Практикум учителей физики «Методика проведения физического эксперимента и решение экспериментальных задач»
Скачать 0.77 Mb.
|
| § 8. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КУРСА «ОТКРЫТАЯ ФИЗКА» ПРИ ПОСТАНОВКЕ ЛАБОРАТОРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА ПО РАЗДЕЛУ «МЕХАНИКА» Систематическое и планомерное использование учителем компьютерного учебного эксперимента при изучении нового материала, фрагментарное включение исследовательской деятельности учащихся при решении познавательных задач или показ учителем образцов технологии познавательной деятельности с использованием компьютерного моделирования при изучении нового материала позволит в дальнейшем перейти к самостоятельному выполнению учащимися лабораторных работ, работ физического практикума и решения экспериментальных физических задач. Несмотря на широкое использование компьютера в учебном процессе, многие варианты их использования методически не отлажены. Опыт преподавания физики в школе показывает недостаточно развитое и несформированное умение учащихся проводить исследования с помощью НИТ. Постановка виртуального лабораторного эксперимента исследовательского характера возможна только при последовательном переходе по руководству познавательной деятельности школьников с использованием инструкций репродуктивного уровня к исследовательскому и проектно-конструктивному. Поэтому на первоначальном этапе внедрения НИТ и организации самостоятельной познавательной деятельности школьников учителю предпочтительно использование инструкций репродуктивного уровня. Сложность заключается в том, что для самого учителя разработка данного типа инструкций представляет творческую деятельность, поскольку он должен проструктурировать механизм познавательной деятельности школьников пооперационно, обеспечив условия достижения сформулированной цели. Ниже приводятся варианты инструкций, взяв которые за основу, учитель имеет возможность разработки аналогичных инструкций при использовании самых разнообразных имитационных моделей с учетом организации познавательной деятельности различного типа. Лабораторная работа. Тема: МАТЕМАТИЧЕСКИЙ МАЯТНИК Автор заданий А.В.Кавтрев.  1. В тетрадях сделайте записи о названии лабораторной работы, о параметрах, которые могут изменяться в данной компьютерной модели. 2. Нажмите кнопку «старт» и понаблюдайте за происходящим на экране. 3. Прервите движение маятника кнопкой «сброс». 4. Установите начальные параметры математического маятника: сила трения FTP отсутствует, угол отклонения от вертикали 20° и длина маятника 110 см. проведите компьютерный эксперимент, и получите график изменения координаты х(t), затем график скорости V(t). Введите два флажка одновременно и получите график изменения координаты x(t) и график скорости V(t) на одном чертеже. Сделайте вывод о разности фаз. Сделайте чертеж в тетрадях. 5. Увеличьте длину маятника до 130 см. Выясните, как при этом изменится период маятника. Какие изменения произойдут с графическими изображениями кинетической энергии Екин и потенциальной энергии Епот? 6. Уменьшите длину математического маятника до 90 см. Как изменился период маятника Т? Какие изменения произошли с амплитудными значениями кинетической энергии Екин и потенциальной энергии Епот? Запишите результаты в тетрадь. 7. Уменьшите угол отклонения от вертикали до 10°. Какие изменения при этом будут происходить? Запишите результаты в тетрадь. 8. Введите силу трения. Как можно получить затухающие колебания? Ответьте на вопрос и запишите результат в тетрадь. 9. Исследовательская задача. Определите экспериментально, через сколько секунд колебания прекратятся полностью при b = 0,8 кг с -1, l = 90 см, угле отклонения от вертикали 10°. Как при этом изменяются мгновенные значения кинетической энергии Екин и потенциальной энергии Епот? Запишите результаты в тетрадь. 10. Ответьте на любые два контрольных вопроса в тестовом виде. 11. Выполните любые два задания к лабораторной работе, результаты запишите в тетрадь. Задания к лабораторной работе «Математический маятник»: Математический маятник за 13 сек. совершил 6,5 полных колебаний. Найти период колебаний. Проведите компьютерный эксперимент и проверьте ответ. Тело, прикрепленное к нити, совершает гармонические колебания с частотой 0,5 Гц. Определите минимальное время, за которое тело проходит расстояние между положениями, соответствующими максимальным смещениям из положения равновесия. Проведите компьютерный эксперимент и проверьте ответ. Определите длину математического маятника, совершающего гармонические колебания с периодом 1,9 сек. Ускорение свободного падения считать равным 9,8 м/с2. Проведите компьютерный эксперимент и проверьте ответ. Период колебания математического маятника в результате изменения его длины возрос в 1,2 раза. Определите отношение конечной длины маятника к первоначальной. Проведите компьютерный эксперимент и проверьте ответ. Определите первоначальную длину математического маятника если при изменении длины до 1 м. период колебания уменьшился в 1,1 раза. Проведите компьютерный эксперимент и проверьте ответ. На сколько процентов следует изменить длину математического маятника, чтобы период его колебания увеличился на 20%. Проведите компьютерный эксперимент и проверьте ответ. Сделайте вывод о проведенной лабораторной работе. Лабораторная работа Тема: ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ИМПУЛЬСА  Цель: убедиться в справедливости закона сохранения импульса. Оборудование: ЭВМ, компьютерная программа «Открытая физика» (раздел «Упругие и неупругие соударения»). Ход работы. 1. Повторите по учебнику необходимый теоретический материал. 2. Оформите лабораторную тетрадь с указанием темы, оборудования и цели эксперимента. 3. Начертите в тетради таблицу 1. 4. С помощью мыши установите индикатор «упругий удар» и задайте значения m1, m2, υ01, υ()2 Значение запишите в таблицу. 5. Рассчитаете по установленным данным р1 р2 Σр с учетом направления векторов. Результаты запишите в таблицу. 6. Произведите упругий удар. Определите υ1, υ2. Запишите в таблицу. 7. Рассчитайте р1', р2', Σр' с учетом знака проекций векторов. Результаты занесите в таблицу. 8. Переключите мышь на индикатор «неупругий удар» и с теми же значениями m1, m2, υ0I, υ02 произведите неупругий удар. 9. Зафиксируйте значения υ1, υ2 в таблице для неупругого удара. Рассчитайте р1', р2', Σр и занесите в таблицу. 10. Переключите индикатор на «упругий удар». 11. Придайте массе m1 и скорости υ01 новые значения. Остальные параметры оставьте неизменными. 12. Повторите действия, описанные в пунктах 4 — 9. 13. Придайте m2 и υ 02 новые значения, параметры m1 и υ0l оставьте прежними. 14. Повторите действия 4 — 9. 15. После заполнения таблицы проанализируйте полученные результаты и сделайте вывод.
m1 и m2 - массы взаимодействующих тел; υ01 и υ02 — скорости тел до взаимодействия; р1 и р2— импульсы тел до взаимодействия; Σр — суммарный импульс системы тел до взаимодействия; υ1 и υ2— скорости тел после взаимодействия; р1'и р2'— импульсы тел после взаимодействия; Σр'— суммарный импульс системы после взаимодействия. р1= m1 υ 01 р2 = m2 υ 02 Σр = р1+ р2 р1'= m1 υ 1 р2'= m2 υ 2 Σр'= р1'+ р2' Контрольные вопросы 1. Что такое импульс тела. 2. Сформулируйте закон сохранения импульса. 3. Что называется ударом. Какие виды ударов существуют? 4. В каких системах выполняется закон сохранения импульса? §9. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КУРСА «ОТКРЫТАЯ ФИЗИКА» ПРИ РЕШЕНИИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ЗАДАЧ ПО РАЗДЕЛУ «МЕХАНИКА» Экспериментальная задача ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДАЛЬНОСТИ ПОЛЕТА ТЕЛА, БРОШЕННОГО ГОРИЗОНТАЛЬНО  Условие задачи. Вертикально вверх совершен выстрел из баллистического пистолета. Высота наибольшего поднятия пули Н зафиксирована и измерена. С некоторой высоты h из этого же пистолета совершен выстрел в горизонтальном направлении. Рассчитайте, в какой точке пуля коснется пола и проверьте расчеты с-помощью виртуального эксперимента. I ЭТАП. Решите задачу теоретически. Покажите результат учителю. II ЭТАП. Проверьте расчеты с помощью компьютерного эксперимента. Расположите баллистический пистолет так, чтобы пуля летела вертикально вверх. Задайте произвольное значение Vo. Определите наибольшую высоту поднятия пули Н. Вычислите начальную скорость пули для данного случая V0=  Совпадает ли рассчитанное значение с поставленным значением скорости на модели? Расположите баллистический пистолет на высоте h так, чтобы пуля была выпущена горизонтально. Вычислите время полета пули t0=  Вычислите дальность полета пули S = U0X ∙t= 2  Проведите виртуальный эксперимент и определите координату приземления пули. Сопоставьте зафиксированную координату приземления пули с рассчитанной дальностью полета. § 9. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КУРСА «ОТКРЫТАЯ ФИЗИКА» ПРИ ИЗУЧЕНИИ РАЗДЕЛА «ЭЛЕКТРИЧЕСТВО» Тема: ЗАКОН ОМА ДЛЯ УЧАСТКА ЦЕПИ (8-й класс) Изучение материала данной темы необходимо сопровождать большим количеством демонстраций. Из практики известно, что демонстрации со сборкой электрических цепей и измерением физических величин, характеризующих электрические цепи, занимают достаточно много времени. Поэтому, наряду с демонстрациями, проводимыми учителем, и лабораторными работами, выполняемыми учениками, целесообразно использовать компьютерные технологии. Так при выяснении зависимости силы тока от напряжения и от сопротивления проводника (закон Ома для участка цепи) при традиционной методике пришлось бы собирать и разбирать электрические цепи несколько раз, чтобы произвести измерения силы тока и напряжения и выяснения характера зависимости между ними. Естественно, что такая организация работы сопровождалась бы неоправданной потерей времени. Кроме того, не всегда удается получить строгое экспериментальное подтверждение закона Ома, вследствие неточности измерений, нагревания проводников при пропускании по ним электрического тока и др. причин. Использование учебных программ из курса «Открытая физика» представляет хорошую возможность для организации самостоятельной работы учащихся по изучению и закреплению данной темы. Включая компьютерный эксперимент в урок, надо иметь в виду, что восьмиклассники еще недостаточно обладают компьютерной грамотностью, и поэтому при организации работы с компьютером в этом возрасте, необходимо в большей степени практиковать фронтальную работу, а самостоятельную работу сопровождать памятками-подсказками, планами выполнения заданий и т. д. Данную работу можно организовать следующим образом. После повторения вопроса о силе тока и напряжении можно предложить учащимся выполнить следующие задания: 1. Откройте в разделе «Электричество и магнетизм» тему «Цепи постоянного тока». 2. Соберите электрическую цепь, состоящую из источника тока резистора, амперметра и вольтметра. 3. Установите следующие параметры: U = 1 В, R = 2 Ом. 4. Нажмите кнопку «счет» и определите силу тока в цепи. 5. Не изменяя сопротивления проводника, увеличьте напряжение в 2 раза, в 3 раза. 6. Нажмите кнопку «счет» и определите силу тока. 7. Как при этом изменилась сила тока? 8. Не изменяя сопротивления проводника, уменьшите напряжение до 2 В, до 1 В, 0,5 В. 9. Что произошло с силой тока? 10. Сделайте вывод о зависимости силы тока от напряжения. 11. Установите напряжение в цепи 4 В, сопротивление проводника 4 Ом. 12. Нажав кнопку «счет», определите силу тока. 13. Не изменяя напряжения, увеличьте сопротивление в два раза (8 Ом) в 3 раза. 14. Определите силу тока. Как изменилась сила тока в цепи? 15. Повторите эксперимент при прежнем напряжении (4 В) и сопротивлением 2 Ом (в 2 раза меньше первоначального). 16. Определите силу тока. 17. Как изменилась сила тока, по сравнению с первоначальной? После обсуждения результатов работы учащиеся сами смогут сформулировать закон Ома для участка цепи. Справедливость вывода необходимо проверить с помощью демонстрационного эксперимента. Для закрепления материала можно предположить учащимся решить следующие устные задачи: 1. Напряжение на участке цепи равно 2,5 В. Сопротивление 5 Ом. Чему равна сила тока в цепи? Проверьте результат на модели. 2. Сопротивление участка цепи 3 Ом. Напряжение 2 В. каким станет сила тока при увеличении напряжения в 4 раза? Проверьте экспериментально. 3. В электрической цепи напряжение и сопротивление уменьшили в три раза. Как при этом изменилась сила тока? Проверьте справедливость ответа экспериментально, задав произвольные первоначальные значения напряжения и силы тока. 4. В электрической цепи напряжение уменьшили в 2 раза, а сопротивление увеличили в 3 раза. Как изменилась сила тока? Проверьте ответ. С данной программой можно провести лабораторную работу «Изучение последовательного и параллельного соединения проводников», изучить темы «Электрические цепи» и др. В качестве другого примера использования курса «Открытая физика» при изучении раздела «Электричество» приведем один из возможных вариантов проведения лабораторной работы «Исследование ЭДС в движущихся проводниках» Лабораторная работа. Тема: ЭДС ИНДУКЦИИ В ДВИЖУЩИХСЯ ПРОВОДНИКАХ Цель работы: исследовать ЭДС индукции в движущемся проводнике — выяснить зависимость ЭДС индукции от модуля вектора магнитной индукции, длины активной части проводника и скорости его движения. В работе используется модель движения проводника в магнитном поле из образовательной программы «Открытая физика». Модель позволяет изменять величину и направление скорости движения проводника, величину и направление вектора магнитной индукции, длину активной части проводника и его сопротивление. Значение ЭДС определяется непосредственно на модели.  Теория. Явление электромагнитной индукции было открыто выдающимся английским физиком Фарадеем в 1831 г. ЭДС индукции в замкнутом контуре равна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром, взятой со знаком минус. ε ind = - ΔФ/Δt Исходя из определения электромагнитной индукции, ε ind возникает за счет изменения магнитного потока. Однако εind может возникнуть и за счет перемещения контура или его частей в неизменяемом во времени магнитном поле. Это случай, движущихся в магнитном поле проводников. При этом возникновение ЭДС индукции объясняется действием силы Лоренца на электроны в движущихся проводниках, которая играет роль сторонней силы. Рассмотрим в качестве примера возникновение ЭДС индукции в прямоугольном контуре, помещенном в однородное магнитное поле, перпендикулярное плоскости контура. Пусть одна из сторон контура, длина которой равна L, скользит со скоростью по двум другим сторонам. На свободные заряды на этом участке контура действует сила Лоренца. Одна из составляющих этой силы, связанная с переносной скоростью зарядов, направлена вдоль проводника. Величина этой составляющей Fл = qυB Работа этой составляющей силы Лоренса на пути равна А = FлL = qυBL По определению ЭДС ε ind = -А/q = υBL В других, неподвижных, частях контура ЭДС равна нулю. Этому соотношению можно придать привычный вид. За время Δt площадь контура изменяется на ΔS= - LυΔt. Изменение магнитного потока за это время ΔФ =-BLυΔt. Следовательно: ε ind = -ΔФ/Δt Если сопротивление цепи равно R, то в ней потечет индукционный ток, равный ε ind/R. Ход выполнения работы. ЗАДАНИЕ 1. Установите с помощью кнопки «выбор» следующие первоначальные значения: υ= 5,00 м/с, L = 0,50 м, R = 2,00 Ом, В = - 0,1 Тл. Изменяя только значение В с шагом 0,02 Тл, определите ЭДС индукции для каждого случая. Заполните таблицу.
Начертите график зависимости ЭДС от В. Сделайте вывод о зависимости ЭДС индукции от модуля и направления вектора магнитной индукции. ЗАДАНИЕ 2. Установив первоначальные значения, исследуйте зависимость ЭДС индукции от длины проводника. Заполните таблицу:
Начертите график зависимости ЭДС от L. Сделайте вывод о зависимости ЭДС индукции от длины проводника. ЗАДАНИЕ 3. Установив первоначальные значения, исследуйте зависимость ЭДС индукции от скорости и направления проводника. Заполните таблицу.
Начертите график зависимости ЭДС от υ . Сделайте вывод о зависимости ЭДС индукции от модуля и направления скорости движения проводника. Анализируя выводы, сделанные в заданиях 1 — 3, получите формулу для расчета ЭДС индукции в проводниках, движущихся перпендикулярно вектору магнитной индукции. ОБРАЗЕЦ ВЫПОЛНЕННОЙ РАБОТЫ УЧАЩИМИСЯ Лабораторная работа Тема: ИССЛЕДОВАНИЕ ЭДС ИНДУКЦИИ В ДВИЖУЩИХСЯ ПРОВОДНИКАХ Цель работы: исследовать ЭДС индукции в движущемся проводнике — выяснить зависимость ЭДС индукции от модуля вектора магнитной индукции, длины активной части проводника и скорости его движения. Оборудование: компьютер, программа «Открытая физика» (модель «Электромагнитная индукция»).
Вывод: ЭДС индукции прямо пропорциональна модулю вектора магнитной индукцию. 
Вывод: ЭДС индукции прямо пропорциональна длине проводника.  Задание 3.
Вывод: ЭДС индукции прямо пропорциональна скорости движения проводника.  Анализируя выводы заданий 1, 2 и 3 можно сказать, что ЭДС индукции равна произведению модуля вектора магнитной индукции длины проводника и скорости его движения в магнитном поле (при движении перпендикулярно направлению вектора магнитной индукции). ε ind=qυВ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Похожие:
 | Рабочая программа дисциплины Целью изучения дисциплины является: изучение основных физических явлений и идей, овладение фундаментальными понятиями, законами и... | | Представленная на городской конкурс мультимедийных пособий для учителей... В пособии рассматривается методика проведения 6 уроков обучения основам языка гипертекстовой разметки документов |
 | Программа курса, тематическое и поурочное планирование Практическая работа №1. Решение экспериментальных задач по темам «Важнейшие классы неорганических соединений» и «рио» | | План Введение 3 Глава Методика проведения нетрадиционных уроков физики... «Методика проведения нетрадиционных форм уроков и внеклассных мероприятий по физике» |
| Презентация «Решение задач с помощью кругов Эйлера». Презентация... Интегрированное занятие математического кружка (математика + информатика) в 5-м классе по теме "Решение задач с помощью кругов Эйлера.... | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... ПР№1. Решение экспериментальных задач по темам «Важнейшие классы неорганических соединений» и «Реакции ионного обмена» |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Тема урока: Практическая работа «Решение экспериментальных задач по теме «Гидролиз. Реакции ионного обмена» | | Повышение квалификации учителей по курсу «методика формирования информационной... В статье представлен опыт проведения занятий по дополнительной профессиональной образовательной программе повышения квалификации... |
| Соли. Основания. Цели урока Методы: работа с технологическими картами, беседа с учащимися, лабораторные опыты, демонстрационный эксперимент, работа по карточкам... | | Программа по футболу для образовательных учреждений направлена на... Футбол всеми любимая и доступная для любого возраста игра, для организации и проведения которой, необходим минимальный набор спортивного... |
| «Решение задач по физике координатным методом» в 10 «а» классе Я, Кутузова Светлана Николаевна, учитель физики высшей категории, преподаю физику в | | Проект «Книга на уроке» Урок физики в 7 классе «Решение задач на... Обучающие: сформировать умение применять формулы расчета механической работы и мощности для решения расчетных и качественных задач... |
| Методические рекомендации по изучению дисциплины «Методика физического... Курс «Методика физического воспитания детей с проблемами в развитии» призван подготовить студентов к работе с детьми, имеющими отклонения... | | Для создания экспериментальной установки и проведения моего эксперимента... Понятие «вязкость» можно рассматривать с двух точек зрения: с точки зрения молекулярной физики и с точки зрения механики |
| Урок физики в 10 классе по теме: «Деформации и силы упругости» Образовательные: углубить и систематизировать знания о деформации твердых тел, сформулировать закон Гука, рассмотреть причинно-следственные... | | Методика утренней гимнастики в старшей группе На основе полученных данных в ходе эксперимента мы создали систему воспитания младших школьников. Вам предлагается два варианта проведения... |
