у обучающихся универсальные учебные действия, среди которых важное место занимает приобретение опыта применения научных методов познания, формирование навыков экспериментальной работы.

Одним из путей осуществления связи теории с практикой является постановка экспериментальных задач, решение которых показывает учащимся законы в действии, выявляет объективность законов природы, их обязательное выполнение, показывает использование людьми знаний законов природы для предвидения явлений и управления ими, важность их изучения для достижения конкретных, практических целей. Особенно ценным надо признать такие экспериментальные задачи, данные для решения которых, берутся из опыта, протекающего на глазах учащихся, а правильность решения проверяется опытом или контрольным прибором. В этом случае теоретические положения, изучаемые в курсе физики, приобретают особую значимость в глазах учащихся. Одно дело - путем рассуждений и эксперимента прийти к некоторым выводам и их математическому оформлению, т.е. к формуле, которую надо будет заучивать и уметь выводить, и этим ограничиться, другое дело - на базе этих выводов и формул уметь ими управлять.

Актуальность инновации обусловлена тем, что организация учебной работы должна быть поставлена так, чтобы затрагивала личностную сферу детей, а учитель создавал бы новые формы работы. Творческое направление работы сближает учителя и ученика, активизирует познавательную деятельность участников образовательного процесса.

В работе представлены рекомендации в виде алгоритмов по организации опытов, проводимых самими учащимися в классе при ответах, вне школы по домашним заданиям учителя; по организации наблюдений кратковременных и длительных явлений природы, заданий изобретательского характера по созданию оборудований для экспериментов, действующих моделей машин и механизмов, проводимых учащимися на дому по особым заданиям учителя, также в работе систематизированы виды физических экспериментов, приведены примеры экспериментальных заданий по разным темам и разделам физики 7- 9 классов. В работе использованы следующие материалы, в которых представлены физические эксперименты, используемые в работе над проектами, во время учебной деятельности и внеурочное время:

Буров В.

Мансветова Г.П., Гудкова В.Ф.. Физический эксперимент в школе. Из опыта работы. Пособие для учителей. Вып.6/– М.: Просвещение, 1981. – 192с., ил., а также материалы сети Интернет http://kopilkaurokov.ru/ , http://www.metod-kopilka.ru/ ,

При анализе существующих в России аналогичных продуктов выявлено: в физике, и в системе образования в целом, произошли большие изменения. Появление нового продукта по данной тематике пополнит методическую копилку учителей физики и активизирует работу по реализации ФГОС в обучении физики.

Все эксперименты, представленные в работе, проводились на уроках физики в 7-9-х классах МАОУ СОШ №12, в процессе подготовки к ЕГЭ по физике в 11-х классах, во время проведения Недели физики, некоторые из них демонстрировались мной на заседании ГМО учителей физики, опубликованы на сайте социальной сети работников образования сайт.

Глава I. Место эксперимента в изучении физики

  1. Виды физических экспериментов

В объяснительной записке к программам по физике говорится о необходимости ознакомления учащихся с методами науки.

Методы физической науки подразделяются на теоретические и экспериментальные. В данной работе рассмотрен «эксперимент» как один из основополагающих методов в изучении физики.

Слово "эксперимент" (от латинского experimentum) означает "проба", "опыт". Экспериментальный метод возник в естествознании нового времени (Г, Галилей, У. Гильберт). Его философское осмысление впервые дано в работах Ф. Бэкона. Учебный эксперимент - это средство обучения в виде специально организованных и проводимых учителем и учеником опытов.

Цели учебного эксперимента:

  • Решение основных учебно – воспитательных задач;
  • Формирование и развитие познавательной и мыслительной деятельности;
  • Политехническая подготовка;
  • Формирование научного мировоззрения учащихся.

Учебные физические эксперименты можно объединить в следующие группы:

Демонстрационный эксперимент , являясь средством наглядности, способствует организации восприятия учащимися учебного материала, его пониманию и запоминанию; позволяет осуществить политехническое обучение учащихся; способствует повышению интереса к изучению физике и созданию мотивации учения. При демонстрации эксперимента важно, чтобы обучающиеся сами могли объяснить увиденное явление и методом мозгового штурма пришли к общему выводу. Я часто применяю этот метод при объяснении нового материала. Использую также видеофрагменты с опытами без звукового сопровождения по изучаемой теме и прошу объяснить увиденное явление. Потом предлагаю послушать звуковое сопровождение и найти ошибку в своих рассуждениях.
При выполнении лабораторных работ учащиеся получают опыт самостоятельной экспериментальной деятельности, у них вырабатываются такие важные личностные качества, как аккуратность в работе приборами; соблюдение чистоты и порядка на рабочем месте, в записях, которые делаются во время эксперимента, организованность, настойчивость в получении результата. У них формируется определенная культура умственного и физического труда.

Домашние экспериментальные задания и лабораторные работы выполняются учащимися дома без непосредственного контроля со стороны учителя за ходом работы.
Экспериментальные работы этого вида формируют у учащихся:
- умения наблюдать физические явления в природе и в быту;
- умения выполнять измерения с помощью измерительных средств, использующихся в быту;
- интерес к эксперименту и к изучению физики;
- самостоятельность и активность.
Для того чтобы ученик мог провести дома лабораторную работу учитель должен провести подробный инструктаж и дать четкий алгоритм действий ученику.

Экспериментальные задачи представляют собой задания, данные в которых учащиеся получают из опытных условий. По специальному алгоритму учащиеся собирают опытную установку, выполняют измерения и результаты измерений используют в решении задачи.
Создание действующих моделей приборов, машин и механизмов . Ежегодно в школе в рамках недели физики я провожу конкурс изобретателей, на который учащиеся представляют все свои изобретательские идеи. Предварительно на уроке они демонстрируют свое изобретение и объясняют, какие физические явления и законы положены в основу этого изобретения. К работе над своими изобретениями учащиеся очень часто привлекают своих родителей, и это становится своего рода семейным проектом. Такой вид работы несет в себе большой воспитательный эффект.

2.1 Алгоритм создания экспериментальных заданий

Основное назначение экспериментальных заданий – способствовать формированию у учащихся основных понятий, законов, теорий, развитию мышления, самостоятельности, практических умений и навыков, в том числе умений наблюдать физические явления, выполнять простые опыты, измерения, обращаться с приборами и материалами, анализировать результаты эксперимента, делать обобщения и выводы.

Обучающимся предлагается следующий алгоритм проведения эксперимента:

  1. Формулировка и обоснование гипотезы, которую можно положить в основу эксперимента.
  2. Определение цели эксперимента.
  3. Выяснение условий, необходимых для достижения поставленной цели эксперимента.
  4. Планирование эксперимента.
  5. Отбор необходимых приборов и материалов.
  6. Сбор установки.
  7. Проведение опыта, сопровождаемое наблюдениями, измерениями и записью их результатов.
  8. Математическая обработка результатов измерений.
  9. Анализ результатов эксперимента, формулировка выводов.

Общую структуру физического эксперимента можно представить в виде:


Проводя любой эксперимент, необходимо помнить о требованиях, предъявляемых к эксперименту.

Требования к эксперименту:

  • Наглядность;
  • Кратковременность;
  • Убедительность, доступность, достоверность;
  • Безопасность.

2.2 Результаты апробирования экспериментальных задач

в 7-9-х классах

Экспериментальные задачи - это небольшие по объему, связанные непосредственно с изучаемым материалом задания, направленные на усвоение практических навыков, которые включаются в разные этапы урока (проверка знаний, изучение нового учебного материала, закрепленных знаний, самостоятельная работа на учебном занятии). Очень важно после выполнения экспериментальной задачи проанализировать полученные результаты, сделать выводы.

Рассмотрим различные формы творческих заданий, какие я применяла в своей работе на каждом отдельном этапе обучения физике в средней школе:

В 7-х классах начинается знакомство с физическими терминами, с физическими величинами и методами изучения физических явлений. Один из наглядных методов изучения физики - опыты, которые можно поставить и в классе и дома. Здесь эффективными могут быть экспериментальные задачи и творческие задания, где надо придумать, как измерить физическую величину или как продемонстрировать физическое явление. Такую работу всегда оцениваю положительной оценкой.

В 8-х классах использую следующие формы экспериментальных заданий:

1) исследовательские задачи – как элементы урока;

2) экспериментальные домашние задания;

3) сделать небольшое сообщение - исследование по некоторым темам.

В 9-х классах уровень сложности экспериментальных заданий должен быть выше. Здесь я применяю:

1) творческие задания по постановке опыта в начале урока - как элемент проблемного задания; 2) экспериментальные задачи - как закрепление пройденного материала, или как элемент предвидения результата; 3) исследовательские задания - как кратковременная лабораторная работа(10-15 минут).

Применение экспериментальных заданий на уроках и во внеурочное время в качестве домашних заданий привело к повышению познавательной активности учащихся, повысило интерес к изучению физики.

Я провела анкетирование в 8-х классах, в которых физику изучают второй год, и получила следующие результаты:

Вопросы

Варианты ответов

8А класс

8Б класс

  1. Оцени твое отношение к предмету.

а) не люблю предмет,

б) интересуюсь,

в) люблю предмет, хочу узнать больше.

2. Как часто ты занимаешься предметом?

а) регулярно

б) иногда

в) очень редко

3. Читаешь ли ты дополнительную литературу по предмету?

а) постоянно

б) иногда

в) мало, совсем не читаю

4. Тебе хочется знать, понять, докопаться до сути?

а) почти всегда

б) иногда

в) очень редко

5. Хотел бы ты заниматься экспериментами во внеурочное время?

а) да, очень

б) иногда

в) достаточно урока

Из двух 8-х классов набралось 24 ученика, желающих более глубоко изучать физику и заниматься экспериментальной работой.

Мониторинг качества обученности учащихся

(учитель Петросян О.Р.)

Участие в олимпиадах по физике и конкурсах за 4 года

Заключение

«Детство ребенка - не период подготовки к будущей жизни, а полноценная жизнь. Следовательно, образование должно базироваться не на тех знаниях, которые когда-нибудь в будущем ему пригодятся, а на том, что остро необходимо ребенку сегодня, на проблемах его реальной жизни» (Джон Дьюи ).

Каждая современная школа Росссии обладает необходимым минимумом оборудования для проведения физических экспериментов, представленных в работе. Кроме того, домашние эксперименты проводятся исключительно из подручных средств. Создание простейших моделей и механизмов не требует больших затрат и обучающиеся с большим интересом берутся за работу, привлекая своих родителей. Данный продукт предназначен для использования учителями физики средней общеобразовательной школы.

Экспериментальные задания представляют учащимся возможность самостоятельно выявить первопричину физического явления на опыте в процессе его непосредственного рассмотрения. Применяя самое простейшее оборудование, даже предметы обихода, при проведении эксперимента, физика в представлениях учащихся из абстрактной системы знаний превращается в науку, изучающую «мир вокруг нас». Тем самым подчёркивается практическая значимость физических знаний в обычной жизни. На уроках с проведением эксперимента нет исходящего только от педагога потока информации, нет скучающих, безразличных взглядов обучающихся. Систематическая и целенаправленная работа по формированию умений и навыков экспериментальной работы дает возможность уже на начальном этапе изучения физики приобщить обучающихся к научному поиску, научить излагать свои мысли, вести публичную дискуссию, отстаивать собственные выводы. А значит сделать обучение более эффективным и отвечающим современным требованиям.

Литература

  1. Биманова Г.М. "Использование инновационных технологий при преподавании физики в средней школе". Учитель СШ№173, г.Кызылорда-2013г. http://kopilkaurokov.ru/
  2. Браверман Э.М. Самостоятельное проведение учениками экспериментов //Физика в школе, 2000, №3 – с 43 – 46.
  3. Буров В. А. и др. Фронтальные экспериментальные задания по физике в 6-7 классах средней школы: Пособие для учителей/ В.А.Буров, С.Ф.Кабанов, В.И.Свиридов. – М.: Просвещение, 1981. – 112с., ил.
  4. Горовая С.В. «Организация наблюдений и постановка эксперимента на уроке физики - один из способов формирования ключевых компетенций». Учитель физики МОУ СОШ №27 г.Комсомольск-на-Амуре-2015г.

Приложение

Методические разработки уроков физики в 7-9-х классах с экспериментальными заданиями.

1.Урок в 7-м классе по теме «Давление твердых тел, жидкостей и газов».

2. Урок в 7-м классе по теме « Решение задач на определение КПД механизма».

3. Урок в 8-м классе по теме «Тепловые явления. Плавление и отвердевание».

4. Урок в 8-м классе в по теме «Электрические явления».

5. Урок в 9-м классе по теме «Законы Ньютона».

Учебный эксперимент - это средство обучения в виде специально организованных и проводимых учителем и учеником опытов. Цели учебного эксперимента: Решение основных учебно – воспитательных задач; Формирование и развитие познавательной и мыслительной деятельности; Политехническая подготовка; Формирование научного мировоззрения обучающихся. «Радость видеть и понимать есть самый прекрасный дар природы». Альберт Эйнштейн

Экспериментальные задачи Создание действующих моделей, приборов, машин и механизмов Домашние экспериментальные задания Лабораторная работа Демонстрационный опыт Физический эксперимент Учебные физические эксперименты можно объединить в следующие группы:

Демонстрационный эксперимент, являясь средством наглядности, способствует организации восприятия учащимися учебного материала, его пониманию и запоминанию; позволяет осуществить политехническое обучение учащихся; способствует повышению интереса к изучению физике и созданию мотивации учения. При демонстрации эксперимента важно, чтобы обучающиеся сами могли объяснить увиденное явление и методом мозгового штурма пришли к общему выводу. Я часто применяю этот метод при объяснении нового материала. Использую также видеофрагменты с опытами без звукового сопровождения по изучаемой теме и прошу объяснить увиденное явление. Потом предлагаю послушать звуковое сопровождение и найти ошибку в своих рассуждениях.

При выполнении лабораторных работ учащиеся получают опыт самостоятельной экспериментальной деятельности, у них вырабатываются такие важные личностные качества, как аккуратность в работе с приборами; соблюдение чистоты и порядка на рабочем месте, в записях, которые делаются во время эксперимента, организованность, настойчивость в получении результата. У них формируется определенная культура умственного и физического труда.

Домашние экспериментальные задания и лабораторные работы выполняются учащимися дома без непосредственного контроля со стороны учителя за ходом работы. Экспериментальные работы этого вида формируют у учащихся: - умения наблюдать физические явления в природе и в быту; - умения выполнять измерения с помощью измерительных средств, использующихся в быту; - интерес к эксперименту и к изучению физики; - самостоятельность и активность. Для того чтобы ученик мог провести дома лабораторную работу учитель должен провести подробный инструктаж и дать четкий алгоритм действий ученику.

Экспериментальные задачи представляют собой задания, данные в которых учащиеся получают из опытных условий. По специальному алгоритму учащиеся собирают опытную установку, выполняют измерения и результаты измерений используют в решении задачи.

Создание действующих моделей приборов, машин и механизмов. Ежегодно в школе в рамках недели физики я провожу конкурс изобретателей, на который учащиеся представляют все свои изобретательские идеи. Предварительно на уроке они демонстрируют свою работу и объясняют, какие физические явления и законы положены в основу этого изобретения. К работе учащиеся очень часто привлекают своих родителей, и это становится своего рода семейным проектом. Такой вид работы несет в себе большой воспитательный эффект.

Наблюдение Измерение и запись результатов Теоретический анализ и математическая обработка результатов измерений Выводы Структура физического эксперимента

Проводя любой эксперимент, необходимо помнить о требованиях, предъявляемых к эксперименту. Требования к эксперименту: Наглядность; Кратковременность; Убедительность, доступность, достоверность; Безопасность.

Применение экспериментальных заданий на уроках и во внеурочное время в качестве домашних заданий привело к повышению познавательной активности учащихся, повысило интерес к изучению физики. Вопросы Варианты ответов 8А класс 8Б класс Оцени твое отношение к предмету. а) не люблю предмет, 5% 4% б) интересуюсь, 85% 68% в) люблю предмет, хочу узнать больше. 10% 28% 2. Как часто ты занимаешься предметом? а) регулярно 5% 24% б) иногда 90% 76% в) очень редко 5% 0% 3. Читаешь ли ты дополнительную литературу по предмету? а) постоянно 10% 8% б) иногда 60% 63% в) мало, совсем не читаю 30% 29% 4. Тебе хочется знать, понять, докопаться до сути? а) почти всегда 40% 48% б) иногда 55% 33% в) очень редко 5% 19% 5. Хотел бы ты заниматься экспериментами во внеурочное время? а) да, очень 60% 57% б) иногда 20% 29% в) достаточно урока 20% 14%

Мониторинг качества обученности учащихся (учитель Петросян О.Р.)

Участие в олимпиадах и конкурсах по физике за 4 года

«Детство ребенка - не период подготовки к будущей жизни, а полноценная жизнь. Следовательно, образование должно базироваться не на тех знаниях, которые когда-нибудь в будущем ему пригодятся, а на том, что остро необходимо ребенку сегодня, на проблемах его реальной жизни» (Джон Дьюи). Систематическая и целенаправленная работа по формированию умений и навыков экспериментальной работы дает возможность уже на начальном этапе изучения физики приобщить обучающихся к научному поиску, научить излагать свои мысли, вести публичную дискуссию, отстаивать собственные выводы. А значит сделать обучение более эффективным и отвечающим современным требованиям.

"Будьте сами первооткрывателями, исследователями! Если не будет огонька у вас, вам никогда не зажечь его в других!" Сухомлинский В.А. Спасибо за внимание!


Эффективность использования экспериментальных задач на уроках в значительной степени определяется их технологичностью, непритязательностью в оборудовании, широтой рассматриваемых явлений. Базируясь на самом простейшем оборудовании и даже на предметах обихода, экспериментальная задача приближает физику к нам, превращая ее в представлениях учащихся из абстрактной системы знаний в науке, изучающую «мир вокруг нас».

Механика

Задача 1. Коэффициент трения

Задание. Измерьте коэффициент трения скольжения деревянного бруска по поверхности доски (линейки).

Оборудование: брусок, доска, штатив с лапкой, линейка длиной 30(40) см .

Возможный способ решения. Кладем брусок на дощечку, в соответствии с рисунком 4. Постепенно поднимая один конец доски, получаем наклонную плоскость и добиваемся равномерного скольжения бруска. Так как сила трения покоя намного больше силы трения скольжения, необходимо немного подталкивать бусок в начале скольжения. Для фиксации нужного наклона используем штатив. Измеряем высоту а и длину основания наклонной плоскости b .

Измерения и анализ погрешностей:

Опыт повторяем несколько раз. В данном случае это необходимо сделать главным образом потому, что трудно добиться именно равномерного скольжения бруска по плоскости. Результаты заносим в таблицу 2.

Таблица 2

Погрешности измерений

а, см

Дa, см

(Дa) 2 ,см 2

в, см

Дb, см

(Дb) 2 ,см 2

<a >=12,2

У(a ) 2 = 1,81

У(b ) 2 = 0,32

Кроме случайных погрешностей в общую погрешность, конечно, входят и обычные погрешности отслета: Да = Дb = 0,5 см .Это составляет:

Таким образом, получаем:

a = 12,2 ± 1,1 см, д = 8,6%

b = 27,4 ± 0,7 см, д = 2,6%

По результатам первого опыта:

Окончательный результат измерения коэффициента трения:

м = 0,46 ± 0,05 д = 10,9%

Задача 2. Измерение высоты дома

Задание. Представьте, что для измерения высоты дома вам было предложено воспользоваться пустой консервной банкой и секундомером. Сумели бы вы справиться с заданием? Расскажите, как нужно действовать.

Подсказка. Если банку сбросить с крыши дома, то звук удара банки о земную поверхность будет отчетливо слышен.

Решение. Встав на крышу дома, нужно выпустить банку из рук, одновременно нажав на пусковую кнопку секундомера. Услышав звук удара банки о землю, следует остановить секундомер. Показания секундомера t складываются из времени падения банки t 1 и времени t 2 , за которое звук удара ее о земную поверхность дойдет до наблюдателя.

Первое время связано с высотой дома h следующим образом:

тогда как связь между h и t 2 имеет вид

где с - скорость звука, которую при расчетах мы положим равной 340 м/сек .

Определяя t 1 и t 2 из этих выражений и подставляя их значения в формулу, связывающую t 1 , t 2 и t , получим иррациональное уравнение

Из которого можно найти высоту дома.

При приближенном вычислении (в особенности, если дом невысок) второе слагаемое слева можно считать малым и отбросить. Тогда

Молекулярная физика

Задача 3. Карандаш

Задание. Оцените механическую работу, которую необходимо совершить для того, чтобы равномерно поднять плавающий в сосуде карандаш до уровня касания нижним его торцом поверхности воды. Считайте положение карандаша вертикальным. Плотность воды с 0 = 1000 кг/м 3 .

Оборудование: круглый карандаш, почти полная бутылка с водой, линейка.

Возможный способ решения. Опускаем карандаш в бутылку - он будет плавать, как поплавок, в соответствии с рисунком 5. Пусть L - длина всего карандаша, V - его объем, h - длина погруженной в воду части карандаша, V 1 - ее объем, S - площадь сечения и d - диаметр карандаша. Найдем среднюю плотность карандаша с из условия плавания тела:

с 0 gSh = сgSL , откуда с = с 0 hL .

Предположим, что мы с постоянной скоростью вытаскиваем карандаш из воды, используя динамометр. Когда карандаш свободно плавает, динамометр показывает ноль. Если же карандаш полностью вытащить из воды, то динамометр покажет силу, равную весу Р карандаша:

F = P = mg = сgV = с0hLgSL = с0hgрd24

Получается, что показания динамометра при вытаскивании карандаша из воды изменяются от 0 до P по линейному закону, в соответствии с рисунком 6. При этом механическая работа А будет равна площади выделенного треугольника:

A = 12Ph = с 0 h 2gрd 2 8.

Например, при h = 13,4 см и d = 7,5 мм работа составляет около 0,004 Дж .

Задача 4. Сплав

Задание. Определите процентное содержание (по массе) олова в оловянно-свинцовом припое. Предположите, что объемы свинца и олова в сплаве сохраняются. Плотность свинца с c = 11350 кг/м 3 , олова с 0 = 7300 кг/м 3 .

Оборудование: линейка, груз (гайка), цилиндрический кусок припоя, штангенциркуль или микрометр. Возможный способ решения. Эта задача аналогична задаче Архимеда по определению доли золота в царской короне. Однако для опытов оловянно-свинцовый припой достать проще, чем корону.

Измерив диаметр куска припоя D и его длину L , найдем объем цилиндрического куска припоя:

V = рD 2 L 4

Массу припоя определим, изготовив рычажные весы. Для этого уравновесим линейку на краю стола (на карандаше, на стержне от шариковой ручки и т.п.). Затем, используя гайку известной массы, уравновесим кусок припоя на линейке и с помощью равенства моментов сил найдем массу припоя m . Запишем очевидные равенства для масс, объемов и плотностей свинца и олова:

m = m c +m o = сcV c +с o V o , V = V c +V o .

Решая эти уравнения совместно, найдем объем олова, его массу и долю в общей массе:

V o = rh o cV?mrh o c?rh oo , mo = с o V o , m o m = rh oo V o m

Задача 5. Поверхностное натяжение

Задание. Определите коэффициент поверхностного натяжения воды.

Оборудование: тарелка, вода, ложка, линейка, кусок ровной алюминиевой проволоки длиной 15-20 см и плотностью 2700 кг/м 3 , микрометр, спирт, вата.

Возможный способ решения. Нальем почти полную тарелку воды. Положим на край тарелки проволоку так, чтобы один конец ее касался воды, а другой был за пределами тарелки. Проволока выполняет две функции: она является рычажными весами и аналогом проволочной рамки, которую обычно вытаскивают из воды для измерения поверхностного натяжения. В зависимости от уровня воды могут наблюдаться различные положения проволоки. Наиболее удобно для расчетов и измерений горизонтальное расположение проволоки при уровне воды на 1-1,5 мм ниже края тарелки, в соответствии с рисунком 7. С помощью ложки можно регулировать уровень, доливая или отливая воду. Проволоку следует выдвигать из тарелки до тех пор, пока пленка воды под проволокой не начнет разрываться. В этом крайнем положении пленка имеет высоту 1,5-2 мм , и можно сказать, что силы поверхностного натяжения, приложенные к проволоке, направлены практически вертикально вниз.

Пусть m - масса проволоки, L = L 1 + L 2 - длина проволоки, m/L - масса единицы длины проволоки. Запишем условие равновесия проволоки относительно края тарелки, т.е. равенство моментов сил:

F p (L 1 ?x 2)+m 1 gL 12 = m 2 gL 22 .

Подставим сюда силу поверхностного натяжения F p =2x у , массы

m 1 =L 1 mL , m 2 = L 2 mL , m = сV = срd 2 L 4

и выразим коэффициент поверхностного натяжения у . Измерения и вычисления упростятся, если вода будет смачивать всю длину L 1 . Окончательно получим

у = срd 2 g 8((LL 1 ?1) 2 ?1).

Величины L и L 1 измеряются линейкой, а диаметр проволоки d - микрометром.

Например, при L = 15 см , L 1 = 5,4 см , d = 1,77 мм получаем O = 0,0703 Н/м , что близко к табличному значению 0,0728 Н/м .

Задача 6. Влажность воздуха

Задание. Определите относительную влажность воздуха в комнате.

Оборудование: стеклянный комнатный термометр, бытовой холодильник, таблица давлений насыщенных паров воды при различных температурах.

Возможный способ решения. При обычном методе измерения влажности объект охлаждают ниже точки росы и он «запотевает». Сделаем наоборот. Температура в холодильнике (около +5 °C ) намного ниже точки росы для комнатного воздуха. Поэтому, если вытащить охлажденный стеклянный термометр из холодильника, то он сразу «запотеет» - стеклянный корпус станет непрозрачным от влаги. Затем термометр начнет нагреваться, и в какой-то момент сконденсировавшаяся влага на нем испарится - стекло станет прозрачным. Это и есть температура точки росы, по которой с помощью таблицы можно рассчитать относительную влажность.

Задача 7. Испарение

Задание. Налейте почти полный стакан воды и поставьте его в комнате в теплое место - для того чтобы вода быстрее испарялась. Измерьте линейкой начальный уровень воды и запишите время начала опыта. Через несколько дней уровень воды понизится за счет испарения. Измерьте новый уровень воды и запишите время окончания опыта. Определите массу испарившейся воды. Сколько в среднем молекул вылетало с поверхности воды за 1 секунду? Сколько приблизительно молекул находится на поверхности воды в стакане? Сравните эти два числа. Диаметр молекулы воды примите равным d 0 = 0,3 нм . Зная удельную теплоту парообразования, определите скорость передачи тепла (Дж/с ) воде от окружающей среды.

Возможный способ решения. Пусть d - внутренний диаметр стакана, с - плотность воды, М - молярная масса воды, r - удельная теплота парообразования, Дh - понижение уровня воды за время t . Тогда масса испарившейся воды равна

m = сv = с ДhS = с Дhрd 2 4.

В этой массе содержится N = mN A /М молекул, где N A - постоянная Авогадро. Число испарившихся за 1 секунду молекул равно

N 1 = Nt = mN A Mt .

Если S = рd 2 /4 - площадь поверхности воды в стакане, а S 0 = рd 2 0 /4 - площадь сечения одной молекулы, то на поверхности воды в стакане находится приблизительно

N 2 = SS 0 = (dd 0) 2 .

Вода для испарения получает в единицу времени количество теплоты

Qt = rmt .

Если производить какие-либо расчеты, связанные с молекулами, то всегда получаются интересные результаты. Например, пусть за время t = 5 суток в стакане диаметром d = 65 мм уровень воды понизился на Дh = 1 см . Тогда получим, что в пар превратилось 33 г воды, за 1 с испарилось N 1 = 2,56?10 18 молекул, на поверхности воды в стакане находилось N 2 = 4,69?1016 молекул, а из окружающей среды поступило 0,19 Вт тепла. Интересным является отношение N 1 /N 2 ? 54, из которого видно, что за 1 с испарялось столько молекул, сколько помещалось в стакане в 54 слоях воды.

Задача 8. Растворение

Задание. Высыпая соль или сахар в кипящую воду, можно заметить, что кипение ненадолго прекращается за счет снижения температуры воды. Определите количество теплоты, необходимое для растворения 1 кг пищевой соды в воде комнатной температуры.

Оборудование: самодельный калориметр, термометр, вода, сода, мерный цилиндр (стакан), груз известной массы (гайка массой 10 г ), пластиковая ложка.

Возможный способ решения. В задачу входит дополнительное конструкторское задание по изготовлению простого самодельного калориметра. Для внутреннего сосуда калориметра следует взять обычную алюминиевую банку объемом 0,33 л. У банки удаляется верхняя крышка так, чтобы получился алюминиевый стакан (массой всего 12 г ) с жестким верхним ободком. Внутри верхнего ободка делается прорезь для того, чтобы вода полностью выливалась из банки. Внешняя пластмассовая оболочка изготавливается на основе пластиковой бутылки объемом 1,5 л . Бутылка разрезается на три части, верхняя часть удаляется, а средняя и нижняя части с некоторым усилием вставляются друг в друга и плотно фиксируют внутреннюю алюминиевую банку в вертикальном положении. (Если нет калориметра, то опыты можно проводить и в одноразовом пластиковом стаканчике, массой и теплопередачей которого можно пренебречь).

Предварительно следует сделать два измерения: 1) определить, сколько соды помещается в ложку (для этого надо заглянуть в кулинарный справочник или «вычерпать» этой ложкой пакет соды известной массы); 2) определиться с количеством воды - в малом количестве воды раствор сразу же станет насыщенным и часть соды не растворится, в большом количестве воды температура изменится на доли градуса, что затруднит измерения.

Очевидно, что количество теплоты, необходимое для растворения вещества, пропорционально массе этого вещества: Q ~ m . Для записи равенства следует ввести коэффициент пропорциональности, например z , который можно назвать «удельной теплотой растворения». Тогда

Q = zm .

Растворение соды осуществляется за счет энергии, выделяющейся при охлаждении сосуда с водой. Величина z находится из следующего уравнения теплового баланса:

mvcv(t 2 -t 1 )+ma cc (t 2 -t 1 ) = zm .

где m v - масса воды в калориметре, m a - масса внутреннего алюминиевого стакана калориметра, m - масса растворенной соды, (t 2 -t 1) - понижение температуры в калориметре. Массу внутреннего сосуда калориметра можно легко найти, используя правило моментов сил, уравновесив сосуд и груз известной массы при помощи линейки и ниток.

Измерения и расчеты показывают, что при m = 6 г и m v = 100 г вода остывает на 2-2,5 єC , а величина z оказывается равной 144-180 кДж/кг .

Задача 9. Емкость кастрюли

Задание. Каким образом можно найти емкость кастрюли, пользуясь весами и набором гирь?

Подсказка. Взвесьте пустую кастрюлю, а потом - кастрюлю с водой.

Решение. Пусть масса пустой кастрюли равна m 1 , а после наполнения водой она составляет m 2 . Тогда разность m 2 -m 1 дает массу воды в объеме кастрюли. Поделив эту разность на плотность воды с , находим объем кастрюли:

Задача 10. Как разделить содержимое стакана

Задание. Имеется цилиндрический стакан, до краев наполненный жидкостью. Как разделить содержимое стакана на две совершенно равные части, располагая еще одним сосудом, но уже иной формы и несколько меньшего размера?

Подсказка. Подумайте, как можно провести плоскость, разделяющую цилиндр на две равные по объему части.

Решение. Если через точки М и N мысленно провести плоскость так, как это показано на рисунке 1а , то она рассечет цилиндр на две симметричные и поэтому равные по объему фигуры, в соответствии с рисунком 8. Отсюда вытекает решение задачи.

Постепенно наклоняя стакан, нужно отливать содержащуюся в нем жидкость до тех пор, пока чуть-чуть не покажется дно (рисунок 1б ). В этот момент в стакане останется ровно половина жидкости.

Электричество

Задача 11. Электрический «черный ящик»

«Черный ящик» представляет собой непрозрачную закрытую коробку, которую нельзя вскрывать, чтобы изучить ее внутреннее устройство. Внутри ящика находятся несколько электрических элементов, соединенных между собой в простую электрическую цепь. Обычно такими элементами являются: источники тока, постоянные и переменные резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, полупроводниковые диоды. Снаружи ящика находятся несколько выводов.

Основная цель задания «черный ящик»: сделав минимальное число электрических измерений с использованием внешних выводов, «расшифровать» «черный ящик», т.е.:

  • - установить, какие именно электрические приборы находятся внутри «черного ящика».
  • - установить схему их соединения.
  • - определить номиналы (величины сопротивлений резисторов, емкости конденсаторов и т.д.)

Задание. Три резистора соединены между собой и помещены в «черный ящик» с тремя выводами, в соответствии с рисунком 9. Точно такие же резисторы соединены между собой по-другому и помещены во второй «черный ящик» с тремя выводами. Определить сопротивление каждого резистора. Перемычки применять запрещено.

Оборудование: мультиметр.

Измерение сопротивления между выводами дали результаты:

Ящик № 1: R 1-2 = 12 Ом, R 2-3 = 25 Ом, R 1-3 = 37 Ом

Ящик № 2: R 1-2 = 5,45 Ом, R 2-3 = 15 Ом, R 1-3 = 20,45 Ом

Возможный способ решения. Возможны четыре способа соединения трех резисторов с тремя наружными выводами так, чтобы три измерения давали разное значение сопротивлений:

1) последовательное, 2) смешанное, 3) звездой, 4) треугольником, в соответствии с рисунком 10.


Покажем последовательность поиска ответов.

Характерным признаком двух первых схем является то, что одно из измерений равно сумме двух других, что и соответствует условию задачи:

Следовательно, в одном ящике последовательное соединение, но тогда в другом - смешанное, поскольку результаты измерений не совпадают, хотя номиналы резисторов те же самые.

Известно, что всегда выполняется соотношение

А поскольку R 1-3 cлева больше, чем R 1-3 справа, то в левом ящике (№1) находится последовательное соединение, а в правом (№2) - смешанное.

В состав последовательного соединения в левом ящике входят резисторы с номиналами 12 или 25 Ом . Так как ни то, ни другое значение не наблюдается в составе смешанного соединения, следовательно, номинал одного из резисторов R 1 = 15 Ом .

Остальные номиналы: R 2 = 12 Ом и R 3 = 10 Ом .

Очевидно, к тем же результатам можно прейти и с помощью иной цепочки рассуждений.

Отметим также, что возможны еще 5 комбинаций схем по два «черных ящика» из приведённых четырех. Наиболее громоздка математическая часть задачи по «расшифровке» черного ящика, о котором известно, что там находится треугольник.

В заключении отметим, что не все может идти так гладко, как в данном примере. Значения сопротивлений или других электрических величин, естественно, содержат погрешности. И, например, соотношение может выполняться только приблизительно.

Задача 12. Температура воздуха в комнате

Задание. За окном снег, а в комнате тепло. К сожалению, измерить температуру нечем - нет термометра. Но зато есть батарея, очень точный вольтметр и такой же амперметр, сколько угодно медной проволоки и подробный физический справочник. Нельзя ли с их помощью найти температуру воздуха в комнате?

Подсказка. При нагревании металла его сопротивление возрастает по линейному закону.

Решение. Соединим последовательно батарею, моток проволоки и амперметр включим так, чтобы он показывал напряжение на мотке, в соответствии с рисунком 11. Запишем показания приборов и рассчитаем сопротивление мотка при комнатной температуре:

После этого принесем с улицы снег, погрузим в него моток и, подождав немного, чтобы снег начал таять, а проволока его температуру, тем же способом определим сопротивление проволоки R 0 при температуре тающего снега, т.е. при 0 є С . Пользуясь затем зависимостью между сопротивлением проводника и его температурой

находим температуру воздуха в комнате:

При расчете используется значение температурного коэффициента сопротивления б , взятое из справочника. В области комнатных температур для чистой меди б = 0,0043 град - 1 . Если содержание примесей в меди, из которой изготовлена проволока, не особенно велико, а электроизмерительные приборы имеют класс точности 0,1, то температуру воздуха можно определить с погрешностью, значительно меньшей одного градуса.

Оптика

Задача 13.

Задание. Требуется найти радиус сферического зеркала (или радиус кривизны вогнутой линзы) с помощью секундомера и стального шарика известного радиуса. Как это сделать?

Подсказка. Центр катающегося по поверхности зеркала шарика совершает такое же движение, как маятник.

Решение. Следует расположить зеркало горизонтально и опустить на него шарик. Если шарик опущен не в самую нижнюю точку, он начнет двигаться по поверхности зеркала. Нетрудно догадаться, что если шарик движется без вращения (т.е. скользит по поверхности зеркала), то его движение полностью аналогично движению маятника с длиной подвеса R - r . Тогда из формулы маятника

можно найти интересующую нас величину:

Период Т определяется с помощью секундомера, а r известно по условию.

Поскольку обычно трение достаточно велико, чтобы шарик двигался по поверхности зеркала с вращением, это решение плохо согласуется с опытом. На самом деле

Приведем пример исследовательской задачи на весь урок.

Задача 14. Особенности колебания крутильного маятника.

Задание. Исследуйте особенности колебания крутильного маятника и опишите основные закономерности его движения.

Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, отрезки медной, стальной и нихромовой проволоки длиной около 1 м и различных диаметров, например 0,3, 0,50, 0,65, 1,0 мм, тонкая легкая деревянная палочка длиной 15-20 см , пластилин, скрепка, линейка, транспортир, секундомер.

Общий вид крутильного маятника должен быть в соответствии с рисунком 12. Скрепка, изогнутая определенным образом, служит для уравновешивания стержня с грузами. Выведенный из состояния равновесия маятник начинает совершать вращательно-колебательное движение.

Заранее нужно изготовить из пластилина пары шариков разной массы. Массы шариков пропорциональны кубу их диаметров, поэтому есть возможность выстроить ряд, например: m 1 = 1, m 2 = 2,5, m 3 = 5,2, m 3 = 6,8, m 4 = 8,3 отн. ед.

Диаметр проволок можно сообщить учащимся заранее или предоставить им возможность провести эти измерения самостоятельно с помощью штангенциркуля или микрометра.

Примечание. Успех исследование во многом зависит от правильного подбора оборудования, особенно диаметров выданных проволок. Кроме того, желательно, чтобы подвес крутильного маятника находился во время опытов в натянутом состоянии, для чего массы грузов должны быть достаточно большими.

Тематика исследования крутильного маятника вытекает из предположения о гармоническом характере его колебаний. Общий перечень экспериментальных наблюдений, которые можно осуществить по данной проблеме и на предложенном оборудовании, достаточно велик. Приведем наиболее простые и доступные.

  • - Зависит ли период колебаний от амплитуды (угла поворота)?
  • - Зависит ли период колебаний от длины подвеса маятника?
  • - Зависит ли период колебаний маятника от массы грузов?
  • - Зависит ли период колебаний маятника от положения грузов на стержне?
  • - Зависит ли период колебаний от диаметра проволоки?

Естественно, требуется не просто односложно отвечать на поставленные вопросы, но и исследовать характер ожидаемых зависимостей.

Пользуясь приёмом аналогий, выдвигаем гипотезы о колебаниях крутильного маятника, сравнивая его с математическим маятником, изучаемым по школьной программе. За основу берём период колебаний и его зависимость от различных параметров маятника. Намечаем следующие гипотезы. Период колебаний крутильного маятника:

При малых углах поворота не зависит от амплитуды;

  • - пропорционален корню квадратному из длины подвеса - T ;
  • - пропорционален корню квадратному из массы груза - T ;
  • - пропорционален расстоянию от центра подвеса до центров грузов - Tr ;
  • - обратно пропорционален квадрату диаметра проволоки - T1/d 2 .

Кроме того, период колебаний зависит от материала подвеса: медь, сталь, нихром. Здесь также имеется ряд гипотез, предлагаем проверить их самостоятельно.

1. Изучаем зависимость периода колебаний маятника от амплитуды (угла поворота). Результаты измерений представлены в таблице 3:

Таблица 3

Зависимость периода колебаний маятника от амплитуды

L = 60 см, m = 8,3 г, r = 12 см, d = 0,5 мм

Вывод . В пределах до 180 зависимость периода колебаний крутильного маятника от амплитуды не обнаруживается. Разброс результатов измерений можно объяснить погрешностями измерения периода колебаний и случайными причинами.

Чтобы «открыть» другие зависимости необходимо менять только один параметр, оставляя все другие неизменными. Математическую обработку результатов лучше всего проводить графически.

2. Изучаем зависимость периода колебаний маятника от его длины: Т = f(l). При этом не меняем m, r, d. Результаты измерений представлены в таблице 4:

Таблица 4

Зависимость периода колебаний маятника от длины

m = 8,3 отн. ед., r = 12 см, d = 0,5 мм

График зависимости Т от l представляет собой кривую возрастающую линию, похожую на зависимость, в соответствии с рисунком 13а T 2 = l , в соответствии с рисунком 13, б .

Вывод. Период колебаний крутильного маятника прямо пропорционален корню квадратному из длины подвеса. Некоторый разброс точек можно объяснить погрешностями измерений периода колебаний и длины маятника

3. Изучаем зависимость периода колебаний маятника от массы грузов: Т=f(m). При этом не меняем l, r, d. Результаты измерений представлены в таблице 5:

Таблица 5

Зависимость периода колебаний маятника от массы грузов

l = 0,6 м, r = 12 см, d = 0,5 мм

График зависимости Т от m представляет собой кривую возрастающую линию, похожую на зависимость, в соответствии с рисунком 14а . Чтобы убедиться в этом, строим зависимость T 2 =f(m) , в соответствии с рисунком 14б .

Вывод. Период колебаний крутильного маятника прямо пропорционален корню квадратному из массы грузов. Некоторый разброс точек можно объяснить погрешностями измерений периода колебаний и масс грузов, а также случайными причинами.

4. Изучаем зависимость периода колебаний маятника от положения грузов: Т = f(r). При этом не меняем l, m, d. Результаты измерений представлены в таблице 6:

Таблица 6

Зависимость периода колебаний маятника от положения грузов

m = 8,3 отн.ед., l = 0,6 м, d = 0,5 мм

Вывод. Период колебаний крутильного маятника прямо пропорционален расстоянию r . Некоторый разброс точек можно объяснить погрешностями измерений периода колебаний и расстояния r , а также случайными причинами.

Изучаем зависимость периода колебаний маятника от диаметра проволоки: Т = f(d) , в соответствии с рисунком 15. При этом не меняем m, r, l .

Результаты измерений представлены в таблице 7.

Таблица 7

Зависимость периода колебаний маятника от диаметра проволоки

m = 8,3 отн.ед., r = 12 см, l = 0,6 м

График зависимости Т от d представляет собой ниспадающую кривую, в соответствии с рисунком 16а . Можно предположить, что это зависимость, где n = 1, 2, 3 и т.д. Для проверки этих предположений необходимо строить графики и т. д. Из всех таких графиков наиболее линейным является график, в соответствии с рисунком 16б .

Вывод. Период колебаний крутильного маятника обратно пропорционален квадрату диаметра проволоки подвеса. Некоторый разброс точек можно объяснить погрешностями измерений периода колебаний и диаметра проволоки d , а также случайными причинами.

Проведенные исследования позволяют сделать вывод о том, что период колебаний крутильного маятника должен вычисляться по формуле, где k - коэффициент пропорциональности, зависящий также от упругих свойств материала подвеса - модуль кручения, модуль сдвига.

1.Пояснительная записка.

Обучение физике в старшей школе строится на базе курса физики основной школы при условии дифференциации. Содержание образования должно способствовать осуществлению разноуровневого подхода. Лицей № 44 нацелен на оптимальное развитие творческих способностей учащихся, проявляющих особый интерес в области физики; этот уровень преподавания осуществляется в классах с углубленным изучением физики.

Объектами изучения в курсе физики на доступном для учащихся уровне наряду с фундаментальными физическими понятиями и законами должны быть эксперимент как метод познания, метод построения моделей и метод их теоретического анализа. Выпускники лицея должны понимать, в чем суть моделей природных объектов (процессов) и гипотез, как делаются теоретические выводы, как экспериментально проверять модели, гипотезы и теоретические выводы.

В лицее количество часов по физике в углубленных классах не соответствует новому статусу физико-математического лицея: в 9 классах – 2 часа. В связи с этим предлагается уроки технологии в 9 классе (1 час в неделю с делением на две группы) заменить на практическую экспериментальную физику дополнительно к основным урокам по сетке часов.

Цель курса - предоставление учащимся возможности удовлетворить индивидуальный интерес к изучению практических приложений физики в процессе познавательной и творческой деятельности при проведении самостоятельных экспериментов и исследований.

Основная задача курса - помощь учащимся в обоснованном выборе профиля дальнейшего обучения.

Программа состоит из следующих частей: а) погрешности; б) лабораторные работы; в) экспериментальные работы; г) экспериментальные задачи; д) тестирование.

На элективных занятиях школьники на практике познакомятся с теми видами деятельности, которые являются ведущими во многих инженерных и технических профессиях, связанных с практическим применением физики. Опыт самостоятельного выполнения сначала простых физических экспериментов, затем заданий исследовательского и конструкторского типа позволит либо убедиться в правильности предварительного выбора, либо изменить свой выбор и попробовать себя в каком-то ином направлении.

При этом теоретические занятия целесообразны лишь на первом этапе при формировании группы и определении интересов и способностей учащихся.

Основными формами занятий должны стать практические работы учащихся в физической лаборатории и выполнение простых экспериментальных заданий в домашних условиях.

На практических занятиях при выполнении лабораторных работ учащиеся смогут приобрести навыки планирования физического эксперимента в соответствии с поставленной задачей, научатся выбирать рациональный метод измерений, выполнять эксперимент и обрабатывать его результаты. Выполнение практических и экспериментальных заданий позволит применить приобретенные навыки в нестандартной обстановке, стать компетентными во многих практических вопросах.

Все виды практических заданий рассчитаны на использование типового оборудования кабинета физики и могут выполняться в форме лабораторных работ или в качестве экспериментальных заданий по выбору.

Элективный курс направлен на воспитание у школьников уверенности в своих силах и умение использовать разнообразные приборы и устройства бытовой техники в повседневной жизни, а также на развитие интереса к внимательному рассмотрению привычных явлений, предметов. Желание понять, разобраться в сущности явлений, в устройстве вещей, которые служат человеку всю жизнь, неминуемо потребует дополнительных знаний, подтолкнет к самообразованию, заставит наблюдать, думать, читать, изобретать.

Методы измерения физических величин (2 часа).

Основные и производные физические величины и их измерения. Единицы и эталоны величин. Абсолютные и относительные погрешности прямых измерений. Измерительные приборы, инструменты, меры. Инструментальные погрешности и погрешности отсчета. Классы точности приборов. Границы систематических погрешностей и способы их оценки. Случайные погрешности измерений и оценка их границ.

Этапы планирования и выполнения эксперимента. Меры предосторожности при проведении эксперимента. Учет влияния измерительных приборов на исследуемый процесс. Выбор метода измерений и измерительных приборов.

Способы контроля результатов измерений. Запись результатов измерений. Таблицы и графики. Обработка результатов измерений. Обсуждение и представление полученных результатов.

Лабораторные работы (16 часов).

  1. Расчет погрешностей измерений физических величин.
  2. Изучение равноускоренного движения.
  3. Определение ускорения тела при равноускоренном движении.
  4. Измерение массы тела.
  5. Изучение второго закона Ньютона.
  6. Определение жесткости пружины.
  7. Определение коэффициента трения скольжения.
  8. Изучение движения тела, брошенного горизонтально.
  9. Изучение движения тела по окружности под действием нескольких сил.
  10. Выяснение условий равновесия тел под действием нескольких сил.
  11. Определение центра тяжести плоской пластины.
  12. Изучение закона сохранения импульса.
  13. Измерение КПД наклонной плоскости.
  14. Сравнение произведенной работы с изменением энергии тела.
  15. Изучение закона сохранения энергии.
  16. Измерение ускорения свободного падения с помощью маятника.

Экспериментальные работы (4 часа).

  1. Расчет средней и мгновенной скорости.
  2. Измерение скорости внизу наклонной плоскости.
  3. Расчет и измерение скорости шара, скатывающегося по наклонному желобу.
  4. Изучение колебаний пружинного маятника.

Экспериментальные задачи(10 часов).

  1. Решение экспериментальных задач 7 класса (2 часа).
  2. Решение экспериментальных задач 8 класса (2 часа).
  3. Решение экспериментальных задач 9 класса (2 часа).
  4. Решение экспериментальных задач при помощи компьютера (4 часа).

Тестированное задание (1 час).

Обобщающее занятие (1 час).

3.Аттестация учащихся.

Особенностям элективных занятий наиболее соответствует зачетная форма оценки достижений учащихся. Зачет по выполненной лабораторной работе целесообразно выставлять по представленному письменному отчету, в котором кратко описаны условия эксперимента. В систематизированном виде представлены результаты измерений и сделаны выводы.

По результатам выполнения творческих экспериментальных заданий, кроме письменных отчетов, полезно практиковать сообщения на общем занятии группы с демонстрацией выполненных экспериментов, изготовленных приборов. Для проведения общих итогов занятий всей группы возможно проведение конкурса творческих работ. На этом конкурсе учащиеся смогут не только продемонстрировать экспериментальную установку в действие, но и рассказать о ее оригинальности и возможностях. Здесь особенно важно оформить свой доклад графиками, таблицами, кратко и эмоционально рассказать о самом главном. В этом случае появляется возможность увидеть и оценить свой труд и себя на фоне других интересных работ и таких же увлеченных людей.

Итоговый зачет учеником по всему элективному курсу можно выставлять, например, по таким критериям: выполнение не менее половины лабораторных работ; выполнение не менее одного экспериментального задания исследовательского или конструкторского типа; активное участие в подготовке и проведении семинаров, дискуссий, конкурсов.

Предлагаемые критерии оценки достижения учащихся могут служить лишь ориентиром, но не являются обязательными. На основе своего опыта учитель может устанавливать иные критерии.

4. Литература:

  1. Демонстрационный эксперимент по физике в средней школе./Под ред. А. А. Покров
    ского. Ч. 1.- М.:Просвещение,1978.
  2. Методика преподавания физики в 7-11 классах средней школы./Под редакцией В.П.
    Орехова и А.В. Усовой. - М.:Просвещение,1999.
  3. Мартынов И.М., Хозяинова Э.Н. Дидактический материал по физике. 9 класс. - М.:
    Просвещение,1995.
  4. В.А.Буров, А.И.Иванов, В.И.Свиридов. Фронтальные экспериментальные задания по
    физике.9 класс.– М: Просвещение.1988.
  5. Рымкевич А.П., Рымкевич П.А. Сборник задач по физике для 9 – 11 классов. – М.: Про
    свещение, 2000.
  6. Степанова Г.Н. Сборник задач по физике: Для 9-11 классов общеобразовательных уч
    реждений. - М.: Просвещение,1998.
  7. Городецкий Д.Н., Пеньков И.А. Проверочные работы по физике. – Минск “Вышэйш
    школа”, 1987
  8. В.А.Буров,С.Ф.Кабанов, В.И.Свиридов. “Фронтальные экспериментальные задания по
    физике”. – М: Просвещение.1988
  9. Кикоин И.К.,Кикоин А.К.Физика: Учебник для 10 классов – М.: Просвещение, 2003

ТЕМАТИЧЕСКОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ ПО ФИЗИКЕ В 9 В КЛАССЕ

Элективный курс: “Практическая и экспериментальная физика”

(углубленное изучение - 34 часа)

Ступень – третья

Уровень – углубленный

№ Вид урока Часы Содержание урока Д/з
1 Лекция 1ч Техника безопасности. Конспект
2 Лекция 1ч Погрешности измерений физических величин. Конспект
3 Лабораторная работа № 1 1ч Расчет погрешностей измерений физических величин Закончить расчеты
4 1ч задачи
5 Экспериментальная работа 1ч Расчет средней и мгновенной скорости Закончить расчеты
6 Лабораторная работа № 2 1ч Изучение равноускоренного движения Закончить расчеты
7 Лабораторная работа № 3. 1ч. Определение ускорения тела при равноускоренном движении. Закончить расчеты
8 Экспериментальная работа 1ч. Измерение скорости внизу наклонной плоскости. Закончить расчеты
9 Лабораторная работа № 4 1ч Измерение массы тел Закончить расчеты
10 Лабораторная работа № 5 1ч Изучение второго закона Ньютона Закончить расчеты
11 Лабораторная работа № 6 1ч. Определение жесткости пружины. Закончить расчеты
12 Лабораторная работа № 7 1ч. Определение коэффициента трения скольжения. Закончить расчеты
13 Лабораторная работа № 8 1ч. Изучение движения тела, брошенного горизонтально. Закончить расчеты
14 Лабораторная работа № 9 1ч. Изучение движения тела по окружности под действием нескольких сил”. Закончить расчеты
15 Решение экспериментальных задач 1ч Решение экспериментальных задач 7 класса задачи
16 Лабораторная работа № 10 1ч. Выяснение условий равновесия тел под действием нескольких сил. Закончить расчеты
17 Лабораторная работа № 11 1ч. Определение центра тяжести плоской пластины. Закончить расчеты
18 Решение экспериментальных задач 1ч задачи
19 Решение экспериментальных задач 1ч Решение экспериментальных задач 8 класса задачи
20 Лабораторная работа № 12 1ч Изучение закона сохранения импульса Закончить расчеты
21 Лабораторная работа № 13 1ч Измерение КПД наклонной плоскости Закончить расчеты
22 Лабораторная работа №14 1ч. Сравнение произведенной работы с изменением энергии тела” Закончить расчеты
23 Лабораторная работа № 15 1ч Изучение закона сохранения энергии Закончить расчеты
24 Экспериментальная работа 1ч Расчет и измерение скорости шара, скатывающегося по наклонному желобу Закончить расчеты
25 Решение экспериментальных задач 1ч Задачи
26 Решение экспериментальных задач 1ч Решение экспериментальных задач 9 класса задачи
27 Экспериментальная работа 1ч Изучение колебаний пружинного маятника Закончить расчеты
28 Лабораторная работа № 16 1ч Измерение ускорения свободного падания с помощью маятника Закончить расчеты
29 1ч Решение экспериментальных задач 9 класса Закончить расчеты
30 Решение экспериментальных задач с помощью компьютера 1ч Решение экспериментальных задач с помощью компьютера Закончить расчеты
31 Решение экспериментальных задач с помощью компьютера 1ч Решение экспериментальных задач с помощью компьютера Закончить расчеты
32 Решение экспериментальных задач с помощью компьютера 1ч Решение экспериментальных задач с помощью компьютера Закончить расчеты
33 Тестированное задание 1ч Тест
34 Обобщающее занятие 1ч Подведение итогов и задачи на следующий год

ЛИТЕРАТУРА:

  1. Демонстрационный эксперимент по физике в средней школе./Под ред. А. А. Покровского. Ч. 1.- М.:Просвещение,1978.
  2. Методика преподавания физики в 7-11 классах средней школы./Под редакцией В.П. Орехова и А.В. Усовой. - М.:Просвещение,1999.
  3. Енохович А.С. Справочник по физике. - М.: Просвещение, 1978.
  4. Мартынов И.М., Хозяинова Э.Н. Дидактический материал по физике. 9 класс. - М.: Просвещение,1995.
  5. Скрелин Л.И. Дидактический материал по физике. 9 класс. – М.: Просвещение, 1998.
  6. Хрестоматия по физике /Под ред. Б.И. Спасского. – М.: Просвещение, 1982.
  7. Рымкевич А.П., Рымкевич П.А. Сборник задач по физике для 9 – 11 классов. – М.: Просвещение, 2000.
  8. Степанова Г.Н. Сборник задач по физике: Для 9-11 классов общеобразовательных учреждений. - М.: Просвещение,1998.
  9. Городецкий Д.Н., Пеньков И.А. Проверочные работы по физике. – Минск “Вышэйшая школа”, 1987.

Приложение 1

Урок № 1: “Измерение физических величин и оценка погрешностей измерения”.

Цели урока: 1. Познакомить учащихся с математической обработкой результатов измерения и научить представлять экспериментальные данные;

2. Развитие вычислительных способностей, памяти и внимания.

Ход урока

Результаты любого физического эксперимента необходимо уметь проанализировать. Это значит, что в лаборатории необходимо научиться не только измерять различные физические величины, но и проверять и находить связь между ними, сопоставлять результаты эксперимента с выводами теории.

Но что значит измерить физическую величину? Как быть, если искомую величину нельзя измерить непосредственно и ее значение находится по значению других величин?

Под измерением понимают сравнение измеряемой величины с другой величиной, принятой за единицу измерения.

Измерение подразделяют на прямые и косвенные.

При прямых измерениях определяемую величину сравнивают с единицей измерения непосредственно или при помощи измерительного прибора, проградуированного в соответствующих единицах.

При косвенных измерениях искомая величина определяется (вычисляется) из результатов прямых измерений других величин, которые связаны с измеряемой величиной определенной функциональной зависимостью.

При измерении любой физической величины обычно приходится выполнять три последовательные операции:

  1. Выбор, проверку и установку приборов;
  2. Наблюдение показаний приборов и отсчет;
  3. Нычисление искомой величины из результатов измерений, проведение оценки погрешностей.

Погрешности результатов измерений.

Истинное значение физической величины обычно абсолютно точно определить невозможно. Каждое измерение дает значение определяемой величины х с некоторой погрешностью?х. Это значит, что истинное значение лежит в интервале

х изм - dх < х ист < х изм + dх, (1)

где х изм - значение величины х, полученная при измерении; ?х характеризует точность измерения х. Величину?х называют абсолютной погрешностью, с которой определяется х.

Все погрешности подразделяют на систематические, случайные и промахи(ошибки). Причина возникновения погрешностей самые разнообразные. Понять возможные причины погрешностей и свести их к минимуму - это и означает грамотно поставить эксперимент. Ясно, что это непростая задача.

Систематической называют такую погрешность, которая остается постоянной или закономерно изменяется при повторных измерениях одной о той же величины.

Такие погрешности возникают в результате конструктивных особенностей измерительных приборов, неточности метода исследования, каких-либо упущений экспериментатора, а также при применении для вычислений неточных формул, округленных констант.

Измерительным прибором называют такое устройство, с помощью которого осуществляется сравнение измеряемой величины с единицей измерения.

В любом приборе заложена та или иная систематическая погрешность, которую невозможно устранить, но порядок которой можно учесть.

Систематические погрешности либо увеличивают, либо уменьшают результаты измерений, то есть эти погрешности характеризуются постоянством знака.

Случайные погрешности-ошибки, появление которых не может быть предупреждено.

Поэтому они могут оказать определенное влияние на отдельное измерение, но при многократных измерениях они подчиняются статистическим законам и их влияние на результаты измерений можно учесть или значительно уменьшить.

Промахи и грубые погрешности - чрезмерно большие ошибки, явно искажающие результат измерения.

Этот класс погрешностей вызван чаще всего неправильными действиями наблюдателя. Измерения, содержащие промахи и грубые погрешности, следует отбрасывать.

Измерения могут быть проведены с точки зрения их точности техническим и лабораторным методами.

В этом случае удовлетворяются такой точностью, при которой погрешность не превышает некоторого определенного, наперед заданного значения, определяемого погрешностью примененной измерительной аппаратуры.

При лабораторных методах измерений требуется более точно указать значение измеряемой величины, чем это допускает однократное ее измерение техническим методом.

Тогда делают несколько измерений и вычисляют среднее арифметическое полученных значений, которое принимают за наиболее достоверное значение измеряемой величины. Затем производят оценку точности результата измерения (учет случайных погрешностей).

Из возможности проведения измерений двумя методами вытекает и существование двух методов оценки точности измерений: технического и лабораторного.

Классы точности приборов.

Для характеристики большинства измерительных приборов часто используют понятие приведенной погрешности Е п (класса точности).

Приведенная погрешность это отношение абсолютной погрешности ?х к предельному значению х пр измеряемой величины (то есть наибольшему ее значению, которое может быть измерено по шкале приборов).

Приведенная погрешность, являясь по существу относительной погрешностью, выражается в процентах:

Е п = /dх/ х пр /*100%

По приведенной погрешности приборы разделяют на семь классов: 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4.

Приборы класса точности 0,1; 0,2; 0,5 применяют для точных лабораторных измерений и называют прецизионными.

В технике применяют приборы классов 1, 0; 1,5; 2,5 и 4 (технические). Класс точности прибора указывают на шкале прибора. Если на шкале такого обозначения нет, но данный прибор внеклассный, то есть его приведенная погрешность более 4%. В тех случаях, когда на приборе класс точности не указан, абсолютная погрешность принимается равной половине цены наименьшего деления.

Так, при измерении линейкой, наименьшее деление которой 1 мм, допускается ошибка до 0,5 мм. Для приборов, оснащенных нониусом, за приборную погрешность принимают погрешность, определяемую нониусом (для штангенциркуля-0,1 мм или 0,05 мм; для микрометра-0,01 мм).

Приложение 2

Лабораторная работа: “Измерение КПД наклонной плоскости”.

Оборудование: деревянная доска, деревянный брусок, штатив, динамометр, линейка измерительная.

Задание.Исследуйте зависимость КПД наклонной плоскости и выигрыш в силе, получаемого с ее помощью от угла наклона плоскости к горизонту.

КПД любого простого механизма равен отношению полезной работы А пол, к совершенной работе А сов и выражается в процентах:

n = А пол / А сов *100% (1).

При отсутствии трения КПД простого механизма, в том числе и наклонной плоскости, равен единице. В этом случае совершенная работа А сов силы F т, приложенной к телу и направленной вверх вдоль наклонной плоскости, равна полезной работе А пол.

А пол = А сов.

Обозначив путь, пройденный телом вдоль наклонной плоскости буквой S , высоту подъема? , получим F*S=hgm.

При этом выигрыш в силе будет равен: к = gm/F=l/h.

В реальных условиях действие силы трения снижает КПД наклонной плоскости и уменьшает выигрыш в силе.

Для определения КПД наклонной плоскости выигрыша в силе, полученного с ее помощью, следует использовать выражение:

n = hgm/ F т l*100% (2), к= gm/F т (3).

Целью работы является измерить КПД наклонной плоскости и выигрыш в силе при разных углах? ее наклона к горизонту и объяснить полученный результат.

Порядок выполнения работы.

1. Соберите установку по рис1. Измерьте высоту? и длину l наклонной плоскости (рис.2).

2. Вычислите максимально возможное значение выигрыша в силе, получаемое при заданном наклоне плоскости (a=30).

3. Положите брусок на наклонную плоскость. Прикрепив к нему динамометр, равномерно тяните его вверх вдоль наклонной плоскости. Измерьте силу тяги F т.

4. Измерьте с помощью динамометра силу тяжести mg бруска и найдите экспериментальное значение выигрыша в силе, полученного с помощью наклонной плоскости: к= gm/F т.

5. Вычислите КПД наклонной плоскости при заданном угле ее наклона

n = hgm/ F т l*100%

6. Повторите измерения при других углах наклона плоскости: a 2 =45?, a 3 =60 ?.

7. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу:

№ a m, кг h, м l, м F , Н к n ,%
1 30
2 45
3 60

8. Дополнительное задание

Полученную теоретическую зависимость n(a) и к(a) сравните с результатами эксперимента.

Контрольные вопросы.

  1. С какой целью применяют наклонную плоскость?
  2. Каким образом можно увеличить КПД наклонной плоскости?
  3. Каким образом можно увеличить выигрыш в силе, полученный с помощью наклонной плоскости?
  4. Зависит ли КПД наклонной плоскости от массы груза?
  5. Объясните качественно зависимость КПД наклонной плоскости и выигрыша в силе, получаемого с ее помощью, от угла наклона плоскости.

Приложение 3

Перечнь эксперементальных заданий для 7 класса

  1. Измерение размеров бруска.
  2. Измерение объема жидкости при помощи мензурки.
  3. Измерение плотности жидкости.
  4. Измерение плотности твердого тела.

Все работы проводятся с расчетом погрешностей и проверкой

размерностей.

  1. Измерение веса тела при помощи рычага.
  2. Вычисления выигрыша в силе инструментов, в которых применен (ножницы, кусачки, плоскогубцы)
  3. Наблюдение зависимости кинетической энергии тела от его скорости и массы.
  4. Выяснить от чего зависит сила трения экспериментально.

Перечень экспериментальных заданий для 8 класса

  1. Наблюдение действий электрического тока (теплового, химичеcкого, магнитного и по возможности физиологического).
  2. Расчет характеристик смешанного соединения проводников.
  3. Определение удельного сопротивления проводника с оценкой погрешностей.
  4. Наблюдение явления электромагнитной индукции.
  1. Наблюдение поглощения энергии при плавлении льда.
  2. Наблюдение выделения энергии при кристаллизации гипосульфита.
  3. Наблюдение поглощения энергии при испарении жидкостей.
  4. Наблюдение зависимости скорости испарения жидкости от рода жидкости, площади ее свободной поверхности, температуры и скорости удаления паров.
  5. Определение влажности воздуха в кабинете.

Перечень экспериментальных работ 9 класса

  1. 1.Измерение модулей угловой и линейной скоростей тела при равномерном движении по окружности.
  2. 2.Измерение модуля центростремительного ускорения тела при равномерном движении по окружности.
  3. 3.Наблюдение зависимости модулей сил натяжения нитей от угла между ними при постоянной равнодействующей силе.
  4. 4.Изучение третьего закона Ньютона.
  1. Наблюдение изменения модуля веса тела, движущегося с ускорением.
  2. Выяснение условий равновесия тела, имеющего ось вращения, при действии на него сил.
  3. Изучение закона сохранения импульса при упругом соударении тел.
  4. Измерение КПД подвижного блока.

Приложение 4

Экспериментальные задания

Измерение размеров бруска

Приборы и материалы (рис. 2): 1) линейка измерительная, 2) брусок деревянный.

Порядок выполнения работы:

  • Вычислите цену деления шкалы линейки.
  • Укажите предел этой шкалы.
  • Измерьте линейкой длину, ширину, высоту бруска.
  • Результаты всех измерений запишите в тетрадь.

Измерение объема жидкости при помощи мензурки

Приборы и материалы (рис. 3):

  • цилиндр измерительный (мензурка),
  • стакан с водой.

Порядок выполнения работы

  1. Вычислите цену деления шкалы мензурки.
  2. Зарисуйте в тетради часть шкалы мензурки и сделайте запись, поясняющую порядок вычисления цены деления шкалы.
  3. Укажите предел этой шкалы.
  4. Измерьте объем воды в стакане при помощи мензурки. " "
  5. Результат измерения запишите в тетрадь.
  6. Вылейте воду обратно в стакан.

Налейте в мензурку, например, 20 мл воды. После проверки учителем долейте в нее еще воды, доведя уровень до деления, например, 50 мл. Сколько воды было долито в мензурку

Измерение плотности жидкости

Приборы и материалы (рис. 14): 1) весы учебные, 2) гири, 3) цилиндр измерительный (мензурка), 4) стакан с водой.

Порядок выполнения работы

  1. Запишите:цену деления шкалы мензурки; верхний предел шкалы мензурки.
  2. Измерьте массу стакана с водой при помощи весов.
  3. Перелейте воду из стакана в мензурку и измерьте массу пустого стакана.
  4. Вычислите массу воды в мензурке.
  5. Измерьте объем воды в мензурке.
  6. Вычислите плотность воды.

Вычисление массы тела по его плотности и объему

Приборы и материалы (рис. 15): 1) весы учебные, 2) гири, 3) цилиндр измерительный (мензурка) с водой, 4)тело неправильной формы на нити, 5)таблица плотностей.

Порядок выполнения работы (Рис. 15)

  1. Измерьте объем тела при помощи мензурки.
  2. Вычислите массу тела.
  3. Проверьте результат вычисления массы тела при помощи весов.
  4. Результаты измерений и вычислений запишите в тетрадь.

Вычисление объема тела по его плотности и массе

Приборы и материалы (рис. 15): 1) весы учебные, 2) гири, 3) цилиндр измерительный (мензурка) с водой, 4) тело неправильной формы на нити, б) таблица плотностей.

Порядок выполнения работы

  1. Запишите вещество, из которого состоит тело неправильной формы.
  2. Найдите в таблице значение плотности этого вещества.
  3. Измерьте массу тела при помощи весов.
  4. Вычислите объем тела.
  5. Проверьте результат вычисления объема тела при помощи мензурки.
  6. Результаты измерений и вычислений запишите в тетрадь.

Изучение зависимости силы трения скольжения от рода трущихся поверхностей

Приборы и материалы (рис. 23): 1) динамометр, 2) трибометр 3) грузы с двумя крючками -2 шт., 4) лист бумаги, 5) лист наждачной бумаги.

Порядок выполнения работы

1. Подготовьте в тетради таблицу для записи результатов измерений:

2.Вычислите цену деления шкалы динамометра.
3.Измерьте силу трения скольжения бруска с двумя грузами:

4. Результаты измерений запишите в таблицу.

5. Ответьте на вопросы:

  1. Зависит ли сила трения скольжения:
    а) от рода трущихся поверхностей?
    б) от шероховатости трущихся поверхностей?
  2. Какими способами можно увеличить и уменьшить силу трения скольжения?(рис. 24):
    1) динамометр, 2) трибометр.

Изучение зависимости силы трения скольжения от силы давления и независимости от площади трущихся поверхностей

Приборы и материалы: 1) динамометр,2) трибометр;3) грузы с сдвумя крючками - 2 шт.

Порядок выполнения работы

  1. Вычислите цену деления шкалы динамометра.
  2. Положите на линейку трибометра брусок большой гранью, а на него - груз и измерьте силу трения скольжения бруска по линейке (рис. 24, а).
  3. Положите на брусок второй груз и снова измерьте силу трения скольжения бруска по линейке (рис. 24, б).
  4. Положите на линейку брусок меньшей гранью, поставьте на него опять два груза и снова измерьте силу трения скольжения бруска по линейке (рис. 24, в)
  5. 5. Ответьте на вопрос: зависит ли сила трения скольжения:
    а) от силы давления, и если зависит, то как?
    б) от площади трущихся поверхностей при постоянной силе давления?

Измерение веса тела при помощи рычага

Приборы и материалы: 1) рычаг-линейка, 2) линейка измерительная, 3) динамометр, 4) грузе двумя крючками, 5) цилиндр металлический, 6) штатив.

Порядок выполнения работы

  1. Подвесьте рычаг на оси, закрепленной в муфте штатива. Вращая гайки на концах рычага, установите его в горизонтальное положение.
  2. Подвесьте к левой части рычага металлический цилиндр, а к правой - груз, предварительно измерив динамометром его вес. Опытным путем добейтесь равновесия рычага с грузом.
  3. Измерьте плечи сил, действующих на рычаг.
  4. Используя правило равновесия рычага, вычислите вес металлического цилиндра.
  5. Измерьте вес металлического цилиндра при помощи динамометра и полученный результат сравните с расчетным.
  6. Результаты измерений и вычислений запишите в тетрадь.
  7. Ответьте на вопросы: изменится ли результат опыта, если:
  • рычаг уравновесить при другой длине плеч сил, действующих на него?
  • цилиндр подвесить к правой части рычага, а уравновешивающий груз - к левой?

Вычисление выигрыша в силе инструментов, в которых применен рычаг

"Приборы и материалы (рис. 45): 1) ножницы, 2) кусачки, 3) плоскогубцы, 4) линейка измерительная.

Порядок выполнения работы

  1. Ознакомьтесь с устройством предложенного вам инструмента, в котором применен рычаг: найдите ось вращения, точки приложения сил.
  2. Измерьте плечи сил.
  3. Вычислите примерно, в каких пределах может изменяться вы-
    игрыш в силе при пользовании данным инструментом.
  4. Результаты измерений и вычислений запишите в тетрадь.
  5. Ответьте на вопросы:
  • Как нужно располагать разрезаемый материал в ножницах, чтобы получить наибольший выигрыш в силе?
  • Как нужно держать кусачки в руке, чтобы получить наибольший выигрыш в силе?

Наблюдение зависимости кинетической энергии тела от его скорости и массы

Приборы и материалы (рис. 50): I) шары разной массы - 2 шт., 2) желоб, 3) брусок, 4) лента измерительная, 5) штатив. Рис. 50.

Порядок выполнения работы

  1. Укрепите жёлоб в наклонном положении при помощи штатива, как показано на рисунке 50. К нижнему концу желоба приставьте деревянный брусок
  2. Положите на середину желоба шарик меньшей массы и, отпустив его, наблюдайте, как шарик, скатившись с желоба и ударившись о деревянный брусок, передвинет последний на некоторое расстояние,совершая работу по преодолению силы трения.
  3. Измерьте расстояние, на которое переместился брусок.
  4. Повторите опыт, пустив шарик с верхнего конца желоба, и снова измерьте расстояние, на которое переместился брусок.
  5. Пустите с середины желоба шарик большей массы и снова измерьте перемещение бруска.

Измерение модулей угловой и линейной скоростей тела при равномерном движении по окружности

Приборы и материалы* 1) шарик диаметром 25 мм на нити длиной 200 мм, 2) линейка измерительная 30-35 см с миллиметровыми делениями, 3) часы с секундной стрелкой или метроном механический (один на класс).

Порядок выполнения работы

  1. Поднимите шарик за конец нити над линейкой и приведите его в равномерное движение по окружности так, чтобы он при вращении каждый раз проходил через нулевое и, например, десятое деление шкалы (рис. 9). Для получения устойчивого движения шарика локоть руки, удерживающей нить, поставьте на стол
  2. Измерьте время, например, 30 полных оборотов шарика.
  3. Зная время движения, число оборотов и радиус вращения, вычислите модули угловой и линейной скоростей шарика относительно стола.
  4. Результаты измерений и вычислений запишите в тетрадь.
  5. Ответьте на вопросы:

Измерение модуля центростремительного ускорения тела при равномерном движении по окружности

Приборы и материалы те же, что в задании 11.

Порядок выполнения работы

  1. Выполните пп. 1, 2 задания 11.
  2. Зная время движения, число оборотов и радиус вращения, вычислите модуль центростремительного ускорения шарика.
  3. Результаты измерений и вычислений запишите в тетрадь:
  4. Ответьте на вопросы:
  • Как изменится модуль центростремительного ускорения шарика, если число его оборотов в единицу времени увеличить в 2 раза?
  • Как изменится модуль центростремительного ускорения шарика, если радиус его вращения увеличить в 2 раза?

Наблюдение зависимости модулей сил натяжения нитей от угла между ними при постоянной равнодействующей силе

Приборы и материалы: 1) груз массой 100 г с двумя крючками, 2) динамометры учебные - 2 шт., 3) нить длиной 200 мм с петлями на концах.

Порядок выполнения работы


  • Чему равны модули сил натяжения нитей? Изменялись ли они во время опыта?
  • Чему равен модуль равнодействующей двух сил натяжения нитей? Изменялся ли он во время опыта?
  • Что можно сказать о зависимости модулей сил натяжения нитей от угла между ними при постоянной равнодействующей силе?

Изучение третьего закона Ньютона

Приборы и материалы: I) динамометры учебные - 2 шт., 2) нить длиной 200 мм с петлями на концах.

Порядок выполнения работы


  • С какой силой по модулю левый динамометр действует на правый? В какую сторону направлена эта сила? К какому динамометру она приложена?
  • С какой силой по модулю правый динамометр действует на левый? В какую сторону направлена эта сила? К какому динамометру она приложена?

3. Увеличьте взаимодействие динамометров. Заметьте их новые показания.

4. Соедините динамометры нитью и натяните ее.

5. Ответьте на вопросы:

  • С какой силой по модулю левый динамометр действует на нить?
  • С какой силой по модулю правый динамометр действует на нить?
  • С какой силой по модулю растягивается нить?

6. Сделайте общий вывод из проделанных опытов.

Наблюдение изменения модуля веса тела, движущегося с ускорением

Приборы и материалы: 1) динамометр учебный, 2) груз массой 100 г с двумя крючками, 3) нить длиной 200 мм с петлями на концах.

Порядок выполнения работы

  • Изменялась ли скорость движения груза при его движении вверх и вниз?
  • Как изменялся модуль веса груза при его ускоренном движении вверх и вниз?

4. Поставьте динамометр на край стола. Отклоните груз в сторону на некоторый угол и отпустите (рис. 18). Наблюдайте за показаниями динамо метра во время колебаний груза.

5. Ответьте на вопросы:

  • Изменяется ли скорость груза при его колебаниях?
  • Изменяются ли ускорение и вес груза при его колебаниях?
  • Как изменяются центро стремительное ускорение и вес груза при его колебаниях?
  • В каких точках траектории центростремительное ускорение и вес груза по модулю наибольшие, в каких наименьшие? Рис 18.

Выяснение условий равновесия тела, имеющего ось вращения, при действии на него сил

Приборы и материалы: 1) лист картона размером 150Х 150 мм с,вумя нитяными петлями, 2) динамометры учебные-2 шт., 3) лист картона размером 240X340 Мм с вбитым гвоздем, 4) угольник ученический, 5) линейка измерительная 30-35 см с миллиметровыми делениями, 6) карандаш.

Порядок выполнения работы

1. Наденьте на гвоздь лист картона. Зацепите динамометры за петли, натяните их с силами примерно 2 и 3 Н и расположите петли под углом 100-120° друг к другу, как показано на рисунке 27. Убедитесь, что лист картона при его отклонении в сторону возвращается в состояние

Рис. 27. Измерьте модули приложенных сил (силой тяжести картона пренебрегите).

2. Ответьте на вопросы:

  • Сколько сил действует на картон?
  • Чему равен модуль равнодействующей приложенных к картону сил?

3. На листе картона проведите отрезки прямых линий, вдоль которых действуют силы, и при помощи угольника постройте плечи этих сил, как показано на рисунке 28.

4. Измерьте плечи сил.

5. Вычислите моменты действующих сил и их алгебраическую сумму. При каком условии тело с закрепленной осью вращения находится в состоянии равновесия? Рис. 28. Ответ запишите в тетрадь.

Изучение закона сохранения импульса при упругом соударении тел

Приборы и материалы: 1) шарики диаметром 25 мм - 2 шт., 2) нить длиной 500 мм, 3) штатив для фронтальных работ.

Порядок выполнения работы

  • Чему равен общий импульс шариков до взаимодействия?
  • Одинаковые ли импульсы по модулю приобрели шарики после взаимодействия?
  • Чему равен общий импульс шариков после взаимодействия?

4. Отпустите отведенный шарик и заметьте отклонения шариков после удара. Опыт повторите 2-3 раза.Отклоните один из шариков на 4-5 см от положения равновесия, а второй оставьте в покое.

5. Ответьте на вопросы п. 3.

6. Сделайте вывод из проделанных опытов

Измерение КПД подвижного блока

Приборы и материалы: 1) блок, 2) динамометр учебный, 3) лента измерительная с сантиметровыми делениями, 4) грузы массой по 100 г с двумя крючками - 3 шт., 5) штатив для фронтальных работ, 6) нить длиной 50 см с петлями на концах.

Порядок выполнения работы

  1. Соберите установку с подвижным блоком, как показано на рисунке 42. Через блок перебросьте нить. Один конец нити зацепите за лапку штатива, второй - за крючок динамометра. К обойме блока подвесьте три груза массой по 100 г.
  2. Возьмите динамометр в руку, расположите его вертикально так, чтобы блок с грузами повис на нитях, и измерьте модуль силы натяжения нити.
  3. Поднимите равномерно грузы на некоторую высоту и измерьте модули перемещений грузов и динамометра относительно стола.
  4. Вычислите полезную и совершенную работы относительно стола.
  5. Вычислите КПД подвижного блока.
  6. Ответьте на вопросы:
  • Какой выигрыш в силе дает подвижный блок?
  • Можно ли при помощи подвижного блока получить выигрыш в работе?
  • Как повысить КПД подвижного блока?

Приложение5

Требования к уровню подготовки выпускников основной школы.

1. Владеть методами научного познания.

1.1. Собирать установки для эксперимента по описанию, рисунку или схеме и проводить наблюдения изучаемых явлений.

1.2. Измерять: температуру, массу, объем, силу (упругости, тяжести, трения скольжения), расстояние, промежуток времени, силу тока, напряжение, плотность, период колебаний маятника, фокусное расстояние собирающей линзы.

1.3. Представлять результаты измерений в виде таблиц, графиков и выявлять эмпирические закономерности:

  • изменения координаты тела от времени;
  • силы упругости от удлинения пружины;
  • силы тока в резисторе от напряжения;
  • массы вещества от его объема;
  • температуры тела от времени при теплообмене.

1.4. Объяснять результаты наблюдений и экспериментов:

  • смену дня и ночи в системе отсчета, связанной с Землей, и в системе отсчета, связанной с Солнцем;
  • большую сжимаемость газов;
  • малую сжимаемость жидкостей и твердых тел;
  • процессы испарения и плавления вещества;
  • испарение жидкостей при любой температуре и ее охлаждение при испарении.

1.5. Применять экспериментальные результаты для предсказания значения величин, характеризующих ход физических явлений:

  • положение тела при его движении под действием силы;
  • удлинение пружины под действием подвешенного груза;
  • силу тока при заданном напряжении;
  • значение температуры остывающей воды в заданный момент времени.

2. Владеть основными понятиями и законами физики.

2.1. Давать определение физических величин и формулировать физические законы.

2.2. Описывать:

  • физические явления и процессы;
  • изменения и преобразования энергии при анализе: свободного падения тел, движения тел при наличии трения, колебаний нитяного и пружинного маятников, нагревания проводников электрическим током, плавления и испарения вещества.

2.3. Вычислять:

  • равнодействующую силу, используя второй закон Ньютона;
  • импульс тела, если известны скорость тела и его масса;
  • расстояние, на которое распространяется звук за определенное время при заданной скорости;
  • кинетическую энергию тела при заданных массе и скорости;
  • потенциальную энергию взаимодействия тела с Землей и силу тяжести при заданной массе тела;
  • энергию, выделяемую в проводнике при прохождении электрического тока (при заданных силе тока и напряжении);
  • энергию, поглощаемую (выделяемую) при нагревании (охлаждении) тел;

2.4. Строить изображение точки в плоском зеркале и собирающей линзе.

3. Воспринимать, перерабатывать и предъявлять учебную информацию в различных формах (словесной, образной, символической).

3.1. Называть:

  • источники электростатического и магнитного полей, способы их обнаружения;
  • преобразования энергии в двигателях внутреннего сгорания, электрогенераторах, электронагревательных приборах.

3.2. Приводить примеры:

  • относительности скорости и траектории движения одного и того же тела в разных системах отсчета;
  • изменение скорости тел под действием силы;
  • деформация тел при взаимодействии;
  • проявление закона сохранения импульса в природе и технике;
  • колебательных и волновых движений в природе и технике;
  • экологических последствий работы двигателей внутреннего сгорания, тепловых, атомных и гидроэлектростанций;
  • опытов, подтверждающих основные положения молекулярно-кинетической теории.

3.4. Выделять главную мысль в прочитанном тексте.

3.5. Находить в прочитанном тексте ответы на поставленные вопросы.

3.6. Конспектировать прочитанный текст.

3.7. Определять:

  • промежуточные значения величин по таблицам результатов измерений и построенным графикам;
  • характер тепловых процессов: нагревание, охлаждение, плавление, кипение (по графикам изменения температуры тела со временем);
  • сопротивление металлического проводника (по графику колебаний);
  • по графику зависимости координаты от времени: в координату тела в заданный момент времени; промежутки времени, в течение которых тело двигалось с постоянной, увеличивающейся, уменьшающейся скоростью; промежутки времени действия силы.

3.8. Сравнивать сопротивления металлических проводников (больше - меньше) по графикам зависимости силы тока от напряжения.

Значение и виды самостоятельного эксперимента учащихся по физике. При обучении физике в средней школе экспериментальные умения формируются при выполнении самостоятельных лабораторных работ.

Обучение физике нельзя представить только в виде теоретических занятий, даже если учащимся на занятиях показываются демонстрационные физические опыты. Ко всем видам чувственного восприятия надо обязательно добавить на занятиях “работу руками”. Это достигается при выполнении учащимися лабораторного физического эксперимента, когда они сами собирают установки, проводят измерения физических величин, выполняют опыты. Лабораторные занятия вызывают у учащихся очень большой интерес, что вполне естественно, так как при этом происходит познание учеником окружающего мира на основе собственного опыта и собственных ощущений.

Значение лабораторных занятий по физике заключается в том, что у учащихся формируются представления о роли и месте эксперимента в познании. При выполнении опытов у учащихся формируются экспериментальные умения, которые включают в себя как интеллектуальные умения, так и практические. К первой группе относятся умения: определять цель эксперимента, выдвигать гипотезы, подбирать приборы, планировать эксперимент, вычислять погрешности, анализировать результаты, оформлять отчет о проделанной работе. Ко второй группе относятся умения: собирать экспериментальную установку, наблюдать, измерять, экспериментировать.

Кроме того, значение лабораторного эксперимента заключается в том, что при его выполнении у учащихся вырабатываются такие важные личностные качества, как аккуратность в работе приборами; соблюдение чистоты и порядка на рабочем месте, в записях, которые делаются во время эксперимента, организованность, настойчивость в получении результата. У них формируется определенная культура умственного и физического труда.

В практике обучения физике в школе сложились три вида лабораторных занятий:

Фронтальные лабораторные работы по физике;

Физический практикум;

Домашние экспериментальные работы по физике.

Фронтальные лабораторные работы - это такой вид практических работ, когда все учащиеся класса одновременно выполняют однотипный эксперимент, используя одинаковое оборудование. Фронтальные лабораторные работы выполняются чаще всего группой учащихся, состоящей из двух человек, иногда имеется возможность организовать индивидуальную работу. Соответственно в кабинете должно быть 15-20 комплектов приборов для фронтальных лабораторных работ. Общее количество таких приборов будет составлять около тысячи штук. Названия фронтальных лабораторных работ приводятся в учебных программах. Их достаточно много, они предусмотрены практически по каждой теме курса физики. Перед проведением работы учитель выявляет подготовленность учащихся к сознательному выполнению работы, определяет вместе с ними ее цель, обсуждает ход выполнения работы, правила работы с приборами, методы вычисления погрешностей измерений. Фронтальные лабораторные работы не очень сложны по содержанию, тесно связаны хронологически с изучаемым материалом и рассчитаны, как правило, на один урок. Описания лабораторных работ можно найти в школьных учебниках по физике.

Физический практикум проводится с целью повторения, углубления, расширения и обобщения полученных знаний из разных тем курса физики; развития и совершенствования у учащихся экспериментальных умений путем использования более сложного оборудования, более сложного эксперимента; формирования у них самостоятельности при решении задач, связанных с экспериментом. Физический практикум не связан по времени с изучаемым материалом, он проводится, как правило, в конце учебного года, иногда - в конце первого и второго полугодий и включает серию опытов по той или иной теме. Работы физического практикума учащиеся выполняют в группе из 2-4 человек на различном оборудовании; на следующих занятиях происходит смена работ, что делается по специально составленному графику. Составляя график, учитывают число учащихся в классе, число работ практикума, наличие оборудования. На каждую работу физического практикума отводятся два учебных часа, что требует введения в расписание сдвоенных уроков по физике. Это представляет затруднения. По этой причине и из-за недостатка необходимого оборудования практикуют одночасовые работы физического практикума. Следует отметить, что предпочтительными являются двухчасовые работы, поскольку работы практикума сложнее, чем фронтальные лабораторные работы, выполняются они на более сложном оборудовании, причем доля самостоятельного участия учеников значительно больше, чем в случае фронтальных лабораторных работ. Физические практикумы предусмотрены в основном программами 9-11 классов. В каждом классе на практикум отводится примерно 10 часов учебного времени. К каждой работе учитель должен составить инструкцию, которая должна содержать: название, цель, список приборов и оборудования, краткую теорию, описание неизвестных учащимся приборов, план выполнения работы. После проведения работы учащиеся должны сдать отчет, который должен содержать: название работы, цель работы, список приборов, схему или рисунок установки, план выполнения работы, таблицу результатов, формулы, по которым вычислялись значения величин, вычисления погрешностей измерений, выводы. При оценке работы учащихся в практикуме следует учитывать их подготовку к работе, отчет о работе, уровень сформированности умений, понимание теоретического материала, используемых методов экспериментального исследования.

Домашние экспериментальные работы. Домашние лабораторные работы - простейший самостоятельный эксперимент, который выполняется учащимися дома, вне школы, без непосредственного контроля со стороны учителя за ходом работы.

Главные задачи экспериментальных работ этого вида:

Формирование умения наблюдать физические явления в природе и в быту;

Формирование умения выполнять измерения с помощью измерительных средств, использующихся в быту;

Формирование интереса к эксперименту и к изучению физики;

Формирование самостоятельности и активности.

Домашние лабораторные работы могут быть классифицированы в зависимости от используемого при их выполнении оборудования:

Работы, в которых используются предметы домашнего обихода и подручные материалы (мерный стакан, рулетка, бытовые весы и т.п.);

Работы, в которых используются самодельные приборы (рычажные весы, электроскоп и др.);

Работы, выполняемые на приборах, выпускаемых промышленностью.

Классификация взята из .

В своей книге С.Ф. Покровский показал, что домашние опыты и наблюдения по физике, проводимые самими учащимися: 1)дают возможность нашей школе расширить область связи теории с практикой; 2)развивают у учащихся интерес к физике и технике; 3)будят творческую мысль и развивают способность к изобретательству; 4)приучают учащихся к самостоятельной исследовательской работе; 5)вырабатывают у них ценные качества: наблюдательность, внимание, настойчивость и аккуратность; 6)дополняют классные лабораторные работы тем материалом, который никак не может быть выполнен в классе (ряд длительных наблюдений, наблюдение природных явлений и прочее), и 7)приучают учащихся к сознательному, целесообразному труду.

Домашние опыты и наблюдения по физике имеют свои характерные особенности, являясь чрезвычайно полезным дополнением к классным и вообще школьным практическим работам.

Уже достаточно давно рекомендовано учащимся иметь домашнюю лабораторию. в нее включались в первую очередь линейки, мензурка, воронка, весы, разновесы, динамометр, трибометр, магнит, часы с секундной стрелкой, железные опилки, трубки, провода, батарейка, лампочка. Однако, несмотря на то, что в набор включены весьма простые приборы, это предложение не получило распространения.

Для организации домашней экспериментальной работы учащихся можно использовать так называемую мини-лабораторию, предложенную учителем-методистом Е.С. Объедковым, в которую входят многие предметы домашнего обихода (бутылочки от пенициллина, резинки, пипетки, линейки и т.п.) что доступно практически каждому школьнику. Е.С. Объедков разработал весьма большое число интересных и полезных опытов с этим оборудованием.

Появилась также возможность использовать ЭВМ для проведения в домашних условиях модельного эксперимента. Понятно, что соответствующие задания могут быть предложены только тем учащимся, у которых дома есть компьютер и програмно-педагогические средства.

Чтобы ученики хотели учиться, необходимо чтобы процесс обучения был интересен для них. Что же интересно ученикам? Для получения ответа на этот вопрос обратимся к выдержкам из статьи И.В. Литовко, МОС(П)Ш №1 г. Свободного “Домашние экспериментальные задания как элемент творчества учащихся”, опубликованной в интернете. Вот что пишет И.В. Литовко:

“Одна из важнейших задач школы - научить учащихся учиться, укрепить их способность к саморазвитию в процессе образования, для чего необходимо сформировать у школьников соответствующие устойчивые желания, интересы, умения. Большую роль в этом играют экспериментальные задания по физике, представляющие по своему содержанию кратковременные наблюдения, измерения и опыты, тесно связанные с темой урока. Чем больше наблюдений физических явлений, опытов проделает учащийся, тем лучше он усвоит изучаемый материал.

Для изучения мотивации учащихся им были предложены следующие вопросы и получены результаты:

Что вам нравится при изучении физике ?

а)решение задач -19%;

б)демонстрация опытов -21%;

фЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА

ИМЕНИ а. н. рАДИЩЕВА

Г. кУЗНЕЦК - 12

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ ПО ФИЗИКЕ

1. Измерение модуля начальной скорости и времени торможения тела, движущегося под действием силы трения

Приборы и материалы: 1) брусок от лабораторного трибометра, 2) динамометр учебный, 3) лента измерительная с сантиметровыми делениями.

1. Положите брусок на стол и заметьте его начальное поло­жение.

2. Толкните слегка брусок рукой и заметьте его новое поло­жение на столе (см. рис.).

3. Измерьте тормозной путь бруска относительно стола._________

4. Измерьте модуль веса бруска и вычислите его массу.__

5. Измерьте модуль силы трения скольжения бруска по столу.___________________________________________________________

6. Зная массу, тормозной путь и модуль силы трения скольжения, вычислите модуль начальной скорости и время торможения бруска.______________________________________________

7. Запишите результаты измерений и вычислений.__________

2. Измерение модуля ускорения тела, движущегося под действием сил упругости и трения

Приборы и материалы: 1) трибометр лабораторный, 2) динамометр учебный с фиксатором.

Порядок выполнения работы

1. Измерьте модуль веса бруска с помощью динамометра._______

_________________________________________________________________.

2. Зацепите динамометр за брусок и положите их на линейку трибометра. Указатель динамометра установите на нулевое деление шкалы, а фиксатор - около упора (см. рис.).

3. Приведите брусок в равномерное движение вдоль линейки трибометра и измерьте модуль силы трения скольжения. ________

_________________________________________________________________.

4. Приведите брусок в ускоренное движение вдоль линейки трибометра, подействовав на него силой, большей модуля силы трения скольжения. Измерьте модуль этой силы. __________________

_________________________________________________________________.

5. По полученным данным вычислите модуль ускорения бруска._

_________________________________________________________________.

__________________________________________________________________

2. Переместите брусок с грузами равномерно вдоль линейки трибометра и запишите показания динамометра с точностью до 0,1 Н.__________________________________________________________.

3. Измерьте модуль перемещения бруска с точностью до 0,005 м

относительно стола. ___________________________________________.

__________________________________________________________________

5. Вычислите абсолютную и относительную погрешности измерения работы._______________________________________________

__________________________________________________________________

6. Запишите результаты измерений и вычислений.__________

__________________________________________________________________

_________________________________________________________________

Ответьте на вопросы:

1. Как направлен вектор силы тяги относительно вектора перемещения бруска?_____________________________________________

_________________________________________________________________.

2. Какой знак имеет работа, совершенная силой тяги по перемещению бруска?____________________________________________

__________________________________________________________________

Вариант 2.

1. Положите брусок с двумя грузами на линейку трибометра. За крючок бруска зацепите динамометр, расположив его под углом 30° к линейке (см. рис.). Угол наклона динамометра проверьте с помощью угольника.

2. Переместите равномерно брусок с грузами по линейке, сохраняя первоначальное направление силы тяги. Запишите показания динамометра с точностью до 0,1 Н.____________________

_________________________________________________________________.

3. Измерьте модуль перемещения бруска с точностью до 0,005 м относительно стола._______________________________________________

4. Вычислите работу силы тяги по перемещению бруска относительно стола._______________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________.

5. Запишите результаты измерений и вычислений.__________

__________________________________________________________________

Ответьте на вопросы:

1. Как направлен вектор силы тяги относительно вектора перемещения бруска? ____________________________________________

_________________________________________________________________.

2. Какой знак имеет работа силы тяги по перемещению бруска?

_________________________________________________________________.

_________________________________________________________________

4. Измерение КПД подвижного блока

П риборы и материалы : 1) блок, 2) динамометр учебный, 3) лента измерительная с сантиметровыми делениями, 4) грузы массой по 100 г с двумя крючками – 3 шт., 5) штатив с лапкой, 6) нить длиной 50 см с петлями на концах.

Порядок выполнения работы

1. Соберите установку с подвижным блоком, как показано на рисунке. Через блок перебросьте нить. Один конец нити зацепите за лапку штатива, второй - за крючок динамометра. К обойме блока подвесьте три груза массой по 100 г.

2.Возьмите динамометр в руку, расположите его вертикально так, чтобы блок с грузами повис на нитях, и измерьте модуль силы натяжения нити._____________

___________________________________________

3.Поднимите равномерно грузы на некоторую высоту и измерьте модули перемещений грузов и динамометра относительно стола. ___________________________________________________________

_________________________________________________________________.

4.Вычислите полезную и совершенную работы относительно стола. ___________________________________________________________

__________________________________________________________________

5.Вычислите КПД подвижного блока. ________________________

Ответьте на вопросы:

1.Какой выигрыш в силе дает подвижный блок?______________

2.Можно ли при помощи подвижного блока получить выигрыш в работе? _______________________________________________

_________________________________________________________________

3.Как повысить КПД подвижного блока?_____________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.

5. Измерение момента силы

П риборы и материалы : 1) желоб лабораторный, 2) динамометр учебный, 3) лента измерительная с сантиметровыми делениями, 4) петля из прочной нити.

Порядок выполнения работы

1.Наденьте петлю на конец желоба и зацепите ее динамометром, как показано на рисунке. Поднимая динамометр, поворачивайте желоб вокруг горизонтальной оси, проходящей через другой его конец.

2.Измерьте модуль силы, необходимой для вращения желоба._

3.Измерьте плечо этой силы. ________________________________.

4.Вычислите момент этой силы.______________________________

__________________________________________________________________.

5.Передвиньте петлю в середину желоба, и снова измерьте модуль силы, необходимой для вращения желоба, и ее плечо.______

___________________________________________________________________________________________________________________________________.

6.Вычислите момент второй силы. ___________________________

_________________________________________________________________.

7.Сравните вычисленные моменты сил. Сделайте вывод. _____

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.

6. «Измерение жесткости пружины.

Цель работы: найти жесткость пружины.

Материалы : 1) штатив с муфтами и лапкой; 2) спиральная пружина.

Порядок выполнения работы:

Закрепите на штативе конец спиральной пружины (другой конец пружины снабжен стрелкой - указателем и крючком).

Рядом с пружиной или за ней установите и закрепите линейку с миллиметровыми делениями.

Отметьте и запишите то деление линейки, против которого приходится стрелка-указатель пружины. __________________________

Подвесьте к пружине груз известной массы и измерьте вызванное им удлинение пружины.________________________________

___________________________________________________________________

К первому грузу добавьте второй, третий и т. д. грузы, записывая каждый раз удлинение /х/ пружины. По результатам измерений заполните таблицу _____________________________________

___________________________________________________________________

__________________________________________________________________.

DIV_ADBLOCK195">

_______________________________________________________________.

3. Взвесьте брусок и груз.______________________________________

________________________________________________________________.

4.К первому грузу добавьте второй, третий грузы, каждый раз взвешивая брусок и грузы и измеряя силу трения. _______________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.

5. По результатам измерений постройте график зависимости силы трения от силы давления и, пользуясь им, определите среднее значение коэффициента трения μ ср. ______________________________-

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.

Лабораторная работа

Измерение жесткости пружины

Цель работы : найти жесткость пружины с помощью измерения удлинения пружины при уравновешивании силы тяжести груза силой упругости пружины и построить график зависимости силы упругости данной пружины от ее удлинения.

Оборудование: набор грузов; линейка с миллиметровыми делениями; штатив с муфтой и лапкой; спиральная пружина (динамометр).

Вопросы для самоподготовки

1. Как определить силу тяжести груза?_________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

4. Груз неподвижно висит на пружине. Что можно сказать в этом случае о силе тяжести груза и о силе упругости пружины? _________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

5. Как с помощью указанного оборудования можно измерить жесткость пружины? _____________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

6. Как, зная жесткость, построить график зависимости силы упругости от удлинения пружины?________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Примечание . Примите ускорение свободного падения равным (10 ±0,2) м/с2, массу одного груза (0,100 ± 0,002) кг, массу двух грузов - (0,200±0,004) кг и т. д. Достаточно сделать три опыта.

Лабораторная работа

«Измерение коэффициента трения скольжения»

Цель работы : определить коэффициент трения.

Материалы: 1) деревянный брусок; 2) деревянная линейка; 3) набор грузов.

Порядок выполнения работы

Положите брусок на горизонтально расположенную деревянную линейку. На брусок поставьте груз.

Прикрепив к бруску динамометр, как можно более равномерно тяните его вдоль линейки. Заметьте при этом показание динамометра. ____________________________________________________

__________________________________________________________________

Взвесьте брусок и груз._________________________________________

К первому грузу добавьте второй, третий грузы, каждый раз взвешивая бру­сок и грузы и измеряя силу трения._________________

_________________________________________________________________

_________________________________________________________________

По результатам измерений заполните таблицу:

5. По результатам измерений постройте график зависимости силы трения от силы давления и, пользуясь им, определите среднее значение коэффициента трения μ. ________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

6. Сделайте вывод.

Лабораторная работа

Изучение капиллярных явлений, обусловленных поверхностным натяжением жидкости.

Цель работы : измерить средний диаметр капилляров.

Оборудование : сосуд с подкрашенной водой, полоска фильтровальной бумаги размером 120 х 10 мм, полоска хлопчатобумажной ткани размером 120 х 10 мм, линейка измерительная.

Смачивающая жидкость втягивается внутрь капилляра. Подъём жидкости в капилляре происходит до тех пор, пока результирующая сила, действующая на жидкость вверх, Fв не уравновесится силой тяжести mg столба жидкости высотой h:

По третьему закону Ньютона сила Fв, действующая на жидкость, равна силе поверхностного натяжения Fпов, действующей на стенку капилляра по линии соприкосновения её с жидкостью:

Таким образом, при равновесии жидкости в капилляре (рисунок 1)

Fпов = mg. (1)

Будем считать, что мениск имеет форму полусферы, радиус которой r равен радиусу капилляра. Длина контура, ограничивающего поверхность жидкости, равна длине окружности:

Тогда сила поверхностного натяжения равна:

Fпов = σ2πr, (2)

где σ – поверхностное натяжение жидкости.

рисунок 1
Масса столба жидкости объёмом V = πr2h равна:

m = ρV = ρ πr2h. (3)

Подставляя выражение (2) для Fпов и массы (3) в условие равновесия жидкости в капилляре, получим

σ2πr = ρ πr2hg,

откуда диаметр капилляра

D = 2r = 4σ/ ρgh. (4)

Порядок выполнения работы.

Полосками фильтровальной бумаги и хлопчатобумажной ткани одновременно прикоснитесь к поверхности подкрашенной воды в стакане (рисунок 2), наблюдая поднятие воды в полосках.

Как только прекратится подъём воды, полоски выньте и измерьте линейкой высоты h1 и h2 поднятия в них воды.

Абсолютные погрешности измерения Δ h1 и Δ h2 принимают равными удвоенной цене деления линейки.

Δ h1 = 2 мм; Δ h2 = 2 мм.

Рассчитайте диаметр капилляров по формуле (4).

D2 = 4σ/ ρgh2.

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

Рассчитайте абсолютные погрешности Δ D1 и Δ D2 при косвенном измерении диаметра капилляров.

рисунок 2
Δ D1 = D1(Δσ/ σ + Δ h1/ h1);

Δ D2 = D2(Δσ/ σ + Δ h2/ h2).

Погрешностями Δ g и Δ ρ можно пренебречь.

Окончательный результат измерения диаметра капилляров представьте в виде


Самое популярное
warframetrader.ru