Богдан Людмила Леонидовна г. Тарко-Сале 2009 год программа

Вид материала

Программа

Содержание Основные цели курса. Требования к уровню обученности и подготовки Общие рекомендации к проведению занятий. Ожидаемые результаты Содержание программы Экспериментальные работы (15 часов). 2.Тепловые явления. 3.Электрические явления. Повторительно-обобщающий урок.(1 урок) Тема урока Всесоюзные олимпиады по физике Экспериментальное исследование: «Определение плотности вещества». Рекомендации для проведения экспериментальных работ. Систематической называют такую погрешность, которая остается постоянной или закономерно изменяется при повторных измерениях одно Измерительным прибором называют такое устройство, с помощью которого осуществляется сравнение измеряемой величины с единицей изм Случайные погрешности-ошибки, появление которых не может быть предупреждено. Промахи и грубые погрешности - чрезмерно большие ошибки, явно искажающие результат измерения. При лабораторных методах измерений требуется более точно указать значение измеряемой величины, чем это допускает однократное ее Классы точности приборов. Приведенная погрешность это отношение абсолютной погрешности ... Полное содержание

Подобный материал:

• Проектная декларация по строительству Пятиэтажного жилого дома №4 по ул. Таёжная, 107.02kb.
• Итоги III всероссийской олимпиады 2011 года «Ремесло и ремесленники в прошлом и настоящем», 389.25kb.
• Положение о гарантиях и компенсациях для лиц, работающих в организациях, финансируемых, 165.62kb.
• Публичный доклад моу средняя общеобразовательная школа №3 г. Тарко-Сале за 2009 – 2010, 2972.51kb.
• Кособукиной Натальей Ильиничной Тарко-Сале 2004 год Что музыки прекрасней? сценарий, 115.42kb.
• Становление православия в Надым–Пур-Тазовском междуречье-2, 725.32kb.
• 3 Факторы антропогенного воздействия производственной и хозяйственной деятельности, 222.23kb.
• Публичный доклад муниципального бюджетного, 578.67kb.
• Документация об аукционе > подготовка заявки на участие в аукционе, 1449.91kb.
• Решение по определению единой теплоснабжающей организации 15 часть обосновывающие материалы, 1119.59kb.

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Тарко-Салинская средняя общеобразовательная школа №2»


Утверждаю:

Директор школы

Согласовано: ____________ Дюшко Л.В.

Руководитель МС школы

___________ Лазарева Л.Д.


Программа элективного курса

«Экспериментальная физика»

Количество часов: 17 часов

(занятия проводятся по полугодиям, в расчете 1 урок в неделю).


Программа и планирование элективного курса составлена в соответствии с программой для общеобразовательных учреждений основного общего образования Москва «Просвещение» 2007 год и программы факультативных курсов для средних общеобразовательных учреждений. Москва «Просвещение 2000 год».


Учитель физики, высшая категории

Богдан Людмила Леонидовна

г. Тарко-Сале

2009 год


Программа.

Пояснительная записка.

Элективный курс по предпрофильной подготовке «Экспериментальная физика» предназначен для учащихся 9 классов основной школы, желающих приобрести опыт самостоятельного проведения экспериментов по физике. Курс построен с опорой на знания и умения учащихся, приобретённые при изучении физики в 7, 8-м классах, а также расширение знаний по данной теме, которое пригодится при изучении курса физики. Курс предметно-ориентированный, прикладной, углубляет и систематизирует знания учащихся о способах измерения физических величин, способствует развитию умения анализировать результаты физических опытов и наблюдений, создает предпосылки для становления и развития у школьников исследовательской компетенции, которая расценивается как важнейшая способность человека к познанию. Экспериментальные задания содержат рекомендации по методике их проведения, представлены инструкции подсказки для их выполнения, даны пояснения к ним. Некоторые из них рекомендуется выполнять несколькими способами с использованием разного оборудования. В работе со школьниками на первое место выходит самостоятельная деятельность учащихся, применение ими исследовательских методов, развитие навыков поэтапного выполнения задания, проектная деятельность. Актуальным является повышение интереса учащихся к экспериментированию. Успешное изучение элективного курса «Экспериментальная физика» предполагает выполнение определенных условий, наиболее важными из которых являются следующие:

-для повышения степени усвоения учебного материала широко используется современная мультимедийная и проекционная техника, автоматизация учебного и лабораторного экспериментов и расчетов, математическое моделирование;

-при изучении дисциплины используется международная система единиц СИ, а также рассматриваются несистемные  единицы измерения в историческом ракурсе, дольные и кратные единицы измерения;

-учащиеся  обеспечены современными учебной литературой, компьютерным сопровождением и методиками повышения эффективности усвоения учебного материала.

В программе курса указано примерное количество часов на изучение каждой темы. Учитель может вносить коррективы в распределение часов, учитывая подготовленность учащихся, их заинтересованность, желание работать. На элективных занятиях школьники на практике познакомятся с теми видами деятельности, которые являются ведущими во многих инженерных и технических профессиях, связанных с практическим применением физики.
Важным методологическим моментом является то, что работа ведется в коллективе учащихся, имеющих сходную мотивацию к учебной деятельности. То, что каждый из членов коллектива занят решением определенной проблемы, то, что он не замыкается в ее рамках, имеет возможность выражать свои мысли, спорить, отстаивать свои убеждения, и делает из ученического коллектива общество единомышленников. Опыт самостоятельного выполнения сначала простых физических экспериментов, затем заданий исследовательского типа позволит либо убедиться в правильности предварительного выбора, либо изменить свой выбор и попробовать себя в каком-то ином направлении.

Основные цели курса.

1.Развитие и активизация творческого мышления учащихся, овладение ими научных методов познания природы через систему творческих заданий, проблемный эксперимент, проведение наблюдений естественнонаучного содержания. Глубокое понимание учащимися физических явлений; умение применять научные методы исследования; развитие научного стиля мышления; способность видеть и решать проблемы, планировать и оценивать свою деятельность и ее результаты.

2.Формирование целостного представления о физических величинах, различных системах единиц измерения.

3.Развитие навыков обработки и анализа результатов экспериментальной деятельности.

4.Развитие способности к исследовательской деятельности через систему творческих заданий, проблемный эксперимент, проведение наблюдений естественнонаучного содержания и активизация творческого мышления учащихся, овладение ими научных методов познания природы

5.Оказание помощи ученику в обоснованном выборе профиля дальнейшего обучения.


Цели воспитания:

1.Формирование культуры речи учащихся.

2.Развитие интереса к самостоятельному наблюдению явлений.




Цели развития:


1.Развитие воображения учащихся на основе метода моделирования физической ситуации.

2.Развитие внимания учащихся в процессе наблюдения за характером протекания физических явлений.

3.Формирование приемов рационального запоминания учебного материала на примере знакомства учащихся с его конкретными приемами (опорные сигналы).

4.Развитие мышления на основе использования правил формальной логики при анализе и обобщении данных эксперимента.

\

Основные задачи курса.

1. Познакомить с основными путями и методами применения знаний по физике на практике.

2.Научить выполнять экспериментальные задания.

3.Углубить знания о методах расчета погрешностей измерения.

4.Познакомить с использованием измерительных приборов и применением их на практике.

5.Способствовать развитию умений наблюдать, анализировать, устанавливать причинно-следственные связи, формулировать гипотезы, обосновывая их и проверяя на практике.

6.Систематизировать и обобщить знания учащихся об экспериментальном методе познания природы.

7.Развивать критическое мышление при оценивании результатов проделанных экспериментов.

8.Воспитывать трудолюбие, творческое отношение к труду и инициативу, расширять межпредметные связи между физикой и трудовым обучением, математикой, помогать в выборе дальнейшего профиля обучения.


Требования к уровню обученности и подготовки.

Учащиеся в конце курса обучения должны уметь:

1. Самостоятельно и мотивированно организовывать свою познавательную деятельность,

владеть навыками организации и участия в коллективной деятельности.

2.Организовывать и проводить экспериментально-исследователькую работу (выдвигать гипотезы, моделировать, осуществлять проверку, прогнозировать результат).

3.Самостоятельно создавать алгоритмы познавательной деятельности для решения познавательных задач, осуществлять поиск информации, критически ее оценивать.

4.Использовать мультимедийные ресурсы и компьютерные технологии для представления результатов эксперимента. Вычислять погрешности прямых и косвенных измерений; оценивать свои учебные достижения, участвовать в дискуссии.


Перечисленные умения формируются на основе следующих знаний:


1.Цикл познания в естественных науках: факты, гипотеза, эксперимент, следствия.

2. Роль эксперимента в познании.

3. Соотношение теории и эксперимента в познании.

4.Правила пользования измерительными приборами.

5.Происхождение погрешностей измерений, их виды.

6.Запись результата прямых измерений с учетом погрешности.


Принципы отбора содержания и организации учебного материала.

Принципы отбора содержания учебного материала.

1.Соответствие содержания уровню классической физики, а также уровню развития современной физики.

2.Соответствие содержания и форм предъявления задач требованиям государственных программ по физике.

3.Возможность обучения анализу условий экспериментально наблюдаемых явлений.


Общие рекомендации к проведению занятий.


При изучении курса могут возникнуть методические сложности, связанные с тем, что знаний по большинству разделов курса физики на уровне основной школы недостаточно для осознанного восприятия ряда рассматриваемых вопросов и задач.

Большая часть материала, составляющая содержание прикладного курса, соответствует государственному образовательному стандарту физического образования на профильном уровне, поэтому курс расширяет круг предметных знаний учащихся.

Перед каждой лабораторной работой или самостоятельным экспериментом:

-проводить инструктаж по технике безопасности; соблюдать аккуратность в расположении приборов для каждой группы, что поможет сэкономить время;

-перед каждой работой необходимо повторить теорию по обозначенной теме; тексты указаний к экспериментам нужно иметь в необходимом количестве экземпляров;

-все экспериментальные работы можно заменять по своему усмотрению в зависимости от подготовки и интересов группы, в зависимости от наличия оборудования.


Методы и организационные формы обучения.


Методы обучения, применяемые в рамках элективного курса, могут и должны быть достаточно разнообразными. Прежде всего, это исследовательская работа самих учащихся, составление плана проведения экспериментального исследования, а также подготовка и защита учащимися выполненной работы. В зависимости от индивидуального плана учитель должен предлагать учащимся предусмотренный программой перечень экспериментальных заданий различного уровня сложности. Помимо исследовательского метода целесообразно использование частично-поискового, проблемного изложения, а в отдельных случаях информационно-иллюстративного.

Для реализации целей и задач данного прикладного курса предполагается использовать следующие формы занятий: экспериментальные задания в последовательности ( от простого к сложному) которые будут выполнять функцию развивающегося обучения и успешно решать задачи реформы профессиональной школы; практические работы учащихся в физической лаборатории и выполнение простых экспериментальных заданий в домашних условиях. На практических занятиях при выполнении экспериментальных работ учащиеся смогут приобрести навыки планирования физического эксперимента в соответствии с поставленной задачей, научатся выбирать рациональный метод измерений, выполнять эксперимент и обрабатывать его результаты. Выполнение практических и экспериментальных заданий позволит применить приобретенные навыки в нестандартной обстановке, стать компетентными во многих практических вопросах. Доминантной же формой учения должна стать исследовательская деятельность ученика, которая может быть реализована как на занятиях в классе, так и в ходе самостоятельной работы учащихся. Все занятия должны носить проблемный характер и включать в себя самостоятельную работу. Все виды практических заданий рассчитаны на использование типового оборудования кабинета физики и могут выполняться в форме лабораторных работ или в качестве экспериментальных заданий по выбору.

Программа курса основана на деятельностном подходе к обучению и предполагает элементы проектной деятельности (проведение мини-исследований). Курс обеспечивает преемственность в изучении физики в основной и средней школе, формирует готовность учащихся к самостоятельному, осознанному проведению экспериментальной деятельности в курсе физики, способствует развитию интереса учащихся к современной технике и производству, ориентирует их на выбор естественнонаучного профиля.    

Средства обучения

Основными средствами обучения при изучении элективного курса являются:

1.Физические приборы.

2.Графические иллюстрации (схемы, чертежи, графики).

3.Учебники физики для старших классов средней школы.

Аттестация учащихся.

Особенностям элективных занятий наиболее соответствует зачетная форма оценки достижений учащихся. Зачет по выполненной экспериментальной работе целесообразно выставлять по представленному письменному отчету, в котором кратко описаны условия эксперимента. В систематизированном виде должны быть представлены результаты измерений и сделаны выводы. По результатам выполнения творческих экспериментальных заданий, кроме письменных отчетов, полезно практиковать защиту творческой работы. Как правило, учащийся или группа учащихся оформляют свою работу в виде компьютерной презентации, демонстрации подготовленного эксперимента или изготовленного физического прибора. Защита работ проводится на итоговом занятии элективного курса или на семинаре по защите самых значимых проектов выполненных на элективных курсах. На этом конкурсе учащиеся смогут не только продемонстрировать экспериментальную установку в действие, но и рассказать о ее оригинальности и возможностях. При выставлении итогового зачета оценивается также участие учащихся в обсуждении, качество задаваемых вопросов, владение монологической и диалогической речью, уровень физической компетенции.

      Оформление творческой работы учащегося включает:

1. Название работы.
   
2. Автор или авторский коллектив.
   
3. Цель исследования.
   
4. Этапы деятельности.
   
5. Основное содержание.
   
6. Результаты работы.
   
7. Практическую значимость.
   
8. Список литературы.
   

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


Ожидаемые результаты:


1.Получение учащимися представлений о методах физического экспериментального исследования, как важной части методологии физики и ряда других наук. Развитие:

-интереса к исследовательской деятельности;

- умений:

-выбирать проблему для дальнейшего изучения, ставить цели наблюдений, планировать эксперимент, подбирать соответствующее оборудование, проводить эксперименты и обрабатывать их результаты, моделировать физические процессы с использованием информационных технологий, овладеет навыками исследовательской работы.

2.Результатом работы каждого учащегося или группы является: разработка плана проведения учебного эксперимента по одной из изучаемых тем; приобретение навыков в конструировании и налаживании простейших приборов и установок; изучение различных видов измерений; умение обрабатывать и анализировать полученные результаты; умение применять полученные знания на практике, учащиеся будут иметь ряд подготовленных отчетов о проведенных физических наблюдениях и экспериментах.

3.Развитие познавательного интереса и творческой активности учащихся. Сплочение коллектива в процессе совместной работы.


Содержание программы


Методы измерения физических величин (1час).

Роль эксперимента в науке. Измерительные приборы, инструменты, меры. Выбор метода измерений и измерительных приборов. Основные и производные физические величины и их измерения. Абсолютные и относительные погрешности прямых измерений. Инструментальные погрешности и погрешности отсчета. Этапы планирования и выполнения эксперимента. Меры предосторожности при проведении эксперимента. Исследование некоторых процессов и явлений в рамках творческих заданий. Обработка результатов эксперимента. Вычисление погрешностей опыта, иллюстрирующего решение творческого задания. Запись результатов измерений. Обсуждение и представление полученных результатов: презентация, стендовый доклад, конференция как способ защиты творческой работы.

Экспериментальные работы (15 часов).

В программу входят экспериментальные задачи по темам курса физики: механика, тепловые явления, методы их решения в соответствии с государственной программой по физике. В ходе подготовки к выполнению заданий учащиеся должны знать физические понятия и формулы разделов физики:

1.Механика.

Масса. Измерение массы тел. Плотность вещества Измерение плотности вещества. Расчет массы и объема по его плотности. Сила. Сила тяжести. Все тела. Измерение веса тела. Рычаг. Момент сил. Давление. Давление жидкости и газов. Передача давления жидкостями и газами. Закон Паскаля. Сообщающие сосуды. Закон сообщающихся сосудов.

2.Тепловые явления.

Количество теплоты, удельная теплоемкость. Удельная теплота парообразования и конденсации. Удельная теплота плавления . Уравнение теплового баланса. Влажность воздуха.

3.Электрические явления.

Величины, характеризующие электрический ток. Закон Ома. Последовательное и параллельное соединение проводников. Сборка электрических цепей, состоящих из источника тока, амперметра и вольтметра, где нагрузкой служит отрезок проволоки. Удельное сопротивление материала.

Для приобретения необходимых навыков и умений предлагаются для выполнения экспериментальные работы:

1.Расчет погрешностей измерений физических величин.

2.Определение диаметра медного провода.

3. Определение объёма одной капли воды из шприца.

4. Измерение объёма класса без измерительной ленты.

5. Измерение массы тела.

6. Определение массы линейки.

7. Определение массы спичечного коробка.

8. Определение массы кусочка пластилина и его плотности.

9. Определение плотности неизвестной жидкости.

10. Определение площади соприкосновения резинового шарика, наполненного водой, с положенным на него грузом.

11. Определение давления, создаваемого цилиндрическим телом на горизонтальную поверхность.

12. Исследование зависимости показаний термометра от внешних условий.

13. Определение процентного содержания снега в воде.

14. Определение теплоты плавления льда.

15 Измерение влажности воздуха.


Повторительно-обобщающий урок.(1 урок)

Тестированное задание.

Поурочное планирование курса

№ УРОКА	ЧАСЫ	ТЕМА УРОКА
1.	1	Физические величины. Измерение физических величин. Точность и погрешности их измерений. Определение цены деления приборов и измерение физических величин.
2.	1	Экспериментальная работа № 1. «Расчет погрешностей измерений физических величин»
3.	1	Экспериментальная работа № 2. «Определение диаметра медного провода».
4.	1	Экспериментальная работа № 3 «Определение объёма одной капли воды из шприца».
5.	1	Экспериментальная работа № 4 «Измерение объёма класса без измерительной ленты».
6.	1	Экспериментальная работа № 5 «Измерение массы тела».
7.	1	Экспериментальная работа № 6 «Определение массы линейки».
8.	1	Экспериментальная работа № 7 «Определение массы спичечного коробка».
9.	1	Экспериментальная работа № 8 «Определение массы кусочка пластилина и его плотности ».
10		Экспериментальная работа № 9 «Определение плотности неизвестной жидкости».
11.	1	Экспериментальная работа № 10 «Определение площади соприкосновения резинового шарика, наполненного водой, с положенным на него грузом».
12.	1	Экспериментальная работа № 11 «Определение давления, создаваемого цилиндрическим телом на горизонтальную поверхность».
13.	1	Экспериментальная работа № 12 «Исследование зависимости показаний термометра от внешних условий».
14.	1	Экспериментальная работа № 13 «Определение процентного содержания снега в воде».
15.	1	Экспериментальная работа № 14 «Определение теплоты плавления льда ».
16.	1	Экспериментальная работа №15 «Измерение влажности воздуха».
17.	1	Повторительно-обобщающий урок. Тестированное задание.

Литература для учителя:

1.В.А.Буров, С.Ф.Кабанов, В.И.Свиридов. “Фронтальные экспериментальные задания по
физике”. – М: Просвещение.1988

2.Городецкий Д.Н., Пеньков И.А. Проверочные работы по физике. – Минск “Вышэйш
школа”, 1987

3.Варламов С. Д., Зильберман А. Р., Зинковский В. И.

Экспериментальные задачи на уроках физики и физиче­ских олимпиадах.— М.: МЦНМО, 2009.

4.Вольштейн С.Л. Качинский А.М., Кимбар Б.А. Задания к фронтальным лабораторным работам по физике. Мн. «Народная асвета» 1984.

5.Вольштейн С.Л., Позойский С.В., Усанов В.В. Методы физической науки в школе. Мн. Народная асвета 1988 г.

6.Демкович В.П. Измерения в курсе физики средней школы. - М.: Просвещение,1970.
7. Демонстрационный эксперимент по физике в средней школе./Под ред. А. А. Покров
ского. Ч. 1.- М.:Просвещение,1978.

8. Довнар Э.А., Курочкин Ю.А., Сидорович П.Н. Экспериментальные олимпиадные задачи по физике. Мн. «Народная асвета» 1981.

9. Енохович А.С. Справочник по физике. - М.: Просвещение, 1978.

10.Кабардин О.Ф., Орлов В.А. Экспериментальные задания по физике. – М., 2001.

11.Ланге В.Н. Экспериментальные физические задачи на смекалку. М. «Наука» 1974

12..Методика преподавания физики в 7-11 классах средней школы./Под редакцией В.П.
Орехова и А.В. Усовой. - М.:Просвещение,1999.

13.И.Ш.Слободецкий, В.А.Орлов ВСЕСОЮЗНЫЕ ОЛИМПИАДЫ ПО ФИЗИКЕ, М: Просвещение, 1982.

14.Спиридонов О.П. Фундаментальные физические постоянные. – М., 1991.

15. Хорошавин С.А. Физический эксперимент в средней школе. – М., 1988.

16. Хорошавин С..А. Демонстрационный эксперимент по физике в классах с углубленным изучением предмета. Ч. 2. – М., 2004.

17.Ученическое Научно – Исследовательское Общество (УНИО) как эффективная внутришкольная структура дополнительного образования учащихся. Организация и разработка опыта деятельности и условий функционирования. – СПб.: Изд – воОИ НМД ВРУО. – 1998.

Литература для учащихся

1. Блудов М.И. Беседы по физике. – М.: Просвещение,1984.
2. Гальперштейн Л.Я. Здравствуй, физика, - М.: Детская литература,1973.
3. Енохович А.С. Справочник по физике и технике. - М.: Просвещение,1988.
4. Кириллова И.Г. Книга для чтения по физике. 6-7 классы. - М.: Просвещение,1986.
5. Лукашик В.И., Иванова Е.В. Сборник задач по физике для 7-9 классов общеобразовательных учреждений. - М.: Просвещение, 2000.

6.В.И. Лукашик "Физическая олимпиада", - М., "Просвещение", 1987.
7. Перельман Я.И. Занимательная физика: В 2-х т. - М.: Просвещение,1972.
8 Пёрышкин А.В. физика. 7 Кл.: Учеб. для общеобразоват. учеб. заведений. – 4-е изд., испр. – М.: Дрофа, 2001.

9.Рабиза Ф.В. Простые опыты. Забавная физика для детей. – М., 1997.

10.Физика. Великие открытия. / Популярная школьная энциклопедия. – М., 2000.

11.Спиридонов О.П. Фундаментальные физические постоянные. – М., 1991.

12..Хуторской А.В., Хуторская Л.Н. Увлекательная физика: Сборник заданий и опытов для школьников. – М., 2000.


Методические рекомендации.

Проведение экспериментальных исследований учащимися предполагает два возможных уровня деятельности: частично-поисковый и исследовательский. Сначала учащимся предлагается выполнить работу полностью самостоятельно, для чего в варианте А даны самые общие рекомендации. Здесь учащимся предлагается самим сформулировать гипотезу, спланировать опыт, подобрать оборудование, собрать установку, провести опыт и т.п. . Если у учеников возникают затруднения и они уверены, что, даже после учительской подсказки, данный вариант для них окажется непосильным, предлагается перейти к варианту Б, в котором имеются конкретные и подробные рекомендации по проведению опытов.

Приложения.

Приведем для иллюстрации ориентировочные основы для одного из экспериментальных исследований.

Экспериментальное исследование: «Определение плотности вещества».

Вариант А

1.Для практики может представлять интерес определение средней плотности смеси двух веществ. Для исследования предлагается на ваш выбор два варианта:

1) смешиваются два различных и равных по массе вещества;

2) смешиваются два различных и равных по объему вещества.

Сформулируй и запиши соответствующую исследовательскую цель.

2. Сформулируй гипотезу о значении средней плотности двух равных по массе (или по объему) веществ, то есть о том, как соотносится значение средней плотности смеси со значениями плотностей составляющих ее компонентов.

3. Спланируй свой опыт и подбери необходимое оборудование. Опиши ниже последовательность своих действий.

4. Изобрази таблицу, в которую ты будешь вписывать результаты измерений и вычислений.

5. Произведи измерения и вычисления, результаты занеси в таблицу.

6. Сделай вывод о том, подтвердилась ли твоя гипотеза.


Вариант Б


Цель исследования: установить, как соотносятся между собой плотность смеси двух веществ и плотности каждого из них, если исходные вещества имеют одинаковую массу.

Гипотеза: плотность смеси двух веществ будет равна среднему арифметическому плотностей каждого из компонентов смеси.

Приборы и материалы: мензурка; рычажные весы с разновесами; возможные пары веществ: вода и спирт, пластилин и песок, горох и фасоль, гречка и перловка и т.п.

Процесс:

1. С помощью весов отмерь одинаковые массы компонентов будущей смеси: m =________

2.С помощью мензурки (или другим способом) определи их объемы: V = _____, V = _________

3.Рассчитай плотности компонентов смеси: ρ= __________, ρ=__________.

4.Измерь массу смеси: m =______.

5.Измерь объем смеси: V =________

6.Рассчитай плотность смеси: ρ =________

7.Сравни плотности компонентов смеси и плотность самой смеси. Сделай вывод о том, подтвердилась ли твоя гипотеза

8. Проведи аналогические исследования для второго варианта, когда смешиваются вещества, имеющие одинаковый объем.


Рекомендации для проведения экспериментальных работ.

Экспериментальная работа № 1.


Тема: «Измерение физических величин и оценка погрешностей измерения».


Цели :

- познакомить учащихся с математической обработкой результатов измерения и научить представлять экспериментальные данные;

- развитие вычислительных способностей, памяти и внимания.

Задачи :

- образовательные: формирование умения сочетать знания и практических навыков;

- воспитательные: воспитание аккуратности, умения работать в коллективе;

- развивающие: развитие логическое мышление, познавательного интереса.

Оборудование: линейка, мензурка, весы, амперметр.


Теория.

Результаты любого физического эксперимента необходимо уметь проанализировать. Это значит, что в лаборатории необходимо научиться не только измерять различные физические величины, но и проверять и находить связь между ними, сопоставлять результаты эксперимента с выводами теории. Но что значит измерить физическую величину? Как быть, если искомую величину нельзя измерить непосредственно и ее значение находится по значению других величин? Под измерением понимают сравнение измеряемой величины с другой величиной, принятой за единицу измерения. Измерение подразделяют на: прямые и косвенные. При прямых измерениях определяемую величину сравнивают с единицей измерения непосредственно или при помощи измерительного прибора, проградуированного в соответствующих единицах. При косвенных измерениях искомая величина определяется (вычисляется) из результатов прямых измерений других величин, которые связаны с измеряемой величиной определенной функциональной зависимостью.

При измерении любой физической величины обычно приходится выполнять три последовательные операции: выбор, проверку и установку приборов; наблюдение показаний приборов и отсчет; вычисление искомой величины из результатов измерений, проведение оценки погрешностей.

Погрешности результатов измерений.

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

х_изм- dх < х_ист < х_{изм +} dх, (1)

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Классы точности приборов.

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

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

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

Е_п = /dх/ х_пр/*100%

По приведенной погрешности приборы разделяют на семь классов:

- 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4.

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

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

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

Работа с приборами

Работа с приборами: ребятам предлагается провести различные измерения ( линейкой, мензуркой, весами, амперметром и т.д.) и оценить погрешности этих измерений.


Экспериментальная работа № 2

Тема: «Определение диаметра медного провода».

Цель: определить диаметр медного провода.

Задачи:

- образовательные: формирование умения сочетать знания и практических навыков;

- воспитательные: воспитание аккуратности, умения работать в коллективе;

- развивающие: развитие логическое мышление, познавательного интереса.


Оборудование: измерительная линейка и весы с разновесом, плотность меди 8960 кг/м ³

Ход работы:

Первый вариант.

Диаметр d тонкого провода нельзя измерить непос­редственно с помощью линейки. Однако его можно определить, измерив длину L провода с помощью линейки и его массу т с помощью весов. Зная массу т и плотность ρ меди, найдем объем V провода:

V= _V=S*L; S=_; -площадь его поперечного сечения, вычисляем диаметр

d провода: d= _=_.


Второй вариант.

Намотаем 30-40 витков провода виток к витку на карандаш. Измерим длину L намотки и разделим её на число витков

d=L/n


Экспериментальная работа № 3

Тема: «Определение объёма одной капли воды из шприца».

Цель: определите объём одной капли воды из шприца.

Задачи:

- образовательные: формирование умения сочетать знания и практических навыков;

- воспитательные: воспитание аккуратности, умения работать в коллективе;

- развивающие: развитие логическое мышление, познавательного интереса.


Оборудование. Шприц, стаканы с водой и мыльным раствором, пустой стакан, салфетка, кювета.

Примечание.


1.При капании воды держите шприц вертикально иглой вниз. Старайтесь, чтобы скорость капания воды не превышала 1 капли в секунду. Напишите, от чего зависит точность измерений.

2. Повторите опыт с мыльным раствором.

3. Определите коэффициент поверхностного натяжения σ_M мыльного раствора, если известно, что для воды при комнатной температуре он равен σ _В= 72⋅10^-3 Н/м .

Капля жидкости удерживается на кончике иглы шприца силой поверхностного натяжения F_п.н, максимальное значение которой пропорционально коэффициенту поверхностного натяжения σ . При увеличении размеров капли наступает момент, когда F _п.н, достигает своего максимального значения, и происходит отрыв капли. Поэтому масса капли, в условиях данного эксперимента (при неизменном диаметре иглы, температуре и

способе капанья), пропорциональна σ .

Плотности воды и мыльного раствора считайте одинаковыми.


Ход работы:


1. Набрать в шприц объём V = 3 мл воды и измерить, какое количество капель N вытечет из иглы при полном перемещении поршня. Тогда искомый объём одной капли V₀ =V/N.

2. Аналогичным образом найдём объём V_м капли мыльного раствора.

3. Масса капли равна произведению её объёма на плотность жидкости. Плотности мыльного раствора и воды практически одинаковы, поэтому отношение масс капель воды и раствора равно отношению их объёмов. В примечании было показано, что масса капли пропорциональна коэффициенту поверхностного натяжения. Сравнив массы капель воды

и мыльного раствора, получим соотношение

_=_=_;


Из него следует, что искомое значение σ_M=) σ_о.


Экспериментальная работа № 4.


Тема: «Измерение объёма класса без измерительной ленты».


Цель: измерение объёма класса без измерительной ленты.

Задачи :

- образовательные: формирование умения сочетать знания и практических навыков;

- воспитательные: воспитание аккуратности, умения работать в коллективе;

- развивающие: развитие логическое мышление, познавательного интереса.


Оборудование: источник тока, амперметр, вольтметр, отрезок проволоки равного по длине высоте комнаты (плотность и удельное сопротивление данной проволоки известно).


Ход работы:


Сопротивление отрезка проволоки, равного по длине высоте комнаты, можно определить по закону Ома, собрав цепь, состоящую из источника тока, амперметра и вольтметра, где нагрузкой служит отрезок проволоки. Сопротивление можно выразить через длину, площадь поперечного сечения и удельное сопротивление материала. А длину можно выразить через массу, плотность и площадь поперечного сечения. Приравнивая формулы, выражаем длину проволоки через напряжение, силу тока, а также массу, плотность и удельное сопротивление данной проволоки. Таким же образом определяется длина и ширина, а затем находится объём.


Экспериментальная работа № 5


Тема: «Измерение массы тела».


Цель: определить массу тела без весов.

Задачи :

- образовательные: формирование умения сочетать знания и практических навыков;

- воспитательные: воспитание аккуратности, умения работать в коллективе;

- развивающие: развитие логическое мышление, познавательного интереса.


Первый вариант.


Оборудование: динамометр 0—4 Н, прочная тонкая капроновая нить длиной 1 м, миллиметровая бумага, штатив с кронштейнами. Масса предмета больше 1 кг. Можно, например, выдать пластиковую бутылку с насыпанным в неё песком.


Ход работы:


1.Следует прикрепить предмет примерно к середине нити. Один конец нити закрепить на штативе, а за свободный конец нити, сделав на нём предварительно петельку, тянуть с помощью динамометра горизонтально. При этом предмет не касается стола, а висит рядом с ним. Участок нити, соединяющей динамометр и предмет, должен располагаться параллельно столу, то есть горизонтально (рис. ).

2.С помощью миллиметровой бумаги можно измерить тангенс угла a, который составляет наклонный участок нити с вертикалью.

3.Если динамометр показывает значение силы F, то масса предмета равна M=(F/g) tga.




Рис. 1


Второй вариант.


Оборудование: блок, штатив, небольшое исследуемое тело, разновесы, секундомер, измерительная лента.


Ход работы.


Нужно разработать способ определения массы тела, пользуясь мотком тонкого, но прочного шнура, лёгким неподвижным блоком и секундомером.





Рис. 2

1.Следует закрепить блок на некоторой высоте над полом и, перекинув через него шнур, привязать к концам шнура гирю и исследуемое тело.

2.Массу гирьки необходимо подобрать так, чтобы она была сравнима с массой неизвестного тела. Для упрощения последующих расчётов полезно эти два предмета разместить на одной высоте.

3.После этого дадим гире и исследуемому телу возможность двигаться. В зависимости от соотношения между массами гири М_о и тела М_x возможны следующие три случая:

а).Система покоится. Это будет в том случае, когда М_x= М_о. Тогда дальнейшие процедуры не требуются, так как задача решена.

Гиря опускается, а тело идёт вверх. Для этого необходимо, чтобы масса гири превышала массу тела: М_x< М_о. Пользуясь вторым законам динамики, найдём ускорения обоих тел: .


Путь, пройденный за время t телом, движущимся с постоянным ускорением, а при нулевой начальной скорости, может быть найден из уравнения: .

Подставив сюда записанное выше значение ускорения, получим: .

Отсюда можно найти, что .

Величина М_о известна по условию задачи, g – постоянная величина, а t – измеряется секундомером. Высота h определяется измерительной лентой.

б).Если М_x> М_о, то выражения для ускорения системы и массы исследуемого тела имеют соответственно следующий вид:

Все входящие в последнее уравнение величины либо известны, либо могут быть определены уже рассмотренными способами.


Третий вариант.


Оборудование: динамометр 0—4 Н, лёгкая тонкая капро­новая нить длиной 2 м, миллиметровая бумага, два штатива с кронштейнами.

Масса предмета меньше 5 г. Можно, например, выдать металлическую скрепку или колпачок от шариковой ручки.


Ход работы:


Один конец нити нужно закрепить на одном штативе, а за свободный конец нити, сделав на нём пред­варительно петельку, тянуть с помощью динамометра го­ризонтально. Динамометр закрепляется на втором штативе. Следует расположить нить по возможности ближе к поверх­ности стола, чтобы с помощью миллиметровой бумаги можно было проверить её «горизонтальность» и измерять расстоя­ние от нити до поверхности стола. Затем предмет помещается на середину нити. При этом предмет не касается стола, а висит над ним. Нить провисла. С помощью миллиметровой бумаги можно измерить тангенс угла а, который теперь составляют участки нити с горизонталью (рис.3). Если динамометр показывает значение силы F, то масса предмета равна: M=2(F/g)tga.



Рис 3


Экспериментальная работа № 6


Тема: «Определение массы линейки».


Цель: определение массы линейки.

Задачи :

- образовательные: формирование умения сочетать знания и практических навыков;

- воспитательные: воспитание аккуратности, умения работать в коллективе;

- развивающие: развитие логическое мышление, познавательного интереса.


Оборудование: измерительная линейка, карандаш и монета. Масса монеты т.


Ход работы:


1.Изготовим из линейки и карандаша неравноплечие весы, а мо­нету используем в качестве гири.

2.Положим линейку на карандаш и, перемещая ее по каранда­шу, найдем положение равновесия (рис.4). Заметим деление шкалы, против которого находится линия соприкосновения линейки с карандашом в положении равновесия. Тем самым мы определяем положение центра масс линейки.

3.Теперь на один край линейки положим монету. Перемещая линейку относительно карандаша, найдем новое положение рав­новесия. Заметим деление шкалы линейки, через которое прохо­дит новая линия равновесия (рис. 5).





(рис. 4). (рис. 5)


4.Отсчитаем по шкале линейки расстояние L ₁ от новой линии равновесия до центра масс линейки и расстояние L₂ от этой линии до центра масс монеты. Согласно условию равновесия рычага, за­пишем Мg L ₁ = тg L₂

где М - масса линейки, т - масса монеты, g - ускорение свобод­ного падения.

5.Отсюда масса линейки равна М = т g L_2/ g L ₁


Экспериментальная работа № 7

Тема: «Определение массы спичечного коробка».

Цель: определите массу спичечного коробка.

Задачи :

- образовательные: формирование умения сочетать знания и практических навыков;

- воспитательные: воспитание аккуратности, умения работать в коллективе;

- развивающие: развитие логическое мышление, познавательного интереса.


Оборудование: коробок, монета, линейка, лист бумаги.


Указание: нельзя использовать линейку в качестве рычажных весов, плотность сплава монеты принять равной ρ =8,8 10³ кг/м³.


Ход работы:


1.Наклоним коробку на ребро до равновесного положения. Пусть при этом угол наклона коробки равен a (рис. ). 2.Обозначим: а, b, с – длины короткого, среднего и длинного ребер коробка соответственно.

3.Условием равновесия коробки является равенство моментов сил Mg и mg относительно оси вращения, проходящей через точку А (рис. 1.1 ). Сила тяжести, действующая на коробку, приложена в точке пересечения диа­гоналей О^/, а сила тяжести, действующая на шарик, приложена в точке О^//. Плечом силы Mg является отрезок GA. Его длина равна половине разности AJ-HJ, где AJ и HJ- проекции рёбер коробки сиа соответственно на горизонтальное направление. Таким образом,

GA=(c cosa -a sina)/2. (1)

Плечом силы mg является отрезок

(2)

Запишем с учетом (1), (2) равенство моментов

. (3)

Откуда имеем

. (4)

4.При проведении эксперимента необходимо измерить длины а, с коробка, толщину монеты h и ее радиус R. Далее, кладем в коробку монету (как показано на рис. 1.1), измеряем значения BJ и AJ, соответствующие положению равновесия коробки, вычисляем тангенс угла a, и определяем по формуле (4) массу коробки.

5.Оцениваем погрешность эксперимента.


Экспериментальная работа № 8

Тема: «Определение массы кусочка пластилина и его плотности».


Цель: найти массу выданного вам кусочка пластилина и его плотность.

Задачи:

- образовательные: формирование умения сочетать знания и практических навыков;

- воспитательные: воспитание аккуратности, умения работать в коллективе;

- развивающие: развитие логическое мышление, познавательного интереса.


Оборудование: прозрачный стаканчик, ещё один стаканчик, вода—по необходимости, миллиметровая бумага, нитка.

Первый вариант.

Ход работы:


1.Из пластилина лепится кубик. Его размеры измеряются с помощью миллиметровой бумаги. Таким способом находится объём куска пластилина. Затем из пластилина лепится лодочка≫ прямоугольной или цилиндрической формы (во втором случае она больше напоминает пустую пробирку с толстыми пластилиновыми стенками). Её плавучесть проверяется в воде, налитой в стакан. Размеры лодочки подбираются такими, чтобы её борта находились вровень с водой.

2.Измерение внешних размеров лодочки позволяет узнать объём воды, который она вытесняет, плавая, то есть можно найти ответы на поставленные вопросы и без использования второго стаканчика. Размеры цилиндрических по форме стаканчиков подобраны так, что внутрь прозрачного стаканчика входит второй непрозрачный стаканчик с небольшим зазором. При этом стенки друг друга не задевают. Можно заставить один стакан плавать в другом и через прозрачные стенки отмечать глубину его погружения в воду.

Вариантов решения с использованием двух стаканчиков может быть много. Один из них, например, такой: опускаем непрозрачный стаканчик внутрь прозрачного стаканчика, который был заполнен водой. Вода выливается через края. Вынимаем непрозрачный стаканчик и отмечаем уровень воды, оставшейся в прозрачном стаканчике.

3.Затем помещаем кусок пластилина в непрозрачный стаканчик, и снова осторожно опускаем его в прозрачный стакан. Выливается дополнительная порция воды. Опять вынимаем непрозрачный стаканчик из прозрачного и отмечаем новый (меньший) уровень оставшейся в стакане воды. Дальнейшие действия очевидны. Приведём другой возможный вариант действий.


Второй вариант.


1.Кусочек пластилина сначала удерживается на весу на нитке в воде внутри плавающего стакана, причём он должен быть полностью погружён в воду. А затем пластилин опускается на дно этого стакана. Измеряются два значения изменения глубины погружения.

2.С помощью миллиметровой бумаги находится площадь поперечного сечения стаканчика/кораблика. Полученные данные позволяют найти массу кусочка пластилина. Наилучший с точки зрения точности способ измерений состоит в том, что используется явление подъёма уровня воды в зазоре между стаканчиками при помещении одного в другой. При этом количество воды во внешнем стакане должно быть подобрано таким, чтобы вода не выливалась.

3.Зная поперечное сечение внутреннего (непрозрачного) стакана S, можно вычислить его массу, умножив разницу уровней воды (в зазоре и на высоте расположения дна непрозрачного стаканчика) на площадь S и на плотность воды. Добавление во внутренний стакан пластилина изменяет эту разницу уровней. Отсюда очевиден способ вычисления массы пластилина.


На фотографии приведены стаканчики. Слева внутри непрозрачного стаканчика находится груз—пластилин.


Экспериментальная работа № 9

Тема: «Определение плотности неизвестной жидкости».


Цель: найти плотность неизвестной жидкости.

Задачи:

- образовательные: формирование умения сочетать знания и практических навыков;

- воспитательные: воспитание аккуратности, умения работать в коллективе;

- развивающие: развитие логическое мышление, познавательного интереса.


Оборудование: одноразовый стакан с неизвестной жидкостью, одноразовый стакан, сосуд с водой, линейка, карандаш.

Первый вариант.


Ход работы:


1.Пустой одноразовый стакан опускаем в стакан с жидкостью и отмечаем высоту уровня жидкости.

2.В стакан наливаем воду и следим за уровнем жидкости. Отмечаем новый уровень жидкости и уровень воды.

3.С помощью линейки измеряем нижний и верхний диаметры стакана и высоту воды в стакане. Находим объем воды V₀, объем вытесненной жидкости V.

4.Расчет производим по формуле ρ = ρ(0) V₀/ V.

5.Используя линейку и стержень от шариковой ручки, изготовим рычажные весы.

6.В стаканы наливаем одинаковые объемы жидкости и воды.

7.На весах добиваемся равновесия и находим отношения масс жидкости и воды.

8.Расчет производим по формуле ρ = ρ(0) m/ m₀.

9.Находим среднее значение плотности.


Второй вариант.


Тема: «Определение плотности раствора медного купороса».


Оборудование: два одинаковых стеклянных стаканчика; раствор медного купороса; вода; измерительная линейка; карандаш.


Ход работы:


1. Линейку положить на карандаш в положении равновесия (равноплечный рычаг).

2. Стаканчики поставить на края линейки и, наливая в один воду, в другой - медного купороса, добиться равновесия.

3. Измерить линейкой высоту столбов воды ( h₁) и медного купороса (h₂).

4. Применяя правило моментов сил, определяют плотность медного купороса: M₁=M_2;

F₁ l₁= F₂l₂

Так как l₁= l₂ - плечи сил рычага, m₁g = т₂g; m₁= ρ ₁V₁ = ρ₁S h₁;

m₂=ρ₂ V₂ = ρ₂S h₂; ρ₁S h₁g = ρ₂S h₂g; ρ₁h ₁ = ρ₂h₂. Отсюда ρ₂ = ρ₁h_1/h₂


Экспериментальная работа № 10

Тема: «Определение площади соприкосновения резинового шарика, наполненного водой, с положенным на него грузом».

Цель: исследовать зависимость изменения давления воды Р в шарике от величины груза. Вычислить площадь S соприкосновения шарика с поверхностью стола. Построить график S(P),определить площадь соприкосновения резинового шарика, наполненного водой, с положенным на него грузом.

Задачи:

- образовательные: формирование умения сочетать знания и практических навыков;

- воспитательные: воспитание аккуратности, умения работать в коллективе;

- развивающие: развитие логическое мышление, познавательного интереса.


Оборудование: водяной манометр; шарик с водой; 3 гири по 100 г; лёгкая пластинка; брусок; линейка.

Примечание.

При выполнении эксперимента осторожно кладите гири на пластинку следующим образом: одну гирю точно на центр шарика; две гири – справа и слева от центра шарика; три гири положите тоже симметрично относительно центра шарика. Во всех трёх случаях груз должен распределяться равномерно по всей площади шарика.


Ход работы:



1.Осторожно положите лёгкую прозрачную пластинку одним краем на брусок. Вторым краем пластинки накройте весь шарик (см. рисунок).

2.Измерьте h₀ линейкой. Высоту водяного столба считайте равной h_C=h – h₀.

3.Нагружая пластинку гирями, измеряйте и записывайте в таблицу массы гирь и высоту водяного столба. Вычислите S и постройте график.

m, г	h0, м	h, м	hC, м	Р, Па	S, м2
0
100
200
300