Демонстрационный эксперимент. Демонстрационный эксперимент
 Скачать 0.7 Mb.
|
|
страница 1 Демонстрационный эксперимент Расскажи мне – и я забуду, Покажи мне – и я запомню, Дай мне действовать самому – и я научусь. китайская мудрость Демонстрационный эксперимент, являясь средством наглядности, способствует организации восприятия учащимися учебного материала, его пониманию и запоминанию; позволяет осуществить политехническое обучение обучающихся; способствует повышению интереса к изучению физики и созданию мотивации учения. При демонстрации эксперимента важно, чтобы обучающиеся сами могли объяснить увиденное явление и методом мозгового штурма пришли к общему выводу. Я часто применяю этот метод при объяснении нового материала. Использую также видеофрагменты с опытами без звукового сопровождения по изучаемой теме и прошу объяснить увиденное явление. Потом предлагаю послушать звуковое сопровождение и найти ошибку в своих рассуждениях. Педагогическая ценность демонстрационного эксперимента в сочетании с таблицами и схемами, рассмотрением муляжей и натуральных объектов, моделей, карт, работой с учебником, просмотром и прослушиванием традиционных аудиовизуальных средств обучения и использованием ИКТ бесценна. Они позволяют повысить интерес и внимание обучающихся к изучаемому материалу, стимулируют активную мыслительную деятельность учеников и способствуют сознательному усвоению знаний, созданию творческой атмосферы на уроке. Чтобы дать учащимся глубокие и прочные знания, сформировать у них важные практические умения и навыки, необходима координация в применении различных видов учебного эксперимента: 1) демонстрационных опытов; 2) фронтальных лабораторных работ; 3) работ физического практикума; 4) внеклассных (домашних) экспериментов. Все эти виды учебного эксперимента обеспечивают осуществление принципов наглядности, сознательности, активности познавательной деятельности учащихся, политехнизма в преподавании физики. Использование цифровой лаборатории существенно изменяет подходы к проведению и демонстрационных, и ученических опытов. Использование цифровых датчиков в качестве измерительных инструментов изменяет подходы к проведению прямых измерений физических величин. Традиционно в качестве средств измерения использовались простейшие инструменты (рычажные весы и разновесы, мензурка, динамометр, термометр) и стрелочные приборы (амперметр и вольтметр). Использование цифровых датчиков позволяет на совершенно другом качественном уровне производить измерения времени, расстояния, иметь возможность страница 2 регистрировать и наблюдать изменение во времени таких величин как температура, электрическое напряжение, сила тока и т.д. Эти возможности позволяют, например, на уроках физики с высокой точностью измерить мгновенную скорость тела, движущегося неравномерно, наблюдать в динамике процесс электромагнитной индукции, возникновение и изменение индукционного тока, исследовать изменение температуры с течением времени в процессе установления теплового равновесия и т.д. Оснащение для изучения физики представлено в виде оборудования для демонстрационных опытов и оборудования для лабораторных работ и ученических опытов, включая общую для естественно-научного цикла цифровую лабораторию, а также цифровую лабораторию по физике (как дополнительный элемент для углубленного изучения физики). Демонстрационное оборудование обеспечивает возможность наблюдения большинства изучаемых явлений, процессов и законов. Это возможно при оптимальном сочетании аналоговых и цифровых средств наблюдения, анализа измерительной информации. Так, например, для курса физики основной школы есть возможность демонстрации классических демонстрационных экспериментов: падение тел в трубке Ньютона, демонстрация действия атмосферного давления, закона Паскаля, изменение объема тел при нагревании (охлаждении), притяжение молекул и т.д. Набор по электростатике дает возможность демонстрации электризации тел, закона сохранения заряда, линий напряженности электрического поля и может использоваться как 8 классе при изучении электромагнитных явлений, так и в 10 классе при изучении электростатики. Главное действующее лицо в демонстрационном эксперименте – учитель, который не только организует учебную работу, но и проводит демонстрацию опытов. Демонстрационный эксперимент имеет существенный недостаток: ученики не работают с приборами (хотя некоторые из них могут вовлекаться в подготовку демонстраций). Перечень обязательных демонстраций из каждой темы школьного курса физики есть в программе. В него входят в первую очередь опыты, которые составляют экспериментальную базу современной физики, их называют фундаментальными, это исследования Галилея, Кавендиша, Штерна, Кулона, Эрстеда, Фарадея, Герца, Столетова и др. При подготовке того или иного опыта учитель решает три основных вопроса: 1. Выбор места каждого элемента установки, демонстрирующей изучаемое явление, в горизонтальной или вертикальной плоскости; 2. Применение освещения и фона (как правило, черного, белого или матового просвечивающего); 3. Выбор наиболее подходящих индикаторов для наилучшего наблюдения данного процесса. Наглядность демонстрационного эксперимента обеспечивается с помощью специальных средств: 1) Штативы, столики, скамейки, подставки обеспечивают расположение приборов, удобное для наблюдения. страница 3 2) Экраны (белые, черные, цветные, с подсветкой) позволяют создать фон и выделить экспериментальную установку в целом или ее отдельные части. 3) Указатели (в виде больших ярких стрелок) позволяют акцентировать внимание учащихся на отдельных деталях экспериментальной установки. 4) Индикаторы (лампа накаливания, неоновая лампа, измерительные приборы, звук и др.) делают видимыми те объекты, которые нельзя воспринимать непосредственно (электрический ток, магнитное поле и др.). 5) Подкрашивание жидкости обеспечивает четкое фиксирование ее уровня и объема. 6) Теневое проецирование позволяет увеличить экспериментальную установку или ее отдельные части (модель броуновского движения, маятник в часах, модель опыта Резерфорда, спектры электрических и магнитных полей и др.). 7) Зеркала обеспечивают улучшение видимости для учителя (например, при работе с осциллографом) и для учеников при проведении опытов в горизонтальной плоскости При демонстрации опытов решающая роль принадлежит учителю, поскольку он выступает активным посредником между учащимися и демонстрируемыми явлениями; от его методического мастерства и технической грамотности зависит успех демонстрации. Кроме того, представления школьников, возникающие при наблюдении опытов, должны быть доведены до обобщений, а это может сделать только учитель. Важно, чтобы здесь соблюдалась мера в отношении числа демонстраций Важным методическим вопросом является место демонстрационного опыта на уроке, которое определяется выбранной учителем методикой изложения нового учебного материала, логикой развития его содержания. При эвристическом методе ведения урока в большинстве случаев беседа учителя должна подвести учащихся к постановке вопроса, ответ на который дает намеченный опыт. Но в некоторых случаях показ опыта может предшествовать беседе с целью постановки перед учащимися проблемы, которая разрешается в ходе урока. К основным требованиям к школьному физическому демонстрационному эксперименту относят: 1) Видимость эксперимента всеми учащимися класса; 2) Наглядность; 3) Кратковременность опыта; 4) Выразительность и эмоциональность; 5) Занимательность; 6) Надежность опыта; 7) Убедительность опыта; 8) Соответствие правилам безопасности. страница 4 ЗАКОН ПАСКАЛЯ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ ЖИДКОСТИ. Тип работы: практическая работа. Перечень датчиков ЦЛ: цифровая лаборатория RELAB с датчиком давления 10 кПа. Дополнительное оборудование: штатив, мензурка, трубка, линейка. Цель работы: изучение закона Паскаля, изменения давления с изменением высоты столба. Основные сведения В жидкостях частицы подвижны, поэтому они не имеют собственной формы, но обладают собственным объемом, сопротивляются сжатию и растяжению; не сопротивляются деформации сдвига (свойство текучести). В покоящейся жидкости существует два вида статического давления: гидростатическое и внешнее. Вследствие притяжения к Земле жидкость оказывает давление на дно и стенки сосуда, а также на тела, находящиеся внутри нее. Давление, обусловленное весом столба жидкости, называют гидростатическим. Давление жидкости на разных высотах различно и не зависит от ориентации площадки, на которую оно производится. Пусть жидкость находится в цилиндрическом сосуде с площадью сечения S; высота столба жидкости h. Тогда: P = 𝑚𝑔 𝑠 = 𝜌𝑠ℎ𝑔 𝑠 = 𝜌𝑔ℎ (1) Гидростатическое давление жидкости зависит от плотности ρ жидкости, от ускорения g свободного падения и от глубины h, на которой находится рассматриваемая точка. Она не зависит от формы столба жидкости. Глубина h отсчитывается по вертикали от рассматриваемой точки до уровня свободной поверхности жидкости. В условиях невесомости гидростатическое давление жидкости отсутствует, так как в этих условиях жидкость становится невесомой. Внешнее давление характеризует сжатием под действием внешней силы. Оно равно: P внеш= 𝐹н 𝑠 Пример внешнего давления: атмосферное давление и давление, создаваемое в гидравлических системах. Французский ученый Блез Паскаль установил: жидкости и газы передают производимое на них давление одинаково по всем направлениям. страница 5 Для измерения давлений используют манометры. Их конструкции весьма разнообразны. Техника безопасности: Приступая к работе, внимательно ознакомьтесь с заданием и оборудованием. Слушайте и выполняйте все требования учителя. Не пользуйтесь приборами без его разрешения. Осторожно обращайтесь со стеклянными приборами. Порядок проведения работы: 1. Изучить методические указания. 2. Собрать установку по рисунку. 3. Подключить датчик давления к USB мобильного планшета. 4. Запустить программу измерений Relab Lite. Выбрать для датчика давления диапазон «Па». Запустить сбор данных клавишей «Пуск». 5. Наполнить цилиндр водой. 6. Записать показания датчика давления в таблицу № п/п Давление по датчику р, Па Плотность жидкости Высота от конца трубки до поверхности жидкости h, м Расчетное давление р, Па 1. 2. 3. 4. 5. страница 6 6. 7. Измерить расстояние, на которое погружена трубка. Рассчитать давление по формуле (1). Результаты записать в таблицу. 8. Повторить пункты 6 и 7, погрузив трубку на другую глубину. 9. Ответить на контрольные вопросы и сделать выводы по проведенной работе. Контрольные вопросы: 1. Какое давление называют гидростатическим? 2. Запишите формулу расчета давления жидкости. 3. Как используется знание о гидростатическом давлении в быту и технике? |