ВИКОРИСТАННЯ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ЗАВДАНЬ У ПРОЦЕСІ НАВЧАННЯ

1. Зміст експериментальної задачі є темою цього уроку. У ході її вирішення відбувається засвоєння нових понять, закономірностей та залежностей. Наприклад, закон Ома для ділянки ланцюга можна пояснити, вирішуючи два такі завдання: «Перевірити, чи залежить (і якщо так, то як) сила струму в даній спіралі від напруги на її клемах?» Перевірити, чи залежить (і якщо так, то як) сила струму в даному ланцюгу від зміни опору магазину, включеного в цей ланцюг, при постійній напрузі на його клемах?».

І тут необхідно, щоб постановка питання викликала в учнів бажання пізнати нові закономірності. Одним із засобів створення стимулу до сприйняття нового матеріалу є постановка проблеми, якою може бути підібрано відповідне експериментальне завдання. Умова завдання повинна відповідати таким вимогам:

а. всі прилади, застосовувані завдання, знайомі учням, всі супутні явища їм зрозумілі. Вони не можуть вирішити завдання лише через незнання якогось одного поняття чи явища, яке є метою чи темою даного уроку;

в. постановка питання має викликати в учнів певне здивування, порушити бажання вирішити його. Наприклад, перед введенням поняття «атмосферний тиск» можна поставити таке завдання: «дана повна склянка води, накрита шматком картону. Чи виллється вода зі склянки, якщо її швидко перевернути догори дном?» Після обговорення показують досвід. Вода не виливається. А пояснити, чому, учні поки що не можуть, хоч і дуже намагаються – адже явище протікало у них на очах. Тоді вчитель і запроваджує нове поняття, яке пояснює досвід.

2. Використання завдань як ілюстрацій, що підтверджують правильність і важливість зроблених теоретичних висновків. Наприклад, після з'ясування питання прозв'язку швидкості руху молекул із температурою тіла можна вирішити таке завдання: «У склянки з холодною та гарячою водою кинули однакові шматочки марганцівки. У якому з них вода забарвиться швидше за всіма обсягами?». В результаті вирішення цього завдання учні переконуються у правильності зробленого теоретичного висновку.

3. Застосування завдань для перевірки ступеня розуміння учнями матеріалу, що вивчається на уроці, для його закріплення. Розв'язання задач у цьому випадку сприяє поглибленню та уточненню нового матеріалу.

4. Використання експериментальних завдань під час опитування дає можливість з'ясувати, наскільки правильно, глибоко і свідомо учень засвоїв раніше пройдений матеріал. Викликаному учню дається картка з текстом завдання та всі необхідні прилади. Іноді корисно (якщо дозволяє час) видавати учневі в повному обсязі прилади, необхідні рішення завдання, чи давати їх більше, ніж вимагає рішення. Тоді йому доводиться самостійно або встановлювати, яких приладів не вистачає, або вибирати необхідні з даних.

5. Дуже корисні 15-20 хвилинні класні вправи учнів з вирішення експериментальних завдань з подальшим розбором та з'ясування причин допущених помилок. Їх можна давати перед вивченням нових понять, і при закріпленні матеріалу.

На відміну від вправ контрольні роботи у вирішенні експериментальних завдань проводяться за повної самостійності учнів.

7. Особливий інтерес у учнів викликає вирішення експериментальних завдань як домашнього завдання, які може бути як загальними, однаковими всім, і індивідуальними. У будь-якому разі вчитель має бути впевненим, що для домашніх дослідів учні знайдуть потрібні прилади та предмети.

8. Найбільш складні експериментальні завдання можна широко використовувати вроботі фізичного гуртка та на факультативних заняттях.

9. Експериментальні завдання цікавого характеру можуть бути використані на фізичних вечорах, піонерських зборах тощо.

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ТА РЕКОМЕНДАЦІЇ

Основні етапи розв'язання експериментальної задачі подібні до рішення будь-якої фізичної задачі, але є деякі особливості. Характерним для вирішення таких завдань є робота з пошуку необхідних для вирішення даних, а також способів отримання цих даних. Тому при аналізі завдання та складанні плану вирішення істотним моментом є пошук відповідей на такі питання: які дані необхідні для вирішення? Як їх отримати за допомогою досвіду? У яких одиницях вони мають бути виражені? Які виміри і з якою точністю необхідно зробити? Оскільки ця робота учнів має творчий характер, цей етап рішення має бути розроблений найбільш ретельно.

Готуючи експериментальне завдання, слід як відібрати необхідне устаткування, а й попередньо випробувати його. Бо в умові звичайної текстової задачі можна зробити застереження про ідеалізацію фізичного явища або процесу: наприклад, тертя не враховувати, напруга джерела струму постійно, опір амперметра в розрахунок не приймати і т.д. супутніх факторів доводиться рахуватися, їх потрібно заздалегідь виявити та по можливості усунути. Наприклад, тіла, об'єм яких визначають через лінійні розміри, повинні бути правильно правильної геометричної форми; шматок дерева, обсяг якого визначають за допомогою мензурки, треба покрити парафіном тощо.

При колективному вирішенні завдань до експериментальної частини висуваються такі ж вимоги, як до демонстраційного експерименту:Досліди мають бути переконливими, виразними, добре видно з усіх місць класу. Тому у таких завданнях використовують лише демонстраційні прилади.

Відбираючи завдання для уроку з цієї збірки, вчителю необхідно пам'ятати:

1. В умовах деяких завдань не вказані конкретні розміри та маса тіла, довжина та переріз дроту, об'єм рідини тощо.

2. В окремих завданнях не сказано, які вимірювальні прилади слід взяти: демонстраційні чи лабораторні. Вибір приладу залежить від цього, як вирішується це завдання: на уроці перед усім класом чи самостійно учнем.

3. Усі відомі у завданнях дані мають бути чітко написані на етикетці відповідного приладу (тіла), щоб учень їх міг добре бачити.

4. Усі тіла, прилади, пристосування, що застосовуються при вирішенні експериментальних завдань, повинні бути заздалегідь перевірені, пронумеровані та покладені у спеціальні ящики для зберігання.

Корисно скласти спеціальний довідник з експериментальних завдань, в якому вказати всі дані про кожен прилад у фізичному кабінеті та про ті предмети, які використовуються в експерименті під час вирішення завдань.

5. У багатьох експериментальних завданнях потрібна сталість напруги джерела струму під час досвіду. Це деяких межах здійснимо, якщо внутрішній опір джерела мало проти опором зовнішньої ланцюга. У школах частіше зустрічаються старі акумулятори та гальванічні елементи, внутрішній опір цих джерел струму досить великий, тому слід:

а. послідовно з акумулятором включати реостат РП-6 та за його допомогою підтримувати падіння напруги (наакумулятор разом з реостатом) постійним протягом усього досвіду. Корисно реостат закріпити на ящику, в якому розміщено акумулятор або батарею акумуляторів;

б. застосовувати як джерела струму випрямлячі або трансформатори достатньої потужності;

в. застосовувати в електричних ланцюгах малу силу струму, збільшуючи відповідно опір ланцюга (наприклад замість спіралей з опором 1, 2, 5 Ом використовувати спіралі 10, 20, 50 Ом, а для вимірювання сили струму в таких ланцюгах застосовувати міліамперметр.);

6. При виконанні експериментальної частини завдань учні повинні дотримуватись елементарних правил з техніки безпеки:

а. перед включенням електровимірювальних приладів у ланцюг з'ясувати, чи відповідають межі вимірювання цих приладів значенням сили струму та напруги в даному ланцюгу

б. джерело струму включати в ланцюг останнім після візуальної перевірки ланцюга;

в. застосовувати як з'єднувальні проводи тільки ізольований дріт і проводи зі справною ізоляцією;

р. не здійснювати перемикання ланцюга під напругою;

д. горючі рідини розташовувати далі від гарячого спиртування або включеної електроплитки;

е. при використанні в дослідах важких вантажів застосовувати підставки та міцні нитки. »[12].

Використовуючи рулетку та секундомір, визначити середню швидкість руху учня вздовж класу.

Є довгий похилий жолоб, секундомір та вимірювальна лінійка (стрічка). На середині ринви поставлено мітку. Визначте середні швидкості кульки при скочуванні його з найбільшої висоти окремо на кожній половині жолоба та на всьому жолобі. Порівняти отримані швидкості.

Використовуючи масштабну лінійку, визначити тиск цегли на горизонтальну поверхню столукожного із трьох положень. Щільність цеглини – 1,5 г/см 3 .

Визначити, яку силу стиснення можна отримати на шкільному гідравлічному пресі, якщо малий поршень діяти силою 30 М. Є штангенциркуль. Тертя не враховувати.

Є дві судини, насос Шинця, гумові трубки. Необхідно отримати фонтан із посудини з водою, причому фонтан має бити плавно, а не ривками. Показати, як це зробити.

Як за допомогою гумової трубки перелити воду у склянку. Відповідь обґрунтувати та підтвердити досвідом.

За допомогою динамометра визначити, до якого рівня піднімається вода в мензурці, якщо опустити в неї шматок парафіну. Відповідь перевірити досвідом.

До кінців легкої однорідної дерев'яної рейки підвішено гирі різної маси. Використовуючи масштабну лінійку, знайти точку підвісу рейки-важеля за його рівноваги. Відповідь перевірити, підвісивши рейку у вибраній точці до штатива.

На столі зібрано встановлення. Є масштабна лінійка. Які величини сил покаже динамометр, якщо вантаж масою 500 г підвішувати у точках A,B,C. Відповіді перевірити досвідом, відкривши шкалу.

Підібрати такий нахил дошки, щоб при рівномірному підйомі візка по дошці можна було отримати виграш у силі втричі (є масштабна лінійка). Перевірити досвідом, використовуючи динамометр. Тертя не враховувати.

На підйомному столику лежать різноманітні предмети. Є динамометр та масштабна лінійка. Визначити потенційну енергію кожного предмета щодо поверхні столу та підлоги.

За допомогою установки, в якій використані дві картонні або скляні трубки діаметром 5 см, довжиною 30 і 60 см, перевірити, чи тяга залежить від довжини труби. Пояснити цю залежність ірозповісти про її практичне застосування.

Накреслити схему ланцюга, що складається з лампи, двох ключів-перемикачів та джерела струму, так, щоб можна було вмикати та вимикати лампу з двох різних місць. Зібрати ланцюг за цією схемою. Де практично можна застосувати таку схему ланцюга?

Накреслити схему ланцюга для перевірки правильності напису на резисторі. Підібрати потрібні прилади та провести необхідні вимірювання та обчислення.

Використовуючи авометр або омметр і масштабну лінійку, скласти паспорт на даний реостат, якщо відомо, що для дроту 1 мм 2 допустима сила струму 15 А.

Використовуючи паспортні дані всіх споживачів електричної енергії у вашій квартирі, визначити, на яку силу струму повинні бути розраховані запобіжники, якщо всі споживачі будуть включені одночасно. Опір проводів, що підводять, не враховувати.

Виготовити найпростіший електромагніт, намотавши на залізний цвях 70-100 витків тонкого ізольованого дроту. Зібравши ланцюг (див. рис.), Визначити магнітні полюси у електромагніту. Відповідь перевірити магнітною стрілкою. Показати як змінити полюси цього електромагніта.

---