Элективный курс: "Практическая и экспериментальная физика"

Разделы: Физика

1.Пояснительная записка.

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

Ядро содержания школьного образования в современном быстро меняющемся мире должно включать не только необходимый комплекс знаний и идей, но и универсальные способы познания и практической деятельности.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

2. Содержание курса.

Методы измерения физических величин (2 часа).

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

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

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

Лабораторные работы (16 часов).

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

Экспериментальные работы (4 часа).

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

Экспериментальные задачи(10 часов).

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

Тестированное задание (1 час).

Обобщающее занятие (1 час).

3.Аттестация учащихся.

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

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

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

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

4. Литература:

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

 ТЕМАТИЧЕСКОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ ПО ФИЗИКЕ В 9 В КЛАССЕ

Элективный курс: “Практическая и экспериментальная физика”

(углубленное изучение - 34 часа)

Ступень – третья

Уровень – углубленный

№ Вид урока Часы Содержание урока Д/з
1 Лекция 1ч Техника безопасности.

.

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

ЛИТЕРАТУРА:

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

 Приложение 1

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

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

2. Развитие вычислительных способностей, памяти и внимания.

Ход урока

Лекция.

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

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

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

Измерение подразделяют на прямые и косвенные.

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

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

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

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

Погрешности результатов измерений.

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

хизм- dх < хист < хизм + dх, (1)

где хизм - 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 Еп (класса точности).

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

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

Еп = /dх/ хпр/*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

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

 Приложение 2

Лабораторная работа: “Измерение КПД наклонной плоскости”.

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

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

Содержание и метод выполнения работы:

КПД любого простого механизма равен отношению полезной работы Апол, к совершенной работе Асов и выражается в процентах:

n = Апол / Асов *100% (1).

При отсутствии трения КПД простого механизма, в том числе и наклонной плоскости, равен единице. В этом случае совершенная работа Асов силы Fт , приложенной к телу и направленной вверх вдоль наклонной плоскости, равна полезной работе Апол.

Апол = Асов .

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

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

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

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

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

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

Порядок выполнения работы.

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

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

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

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

5. Вычислите КПД наклонной плоскости при заданном угле ее наклона

n = hgm/ Fт l*100%

6. Повторите измерения при других углах наклона плоскости: a 2=45?, a3=60 ?.

7. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу:

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

8. Дополнительное задание

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

Контрольные вопросы.

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

 Приложение 3

Перечнь эксперементальных заданий для 7 класса

Урок №1.

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

Все работы проводятся с расчетом погрешностей и проверкой

размерностей.

Урок №2.

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

Перечень экспериментальных заданий для 8 класса

Урок №1.

  1. Наблюдение действий электрического тока (теплового, химичеcкого, магнитного и по возможности физиологического).
  2. Расчет характеристик смешанного соединения проводников.
  3. Определение удельного сопротивления проводника с оценкой погрешностей.
  4. Наблюдение явления электромагнитной индукции.

Урок №2.

  1. Наблюдение поглощения энергии при плавлении льда.
  2. Наблюдение выделения энергии при кристаллизации гипосульфита.
  3. Наблюдение поглощения энергии при испарении жидкостей.
  4. Наблюдение зависимости скорости испарения жидкости от рода жидкости, площади ее свободной поверхности, температуры и скорости удаления паров.
  5. Определение влажности воздуха в кабинете.

Перечень экспериментальных работ 9 класса

Урок №1.

  1. 1.Измерение модулей угловой и линейной скоростей тела при равномерном движении по окружности.
  2. 2.Измерение модуля центростремительного ускорения тела при равномерном движении по окружности.
  3. 3.Наблюдение зависимости модулей сил натяжения нитей от угла между ними при постоянной равнодействующей силе.
  4. 4.Изучение третьего закона Ньютона.

Урок №2.

  1. Наблюдение изменения модуля веса тела, движущегося с ускорением.
  2. Выяснение условий равновесия тела, имеющего ось вращения, при действии на него сил.
  3. Изучение закона сохранения импульса при упругом соударении тел.
  4. Измерение КПД подвижного блока.

 Приложение 4

Экспериментальные задания

Измерение размеров бруска

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

Порядок выполнения работы:

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

Измерение объема жидкости при помощи мензурки

Приборы и материалы (рис. 3):

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

Порядок выполнения работы

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

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

Измерение плотности жидкости

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

Порядок выполнения работы

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

Вычисление массы тела по его плотности и объему

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

Порядок выполнения работы (Рис. 15)

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

Вычисление объема тела по его плотности и массе

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

Порядок выполнения работы

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

Изучение зависимости силы трения скольжения от рода трущихся поверхностей

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

Порядок выполнения работы

1. Подготовьте в тетради таблицу для записи результатов измерений:

Вид трущихся поверхностей Сила трения скольжения
Дерево по дереву

Дерево по гладкой бумаге

Дерево по наждачной бумаге

  

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

  • по поверхности линейки трибометра (рис. 23, а).
  • по гладкой бумаге (рис. 23, б).
  • по наждачной бумаге (рис. 23,в).

4. Результаты измерений запишите в таблицу.

5. Ответьте на вопросы:

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

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

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

Порядок выполнения работы

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

Измерение веса тела при помощи рычага

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

Порядок выполнения работы

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

Вычисление выигрыша в силе инструментов, в которых применен рычаг

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

Порядок выполнения работы

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

Наблюдение зависимости кинетической энергии тела от его скорости и массы

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

Порядок выполнения работы

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

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

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

Порядок выполнения работы

  1. Поднимите шарик за конец нити над линейкой и приведите его в равномерное движение по окружности так, чтобы он при вращении каждый раз проходил через нулевое и, например, десятое деление шкалы (рис. 9). Для получения устойчивого движения шарика локоть руки, удерживающей нить, поставьте на стол
  2. Измерьте время, например, 30 полных оборотов шарика.
  3. Зная время движения, число оборотов и радиус вращения, вычислите модули угловой и линейной скоростей шарика относительно стола.
  4. Результаты измерений и вычислений запишите в тетрадь.
  5. Ответьте на вопросы:
  • Изменится ли время одного оборота шарика, если считать, например, не 30, а 60 оборотов? Когда результат будет более точным?
  • Изменится ли время одного оборота шарика, если его радиус вращения (на той же нити) уменьшить в 2 раза?
  • Как изменятся модули угловой и линейной скоростей шарика, если его радиус вращения увеличить в 2 раза?

 

Измерение модуля центростремительного ускорения тела при равномерном движении по окружности

Приборы и материалы те же, что в задании 11.

Порядок выполнения работы

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

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

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

Порядок выполнения работы

  1. Соедините динамометры нитью. На нить подвесьте груз массой 100 г, как показано на рисунке 13.
  2. Изменяя угол между нитями от 30 до 150°, наблюдайте за показаниями динамометров.
  3. Ответьте на вопросы:
  • Чему равны модули сил натяжения нитей? Изменялись ли они во время опыта?
  • Чему равен модуль равнодействующей двух сил натяжения нитей? Изменялся ли он во время опыта?
  • Что можно сказать о зависимости модулей сил натяжения нитей от угла между ними при постоянной равнодействующей силе?

Изучение третьего закона Ньютона

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

Порядок выполнения работы

  1. Зацепите крючками два динамометра и слегка разведите их в стороны. Заметьте показания обоих динамометров (рис. 14). Рис. 14.
  2. Ответьте на вопросы:
  • С какой силой по модулю левый динамометр действует на правый? В какую сторону направлена эта сила? К какому динамометру она приложена?
  • С какой силой по модулю правый динамометр действует на левый? В какую сторону направлена эта сила? К какому динамометру она приложена?

     3. Увеличьте взаимодействие динамометров. Заметьте их новые показания.

     4. Соедините динамометры нитью и натяните ее.

     5. Ответьте на вопросы:

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

     6. Сделайте общий вывод из проделанных опытов.

Наблюдение изменения модуля веса тела, движущегося с ускорением

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

Порядок выполнения работы

  1. Подвесьте к динамометру груз на нити и измерьте модуль веса груза
  2. Быстро поднимите динамометр с грузом, а затем отпустите.Наблюдайте за показаниями динамометра во время движения груза.Опыт повторить несколько раз.
  3. Ответьте на вопросы:
  • Изменялась ли скорость движения груза при его движении вверх и вниз?
  • Как изменялся модуль веса груза при его ускоренном движении вверх и вниз?

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

5. Ответьте на вопросы:

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

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

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

Порядок выполнения работы

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

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

2. Ответьте на вопросы:

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

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

4. Измерьте плечи сил.

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

Изучение закона сохранения импульса при упругом соударении тел

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

Порядок выполнения работы

  1. Соедините шарики нитью и подвесьте их на штативе, как показано на рисунке 36.
    Положение шариков отрегулируйте так, чтобы их центры находились на одной горизонтальной линии.
  2. Отклоните шарики в противоположные стороны на 4—5 см от положения равновесия и отпустите их. Заметьте отклонения шариков после удара. Опыт повторите 2—3 раза.
  3. Ответьте на вопросы:
  • Чему равен общий импульс шариков до взаимодействия?
  • Одинаковые ли импульсы по модулю  приобрели шарики после взаимодействия?
  • Чему равен общий импульс шариков после взаимодействия?

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

5. Ответьте на вопросы п. 3.

6. Сделайте вывод из проделанных опытов

Измерение КПД подвижного блока

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

Порядок выполнения работы

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

 

Приложение5

Требования к уровню подготовки выпускников основной школы.

1. Владеть методами научного познания.

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

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

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

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

1.4. Объяснять результаты наблюдений и экспериментов:

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

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

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

2. Владеть основными понятиями и законами физики.

2.1. Давать определение физических величин и формулировать физические законы.

2.2. Описывать:

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

2.3. Вычислять:

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

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

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

3.1. Называть:

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

3.2. Приводить примеры:

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

3.3. Читать и пересказывать текст учебника.

3.4. Выделять главную мысль в прочитанном тексте.

3.5. Находить в прочитанном тексте ответы на поставленные вопросы.

3.6. Конспектировать прочитанный текст.

3.7. Определять:

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

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