Решение экспериментальных задач

Решение экспериментальных задач в курсе физики.

Обучение ведется для того, чтобы «научившийся» мог применять свои знания на практике. Поэтому важнейшим элементом обучения является практическое использование тех приборов и методов измерений, которые уже изучены школьниками.

Традиционно при изучении физики эксперименты разделяются на две большие группы: демонстрационные эксперименты, выполняемые обычно учителем, и практические (экспериментальные) работы, выполняемые школьниками самостоятельно.

Практические самостоятельные экспериментальные работы могут быть разделены на группы по назначению.

1.     Качественные эксперименты: соберите – включите – посмотрите – зарисуйте - сделайте вывод. Такие эксперименты нужны для непосредственного ознакомления с физическими явлениями.

2.     Количественные эксперименты: соберите – измерьте – вычислите – постройте график – запишите результат в тетрадь. Этот тип экспериментов предназначен для выработки навыков применения простейших измерительных приборов и оформления экспериментальных работ.

3.     Творческие эксперименты: дан некий набор оборудования, которое можно использовать в эксперименте, дан объект исследования, сформулирована конечная цель, однако не даны четкие однозначные инструкции, следуя которым можно было бы добраться до конечной цели.

Творческие экспериментальные работы «заставляют» учеников самостоятельно искать пути, ведущие к конечному результату, разрабатывать план действий, учитывать возможности предоставленных приборов и оборудования и добиваться получения максимально возможной точности не за счет высокой точности приборов, а за счет того, что выбран оптимальный метод измерения

Такие работы позволяют ученикам реализовывать и развивать свои творческие способности, которые в других видах учебной деятельности используются в малой степени.

Задача 1.

Определите массу пластилинового шарика

Приборы и материалы: стальной и пластилиновый шарики (d=20-30 мм) масса стального шарика 50 г., нити, штатив со стержнем, транспортир, линейка, ρ_пласт =1,2 г/см³

Решение:

Задача 2.

Определите процентное содержание снега в воде в начале опыта

Приборы и материалы: калориметр, термометр, мензурка, сосуд с комнатной  водой, смесь снега с водой, калориметрическое тело.

Решение:

В калориметр со смесью наливают столько воды, чтобы весь снег растаял, но температура воды была равна  t₁ =0⁰С
m₁  -масса снега
m₂ -масса воды в снеге
m₃ - масса влитой воды
t₂ - температура влитой воды
k- искомое % -ое отношение снега в воде
m₁ +m₂  - можно определить, перелив всю воду из калориметра м измерительный цилиндр и измерить полную массу воды m
m= m₁ +m₂  +m₃ , то m₁ +m₂  = m –m₃

Задача 3.

Определите массу небольшого стального бруска

Приборы и материалы:  спиртовка, банка с водой, калориметр, термометр, 

мензурка.

Решение:   Необходимо нагреть брусок до 100⁰С в банке с водой, поставленной на спиртовку. После этого брусок переместить в калориметр, куда предварительно налито определенное, отмеренное мензуркой, количество воды.

m₁-масса бруска;

m₂ -масса налитой воды в калориметр;

m₃ - масса калориметра;

 с₁, с₂, с₃   удельные теплоемкости стали, воды и вещества, из которого изготовлен калориметр.

t₁ и t – начальная и конечная температуры воды в калориметре

Задача 4.

Определите положение центра тяжести гладкой палки, не пользуясь никакими инструментами.

Решение:  Положите палку горизонтально на ладони обеих рук, поставленных

ребром,  и медленно сдвигайте руки, то они всегда сойдутся в центре тяжести

Объяснение: При сближении одной руки к центру тяжести давление на нее возрастает по сравнению с давлением на вторую руку. Так как одновременно с давлением увеличивается сила трения скольжения, то она превзойдет силу трения покоя м/у палкой и второй рукой, вследствие чего движение палки относительно первой руки прекратиться и начнется движение относительно второй. Таким образом, центр тяжести будет все время находится между ладонями и в конце концов будет ими «пойман».

Задача 5.

Трогаясь со станции, поезд некоторое время движется практически равноускоренно. Укажите способ определения величины ускорения в этот период.

Приборы и материалы: нить, стограммовая гирька и масштабная линейка.

Решение : Привяжем гирьку к нити и подвесим полученный маятник к потолку

Задача 6.

Имеется железный лист, прибитый к полу, легкий деревянный цилиндрический стержень (палка) и линейка

Разработайте способ определения коэффициента трения дерева о железо

Решение:  При некотором угле наклона α палка начнет скользить по желобу.

Это произойдет в тот момент, когда горизонтальная составляющая силы F, станет больше максимальной силы трения покоя.

Задача 7.

Определите отношение плотностей двух заданных жидкостей

Приборы и материалы: два сосуда с разными жидкостями, рычаг-линейка, два груза одинаковой массы, штатив с муфтой и лапкой.

Решение:
метод сравнения плотностей разных жидкостей основан на зависимости силы Архимеда от плотности жидкости
1. Уравновесить грузы на рычаге;
2. Погрузить один из грузов в жидкость (рис а);
3. Уравновесить рычаг подбирая определенное соотношение плеч (2);
4.  Погрузить тот же груз в другую жидкость(рис б);
5. Восстановить равновесие рычага изменением плеча одной из сил (3);
6. Используя соотношение (1) определить отношение плотностей двух заданных жидкостей.

Задача 8.

 Определите плотность металла, находящегося в одном из двух кусков пластилина, если  известно, что массы пластилина в обоих кусках одинаковы.

Приборы и материалы: исследуемые образцы, весы с разновесами, стакан с водой, штатив.

Решение:

ρ_м – плотность металла

Р₁и Р₂ – вес каждого из кусков в воде

 

Задача 9

Оценить время реакции экспериментатора при помощи деревянной школьной линейки длиной 30 см.

Решение:

Помощник держит линейку так, что она свисает вниз, причем нулевое деление, удобно иметь снизу. Экспериментатор держит большой и указательный палец правой руки так, что нижний конец линейки находиться между пальцами и ему легко схватить падающую линейку. Помощник неожиданно отпускает линейку, экспериментатор зажимает ее пальцами так быстро, как сумеет. Линейка успеет пролететь некоторое расстояние – его можно измерить по ее же делениям, удобно вначале держать пальцы напротив нулевого деления. По этому расстоянию определим время падения, считая движение линейки равноускоренным.

Краткое описание документа:

Решение экспериментальных задач в курсе физики

Творческие экспериментальные работы «заставляют» учеников самостоятельно искать пути, ведущие к конечному результату, разрабатывать план действий, учитывать возможности предоставленных приборов и оборудования и добиваться получения максимально возможной точности не за счет высокой точности приборов, а за счет того, что выбран оптимальный метод измерения

Такие работы позволяют ученикам реализовывать и развивать свои творческие способности, которые в других видах учебной деятельности используются в малой степени.