Методика проведения демонстрационного эксперимента на уроках физики Часть 2.

Первая группа

Задание № 1.

Взять два маятника приблизительно одного размера: один стальной, другой – пластмассовый.

Подвесить их на нитях одинаковой длины. Оттолкните их на одинаковый угол от положения равновесия. Подсчитайте их периоды. Сравните полученные значения. Сделайте вывод, от чего может зависеть период колебаний такого маятника. Одновременно ли прекратятся колебания? Почему? Объясните полученные результаты.

Вторая группа

Задание № 2

Математический маятник приведите в движение, подсчитайте частоту колебаний. Измерьте длину маятника так, чтобы частота увеличилась вдвое. Проверьте правильность своего расчета на опыте. Сделайте вывод о том, как меняется частота математического маятника в зависимости от длины.

Третья группа

Задание № 3

Подвесьте наручные механические часы на прочной нити. Если к часам не прикасаться, то через некоторое время они все равно придут в слабое движение. Проверьте,так ли это? Почему? Приведите часы в колебательное движение, так чтобы они сделали не меньше 50 колебаний. Как отразилось такое движение на точности хода этих часов? Почему? Можно ли установить, когда часы начинают спешить, а когда отставать?

Четвертая группа

Задание № 4

Измерьте период колебаний математического маятника, измерьте время, за которое колебания затухнут. Отпустите маятник в воду и снова измерьте период его колебаний и время затухания. Сравните результаты. Сделайте вывод о влиянии окружающей среды на колебательные движения.

Пятая группа

Задание № 5

Как и почему меняется период колебания стального шарика, если под ним установить электромагнит? Зазор между сердечником электромагнита и шариком должно быть 3 – 10 мм. Шарик будет заметно притягиваться к электромагниту, поэтому его ускорение около магнита возрастет. Период шарика уменьшится. Проверьте экспериментально.

При изучении отдельных тем, ученикам дается домашнее задание по проектированию опыта. Дополнительные опыты ставятся для того, чтобы ученики лучше запоминали и глубже усваивали только что изученное новое явление, понятие или закон, увидели какие-либо новые стороны введенного понятия или явления. Дома каждый ребенок работает самостоятельно, без помощи учителя. Выбираем те демонстрации, описание которых отсутствует в учебнике. Вот некоторые примеры.

Задания для всего класса

VII класс. Придумайте и проделайте опыты, при помощи которых можно показать, что потенциальная энергия поднятого тела зависит от массы тела и высоты его подъема, кинетическая энергия зависит от массы тела и скорости движения. Опишите эти опыты.

Задание вполне посильно для учеников. Придумывая подобные опыты, они глубоко усваивают такие понятия, как потенциальная и кинетическая энергия. Собираю листочки, на которых даны описания. Из этих описаний отбираю наиболее интересные и разнообразные по характеру решения, а затем предлагаю авторам подготовить эти опыты к ближайшему уроку и продемонстрировать их. Работа всех учащихся оценивается.

IХ класс. «Придумайте и опишите установку для демонстрации третьего закон Ньютона, когда взаимодействующими телами являются магнит (или электромагнит) и кусок железа».

Подготовить демонстрацию предлагаю одному или двум ученикам.

ХI класс. «Укажите возможные способы возбуждения ЭДС индукции в катушке, замкнутой на гальванометр, используя установку, реостат, выключатель, железный стержень, железную пластинку».

Возможные решения: а) постепенно приближайте или удаляйте одну катушку от другой; б) не изменяя расстояния между катушками, проворачивайте ось одной из них относительно другой; в) постепенно вводите железный стержень в одну из катушек или выводите из нее; г) вводите или выводите в промежуток между катушками железную пластину; д) изменяйте силу тока во второй катушке с помощью реостата, предварительно вводя его в цепь этой катушки и т.д.

Задания для желающих

Эти задания можно сделать более разнообразными и сложными. Их даю тем ученикам, которые интересуются физикой, такие учащиеся есть почти в каждом классе, и они охотно выполняют подобные задания. Им нужно разрешить пользоваться приборами и работать в физкабинете под наблюдением учителя.

Вот некоторые примеры заданий для желающих

VIII класс. «Придумайте установку, с помощью которой можно показать, что скорость переноса энергии путем конвенции в жидкости зависит от рода взятой жидкости».

Х класс. «придумайте и подготовьте опыт, с помощью которого можно показать электризацию воды».

Решение. Стакан с водой поставьте на столик с изолирующими ножками. Воду можно наэлектризовать при помощи гибкого проводника, один конец которого соединен с одним из кондукторов электрофорной машины, другой опущен в воду, посредине проводник придерживается стеклянной палочкой. Если при помощи разрядника соединить воду с электрометром, то последний зарядится.

Часто при объяснении нового материала использую физический эксперимент для выдвижения учебной проблемы. С помощью предварительной демонстрации физического явления ставлю учебную проблему, которая будет разрешена по мере изучения явления. Так поступаю при изучении темы «Взаимное притяжение и отталкивание молекул. Явление смачивания» в 7 классе. Неоднократно встречались семиклассники в жизненной практике с явлением смачивания твердого тела жидкостью, но конечно, не задумывались над природой наблюдаемого. Вызвать желание детей разобраться в причине этого явления можно путем предварительной демонстрации опыта, описанного в учебнике «Физика 7». На тонкой пружине подвешивают горизонтально стеклянную пластинку. Пластинкой касаюсь поверхности воды в сосуде. Предлагаю обучающимся внимательно наблюдать за происходящим при плавном опускании сосуда с водой. Ученики обращают внимание на то, что пластинка при этом не сразу отрывается от воды. Она прилипает к ней, а пружина растягивается. Как объяснить наблюдаемое? Предварительный эксперимент на этом заканчивается. Создана проблемная ситуация. Проводят анализ этой ситуации: предлагаю обучающимся высказать гипотезы для объяснения явления. Так как на предыдущем уроке рассматривался вопрос о силах взаимодействия молекул, ученики приходят к правильному выводу о природе наблюдаемого явления. После этого формулируется тема урока.

Затем эксперимент ставим снова, но теперь сосуд с водой опускаем до отрыва стеклянной пластинки от воды. Ученики с большим интересом наблюдают первую часть опыта, понимая происходящее, и, продолжая наблюдения, обращают внимание на то, что пластинка после отрыва оказывается смоченная водой. Рассмотрение вопроса продолжается.

К изучению конвенции (VIII класс) можно подойти от наблюдения за поведением вертушки над горящей электрической лампой, к рассмотрению явления излучения – с помощью демонстрации теплоприёмника.

Изучение электромагнитных явлений в VIII классе полезно начать с демонстрации опыта Эрстеда. Этот фундаментальный опыт позволяет акцентировать внимание школьников на глубокой взаимосвязи электрических и магнитных явлений. Как объяснить столь необычное поведение стрелки? Создана проблемная ситуация. Ученики актуализируют имеющиеся знания о магнитном действии тока. Таким образом, ввожу понятие магнитного поля и формулирую учебную проблему.

Приведу примеры предварительной демонстрации для постановки перспективной учебной проблемы, т.е. проблемы, которая будет решена не на данном уроке, а несколько позднее.

Так на первом уроке при изучении электрических явлений в VIII классе в серию опытов по электризации тел можно включить опыт по перезарядке электроскопа: при постепенном приближении к электроскопу, имеющему небольшой заряд, тела с гораздо большим зарядом другого знака, угол между листочками электроскопа сначала уменьшается до нуля, а потом снова растет.

Методически полезно предложить ученикам по мере изучения материала заметить тот момент, когда полученные знания уже позволяют объяснить этот опыт. В данном примере этот момент наступит к концу следующего урока.

В старших классах постановка подобной перспективной проблемы может быть рассчитана на большой временной интервал. Например, при изучении электрического поля в 10 классе можно поставить такой эксперимент. Между вертикально расположенными на расстоянии 8 – 10 см друг от друга дисками раздвижного конденсатора помещают шарик от настольного тенниса, подвешенный на шелковой нити. Диски конденсатора присоединены к клемам электрофорной машины. Наблюдают, как при зарядке конденсатора шарик притягивается к ближайшему к нему диску. Затем шарик покрывают тонким слоем графита (это легко сделать, использовав грифель от карандаша) и замечают, что поведение шарика изменяется. Теперь он колеблется между дисками. Объяснить наблюдаемые явления ученики смогут, лишь изучив поведение проводников и диэлектриков в электрическом поле.

Отметим, что часто полезно к показанному опыту обратиться еще раз по мере рассмотрения нового материала или после рассмотрения теории изучаемого явления, предложив ученикам объяснить этот опыт уже на базе полученных новых знаний.