Экспериментальные задания по физике. Домашние экспериментальные задания по физике

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Исследование зависимости давления твердых тел от силы давления и от площади поверхности, на которую действует сила давления

В 7 классе мы выполняли задание по расчету давления, которое производит ученик, стоя на полу. Задание интересное, познавательное и имеет большое практическое значение в жизни человека. Мы решили изучить этот вопрос.

Цель: исследовать зависимость давления от силы и площади поверхности, на которую действует тело Оборудование: весы; обувь с разной площадью подошвы; бумага в клетку; фотоаппарат.

Для того чтобы вычислить давление нам необходимо знать площадь и силу Р= F/S P- давление (Па) F- сила (Н) S- площадь (м кв.)

ЭКСПЕРИМЕНТ-1 З ависимость давления от площади, при неизменной силе Цель: определить зависимость давления твердого тела от площади опоры. Методика вычисления площади тел неправильной формы такова: - подсчитываем количество квадратов целых, - подсчитываем количество квадратов известной площади не целых и делим пополам, -суммируем площади целых и нецелых квадратов Для этого я мы должны с помощью карандаша обвести края подметки и каблука; посчитать число полных (В) и неполных клеток (С) и определить площадь одной клетки (S к); S 1 = (В + С/2) · S к Ответ получим в см кв., которые нужно перевести в м кв. 1см кв.=0,0001 м кв.

Для того чтобы вычислить силу нам понадобиться масса исследуемого тела F=m*g F – сила тяжести m - масса тела g – ускорение свободно падения

Данные для нахождения давления № опыта Обувь с разной S S (м кв.) F (Н) P (Па) 1 Туфли на шпильке 2 Туфли на платформе 3 Туфли на плоской подошве

Давление, оказываемое на поверхность Туфли на шпильке р= Туфли на платформе р= Туфли на плоской подошве р= Вывод: давление твёрдого тела на опору с увеличением площади уменьшается

Какую обувь носить? - Учёные выяснили, что давление, оказываемое одной шпилькой приблизительно равно давлению, которое оказывают 137 гусеничных тракторов. - Слон давит на 1 квадратный сантиметр поверхности в 25 раз с меньшим весом, чем женщина на 13 сантиметровом каблуке. Каблуки – главнейшая причина возникновения плоскостопии у женщин

ЭКСПЕРИМЕНТ-2 Зависимость давления от массы, при неизменной площади Цель: определить зависимость давления твердого тела от его массы.

Как зависит давление от массы? Масса ученика m= Р= Масса ученика с ранцем на спине m= Р=

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Организация опытно-экспериментальной работы по внедрению системы мониторинга качества обучения в практику работы учителя-предметника

Мониторинг в образовании не заменяет и не ломает традиционную систему внутришкольного управления и контроля, а способствует обеспечению ее стабильности, долгосрочности и надежности. Он проводится там,...

1. Пояснительная записка к экспериментальной работе по теме «Формирование грамматической компетенции у дошкольников в условиях логопункта".2. Календарно-тематический план логопедических занятий...

Программа даёт чёткую систему изучения творчества Ф.И. Тютчева в 10 классе....

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

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:

Формулировка и обоснование гипотезы, которую можно положить в основу эксперимента.
Определение цели эксперимента.
Выяснение условий, необходимых для достижения поставленной цели эксперимента.
Планирование эксперимента.
Отбор необходимых приборов и материалов.
Сбор установки.
Проведение опыта, сопровождаемое наблюдениями, измерениями и записью их результатов.
Математическая обработка результатов измерений.
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).

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

Вопросы	Варианты ответов	8А класс	8Б класс
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

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

Биманова Г.М. "Использование инновационных технологий при преподавании физики в средней школе". Учитель СШ№173, г.Кызылорда-2013г. http://kopilkaurokov.ru/
Браверман Э.М. Самостоятельное проведение учениками экспериментов //Физика в школе, 2000, №3 – с 43 – 46.
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.
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:

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.

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!

Эксперимент в физике. Физический практикум. Шутов В.И., Сухов В.Г., Подлесный Д.В.

М.: Физматлит, 2005. - 184с.

Описаны экспериментальные работы, входящие в программу физико-математических лицеев в рамках физического практикума. Пособие представляет собой попытку создания единого руководства для проведения практических занятий в классах и школах с углубленным изучением физики, а также для подготовки к экспериментальным турам олимпиад высокого уровня.

Вводный материал традиционно посвящен методам обработки экспериментальных данных. Описание каждой экспериментальной работы начинается с теоретического введения. В экспериментальной части приводятся описания экспериментальных установок и задания, регламентирующие последовательность работы учащихся при проведении измерений. Приводятся образцы рабочих таблиц для записи результатов измерений, рекомендации по методам обработки и представления результатов и требования к оформлению отчетов. В конце описаний предлагаются контрольные вопросы, ответы на которые учащиеся должны подготовить к защите работ.

Для школ и классов с углубленным изучением физики.

Формат: djvu / zip

Размер: 2 ,6 Мб

/ Download файл

ВВЕДЕНИЕ

Физический практикум является неотъемлемой частью курса физики. Ясное и глубокое усвоение основных законов физики и ее методов невозможно без работы в физической лаборатории, без самостоятельных практических занятий. В физической лаборатории учащиеся не только проверяют известные законы физики, но и обучаются работе с физическими приборами, овладевают навыками экспериментальной исследовательской деятельности, учатся грамотной обработке результатов измерений и критическому отношению к ним.

Данное пособие представляет собой попытку создания единого руководства по экспериментальной физике для ведения занятий в физических лабораториях профильных физико-математических школ и лицеев. Оно рассчитано на учащихся, не обладающих опытом самостоятельной работы в физической лаборатории. Поэтому описания работ выполнены подробно и обстоятельно. Особое внимание уделено теоретическому обоснованию применяемых экспериментальных методов, вопросам обработки результатов измерений и оценки их погрешностей.

Описание каждой экспериментальной работы начинается с теоретического введения. В экспериментальной части каждой работы приводятся описания экспериментальных установок и задания, регламентирующие последовательность работы учащихся при проведении измерений, образцы рабочих таблиц для записи результатов измерений и рекомендации по методам обработки и представления результатов. В конце описаний предлагаются контрольные вопросы, ответы на которые учащиеся должны подготовить к защите работ.

В среднем за учебный год каждый учащийся должен выполнить 10–12 экспериментальных работ в соответствии с учебным планом.

Учащийся заранее готовится к выполнению каждой работы. Он должен изучить описание работы, знать теорию в объеме, указанном в описании, порядок выполнения работы, иметь предварительно подготовленный лабораторный журнал с конспектом теории и таблицами, а также, если это необходимо, иметь миллиметровую бумагу для выполнения прикидочного графика.

Перед началом выполнения работы учащийся получает допуск к работе.

Примерный перечень вопросов для получения допуска:

1. Цель работы.

2. Основные физические законы, изучаемые в работе.

3. Схема установки и принцип ее действия.

4. Измеряемые величины и расчетные формулы.

5. Порядок выполнения работы.

Учащиеся, допущенные к выполнению работы, обязаны следовать порядку выполнения строго в соответствии с описанием.

Работа в лаборатории заканчивается выполнением предварительных расчетов и обсуждением их с преподавателем.

К следующему занятию учащийся самостоятельно заканчивает обработку полученных экспериментальных данных, построение графиков и оформление отчета.

На защите работы учащийся должен уметь ответить на все вопросы по теории в полном объеме программы, обосновать принятую методику измерений и обработки данных, вывести самостоятельно расчетные формулы. Выполнение работы на этом завершается, выставляется окончательная итоговая оценка за работу.

Семестровая и годовая оценки выставляются при успешном выполнении всех работ в соответствии с учебным планом.

Курс "Экспериментальная физика" практически реализован на комплексном лабораторном оборудовании, разработанном Учебно-методической лабораторией Московского физико-технического института, включающем в себя лабораторные комплексы по механике материальной точки, механике твердого тела, молекулярной физике, электродинамике, геометрической и физической оптике. Такое оборудование имеется во многих специализированных физико-математических школах и лицеях России.

Введение.

Погрешности физических величин. Обработка результатов измерений.

Практическая работа 1. Измерение объема тел правильной формы.

Практическая работа 2. Исследование прямолинейного движения тел в поле земного тяготения на машине Атвуда.

Практическая работа 3. Сухое трение. Определение коэффициента трения скольжения.

Теоретическое введение к работам по колебаниям.

Практическая работа 4. Изучение колебаний пружинного маятника.

Практическая работа 5. Изучение колебаний математического маятника. Определение ускорения свободного падения.

Практическая работа 6. Изучение колебаний физического маятника.

Практическая работа 7. Определение моментов инерции тел правильной формы методом крутильных колебаний.

Практическая работа 8. Изучение законов вращения твердого тела на крестообразном маятнике Обербека.

Практическая работа 9. Определение отношения молярных теплоемкостей воздуха.

Практическая работа 10. Стоячие волны. Измерение скорости волны в упругой струне.

Практическая работа 11. Определение отношения ср/с ι? для воздуха в стоячей звуковой волне.

Практическая работа 12. Изучение работы электронного осциллографа.

Практическая работа 13. Измерение частоты колебаний путем исследования фигур Лиссажу.

Практическая работа 14. Определение удельного сопротивления нихромовой проволоки.

Практическая работа 15. Определение сопротивления проводников компенсационным методом Уитстона.

Практическая работа 16. Переходные процессы в конденсаторе. Определение емкости.

Практическая работа 17. Определение напряженности электрического поля в цилиндрическом проводнике с током.

Практическая работа 18. Исследование работы источника в цепи постоянного тока.

Практическая работа 19. Изучение законов отражения и преломления света.

Практическая работа 20. Определение фокусных расстояний собирающей и рассеивающей линз.

Практическая работа 21. Явление электромагнитной индукции. Исследование магнитного поля соленоида.

Практическая работа 22. Исследование затухающих колебаний.

Практическая работа 23. Изучение явления резонанса в цепи переменного тока.

Практическая работа 24. Дифракция Фраунгофера на щели. Измерение ширины щели «волновым методом».

Практическая работа 25. Дифракция Фраунгофера. Дифракционная решетка как оптический прибор.

Практическая работа 26. Определение показателя преломления стекла «волновым» методом.

Практическая работа 27. Определение радиуса кривизны линзы в эксперименте с кольцами Ньютона.

Практическая работа 28. Исследование поляризованного света.

Колебания и волны.
Оптика.

Задачи для самостоятельной работы .
Задача 1. Гидростатическое взвешивание .
Оборудование : линейка деревянная длиной 40 см , пластилин, кусок мела, мерный стакан с водой, нитки, лезвие бритвы, штатив с держателем.
Задание .
Измерьте

плотность пластилина;
плотность мела;
массу деревянной линейки.

Примечания :

Кусок мела желательно не мочить – может развалиться.
Плотность воды считать равной 1000 кг/м 3

Задача 2. Удельная теплота растворения гипосульфита .
При растворении гипосульфита в воде температура раствора сильно понижается.
Измерьте удельную теплоту растворения данного вещества.
Под удельной теплотой растворения понимают количество теплоты, необходимое для растворения единицы массы вещества.
Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг × K), плотность воды 1000 кг/м 3 .
Оборудование : калориметр; мензурка или мерный стакан; весы с разновесами; термометр; гипосульфит кристаллический; теплая вода.

Задача 3. Математический маятник и ускорение свободного падения .

Оборудование : штатив с лапкой, секундомер, кусок пластилина, линейка, нить.
Задание : измерить ускорение свободного падения с помощью математического маятника.

Задача 4. Показатель преломления материала линзы .
Задание : измерьте показатель преломления стекла, из которого изготовлена линза.

Оборудование : двояковыпуклая линза на подставке, источник света (лампочка на подставке с источником тока и соединительными проводами), экран на подставке, штангенциркуль, линейка.

Задача 5. «Колебания стержня»

Оборудование : штатив с лапкой, секундомер, спица вязальная, ластик, иголка, линейка, пробка пластиковая от пластиковой бутылки.

Исследуйте зависимость периода колебаний получившегося физического ма-ятника от длины верхней части спицы. Постройте график полученной зависимости. Проверьте выполнимость формулы (1) в вашем случае.
Определите с максимально возможной точностью минимальный период колебаний полученного маятника.
Определите значение ускорения свободного падения.

Задача 6. Определите с максимально возможной точностью сопротивление резистора .
Оборудование : источник тока, резистор с известным сопротивлением, резистор с неизвестным сопротивлением, стаканчик (стеклянный, на 100 мл), термометр, часы (можно использовать свои наручные), миллиметровая бумага, кусок пенопласта.

Задача 7. Определите коэффициент трения бруска о стол .
Оборудование : брусок, линейка, штатив, нитки, гиря известной массы.

Задача 8. Определите вес плоской фигуры .
Оборудование : плоская фигура, линейка, гирька.

Задача 9. Исследуйте зависимость скорости истечения струи, вытекающей из сосуда, от высоты уровня воды в этом сосуде .
Оборудование : штатив с муфтой и лапкой, стеклянная бюретка со шкалой и резиновой трубкой; пружинный зажим; винтовой зажим; секундомер; воронка; кювета; стакан с водой; лист миллиметровой бумаги.

Задача 10. Определите температуру воды, при которой ее плотность максимальна .
Оборудование : стакан с водой, при температуре t = 0 °С ; металлическая подставка; термометр; ложечка; часы; маленький стакан.

Задача 11. Определите силу разрыва Т нити, mg < T .
Оборудование : планка, длина которой 50 см ; нить или тонкая проволока; линейка; груз известной массы; штатив.

Задача 12. Определите коэффициент трения металлического цилиндра, масса которого известна, о поверхность стола .
Оборудование : два металлических цилиндра приблизительно одинаковой массы (масса одного из них известна (m = 0,4 - 0,6 кг )); линейка длины 40 - 50 см ; динамометр Бакушинского.

Задача 13. Исследуйте содержимое механического «черного ящика» . Определите характеристики твердого тела, заключенного в «ящике».
Оборудование : динамометр, линейка, миллиметровая бумага, «черный ящик» – закрытая банка, частично заполненная водой, в которой находятся твердое тело с прикрепленной к нему жесткой проволокой. Проволока выходит из банки сквозь малое отверстие в крышке.

Задача 14. Оределите плотность и удельную теплоемкость неизвестного вам металла .
Оборудование : калориметр, пластмассовый стакан, ванночка для проявки фотографий, измерительный цилиндр (мензурка), термометр, нитки, 2 цилиндра из неизвестного металла, сосуд с горячей (t г = 60° –70° ) и холодной (t х = 10° – 15° ) водой. Удельная теплоемкость воды c в = 4200 Дж/(кг × K ).

Задача 15. Определите модуль Юнга стальной проволоки .
Оборудование : штатив с двумя лапками для крепления оборудования; два стальных стержня; стальная проволока (диаметром 0,26 мм ); линейка; динамометр; пластилин; булавка.
Примечание . Коэффициент жесткости проволоки зависит от модуля Юнга и геометрических размеров проволоки следующим образом k = ES/l , где l – длина проволоки, a S – площадь ее поперечного сечения.

Задача 16. Определите концентрацию поваренной соли в выданном вам водном растворе .
Оборудование : стеклянная банка объемом 0,5 л ; сосуд с водным раствором поваренной соли неизвестной концентрации; источник переменного тока с регулируемым напряжением; амперметр; вольтметр; два электрода; соединительные провода; ключ; набор из 8 навесков поваренной соли; миллиметровая бумага; емкость с пресной водой.

Задача 17. Определите сопротивления милливольтметра и миллиамперметра для двух диапазонов измерений .
Оборудование : милливольтметр (50/250 мВ ), миллиамперметр (5/50 мА ), два соединительных провода, медная и цинковая пластины, соленый огурец.

Задача 18. Определите плотность тела .
Оборудование : тело неправильной формы, металлический стержень, линейка, штатив, сосуд с водой, нить.

Задача 19. Определите сопротивления резисторов R 1 , …, R 7 , амперметра и вольтметра .
Оборудование : батарейка, вольтметр, амперметр, соединительные провода, переключатель, резисторы: R 1 – R 7 .

Задача 20. Определите коэффициент жесткости пружины .
Оборудование : пружина, линейка, лист миллиметровой бумаги, брусок, груз массой 100 г .
Внимание! Не подвешивайте груз на пружине, так как при этом вы превысите предел упругой деформации пружины.

Задача 21. Определите коэффициент трения скольжения спичечной головки о шероховатую поверхность спичечного коробка .
Оборудование : коробка со спичками, динамометр, груз, лист бумаги, линейка, нить.

Задача 22 . Деталь волоконно-оптического соединителя представляет собой стеклянный цилиндр (показатель преломления n = 1,51), в котором имеется два круглых цилиндрических канала. Торцы детали заклеены. Определите расстояние между каналами .
Оборудование : деталь соединителя, миллиметровая бумага, лупа.

Задача 23. «Черный сосуд» . В «черный сосуд» с водой на нити опущено тело. Найдите плотность тела ρ m , его высоту l уровень воды в сосуде с погруженным телом (h ) и когда тело находится вне жидкости (h o ).
Оборудование . «Черный сосуд», динамометр, миллиметровая бумага, линейка.
Плотность воды 1000 кг/м 3 . Глубина сосуда Н = 32 см .

Задача 24. Трение. Определите коэффициенты трения скольжения деревянной и пластмассовой линеек о поверхность стола .
Оборудование . Штатив с лапкой, отвес, деревянная линейка, пластмассовая линейка, стол.

Задача 25. Заводная игрушка. Определите энергию, запасенную пружиной заводной игрушки (машинки), при фиксированном «заводе» (числе поворотов ключа) .
Оборудование : заводная игрушка известной массы, линейка, штатив с лапкой и муфтой, наклонная плоскость.
Примечание . Заводите игрушку так, чтобы ее пробег не превышал длину стола.

Задача 26. Определение плотности тел . Определите плотность груза (резиновой пробки) и рычага (деревянной рейки), используя предложенное оборудование.
Оборудование : груз известной массы (пробка маркированная); рычаг (деревянная рейка); цилиндрический стакан (200 - 250 мл ); нить (1 м ); деревянная линейка, сосуд с водой.

Задача 27. Изучаем движение шарика .
Приподнимем на некоторую высоту над поверхностью стола шарик. Отпустим его и понаблюдаем за его движением. Если бы соударения были абсолютно упругими (иногда говорят упругими), то шарик всё время подскакивал бы на одну и ту же высоту. В действительности же, высота подскоков постоянно уменьшается. Уменьшается и интервал времени между последовательными подскоками, что явно ощутимо на слух. Спустя некоторое время подскоки прекращаются, и шарик остаётся на столе.
1 задание – теоретическое .
1.1. Определите долю теряемой (коэффициент энергетических потерь) энергии после первого, второго, третьего отскока.
1.2. Получите зависимость времени от количества отскоков.

2 задание – экспериментальное .
2.1. Прямым методом, используя линейку, определите коэффициент энергетических потерь после первого, второго, третьего удара.
Можно определить коэффициент энергетических потерь, используя метод, основанный на измерении суммарного времени движения шарика с момента его бросания с высоты H до момента прекращения подскоков. Для этого вам предстоит установить зависимость общего времени движения с коэффициентом энергетических потерь.
2.2. Определите коэффициент энергетических потерь, используя метод, основанный на измерении суммарного времени движения шарика.
3. Погрешности .
3.1. Сравните погрешности измерений коэффициента энергетических потерь в п. 2.1 и 2.2.

Задача 28. Устойчивая пробирка .

Найдите массу выданной вам пробирки и её внешний и внутренний диаметры.
Вычислите теоретически, при какой наименьшей высоте h min и наибольшей высоте h max налитой в пробирку воды она будет устойчиво плавать в вертикальном положении, и найдите численные значения, используя результаты первого пункта.
Определите h min и h max экспериментально и сравните с результатами пункта 2.

Оборудование . Пробирка неизвестной массы с наклеенной шкалой, сосуд с водой, стаканчик, лист миллиметровой бумаги, нитка.
Примечание . Отклеивать шкалу от пробирки запрещается!

Задача 29. Угол между зеркалами. Определите двугранный угол между зеркалами с наибольшей точностью .
Оборудование . Система из двух зеркал, измерительная лента, 3 булавки, лист картона.

Задача 30. Шаровой сегмент .
Шаровым сегментом называется тело, ограниченное сферической поверхностью и плоскостью. При помощи данного оборудования постройте график зависимости объёма V шарового сегмента единичного радиуса r = 1 от его высоты h .
Примечание . Формула объёма шарового сегмента не предполагается известной. Плотность воды принять равной 1,0 г/см 3 .
Оборудование . Стакан с водой, теннисный шарик известной массы m с проколом, шприц с иглой, лист миллиметровой бумаги, скотч, ножницы.

Задача 31. Снег с водой .
Определите массовую долю снега в смеси снега и воды на момент выдачи.
Оборудование . Смесь снега со льдом, термометр, часы.
Примечание . Удельная теплоёмкость воды с = 4200 Дж/(кг × °С), удельная теплота плавления льда λ = 335 кДж/кг.

Задача 32. Регулируемый «чёрный ящик» .
В «черном ящике», имеющем 3 вывода, собрана электрическая цепь, состоящая из нескольких резисторов с постоянным сопротивлением и одного переменного резистора. Сопротивление переменного резистора можно изменять от нуля до некоторого максимального значения R o с помощью регулировочной ручки, выведенной наружу.
С помощью омметра исследуйте схему «черного ящика» и, предполагая, что число находящихся в нем резисторов минимально,

изобразите схему электрической цепи, заключенной в «черном ящике»;
вычислите сопротивления постоянных резисторов и величину R o ;
оцените точность вычисленных вами значений сопротивлений.

Задача 33. Измерение электрических сопротивлений .
Определите сопротивления вольтметра, батарейки и резистора. Известно, что реальную батарейку можно представлять как идеальную, последовательно соединенную с некоторым резистором, а реальный вольтметр – как идеальный, параллельно которому включен резистор.
Оборудование . Батарейка, вольтметр, резистор с неизвестным сопротивлением, резистор с известным сопротивлением.

Задача 34. Взвешивание сверхлёгких грузов .
Определить с помощью предложенного оборудования массу m кусочка фольги.
Оборудование . Банка с водой, кусок пенопласта, набор гвоздей, деревянные зубочистки, линейка с миллиметровыми делениями или миллиметровая бумага, остро отточенный карандаш, фольга, салфетки.

Задача 35. ВАХ ЧЯ .
Определите вольт амперную характеристику (ВАХ) «чёрного ящика» (ЧЯ ). Опишите методику снятия ВАХ и постройте её график. Оцените погрешности.
Оборудование . ЧЯ, ограничивающий резистор известным сопротивлением R, мультиметр в режиме вольтметра, регулируемый источник тока, соединительные провода, миллиметровая бумага.
Внимание . Подключать ЧЯ к источнику тока в обход ограничивающего резистора строго запрещается.

Задача 36. Мягкая пружина .

Экспериментально исследуйте зависимость удлинения мягкой пружины под действием ее собственного веса от числа витков пружины. Дайте теоретическое объяснение найденной зависимости.
Определите коэффициент упругости и массу пружины.
Исследуйте зависимость периода колебания пружины от ее числа витков.

Оборудование : мягкая пружина, штатив с лапкой, рулетка, часы с секундной стрелкой, шарик из пластилина массой m = 10 г , миллиметровая бумага.

Задача 37. Плотность проволоки .
Определите плотность проволоки. Ломать проволоку не разрешается.
Оборудование : кусок проволоки, миллиметровая бумага, нить, вода, сосуд.
Примечание . Плотность воды 1000 кг/м 3 .

Задача 38. Коэффициент трения .
Определить коэффициент трения скольжения материала шпульки по дереву. Ось шпульки должна быть горизонтальна.
Оборудование : шпулька, нить длиной 0,5 м , деревянная линейка, закрепленная под углом в штативе, миллиметровая бумага.
Примечание . Во время проведения работы запрещается изменять положение линейки.

Задача 39. Доля механической энергии .
Определите долю механической энергии, теряемой шариком при падении без начальной скорости с высоты 1 м .
Оборудование : теннисный шарик, линейка длиной 1,5 м , лист белой бумаги формата А4 , лист копировальной бумаги, стеклянная пластинка, линейка; кирпич.
Примечание : при малых деформациях шарика можно (но не обязательно) считать справедливым закон Гука.

Задача 40. Сосуд с водой «черный ящик» .
«Черный ящик» представляет собой сосуд с водой, в который опущена нить, на которой закреплены два груза на некотором расстоянии друг от друга. Найдите массы грузов и их плотности. Оцените размеры грузов, расстояние между ними и уровень воды в сосуде.
Оборудование : «черный ящик», динамометр, миллиметровая бумага.

Задача 41. Оптический «черный ящик» .
Оптический «черный ящик» состоит из двух линз, одна из которых является собирающей, а другая - рассеивающей. Определите их фокусные расстояния.
Оборудование : трубка с двумя линзами (оптический «черный» ящик), лампочка, источник тока, линейка, экран с листом миллиметровой бумаги, лист миллиметровой бумаги.
Примечание . Допускается использование света удаленного источника. Приближать лампочку вплотную к линзам (то есть ближе, чем позволяют стойки) не разрешается.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ

ЗАДАЧИ

ПРИ ОБУЧЕНИИ

ФИЗИКИ

Сосина Наталия Николаевна

учитель физики

МБОУ «ЦО №22 – Лицей искусств»

Экспериментальные задачи играют большую роль в обучении учащихся физики. Они развивают мышление и познавательную активность, способствуют более глубокому пониманию сущности явлений, выработке умения строить гипотезу и проверять ее на практике. Основное значение решения экспериментальных задач заключается в формировании и развитии с их помощью наблюдательности, измерительных умений, умений обращаться с приборами. Экспериментальные задачи способствуют повышению активности учащихся на уроках, развитию логического мышления, учат анализировать явления.

К экспериментальным задачам относятся те, которые не могут быть решены без постановки опытов или измерений. Эти задачи по роли эксперимента в решении можно разделить на несколько видов:

Задачи, в которых без эксперимента нельзя получить ответ на вопрос;

Эксперимент используется для создания проблемной ситуации;

Эксперимент используется для иллюстрации явления, о котором идет речь в задаче;

Эксперимент используется для проверки правильности решения.

Решать экспериментальные задачи можно и на уроке и дома.

Рассмотрим некоторые экспериментальные задачи, которые можно использовать на уроке.

НЕКОТОРЫЕ ПРОБЛЕМНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ЗАДАЧИ

Объяснить наблюдаемое явление

- Если нагреть воздух в банке и сверху на горлышко банки положить слегка надутый воздушный шар с водой, то он засасывается в банку. Почему?

(Воздух в банке остывает, его плотность увеличивается, а объем

уменьшается – шарик втягивается в банку)

- Если слегка надутый воздушный шар полить горячей водой, то он увеличится в размере. Почему?

(Воздух нагревается, скорость молекул увеличивается и, они чаще ударяются о стенки шарика. Давление воздуха увеличивается. Оболочка эластичная, сила давления растягивает оболочку и шарик увеличивается в размере)

- Резиновый шарик, опущенный в пластиковую бутылку, невозможно надуть. Почему? Что надо сделать, чтобы можно было надуть шарик?

(Шарик изолирует атмосферу воздуха в бутылке. При увеличении объема шарика, воздух в бутылке сжимается, давление растет и препятствует надуванию шарика. Если в бутылке сделать отверстие, то давление воздуха в бутылке будет равно атмосферному и шарик можно надуть).

- Можно ли вскипятить воду в спичечном коробке?

Расчетные задачи

- Как определить потерю механической энергии за одно полное колебание груза?

(Потеря энергии равна разности значений потенциальной энергии груза в начальном и в конечном положении через один период).

(Для этого надо знать массу спички и время ее горения).

Экспериментальные задачи, побуждающие к поиску информации

для ответа на вопрос

- Поднесите к головке спички сильный магнит, она почти не притягивается. Сожгите серную головку спички и вновь поднесите к магниту. Почему теперь притягивается головка спички к магниту?

Найдите информацию о составе спичечной головки.

ДОМАШНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ЗАДАЧИ

Большой интерес у учащихся вызывают домашние экспериментальные задачи. Проводя наблюдения, за каким либо физическим явлением, ставя дома эксперимент, который нужно объяснить при выполнении этих заданий, ученики учатся самостоятельно мыслить, развивают свои практические навыки. Выполнение экспериментальных задач играет особенно важную роль в подростковом возрасте, так как в этот период перестраивается характер учебной деятельности школьника. Подростка уже не всегда удовлетворяет то, что ответ на его вопрос есть в учебнике. У него появляется потребность получить этот ответ из жизненного опыта, наблюдений за окружающей действительностью, из результата собственных экспериментов. Домашние опыты и наблюдения, лабораторные работы, экспериментальные задачи учащиеся выполняют охотнее и с большим интересом, чем другие виды домашних заданий. Задания становятся более осмысленными, глубокими, повышается интерес к физике и технике. Умение наблюдать, экспериментировать, исследовать и конструировать становятся составной частью в подготовке учащихся к дальнейшему творческому труду в различных областях производства.

Требования, предъявляемые к домашним экспериментам

Прежде всего, это, конечно, безопасность. Так как опыт проводится учеником дома самостоятельно без непосредственного контроля учителя, то в опыте не должно быть никаких химических веществ и предметов, имеющих угрозу для здоровья ребенка и его домашнего окружения. Опыт не должен требовать от ученика каких-либо существенных материальных затрат, при проведении опыта должны использоваться предметы и вещества, которые есть практически в каждом доме: посуда, банки, бутылки, вода, соль и так далее. Выполняемый дома школьниками эксперимент должен быть простым по выполнению и оборудованию, но, в то же время, являться ценным в деле изучения и понимания физики в детском возрасте, быть интересным по содержанию. Так как учитель не имеет возможности непосредственно контролировать выполняемый учащимися дома опыт, то результаты опыта должны быть соответствующим образом оформлены (примерно так, как это делается при выполнении фронтальных лабораторных работ). Результаты опыта, проведенного учениками дома, следует обязательно обсудить и проанализировать на уроке. Работы учащихся не должны быть слепым подражанием установившимся шаблонам, они должны заключать в себе широчайшее проявление собственной инициативы, творчества, исканий нового. На основе вышесказанного можно сформулировать предъявляемые к домашним экспериментальным заданиям требования:

– безопасность при проведении;
– минимальные материальные затраты;
– простота по выполнению;
– иметь ценность в изучении и понимании физики;
– легкость последующего контроля учителем;
– наличие творческой окраски.

НЕКОТОРЫЕ ДОМАШНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ЗАДАЧИ

- Определить плотность плитки шоколада, куска мыла, пакетика сока;

- Возьмите блюдце и опустите его ребром в кастрюлю с водой. Блюдце тонет. Теперь опустите блюдце на воду дном, оно плавает. Почему? Определите выталкивающую силу, действующее на плавающее блюдце.

- Проделайте шилом в дне пластиковой бутылки отверстие, быстро заполните водой и плотно закройте крышкой. Почему вода перестала выливаться?

- Как определить начальную скорость пули игрушечного пистолета, располагая только рулеткой.

- На баллоне лампы написано 60 Вт, 220 В. Определите сопротивление спирали. Рассчитайте длину спирали лампы, если известно, что она изготовлена из вольфрамовой проволоки диаметром 0,08 мм.

- Запишите по паспорту мощность электрического чайника. Определите количество теплоты, выделяемое за 15 мин и стоимость потребляемой за это время энергии.

Для организации и проведения урока с проблемными экспериментальными задачами перед учителем открывается большая возможность проявить свои творческие способности, подобрать задачи по своему усмотрению, рассчитанные на тот или иной класс, в зависимости от степени подготовки учащихся. В настоящее время существует большое количество методической литературы, на которую может опереться учитель при подготовке к урокам.

Можно использовать такие книги как

Л. А. Горев. Занимательные опыты по физике в 6-7 классах средней школы – М.: «Просвещение», 1985 г

В. Н. Ланге. Экспериментальные физические задачи на смекалку: Учебное руководство.- М. : Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1985

Л. А. Горлова. Нетрадиционные уроки, внеурочные мероприятия – М.: «Вако», 2006

В. Ф. Шилов. Домашние экспериментальные задания по физике. 7 – 9 классы. – М.: «Школьная пресса», 2003

В приложениях даны некоторые экспериментальные задачи.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

(с сайта учителя физики В. И. Елькина)

Экспериментальные задачи

1 . Определите, сколько капель воды содержится в стакане, если у вас есть пипетка, весы, разновес, стакан с водой, сосуд.

Решение. Накапайте, скажем, 100 капель в пустой сосуд и определите их массу. Во сколько раз масса воды в стакане больше массы 100 капель, во столько раз больше число капель.

2 . Определите площадь однородной картонки неправильной формы, если у вас есть ножницы, линейка, весы, разновес.

Решение. Взвесьте пластинку. Вырежьте из неё фигуру правильной формы (например, квадрат), площадь которого легко измерить. Найдите отношение масс – оно равно отношению площадей.

3 . Определите массу однородной картонки правильной формы (например, большого плаката), если у вас есть ножницы, линейка, весы, разновес.

Решение. Весь плакат взвешивать не нужно. Определите его площадь, а затем вырежьте с краю фигуру правильной формы (например, прямоугольник) и измерьте его площадь. Найдите отношение площадей – оно равно отношению масс.

4 . Определите радиус металлического шарика, не пользуясь штангенциркулем.

Решение. Объём шарика определите с помощью мензурки, а из формулы V = (4/3) R 3 определите его радиус.

Решение. Намотайте плотно на карандаш, например, 10 витков нити и измерьте длину обмотки. Разделив на 10, узнайте диаметр нити. С помощью линейки определите длину катушки, разделите её на диаметр одной нити и получите число витков в одном слое. Измерив внешний и внутренний диаметры катушки, найдите их разность, поделите на диаметр нити – узнаете число слоёв. Рассчитайте длину одного витка в средней части катушки и подсчитайте длину нити.

Оборудование. Мензурка, пробирка, стакан с крупой, стакан с водой, линейка.

Решение. Считайте крупинки примерно равными и шарообразными. Используя метод рядов, вычислите диаметр крупинки, а затем её объём. В пробирку с крупой налейте воды так, чтобы вода заполнила промежутки между крупинками. Используя мензурку, вычислите общий объём крупы. Поделив общий объём крупы на объём одной крупинки, подсчитайте число крупинок.

7 . Перед вами кусок проволоки, измерительная линейка, кусачки и весы с разновесом. Как с одного раза отрезать два куска проволоки (с точностью до 1 мм), чтобы получить самодельные разновесы массой 2 и 5 г?

Решение. Измерьте длину и массу всей проволоки. Вычислите длину проволоки, приходящуюся на каждый грамм её массы.

8 . Определите толщину вашего волоса.

Решение. Намотайте виток к витку волос на иголку и измерьте длину ряда. Зная количество витков, вычислите диаметр волоса.

9 . Об основании города Карфагена сложено предание. Дидона, дочь тирского царя, потеряв мужа, убитого её братом, бежала в Африку. Там она купила у нумидийского царя столько земли, «сколько занимает воловья шкура». Когда сделка состоялась, Дидона разрезала воловью шкуру на тонкие ремешки и благодаря такой уловке охватила участок земли, достаточный для сооружения крепости. Так, будто бы, возникла крепость Карфаген, а впоследствии был построен и город. Попробуйте приблизительно определить, какую площадь могла занять крепость, если считать, что размер воловьей шкуры 4 м2, а ширина ремешков, на которые Дидона её разрезала, 1 мм.

Ответ. 1 км 2 .

10 . Выясните, имеет ли алюминиевый предмет (например, шарик) внутри полость.

Решение. С помощью динамометра определите вес тела в воздухе и воде. В воздухе P = mg, а в воде P = mg – F, где F = gV – сила Архимеда. По справочнику найдите и вычислите объём шарика V в воздухе и в воде.

11 . Вычислите внутренний радиус тонкой стеклянной трубочки, используя весы с разновесом, измерительную линейку, сосуд с водой.

Решение. В трубочку наберите воду. Измерьте высоту столба жидкости, затем вылейте воду из трубочки и определите её массу. Зная плотность воды, определите её объём. Из формулы V = SH = R 2 H вычислите радиус.

12 Определите толщину алюминиевой фольги, не пользуясь микрометром или штангенциркулем.

Решение. Массу алюминиевого листа определите взвешиванием, площадь – с помощью линейки. По справочнику найдите плотность алюминия. Затем вычислите объём и из формулы V = Sd – толщину фольги d.

13 . Вычислите массу кирпича в стене дома.

Решение. Так как кирпичи стандартные, то в стене отыщите кирпичи, у которых можно измерить длину, толщину или ширину. По справочнику найдите плотность кирпича, и вычислите массу.

14 . Изготовьте «карманные» весы для взвешивания жидкости.

Решение. Простейшие «весы» – мензурка.

15 . Два ученика сделали для определения направления ветра по флюгеру. Сверху они поместили красивые флажки, вырезанные из одного и того же куска жести – на одном флюгере прямоугольной формы, на другом – треугольной. Для какого флажка, треугольного или прямоугольного, требуется краски больше?

Решение. Так как флажки изготовлены из одного и того же куска жести, то их достаточно взвесить, больший по массе имеет большую площадь.

16 . Листок бумаги накройте книгой и рывком поднимите её. Почему за ней поднимается листок?

Ответ. Листок бумаги поднимает атмосферное давление, т.к. в момент отрыва книги между ней и листком образуется разрежение.

17 . Как вылить воду из банки, стоящей на столе, не прикасаясь к ней?

Оборудование. Трёхлитровая банка, на 2/3 заполненная водой, длинная резиновая трубочка.

Решение. В банку опустите один конец длинной резиновой трубочки, заполненной водой полностью. Второй конец трубки возьмите в рот и отсасывайте воздух до тех пор, пока уровень жидкости в трубке не окажется выше края банки, затем выньте её изо рта, а второй конец трубочки опустите ниже уровня воды в банке – вода потечёт сама. (Этот приём часто используют водители при переливании бензина из бака автомобиля в канистру).

18 . Определите, какое давление оказывает металлический брусок, плотно лежащий на дне сосуда с водой.

Решение. Давление на дно стакана складывается из давления столба жидкости над бруском и давления, оказываемое на дно непосредственно бруском. С помощью линейки определите высоту столба жидкости, а также площадь грани бруска, на которой он лежит.

19 . Два одинаковых по массе шарика погружены один – в чистую, другой – в сильно солёную воду. Рычаг, к которому они подвешены, находится в равновесии. Определите, в каком сосуде чистая вода. Пробовать воду на вкус нельзя.

Решение. Шарик, погружённый в солёную воду, теряет в весе меньше, чем шарик в чистой воде. Поэтому его вес будет больше, следовательно, это тот шарик, который висит на более коротком плече. Если убрать стаканы, то перетянет шарик, подвешенный к более длинному плечу.

20 . Что необходимо сделать, чтобы кусочек пластилина плавал в воде?

Решение. Из пластилина изготовить «лодочку».

21 . Пластмассовую бутылку из-под газированной воды заполнили на 3/4 водой. Что нужно сделать, чтобы брошенный в бутылку шарик из пластилина тонул, но всплывал бы, если пробку закрутить и сжать стенки бутылки?

Решение. Внутри шарика нужно сделать воздушную полость.

22 . Какое давление на пол оказывает кошка (собака)?

Оборудование. Листок бумаги в клетку (из ученической тетради), блюдечко с водой, бытовые весы.

Решение. Взвесьте животное на домашних весах. Смочите лапки и заставьте его пробежать по листку бумаги в клетку (из ученической тетради). Определите площадь лап и вычислите давление.

23 . Чтобы быстро вылить сок из банки, надо проделайте две дырки в крышке. Главное, чтобы, когда вы начинаете выливать сок из банки, они оказались одна вверху, другая диаметрально внизу. Почему нужны две дырки, а не одна? Объяснение. В верхнюю дырку поступает воздух. Под действием атмосферного давления сок вытекает из нижней. Если дырка одна, то давление в банке будет периодически меняться, и сок начнёт «булькать».

24 . По листу бумаги катится шестиугольный карандаш, ширина грани которого 5 мм. Какова траектория движения его центра? Начертите.

Решение. Траектория – синусоида.

25 . На поверхности круглого карандаша поставили точку. Карандаш установили на наклонную плоскость и дали возможность, вращаясь, скатиться. Нарисуйте траекторию движения точки относительно поверхности стола, увеличенную в 5 раз.

Решение. Траектория – циклоида.

26 . Подвесьте металлический стержень на двух штативах так, чтобы его движение могло быть поступательным; вращательным.

Решение. Стержень подвесьте на двух нитях так, чтобы он был горизонтальным. Если его толкнуть вдоль, то он будет перемещаться, оставаясь параллельным самому себе. Если его толкнуть поперёк, он начнёт колебаться, т.е. совершать вращательное движение.

27 . Определите скорость движения конца секундной стрелки ручных часов.

Решение. Измерьте длину секундной стрелки – это радиус окружности, по которой она движется. Затем рассчитайте длину окружности, и вычислите скорость

28 . Определите, какой шарик имеет большую массу. (Шарики в руки брать нельзя.)

Решение. Шарики установите в ряд и с помощью линейки одновременно всем сообщите одинаковую силу толчка. Тот, что отлетит на самое маленькое расстояние, и есть самый тяжёлый.

29 . Определите, какая пружинка из двух с виду одинаковых имеет больший коэффициент жёсткости.

Решение. Пружинки сцепите, и растягивайте в противоположные стороны. Пружинка с меньшим коэффициентом жёсткости растянется больше.

30 . Вам даны два одинаковых резиновых мячика. Как доказать, что один из мячиков подпрыгнет выше другого, если их уронить с одинаковой высоты? Бросать мячи, сталкивать между собой, поднимать со стола, катать по столу – нельзя.

Решение. На мячи нужно нажать рукой. Какой мяч более упругий, тот и отскакивать будет выше.

31 . Определите коэффициент трения скольжения стального шарика по дереву.

Решение. Возьмите два одинаковых шарика, соедините их между собой пластилином с тем, чтобы они при скатывании не вращались. Деревянную линейку установите в штативе под таким углом, чтобы скользящие по ней шарики двигались прямолинейно и равномерно. В этом случае = tg , где – угол наклона. Измерив высоту наклонной плоскости и длину её основания, найдите тангенс этого угла наклона (коэффициент трения скольжения).

32 . У вас игрушечный пистолет и линейка. Определите скорость вылета «пули» при выстреле.

Решение. Выстрел сделайте вертикально вверх, засеките высоту подъёма. В наивысшей точке кинетическая энергия равна потенциальной – из этого равенства найдите скорость.

33 . Горизонтально расположенный стержень массой 0,5 кг лежит одним концом на опоре, а другим – на съёмном столике демонстрационного динамометра. Каковы показания динамометра?

Решение. Общий вес стержня 5 Н. Так как стержень опирается на две точки, то вес тела распределяется на обе точки опоры поровну, следовательно, динамометр покажет 2,5 Н.

34 . На ученическом столе – тележка с грузом. Ученик слегка толкает её рукой, и тележка, пройдя некоторое расстояние, останавливается. Как найти начальную скорость тележки?

Решение. Кинетическая энергия тележки в начальный момент её движения равна работе силы трения на всём пути движения, следовательно, m 2 /2 = Fs. Чтобы найти скорость, надо знать массу тележки с грузом, силу трения и пройденный путь. Исходя из этого, необходимо иметь весы, динамометр, линейку.

35 . На столе лежат шар и куб, сделанные из стали. Массы их одинаковы. Вы подняли оба тела и прижали к потолку. Одинаковой ли потенциальной энергией они будут обладать?

Решение. Нет. Центр тяжести куба ниже центра тяжести шара, следовательно, потенциальная энергия шара меньше.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

(из книги В. Н. Ланге «Экспериментальные физические задачи на смекалку» - экспериментальные задачи в домашней обстановке)

1. Вам предложили найти плотность сахара. Как это сделать, располагая только бытовой мензуркой, если опыт нужно провести с сахарным песком?

2. Как с помощью 100-граммовой гирьки, трехгранного напильника и линейки с делениями приближенно определить массу некоторого тела, если она не особенно отличается от массы гирьки? Как поступить, если вместо гирьки дан набор «медных» монет?

3. Как с помощью медных монет найти массу линейки?

4. Шкала весов, имеющихся в доме, проградуирована только до 500 г. Как с их помощью взвесить книгу, масса которой около 1 кг, располагая также катушкой с нитками?

5. В вашем распоряжении имеются наполненная водой ванна, маленькая банка с широким горлышком, несколько копеечных монет, пипетка, цветной мелок (или мягкий карандаш). Как с помощью этих - и только этих - предметов найти массу одной капли воды?

6. Как с помощью весов, набора гирь и сосуда с водой определить плотность камня, если его объем невозможно измерить непосредственно?

7. Как различить, имея в распоряжении пружину (или полоску резины), шпагат и кусок железа, в какой из двух непрозрачных сосудов налит керосин, а в каком - керосин с водой?

8. Как, пользуясь весами и набором гирь, можно найти вместимость (т. е. внутренний объем) кастрюли?

9. Как разделить содержимое цилиндрического стакана, до краев наполненного жидкостью, на две одинаковые части, располагая еще одним сосудом, но другой формы и несколько меньшего объема?

10. Два товарища отдыхали на балконе и размышляли над тем, как определить, не открывая спичечных коробков, в чьем коробке осталось меньше спичек. А какой способ можете предложить вы?

11. Как определить положение центра масс гладкой палки, не пользуясь никакими инструментами?

12. Как измерить диаметр футбольного мяча с помощью жесткой (например, обычной деревянной) линейки?

13. Как найти диаметр небольшого шарика с помощью мензурки?

14. Необходимо возможно точнее узнать диаметр сравнительно тонкой проволоки, располагая для этой цели только школьной тетрадью «в клетку» и карандашом. Как следует поступить?

15. Имеется частично заполненный водой сосуд прямоугольного сечения, в котором плавает погруженное в воду тело. Как с помощью одной линейки найти массу этого тела?

16. Как с помощью стальной спицы и мензурки с водой найти плотность пробки?

17. Как, имея только линейку, найти плотность дерева, из которого изготовлена палочка, плавающая в узком цилиндрическом сосуде?

18. Стеклянная пробка имеет внутри полость. Можно ли с помощью весов, набора гирь и сосуда с водой определить объем.полости, не разбивая пробки? А если можно, то как?

19. Имеются железный лист, прибитый к полу, легкая деревянная палка (стержень) и линейка. Разработайте способ определения коэффициента трения дерева о железо с применением только перечисленных предметов.

20. Находясь в комнате, освещенной электрической лампой, нужно узнать, какая из двух собирающих линз с одинаковыми диаметрами имеет большую оптическую силу. Никаких специальных приборов для этой цели не дано. Укажите способ решения задачи.

21. Имеются две линзы с одинаковыми диаметрами: одна собирающая, другая рассеивающая. Как определить, какая из них обладает большей оптической силой, не прибегая к помощи приборов?

22. В длинном коридоре, лишенном окон, висит электрическая лампа. Ее можно зажечь и погасить выключателем, установленным у входной двери в начале коридора. Это неудобно, выходящему на улицу, поскольку до выхода он вынужден пробираться в темноте. Впрочем, вошедший и включивший при входе лампу тоже недоволен: пройдя коридор, он оставляет горящую напрасно лампу. А нельзя ли придумать схему, позволяющую включать и выключать лампу из разных концов коридора?

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

24. Как найти скорость истечения воды из водопроводного крана, имея цилиндрическую банку, секундомер и штангенциркуль?

25. Из неплотно прикрытого водопроводного крана тоненькой струйкой вытекает вода. Как с помощью только одной линейки можно определить скорость истечения воды, а также ее объемный расход (т. е. объем воды, вытекающий из крана в единицу времени)?

26. Предлагается определить ускорение свободного падения, наблюдая за струйкой воды, вытекающей из неплотно закрытого водопроводного крана. Как выполнить задание, располагая для этой цели линейкой, сосудом известного объема и часами?

27. Допустим, что вам нужно наполнить водой большой бак известного объема с помощью гибкого шланга, снабженного цилиндрической насадкой. Вы хотите знать, сколько времени продлится это скучное занятие. Нельзя ли его вычислить, располагая только линейкой?

28. Как с помощью гирьки известной массы, легкого шнура, двух гвоздей, молотка, кусочка пластилина, математических таблиц и транспортира определить массу некоторого предмета?

29. Как определить давление в футбольном мяче с помощью чувствительных весов и линейки?

30. Как с помощью цилиндрического сосуда с йодом и линейки определить давление внутри перегоревшей электрической лампочки?

31. Попробуйте решить предыдущую задачу, если нам разрешено использовать наполненную водой кастрюлю и весы с набором гирь.

32. Дана узкая стеклянная трубка, запаянная с одного конца. Трубка содержит воздух, отделенный от окружающей атмосферы столбиком ртути. Имеется также миллиметровая линейка. Определите с их помощью атмосферное давление.

33. Как определить удельную теплоту парообразования воды, располагая домашним холодильником, кастрюлей неизвестного объема, часами и равномерно горящей газовой горелкой? Удельную теплоемкость воды считать известной.

34. Нужно узнать мощность, потребляемую от городской сети телевизором (или другим электрическим прибором), с помощью настольной лампы, катушки с нитками, кусочка железа и электросчетчика. Как выполнить это задание?

35. Как найти сопротивление электрического утюга в рабочем режиме (сведения о его мощности отсутствуют) с помощью электросчетчика и радиоприемника? Рассмотреть отдельно случаи радиоприемников, питающихся от батарей и городской сети.

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

37. Как решить предыдущую задачу, если физического справочника не оказалось, но дополнительно к перечисленным предметам разрешено пользоваться электрической плиткой и кастрюлей с водой?

38. У имеющегося в нашем распоряжении подковообразного магнита стерлись обозначения полюсов. Конечно, существует множество способов узнать, какой из них является южным, а какой - северным. Но вам предложено выполнить это задание с помощью телевизора! Как вы должны поступить?

39. Как определить знаки полюсов немаркированной батареи с помощью мотка изолированной проволоки, железного стержня и телевизора.

40. Как узнать, намагничен ли стальной стержень, имея в распоряжении кусок медной проволоки и катушку с нитками?

41. Дочь обратилась к отцу, записывающему при свете лампы показания электросчетчика, с просьбой отпустить ее погулять. Давая разрешение, отец попросил дочь вернуться ровно через час. Как отец сможет проконтролировать длительность прогулки, не пользуясь часами?

42. Задача 22 довольно часто публикуется в различных сборниках и поэтому хорошо известна. А вот задание того же характера, но несколько более сложное. Придумайте схему, позволяющую включать и выключать электрическую лампу или какой-нибудь другой прибор, работающий от электросети, из любого числа различных пунктов.

43. Если поставить деревянный кубик на покрытый сукном диск проигрывателя радиолы близко к оси вращения, кубик будет вращаться вместе с диском. Если же расстояние до оси вращения велико, кубик, как правило, сбрасывается с диска. Как определить коэффициент трения дерева о сукно с помощью одной лишь линейки?

44. Разработайте метод определения объема комнаты с помощью достаточно длинной и тонкой нити, часов и гирьки.

45. При обучении музыке, балетному искусству, в тренировке спортсменов и для некоторых других целей часто используется метроном - прибор, издающий периодические отрывистые щелчки. Длительность интервала между двумя ударами (щелчками) метронома регулируется перемещением грузика по специальной качающейся шкале. Как проградуировать шкалу метронома в секундах с помощью нити, стального шарика и рулетки, если это не сделано на заводе?

46. Грузик метронома с неотградуированной шкалой (см. предыдущую задачу) нужно установить в такое положение, чтобы промежуток времени между двумя ударами был равен одной секунде. Для этой цели разрешено воспользоваться длинной лестницей, камнем и рулеткой. Как следует распорядиться этим набором предметов, чтобы выполнить задание?

47. Имеется деревянный прямоугольный параллелепипед, у которого одно ребро значительно превышает два других. Как с помощью одной только линейки определить коэффициент трения бруска о поверхность пола в комнате?

48. Современные кофемолки приводятся в действие электродвигателем небольшой мощности. Как, не разбирая кофемолки, определить направление вращения ротора ее двигателям

49. Два полых шара, имеющих одинаковую массу и объем, покрашены одинаковой краской, царапать которую нежелательно. Один шар изготовлен из алюминия, а другой - из меди. Как проще всего узнать, какой шар алюминиевый, а какой - медный?

50. Как определить" массу некоторого тела с помощью однородной рейки с делениями и куска не очень толстой медной проволоки? Разрешено также пользоваться физическим справочником.

51. Как оценить радиус вогнутого сферического зеркала (или радиус кривизны вогнутой линзы) с помощью секундомера и стального шарика известного радиуса?

52. Две одинаковые сферические колбы из стекла наполнены различными жидкостями. Как определить, в какой жидкости скорость света больше, располагая для этой цели только электрической лампочкой и листом бумаги?

53. Окрашенную целлофановую пленку можно использовать как простейший монохроматор - приспособление, выделяющее из сплошного спектра довольно узкий интервал световых волн. Как с помощью настольной лампы, проигрывателя с пластинкой (лучше долгоиграющей), линейки и листа картона с небольшим отверстием определить среднюю длину волны из этого интервала? Хорошо, если в вашем эксперименте будет участвовать товарищ с карандашом.

КАТЕГОРИИ