Экспериментальные задачи по физике

Каплина Г.В. учитель физики МБОУ СОШ №2 г Новосибирск.

Решение экспериментальных задач на уроках физики и во врем внеурочной деятельности позволяет обеспечить формирование творческих способностей учащихся, овладение методами решения задач, моделирования ситуаций, выдвижения гипотез, развития интереса к предмету. В процессе работы должны применяться различные методы:

• словесные методы - для формирования теоретических и практических знаний.

• наглядные методы - для развития наблюдательности,

• поисковые методы – для развития самостоятельности мышления,

• индуктивные методы – для развития умения обобщать, осуществлять умозаключения.

• дедуктивные методы – для развития умения анализировать.

Очень важно при расчете числового значения задачи научить оценивать реальность ответа, оценивать относительную и абсолютную погрешность выполненных измерений. Решение экспериментальных задач имеет цель приобретение опыта творческой деятельности. Для этого рассматриваются все нестандартные задачи, решение которых не могут быть получены непосредственным применением известных учащимся приемов. В процессе такой деятельности устанавливаются внутри предметные и меж предметные связи, полученные знания применяются в новых ситуациях.

Решение экспериментальных задач позволит обнаружить у учащихся задатки исследователей и приблизит их к уровню современной физики. Ученики, имея прочные знания законов, элементарные сведения о методах физических исследований сумеют применить их на практике.

1. Почему из отверстия, находящегося в нижней части сосуда, струя вытекает с постоянной скоростью, несмотря на то, что уровень жидкости понижается?

Давление, под которым вытекает жидкость из нижнего отверстия, определяется разностью высот нижнего отверстия в бутылке и нижнего отверстия верхней трубки, и не зависит от высоты уровня жидкости в сосуде, измеряемой от нижнего конца верхней трубки. При вытекании воды в верхней части сосуда образуется воздушный «карман» с давлением меньше атмосферного, поэтому давление воздуха на поверхность воды в сосуде вместе с давлением водяного столба примерно равно атмосферному давлению. При уменьшении давления внутри сосуда за счет вытекания воды воздух входит через нижнее отверстие небольшими порциями и восстанавливает его. Таким образом, воздух «пробулькивается» через нижнее отверстие, при этом скорость вытекания жидкости будет постоянной. Когда уровень жидкости в сосуде опустится ниже отверстия вертикальной трубки, скорость вытекания жидкости будет зависеть только от высоты столба жидкости, следовательно, будет постепенно уменьшаться.

1. Как добиться равновесия?

Любое тело имеет центр тяжести. Можно добиться устойчивого равновесия тела любой формы, поместив его на опору. Для этого необходимо, чтобы центр тяжести тела был ниже точки опоры. Тело со смещенным центром тяжести будет покачиваться, и удерживаться на своей опоре. Необходимо изменить форму тела или прикрепить к нему дополнительную массивную часть, смещающую центр масс и центр тяжести ниже точки опоры.

1. Как достать монетку не замочив рук?

На блюдо положить монетку и залить водой. Дополнительное оборудование: стакан, свеча, зажигалка. Чтобы достать монетку, необходимо удалить воду. Для этого прогреем стакан и в перевернутом виде поставим на блюдо. Давление прогретого воздуха в стакане будет равно атмосферному, а плотность- меньше. При охлаждении давление воздуха в стакане уменьшится и станет меньше атмосферного давления. Под действием атмосферного давления вода будет втягиваться в стакан и обнажит монетку. Ее можно достать не замочив рук.

1. Определить массу небольших предметов, используя стандартный лист бумаги формата А4, плотностью 80г/м² (лист имеет массу 5г), скрепка, скотч, мелкие предметы (конфеты, ластик, ручка).

Лист сложить гармошкой, сделать из него рычаг, прикрепить к краю скотчем мелкий предмет, экспериментально определить точку опоры, рассчитать массу предмета, используя правило равновесия рычага.

1. Определить массу деревянного кубика, пенопласта.

Тело опускаем в мензурку с водой и измеряем объем погруженной части тела. Масса вытесненной воды равна массе, плавающего на поверхности, тела.

1. Определить массу стальной шайбы, гайки.

Шайбу укладываем на кусок пенопласта, массу которого уже определили и опускаем в мензурку с водой. Масса вытесненной системой тел воды равна массе, плавающих на поверхности, тел.

1. Определите плотность камня.

Емкость с водой, динамометр, нитки или кусочек узкого скотча. Взвешиваем камень в воздухе и в воде.

Р₁=mg=ρ_kVg –вес в воздухе, Р₂=mg-F_A - вес в воде. F_A= ρ_вVg

ρ_k= = =

1. Определите плотность неизвестной жидкости.

Использовать линейку, две жидкости разной плотности (вода и масло), U-образная трубка для наблюдения конвекции, линейка, мелки (отмечать уровень жидкости на стекле от границы раздела вода- масло). ρ₁gh₁= ρ₂gh₂ ρ₁= ρ₂

1. Определить скорость шайбы (ластика) в момент удара.

Ластик положить на край стола и щелчком пальца придать ему горизонтальную скорость в направлении края. Измерить рулеткой высоту стола и дальность полета, вычислить начальную скорость.

1. Определить скорость теннисного мяча в момент удара.

Ракеткой набивать мяч и засечь время, в течении которого сделано 10 ударов. Желательно удары делать с одинаковой силой, чтобы мяч поднимался на одну и туже высоту. Время измеряют секундомерами сразу несколько учащихся, чтобы определить среднее время подъема и спуска. По нему рассчитываем среднюю скорость мяча в момент удара.