IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Преподавание физики предполагает широкое использование эксперимента, обсуждение особенностей его постановки и наблюдаемых результатов. В условиях реализации ФГОС ООО проведение эксперимента учениками является источником получения новых знаний и умений.

Сам эксперимент требует четкой последовательности действий ученика. А.В. Усова и А.А. Бобров разработали методику проведения эксперимента на основе деятельностного подхода, когда ученик самостоятельно, без описания и инструкций, разрабатывает ход лабораторной работы и выполняет её. В процессе коллективных суждений и умозаключений разрабатывался обобщенный план проведения эксперимента, имеющий следующую структуру [2].

1. Уяснение цели эксперимента.

2. Формулировка и обоснование гипотезы, которую можно положить в основу эксперимента.

3. Выяснение условий, необходимых для достижения поставленной цели эксперимента.

4. Планирование эксперимента, включающего ответ на вопросы:

а) какие наблюдения провести;

б) какие величины измерить;

в) приборы и материалы, необходимые для проведения опытов;

г) ход опытов и последовательность их выполнения;

д) выбор формы записи результатов эксперимента.

5. Отбор необходимых приборов и материалов.

6. Сбор установки, электрической цепи.

7. Проведение опыта, сопровождаемое наблюдениями, измерениями и записью их результата.

8. Математическая обработка результатов измерений.

9. Анализ результатов эксперимента, формулировка выводов (в словестной, знаковой или устной форме).

В процессе формирования у учащихся умений самостоятельно разрабатывать и проводить лабораторные работы нами использовались такие вычислительные задачи, содержание которых и их решение способствовали самостоятельному выдвижению гипотезы и её обоснованию, которые чаще всего вызывают наибольшие затруднения. Содержание этих задач и их решение подсказывает учащимся логическую последовательность выполнения всей лабораторной работы, всех действий и операций. Так, например, при проведении исследовательской лабораторной работы «Исследование зависимости коэффициента полезного действия наклонной плоскости от угла наклона» учащиеся разрабатывают ход работы на основе решения следующей задачи: «Доказать, что коэффициент полезного действия η наклонной плоскости с углом наклона α при коэффициенте трения μ выражается формулой . Как изменяется КПД наклонной плоскости при увеличении угла наклона?»

Решение задачи основано на понятии физической величины КПД наклонной плоскости, которая определяется отношением полезной работы , которую надо бы совершить по подъему тела на высоту h, к совершенной работе l, где, под действием которой тело перемещается равномерно от основания плоскости до её вершины.

Решая задачу, получаем формулу . Исследуя зависимость = f(α), делаем общий вывод, что с увеличением α увеличивается КПД. Эту зависимость= f(α),отобразим на графике, на котором позже отметим значения, полученные экспериментально на основе формулы.

Таблица 1. Теоретические значения КПД наклонной плоскости.

α, ᵒ	10	15	20	25	30	35	40
η, %	31	40	48	54	59	64	68

Таблица 2. Значения КПД наклонной плоскости, полученные экспериментально.

№п/п	α, ᵒ	mg, кг*м/	h, м			l, м
1	10	1,5	0,1	0,15	0,6	0,8	0,48	31
2	15	1,5	0,2	0,3	0,7	0,8	0,56	53
3	19	1,5	0,25	0,375	0,8	0,8	0,64	59
4	26	1,5	0,3	0,45	0,9	0,8	0,72	62,5
5	29	1,5	0,38	0,57	1	0,8	0,8	71
6	32	1,5	0,42	0,63	1	0,8	0,8	79
7	38	1,5	0,5	0,75	1,1	0,8	0,88	85

Рис. 1. Графики зависимостей КПД наклонной плоскости от её угла наклона=f (α) и=f(α).

Примечание. Значения коэффициента трения можно определить экспериментальным путём. Для этого нужно вспомнить формулу силы трения

.

Сила трения определяется при помощи динамометра. Поместим нашу наклонную плоскостьгоризонтально. Протянув груз с постоянной скоростью (это значит, что вся поверхность плоскости должна быть отшлифована так, чтобы обеспечить условие постоянной скорости), определим силу трения. Затем подвесим этот же груз и зафиксируем силу тяжести mg. Вычислим коэффициент трения (=0,3).

Рис.2. Схема экспериментального определения коэффициента трения.

По ходу выполнения лабораторной работы ученикам следует вспомнить формулы тригонометрических величин и их изменения с изменением угла, который является аргументом этих функций.

Анализируя итоговый график, можно прийти к выводу, что проведенный эксперимент подтверждает сформулированную гипотезу и закономерность изменения КПД на практике.

Самостоятельное формулирование и обоснование гипотезы гарантирует успешное выполнение и других этапов выполнения эксперимента: определение условий выполнения опытов, его проектирование, анализ результатов и формулировка вывода.

Предложенный метод поможет в дальнейшем самостоятельно выполнять лабораторные работы без её описания. Также нужно отметить, что такая деятельность ученика по выполнению описанной лабораторной работы позволяет достичь предметных и метапредметных результатов:

• самостоятельное планирование пути достижения целей;

• определение способов действий в рамках предложенных условий и требований;

• устанавливание причинно-следственных связей;

• построение логических рассуждений, умозаключений (индуктивного, дедуктивного и по аналогии);

• работа с графиками и таблицами.

Библиографический список:

1. Рымкевич А.П., Рымкевич П.А. Сборник задач по физике для 8–10 классов средней школы.– 6-е изд.–М.: Просвещение, 1981. – 160 с.

2. Усова А.В., Бобров А.А. Формирование учебных умений и навыков учащихся на уроках физики. – М.: Просвещение, 1988. – 112 с. – (Б-ка учителя физики).

Код для цитирования: Скопировать