Роль і місце фізичного експерименту в навчальному процесі.

  ФІЗИЧНИЙ ЕКСПЕРИМЕНТ  НА УРОКАХ

Найскладніше, але разом з тим необхідно, зовнішні мотиви перевести у внутрішні. Мало запалити вогонь пізнання, його треба підтримувати. У вчителя фізики є великий дієвий засіб - це фізичний експеримент, що дозволяє здійснити переклад зовнішніх мотивів у внутрішні.  Для реалізації цього необхідне відповідне оснащення кабінету фізики, яке  дозволяє його реалізувати згідно програми. Багато традиційних лабораторних дослідів та експериментальних завдань  перетворюю на дослідницькі. Так, у темі «Рух тіла по похилій площині » пропоную учням наступне дослідницьке завдання: За складеним вдома планом проведення експерименту щодо визначення прискорення зісковзування бруска по похилій площині провести  цей експеримент,  маючи в наявності брусок, похилу площину, лінійку та динамометр і обчислити значення прискорення бруска.

Особливий інтерес викликає демонстраційний експеримент, результати якого не відповідають знанням, які є в учнів. Експеримент який учні проводять самостійно під час лабораторних   робіт, якнайповніше задовольняє потребу учнів в творчості. По-перше, потрібно осмислити не тільки фізичну суть експерименту, але й технологію виконання досліду (з урахуванням вимог техніки безпеки). По-друге, необхідно не тільки записати результати спостережень, але й зробити висновки, здійснити пошук причинно-наслідкових зв'язків, дати узагальнення. По-третє, проведення єкспериментів в якійсь мірі задовольняє потребу у фізичній діяльності, що вносить різноманітність у процес навчання,а якщо при проведенні експерименту учні зіштовхуються з проблемою і вирішують її ,користь цих  експериментів дійсно не можно не дооцінювати

ПРИКЛАД ІНСТРУКТИВНОЇ КАРТКИ ДЛЯ ПРОВЕДЕННЯ ЕКСПЕРЕМЕНТАЛЬНОГО ЗАВДАННЯ В 11 КЛАСІ ЗА ТЕМОЮ:

«Лінзи. Формула тонкої лінзи. Побудова зображень, які дає тонка лінза.»

Кожному учню видано комплект до складу якого входить: збиральна лінза на підставці, розсіювальна лінза на підставці, екран,свічка, сірники і картка з алгоритмом виконання експериментального завдання.

Алгоритм виконання експериментального завдання.

1. Ви маєте 2 лінзи. Визначте, яка лінза розсіювальна, а яка збиральна.
2. Візьміть збиральну лінзу та за допомогою екрана та лінзи визначте фокусну відстань та оптичну силу лінзи.
3. Знаючи фокусну відстань лінзи розташуйте лінзу, екран та свічку так, щоб на екрані утворилось зображення такого самого розміру, як і полум'я свічки. Свої припущення перевірте за допомогою експеримента.
4. Знаючи фокусну відстань лінзи розташуйте лінзу, екран та свічку так, щоб на екрані утворилось зменьшене зображення полум'я свічки. Свої припущення перевірте за допомогою експеримента.
5. Візьміть систему лінз збиральну і розсіювальну. Чи дасть ця система зображення полум'я свічки?

Учні зіштовхнулись з проблемою, що в їхньому експеременті система зображення не дала і вчителем запропоновано розв'язання задачі на систему лінз.

Задача

Тонка збиральна лінза з оптичною силою D₁= 3 дптр складена щільно з тонкою розсіювальною лінзою з оптичною силою D₂=-1 дптр так, що їх головні оптичні вісі співпадають. Відстань від предмета до системи цих лінз d= 80 см. Знайти висоту зображення H, якщо висота предмета h= 10 см.

Учень за власним бажанням розв'язує задачу біля дошки з детальним коментуванням.

На учбовому столі вчитель проводить демонстраційний експеримент для всього классу. Мета цього експерименту підтвердити розв'язання попередньої задачі.

Необхідне обладнання: збиральна лінза на підставці, розсіювальна лінза на підставці, екран, сірники.

Необхідно отримати зображення свічки за допомогою системи лінз. Для цього взяти систему лінз і не переміщюючи збиральну лінзу а рухаючи тільки екран отримати збільшене зображення полум’я свічки та виміряти відстань від лінзи до зображення. Дати письмову відповідь на питання: «Чому експеримент на учнівському столі не вийшов, а при демонстрації його вчителем на екрані було отримано чітке зображення полум'я свічки»?        

У 8 класі за темою: «Потужність» пропоную учням,мотивованим на вивчення фізики, розв’язати експериментальні задачі самостійно, а потім пояснити всьому классу (клас в цей час ровязує задачу).

Маючи динамометр, секундомір і вимірювальну стрічку, визначте середню  потужність, яку розвиває учень, коли:

 а) пересуває вантаж по столу;

 б) підіймає цей вантаж із підлоги на стіл.

 При вивченні в 9 класі теми: «Електроліз» проводжу лабораторну роботу в групах.

Ця лабораторна робота була надрукована в науково-методичному журналі: «Фізика в школах України» №1 2012р., в циклі уроків: «Електроліз». 

Урок №3 Лабораторна робота № 9

Тема. Дослідження явища електролізу.

Мета: спостерігати явище електролізу; визначити умови його перебігу; дослідити основні закономірності явища; перевірити справедливість закону Фарадея для електролізу.

Обладнання: джерело струму, амперметр, реостат, вимикач, лампочка на підставці, скляна посудина з розчином мідного купоросу; мідні або вугільні електроди, з`єднувальні провідники, секундомір, терези, набір важків, серветка.

Правила техніки безпеки

Під час виконання роботи акуратно розташуйте прилади на столі, звільнивши його від зайвих речей. Обережно працюйте з амперметром і реостатом. Пам`ятайте, як їх підключають у коло електричного струму. Не торкайтесь руками оголених кінців провідників. Замикайте коло тільки після перевірки його вчителем. Не намагайтеся скуштувати розчин на смак: він небезпечний для здоров`я!

Виконання роботи

1. Виберіть один із двох електродів і позначте його, наприклад, шматочком пластиліну. Це буде ваш катод.
2. За допомогою терезів визначте його масу якомога точніше.
3. Зберіть коло за схемою(див. рисунок), послідовно з`єднавши всі прилади між собою. Пам`ятайте, що катод треба з`єднувати з негативним полюсом струму!

4. Замкніть коло та одночасно ввімкніть секундомір.
5. Спостерігайте процес електролізу протягом спочатку 10 хвилин, 15 хвилин, 20 хвилин; при цьому слідкуйте за показанням амперметра та регулюйте силу струму за допомогою реостата так, щоб її значення було постійним впродовж усього досліду.
6. По закінченні процесу вимкніть струм і вийміть катод із розчину, одночасно вимкніть секундомір і запишіть його показання до таблиці.
7. Обережно покладіть катод на серветку і дайте трохи підсохнути.
8. Спостерігайте появу на катоді шару міді, який має червоний відтінок.
9. За допомогою терезів визначте масу катода після електролізу.
10. Знайдіть у підручнику табличне значення електрохімічного еквіваленту міді.
11. Запишіть отримані дані у таблицю.

12. Визначте масу міді за законом Фарадея для електролізу.

∆m = kIt = __________________________________________________________________ г.

13. Проаналізуйте експеримент та його результати.
14. Зробіть висновки щодо закономірностей перебігу процесу електролізу та справедливості закону Фарадея для обчислення маси речовини, яка виділилася на катоді. Укажіть чинники, які могли вплинути на точність результатів.

Учням з високим рівнем навчальних досягнень вчитель може запропонувати побудувати графік залежності маси міді, що виділилася на катоді від заряду, що пройшов через електроліт. На графіку знайти середню точку, записати значення m сер., q сер. Обчислити значення електрохімічного еквіваленту міді. Вчитель може на свій розсуд розділити клас на варіанти або роздати завдання учням на карточках.

Приклади контрольних запитань

І варіант

1. Чи всі рідини проводять електричний струм? Наведіть приклади .
2. Що таке електроліз? Чому він відбувається?
3. Наведіть приклади застосування електролізу в промисловості та техніці.
4. Яка маса нікелю виділиться на катоді електролітичної ванни протягом 40 хвилин при силі струму в ній 15 А?
5. ІІ варіант

1. Які речовини є електролітами?  Чому електроліт загалом електронейтральний?
2.  Чому для гальванічного покриття виробу найчастіше вживають нікель і хром?
3. Чому не можна доторкатися до неізольованих електричних проводів голими руками? 
4. Під час електролізу на катоді за 10хв виділилось 0,32 г міді, амперметр при цьому показав силу струму 15А. Чи є правильними показання амперметра?

Домашнє завдання; повторити зміст параграфів 19,20 , вправа 20 №3 ( письмово).

В 10 класі при вивченні теми: «Властивості поверхні рідини. Поверхневий натяг» клас поділяю на п’ять груп, групи формуються виключно за бажанням учнів, кожна група отримує завдання.

 Фронтальний експеримент.

(Посудини з водою, дрібно нарізані папірці, пляшечки з різними речовинами, піпетки).

1 група - досліджує вплив на поверхневий натяг води речовин: молока, олії;

2 група - досліджує вплив на поверхневий натяг води, речовин: гліцерину, солі;

3 група - досліджує вплив на поверхневий натяг води речовин: машинного масла, цукру;

4 група - досліджує вплив на поверхневий натяг води, речовин: спирту, мила

5 група - досліджує вплив на поверхневий натяг води, речовин: гасу, спирту.

Після виконання фронтального експерименту учні звітують про результати дослідів та роблять висновки.

Приклад висновку, який був зроблений моїми учнями.

 З цих дослідів ми побачили, що поверхневий натяг істотно залежить від домішок до рідин. Найбільш відомою поверхнево-активною речовиною для води є мило. Воно сильно зменшує її поверхневий натяг: приблизно в 1,5 рази. Зменшують його також ефіри, спирти та багато інших рідких та твердих речовин. Цукор і багато солей збільшують поверхневий натяг.              З молекулярної точки зору вплив поверхнево-активних речовин пояснюється тим, що сили притягання між молекулами самої рідини більші за сили притягання рідини та домішок. Тому молекули рідини, розміщені у поверхневому шарі, з більшою силою втягуються всередину рідини, ніж молекули домішок. Внаслідок цього молекули рідини переходять з поверхневого шару вглиб її, а молекули поверхневого - активної речовини витісняються на поверхню.