Методические рекомендации по изучению дисциплины дн(М). Ф. 3 Технологии и методики обучения физике основная образовательная программа подготовки бакалавра по направлению

ОПЫТ 1. Проявление инерции Оборудование: тележка, брусок деревянный, мешок с песком. Д ля проведения такого опыта можно воспользоваться тележкой от прибора по кинематике и динамике с вертикально расположенным на ней деревянным бруском. Резким толчком тележку приводят в движение, при этом брусок опрокидывается. Вернув тележку в исходное положение, вновь устанавливают на ней брусок и плавно разгоняют вдоль стола. Натолкнувшись на препятствие, тележка останавливается, а стоящий на ней брусок падает вперед. Вывод по опыту: ОПЫТ 2. Невесомость при падении тел Оборудование: груз наборный 2 кг, штатив универсальный, шнур, полоска бумаги, мешок с песком. На прочном шнурке, пропущенном через кольцо штатива, подвешивают груз в 2 кг, состоящий из отдельных цилиндрических гирь. На другом конце шнура делают петлю, которую зацепляют за крючок муфты на стержне штатива, как показано на рисунке. Между гирями наборного груза закладывают полоску газетной бумаги, и свободный конец прочно зажимают в лапке штатива. Отцепив петлю шнурка, медленно спускают груз. Груз натягивает и разрывает бумажную полоску. Из этого можно заключить, что бумажная полоска была достаточно сильно прижата гирей. Заменяют порванную полоску бумаги такой же целой, отцепляют шнурок и отпускают его. Груз свободно падает, а бумага, освободившись, повисает на лапке штатива. Вывод по опыту: ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________ ОПЫТ 3. Опыты по динамике с машиной Атвуда Оборудование: машина Атвуда настольная электрифицированная, секундомер демонстрационный, выпрямитель ВС-4-12 (или батарея аккумуляторов на 6В), выключатель демонстрационный, проводники соединительные. Изучите по инструкции машину Атвуда. Электрическую схему собирают согласно рисунка 1. Перекладывая дробинки из полости одного груза в другой, добиваются такого положения, чтобы грузы при легком толчке двигались практически равномерно. Верхний край кронштейна с приемным столиком устанавливают против деления 20 и стопорят его. На первый груз кладут перегрузок 4 г, поднимают его до нулевого деления и включают электромагнитный зажим. Приемный столик поднимают вверх до упора, стрелку секундомера устанавливают на нуль. Выключают цепь. После остановки секундомера отсчитывают время движения грузов при перемещении на 20 см. Опыт повторяют. Затем приемный столик устанавливают против деления 80 и определяют время движения грузов на этом участке пути. Убеждаются, что время движения грузов на отрезке 20 и 60 см (80 – 20 см) одинаково. Следовательно, движение тела под действием постоянной силы будет равноускоренным. Зная перемещение S2=80 см и время движения на этом отрезке пути, подсчитывают ускорение. Устанавливают перегрузок 2 г вместо 4 г. Опыт повторяют 2 – 3 раза. Подсчитывают ускорение во второй серии опытов. По результатам опытов делают вывод о зависимости ускорения от действующей силы. Для изучения зависимости ускорения от массы тела используют данные опытов по движению системы под действием перегрузка 2 г. Затем от каждого груза отвинчивают нижнюю половину, уменьшая тем самым массу всей системы вдвое. Выполняют третью серию опытов: определяют время движения малых грузов под действием перегрузки 2 г. Вновь подсчитывают ускорение и делают вывод о зависимости ускорения от массы. Вывод по опыту: Вопросы. 1. Как повысить точность определения ускорения в опытах с машиной Атвуда? 2. Как более подробно раскрыть перед учащимися выражение: "от каждого груза отвинчивают нижнюю половину, уменьшая тем самым массу всей системы вдвое?" ОПЫТ 4. Определение центростремительного ускорения Оборудование: диск вращающийся с принадлежностями, штатив универсальный, электродвигатель универсальный, регулятор напряжения РНШ, метроном. Для вращения диска удобно использовать электродвигатель, рассчитанный на напряжение 220 В. Число оборотов электродвигателя можно менять с помощью регулятора напряжения РНШ. На ось электродвигателя и шкив диска набрасывают кольцо, изготовленное из прочной нити. При демонстрации опыта по определению центростремительного ускорения установку собирают по рисунку 2. Метроном устанавливают на отсчет секунд. Включают регулятор напряжения в сеть, медленно вращая ручку РНШ, добиваются такого вращения, при котором груз тахометра устанавливается против первого большого деления. Сравнивая число оборотов с ударами метронома, убеждаются, что диск делает 0,5 об/с. При дальнейшем увеличении числа оборотов добиваются устойчивого состояния, когда диск делает 1 об/с. Замечают, что груз тахометра находится против второго большого деления. Зная число оборотов в секунду, легко подсчитать центростремительное ускорение для любой вращающейся точки. В качестве определенной точки удобно брать деления шкалы желоба 10 – 30 см. Вывод по опыту: Вопрос. Чему равно центростремительное ускорение для точки на желобе с оцифрованным делением 20, если груз тахометра устанавливается при вращении диска на втором большом делении? (Принять g=10 м/с2.) ОПЫТ 5. Подтверждение второго закона Ньютона Оборудование: диск вращающийся с принадлежностями, электродвигатель, штатив универсальный, регулятор напряжения РНШ, динамометр с круглой шкалой, динамометр трубчатый. Установку собирают по рисунку 3. При вращении диска тесьма тянет груз с силой, которую показывает динамометр, т. е. с силой, вызывающей центростремительное ускорение. В предлагаемой установке выполняют две регулировки: изменение числа оборотов с помощью РНШ и подбор радиуса вращения груза перемещением динамометра в вертикальном направлении. Динамометр перемещают при отпущенных винтах муфты, скользящей вдоль стального стержня штатива. Радиус вращения можно менять изменением длины тесьмы. Опыт проводят в следующей последовательности. С помощью динамометра убеждаются, что масса одного катка (0,5 кг) в два раза больше массы другого (0,25 кг). Груз массой 0,5 кг устанавливают на желоб и зацепляют его за тесьму. Регулировкой длины тесьмы и перемещением динамометра устанавливают радиус вращения 20 см, при показании динамометра 1 Н. Включают электродвигатель. Изменением скорости вращения с помощью РНШ добиваются такого состояния, при котором динамометр показывает 1 Н. По маятниковому тахометру замечают, что диск делает 0,5 об/с. Сравнивают два значения ускорения, одно из которых подсчитывают по формуле: а=F/т, а другое по формуле: а1=4л2п2R. Значения F, т, п, R определяют опытно. Регулятором напряжения РНШ увеличивают скорость вращения, доведя до такого значения, при котором динамометр показывает 4 Н. По тахометру отмечают, что диск делает 1 об/с. Убеждаются, что ускорение в этом случае в 4 раза больше. Вместо груза массой 0,5 кг за тесьму зацепляют груз массой 0,25 кг. С помощью РНШ устанавливают скорость вращения 1 об/с, контролируя это тахометром. Отмечают, что показание динамометра равно 2 Н. Убеждаются, что при одном и том же ускорении, но при уменьшении массы тела в 2 раза нужно приложить силу в 2 раза меньше. Вывод по опыту: Вопросы. 1. Чему будет равно показание динамометра, если в опыте радиус вращения тела при одном обороте в секунду установить на делении <30>; масса тела равна 0,5 кг? 2. Можно ли по шкале маятникового тахометра отсчитывать центростремительное ускорение вращающегося тела? ОПЫТ 6. Подтверждение третьего закона Ньютона Оборудование: динамометр с круглой шкалой, динамометр трубчатый на 5 Н. штатив универсальный, электромагнит разборный, батарея аккумуляторов (3,5 В), выключатель демонстрационный, проводники. Установку собирают по рисунку 4. Для крепления электромагнита на оси динамометра с круглой шкалой в ручке электромагнита сделано осевое отверстие диаметром 5 мм. (В установке расстояние между якорем и сердечником электромагнита должно быть около 15 мм.) Электромагнит через выключатель подключают к батарее аккумуляторов 3,5 В. Перед началом опыта динамометры корректируют, т. е. диски динамометров поворачивают до совпадения нулевого деления со стрелкой. При замыкании цени электромагнита якорь притягивается, и оба динамометра показывают одинаковую силу. Перемещая динамометр вдоль штатива, замечают, что в любом случае показания динамометров будут одинаковы. Вывод по опыту: Вопрос. Можно ли для демонстрации опыта применить дисковый и трубчатый динамометры? два трубчатых динамометра? Контрольные вопросы 1) Каковы недостатки опытов с настольной электрифицированной машиной Атвуда? 2) В чем недостатки способа вращения диска при демонстрации опытов 2 и 3? 3) Каковы достоинства (и недостатки) демонстрации опыта 3? 4) Как можно иначе продемонстрировать третий закон Ньютона? РАБОТА № 3. КИНЕМАТИКА Цель: овладеть приемами работы со школьными секундомерами, усвоить основные демонстрации по кинематике прямолинейного движения, ознакомиться с разными вариантами опытов по кинематике. Задание1. Изучите по школьному учебнику тему «Основы кинематики». Запишите определения и формулы: Средняя скорость ……………….…………………………………………………. Мгновенная скорость ....…………………………………………………………...... Что показывает ускорение ...……………………………………………………… Перемещение .....…………………………………………………………………… Система отсчёта ....…………………….……………………................................... Равномерное движение................................................................................................. Равноускоренное движения.......................................................................................... Вектор............................................................................................................................ Проекция вектора на ось............................................................................................... Законы движения........................................................................................................... ......................................................................................................................................... Задание2. Изучите по описанию секундомер электромеханический демонстрационный СЭД, счетчик-секундомер электронный школьный ССЭШ, метроном. Секундомер демонстрационный СЭД (рис.1) служит для измерения времени от 0 до 12сек. с точностью до 0,01с; прибор применяют также в качестве датчика времени. Секундомер питается от сети переменного тока напряжением 220 или 127В. На лицевой панели прибора смонтированы выключатель сети, переключатель рода работы на два положения Секундомер, Датчик, зажимы Вход и Выход. Большая шкала содержит 100 делений (цена деления 0,01 с), а малая-12 делений (цена деления 1с). Две красные стрелки служат для установки времени, когда прибор работает в режиме датчика. На верхней крышке корпуса смонтированы две кнопки: Пуск, Установка нуля. Для работы прибора в режиме секундомера переключатель рода работы устанавливают в положение Секундомер. После установки ключа в положение Вкл начинает работать электродвигатель прибора, шум которого слышен достаточно хорошо. Нажатием кнопки Установка нуля включают привод, вращающий черные стрелки. Стрелки вращаются до момента установки на нуль. Так прибор приводится в исходное положение. При нажатии на кнопку Пуск или при замыкании зажимов Вход начинается отсчет времени. Стрелки останавливаются сразу же после отпускания кнопки Пуск или размыкания зажимов Вход. Для установки прибора в исходное положение нужно вновь кратковременно нажать кнопку Установка нуля. Для применения прибора в качестве датчика времени переключатель рода работы устанавливают в положение Датчик. С помощью ручки управления красными стрелками устанавливают значение секунд и сотых долей секунды интервала времени, который должен отсчитать секундомер. Нажатием кнопки Пуск начинается отсчет установленного интервала времени, остановка стрелок осуществляется автоматически. Во время отсчета зажимы Выход будут замкнутыми. Счетчик-секундомер электронный школьный ССЭШ (рис.2) предназначен для измерения времени от 0 до 9,99 сек. с точностью до 0,01 с, а также для отсчета электрических импульсов или замыканий от 1 до 999. Секундомер питается от сети переменного тока напряжением 220 или 127 В. На лицевой панели прибора смонтированы сетевой выключатель, сигнальная лампочка, переключатель рода работы, кнопки «Сброс» и «Пуск», входные зажимы, окна декатронов. На кольцевых обрамленьях декатронов нанесены шкалы от 0 до 9; над обрамленьями даны обозначения хI, х0,1, х0,01, служащие соответственно для отсчета секунд, десятых и сотых долей секунды. Счетчик-секундомер работает в трех режимах: Электрические импульсы, Секунды, Механические замыкания. Работу счетчика проверяют следующим образом. Включают вилку прибора в сеть, устанавливают тумблер в положение «Вкл» (при этом загорается сигнальная лампа). После прогрева ламп нажимают кнопку Сброс, при этом разряд (светящаяся точка) на всех декатронах должен установиться против деления «О». Переключатель рода работы устанавливают в положение Механические замыкания. При каждом нажатии на кнопку Пуск или при замыкании зажимов Вход на первом справа декатроне разряд перескакивает на следующее деление. Так осуществляется счет замыканий до 999. При нажатии на кнопку Сброс прибор переходит в исходное положение. Затем переключатель устанавливают в положение Секунды. При нажатии на кнопку Пуск или при замыкании зажимов Вход секундомер начинает отсчитывать время. При отпускании кнопки (или размыкании зажимов) отсчет времени прекращается. Счетчик-секундомер комплектуют тремя панелями, две из которых имеют подвижные площадки и по два зажима, на третьей смонтирован электромагнит, четыре зажима и выключатель. При установке площадки в исходное положение (перпендикулярно панели) смонтированные внутри одной панели контакты размыкаются (панель НО с нормально отомкнутыми контактами), у другой панели (НЗ с нормально замкнутыми контактами) контакты замыкаются. Контакты соединены с зажимами. Все панели снабжены стержнями, с помощью которых они укрепляются в муфтах штатива. Панели НО и НЗ применяют в том случае, если необходимо автоматически определить время движения тела на определенном участке. Па концах этого участка устанавливают панели со взведенными площадками. Движущееся тело поочередно сбивает площадки, что приводит вначале к замыканию цени секундомера, а затем к ее размыканию. Панель с электромагнитом снабжена двухполюсным переключателем, который одновременно или включает электромагнит и размыкает зажимы СП, или отключает электромагнит и замыкает зажимы СП. Питание к электромагниту подводят от аккумулятора или выпрямителя ВС-4-12 через зажимы «4 В». Метроном предназначен для громкого отсчета равных промежутков времени порядка секунды. Прибор представляет собой часовой механизм, снабженный ударником (рис. 3). Маятник механизма в виде стальной полосы выступает из корпуса вверх. На маятнике находится передвижной груз, позволяющий менять частоту колебании в пределах от 40 до 208 ударов в минуту. За маятником расположена вертикальная шкала, позволяющая установить движок в соответствии с выбранной частотой колебаний. Сбоку на корпусе имеется ключ. Чтобы завести пружину механизма, нужно сделать 4—5 оборотов по направлению часовой стрелки. При хранении движок опускают вниз, конец маятника убирают под планку, укрепленную выше шкалы, а затем закрывают крышкой. ОПЫТ 1. Определение мгновенной скорости Оборудование: желоб, шар (или прибор по кинематике и динамике), секундомер СЭД, счетчик секундомер ССЭШ, линейка демонстрационная, штатив универсальный. Установку собирают но рис. 4. Желоб укрепляют в лапках штатива под некоторым углом к горизонту. На отдельном штативе (или па подставках) с помощью муфт укрепляют панели НО и ИЗ, которыми комплектуется ССЭШ. При сборке панелей предусматривают их регулировку по высоте и расстоянию между ними. Панели устанавливают так, чтобы поднятые площадки располагались над желобом. Над панелями в лапках штатива устанавливают демонстрационный метр. Электрическую цепь установки собирают по рисунку 5. По ходу движения шарика сначала устанавливают панель НО, а затем Н3; расстояние между панелями 20 см. При демонстрации опыта панели НО и НЗ устанавливают на равных расстояниях от точки, где предполагается измерить скорость. Площадки и секундомер приводят в исходное состояние. Пускают шар с наивысшей точки желоба. При движении шар сбивает площадки. По секундомеру отсчитывают время, а по линейке определяют расстояние между площадками. Полученные данные позволяют рассчитать скорость. Затем уменьшают расстояние между площадками до 0,1 м и вновь производят 2—3 измерения времени. Рассчитывают скорость. Опыты проводят как с секундомером СЭД, так и со счетчиком–секундомером ССЭШ. Вместо желоба и шарика можно применить прибор по кинематике и динамике. Опыт проводится в той же последовательности. Вывод по опыту: Вопросы. 1) Как зависит погрешность измерения от угла наклона желоба и от участка пути? 2) В каком положении находятся контакты панелей НО и НЗ, если в исходное положение поставлена площадка НЗ, площадка НО? ОПЫТ 2. Подтверждение соотношения путей, пройденных за равные промежутки времени при равноускоренном движении. Оборудование: желоб, шар (или прибор по кинематике и динамике), секундомер СЭД или ССЭШ, штатив универсальный, линейка демонстрационная. Установку собирают по рисунку 6, а электрическую схему по рисунку 7. Желоб устанавливают под таким углом к горизонту, чтобы шар двигался по наклонной плоскости 2—3 с. Нулевое деление демонстрационной линейки устанавливают против переднего края шара, приставленного к электромагниту. Опыт проводят в следующей последовательности. Поднятую площадку панели НЗ устанавливают прошв деления линейки 0,1 м. Замыкают цепь электромагнита тумблером на панели и подводят к нему стальной шарик. Ставят секундомер в исходное положение. Тумблером размыкают цепь электромагнита (при этом включается цепь секундомера, и он начинает отсчет времени). Шар скатывается по наклонной плоскости, ударяет о площадку панели НЗ и размыкает цепь секундомера. Секундомер показывает время движения шара от электромагнита до площадки панели НЗ, т.е. на начальном участке S1=0,1 м. Опыт повторяют 2—3 раза. Затем площадку устанавливают у деления линейки 0,4 м. Определяют время движения на пути S=0,4 м и подсчитывают время на участке S2= S–S1. Опыт повторяют. Наконец, устанавливают поднятую площадку панели Н3 у деления 0,9 м и находят время движения на последнем участке длиной S 3=0,5 м. В результате опытов убеждаются, что последовательные участки S1==0,1 м, S2==0,3 м, S3=0,5 м шар проходит за равные промежутки времени. В опыте можно применять любой секундомер (СЭД или ССЭШ), а также любой прибор по кинематике. Вывод по опыту: Вопрос: "Есть ли ошибки в рассуждении?" 1) Соотношение путей можно подтвердить другими опытами. 2) Можно выбрать только участки 0,1 0,4 м и 0.4—0,9 м. 3) Применив панели НО и НЗ, можно найти время на участках 0,1—0,4 м и 0,4 0,9 м. 4) В результате опытов время движения шара на этих участках должно оказаться одинаковым. ОПЫТ 3. Определение ускорения свободного падения Оборудование: секундомер СЭД, счетчик-секундомер ССЭШ, шар стальной, штатив универсальный, ящик с песком. Установку собирают по рисунку 8, а электрическую цепь по рисунку 7. Панель ИЗ устанавливают на такой высоте, чтобы расстояние от поднятой площадки до подвешенного к электромагниту шара было равно 1,0 м. Опыт проводят следующим образом. Тумблером включают электромагнит, взводят площадку панели НЗ, устанавливают секундомер и исходное положение, подносят шар к электромагниту. После размыкания тумблером цени электромагнита и срабатывания контактов напели ИЗ отсчитывают время движения шара на расстоянии 1,0 м. Опыт повторяют 2 – 3 раза. Полученные данные позволяют рассчитать ускорение свободного падения. Для опытов можно применить любой демонстрационный секундомер. Вывод по опыту Вопрос. На предложенной установке можно показать, что свободное падение является равноускоренным движением. Можно ли в этом случае панель НЗ устанавливать в точках 0,2 и 0,6 м? 0,4 и 0,9 м? Почему? ОПЫТ 4. Относительность движения Оборудование: желоб, два шара с разным покрытием, штатив универсальный. Желоб укрепляют в штативе под некоторым углом к горизонту. Для демонстрации опыта по наклонной плоскости пускают одновременно два шара. Вначале шар с большим коэффициентом трения устанавливают впереди и наблюдают одновременное скатывание шаров, т. е. наблюдают движение шаров относительно желоба и покой относительно друг друга. Затем шар с меньшим коэффициентом трения устанавливают впереди, шары отпускают одновременно и наблюдают увеличение расстояния между ними, т. е. наблюдают движение шаров относительно желоба и относительно друг друга. Вывод по опыту ОПЫТ 5. Равномерное движение Оборудование: трубка стеклянная с наклеенной полосой белой бумаги вдоль трубки, штатив универсальный, блок, грузы на нити. линейка демонстрационная, тушь, кисть, губка, метроном. Установку собирают по рисунку 9. Груз, движущийся в воде внутри стеклянной трубки, и груз вне трубки подбирают так, чтобы система двигалась со скоростью 0,1 м/с. Под удары метронома через каждые 2 с в месте расположения груза отмечают кистью штрихи на поверхности стеклянного цилиндра. (Штрихи на стекло наносят так, чтобы они хорошо просматривались на фоне белой бумаги.) За каждые 2 с система проходит одинаковые расстояния (по 0,2 м). Затем штрихи делают через каждую секунду и, наконец, через каждые 0,5 с (каждый раз стирая нанесенные ранее штрихи). Серию опытов повторяют с перегрузком, под действием которого система движется несколько быстрее. Вывод по опыту: Вопрос. Можно ли продемонстрировать равномерное движение, если в стеклянную трубку с водой опускать пластмассовые шары, если закрытую пробками стеклянную трубку с пузырьком воздуха поворачивать на 180° до вертикального положения? ОПЫТ 6. Свободное падение тел.

Похожие:

	Методические рекомендации по изучению дисциплины «Основы социологии»... Основная образовательная программа подготовки бакалавра по направлению подготовки бакалавра		Методические рекомендации по изучению дисциплины б. 5 Физика основная... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
	Методические рекомендации по изучению дисциплины б7 архитектура компьютеров... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования		Методические рекомендации по изучению дисциплины основная образовательная... Цели освоения дисциплины содействовать развитию профессиональной компетентности бакалавра в области психолого педагогического образования...
	Методические рекомендации по изучению дисциплины сд. М. Ф3 Физическая... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования		Методические рекомендации дисциплины в. 2 Информационные системы... Целями и задачами освоения дисциплины (модуля) в. 2 Информационные системы и технологии в экономике являются
	Методические рекомендации по изучению дисциплины «семьеведение» Основная... Цель освоения дисциплины «Семьеведение» ввести студентов в область теоретических и прикладных наук, изучающих семью, ее проблемы,...		Методические рекомендации по изучению дисциплины «семьеведение» Основная... Цель освоения дисциплины «Семьеведение» ввести студентов в область теоретических и прикладных наук, изучающих семью, ее проблемы,...
	Методические рекомендации по изучению дисциплины «теория измерений... Цель освоения дисциплины «Теория измерений в социологии» формирование у студентов навыков практического использования наиболее эффективных...		Методические рекомендации к изучению дисциплины б. 15 Социальная... Пк-3: быть готовым к посреднической, социально-профилактической, консультационной и социально-психологической деятельности по проблемам...
	Методические рекомендации по изучению дисциплины «Социальная работа»... Цели освоения дисциплины «Социальная работа» формирование системных знаний о теории и методологии социальной работы как науки и практики,...		Методические рекомендации по изучению дисциплины «Современные теории... Цель освоения дисциплины «Современные теории социального благополучия» изучение различных аспектов современных теорий социального...
	Методические рекомендации по изучению дисциплины «Теория социальной... «Теория социальной работы» является формирование системных знаний по теории и методологии социальной работы как области познания...		Методические рекомендации по изучению дисциплины «Теория организаций»...
	Методические рекомендации по изучению дисциплины «Научно-исследовательская...		Методические рекомендации по изучению дисциплины дв 2 Научная организация... Б дв организация научно-исследовательской работы студентов являются формирование системы знаний об организации и проведении различных...