МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ДЕПАРТАМЕНТ ОСВІТИ І НАУКИ КИЇВСЬКОЇ ОБЛДЕРЖАДМІНІСТРАЦІЇ

ДЕРЖАВНИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД «ПРОФЕСІЙНИЙ ЛІЦЕЙ М. УКРАЇНКИ»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ФІЗИЧНИЙ ЕКСПЕРИМЕНТ У НАВЧАННІ ФІЗИКИ В ЗАГАЛЬНООСВІТНІХ НАВЧАЛЬНИХ ЗАКЛАДАХ

 

 

Автор: Масюк Ольга Василівна,

                            викладач фізики,

                           старший майстер

 

 

 

 

    

 

ЗМІСТ

ВСТУП.............................................................................................................5

РОЗДІЛ 1. НАВЧАЛЬНИЙ ФІЗИЧНИЙ ЕКСПЕРИМЕНТ, ЙОГО ЗАВДАННЯ І СИСТЕМА......................................................................................9

1.1. Система шкільного експерименту з фізики...........................................9

1.2. Зміст і значення демонстрацій у навчанні фізики........... ...................13

1.3. Основні вимоги до демонстраційних дослідів з фізики......................15

1.4. Лабораторні роботи і фізичні практикуми...........................................17

1.5. Основні види фронтальних експериментальних завдань...................22

РОЗДІЛ 2. МЕТОДИКА І ТЕХНІКА ПРОВЕДЕННЯ ШКІЛЬНОГО ФІЗИЧНОГО ЕКСПЕРИМЕНТУ.........................................................................26

2.1. Підготовка та методика проведення фізичного експерименту .........26

2.2. Обладнання для проведення шкільного фізичного експерименту…29

2.3. Проведення домашнього експерименту з фізики……………………31

2.4. Можливості використання комп'ютера в лабораторному експерименті з фізики……………………………..…………………………….32

РОЗДІЛ 3. РОЗРОБЛЕННЯ ТА ВПРОВАДЖЕННЯ ДОСЛІДІВ З ФІЗИКИ У НАВЧАЛЬНИЙ ПРОЦЕС

3.1. Місце демонстраційного експерименту під час проведення уроку. Урок „Згоряння  палива. Питома теплота згоряння палива”  ..........................35

3.2. Система лабораторних робіт „Вимірювання густини речовини”...............................................................................................................37

3.3. Методика розв’язування експериментальних задач ...........................44

3.4. Складання системи фізичних задач на основі спостережень і домашніх дослідів..................................................................................................49

ВИСНОВКИ...................................................................................................57

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ......................................................58

ДОДАТКИ ………………………………………………………………….62

ВСТУП

 

Фізика, як одна з природничих наук, завжди була і залишається наукою експериментальною. Навчальний експеримент є основою вивчення всіх природничих предметів, зокрема і фізики. Рівень знань і практичних здібностей майбутніх учителів фізики перебуває у прямій залежності від якості їх експериментальної підготовки.

Навчальний експеримент є основою вивчення фізики. Якість знань і практична підготовка учнів з фізики перебувають у прямій залежності від якості фізичного експерименту. Шкільний фізичний експеримент забезпечує розуміння учнями сучасних фізичних методів дослідження, виробляє у них практичні вміння і навички.

Пройшовши тривалий шлях розвитку, фізичний експеримент перетворився з окремих дослідів у систему навчального експерименту, яка охоплює такі його види:

1) демонстраційні досліди, виконувані вчителем;

2) фронтальні лабораторні роботи;

3) роботи фізичного практикуму;

4) експериментальні задачі;

5) позакласні досліди;

6) фізичний проект.

У час науково-технічного прогресу й переходу до нового змісту освіти помітно зростає роль експерименту в навчанні фізики в навчальних закладах. Система демонстраційних, фронтальних і домашніх дослідів, експериментальних задач, фронтальних лабораторних робіт та фізичного практикуму сприяє глибшому й усебічному засвоєнню програмного матеріалу, допомагає учням ознайомитись з принципами вимірювання фізичних величин, оволодіти способами і технікою вимірювань, а також методами аналізу похибок. 

Правильно організований  фізичний експеримент слугує також і діючим засобом виховання таких рис характеру особистості, як наполегливість, в досягненні поставленої мети, дбайливість, старанність в одержанні фактів, акуратність в роботі, вміння спостерігати, виділяти головні ознаки явищ чи процесів і т. д.

Невід’ємною частиною навчання і виховання учнів є виконання лабораторних робіт. При правильній організації занять лабораторні роботи допомагають вияснити фізичний зміст навчального матеріалу, формують практичні навички, виховують акуратність, відповідальне відношення до роботи, дотримання правил техніки безпеки. Виконання лабораторних робіт має бути побудоване так, щоб це було дослідження, а його результат – невеличкий крок до пізнання істини. Без експерименту неможливо уявити розвиток сучасної науки. Сьогодні експериментальні дослідження є настільки важливими, що розглядаються як одна з основних форм практичної діяльності. За допомогою експерименту досліджують властивості реальних об’єктів у різних умовах. А вміння проводити експериментальні дослідження необхідно фахівцям різних галузей. Проведення експерименту передбачає використання вимірювань. Вимірювання є основним засобом об’єктивного пізнання оточуючого світу. Вимірювати різні фізичні величини, користуватися вимірювальними приладами, необхідно як інженеру-механіку, електрику так і агроному чи ветеринару. Контрольно-вимірювальні прилади використовуються в усіх галузях економіки і виробництва.

Дипломна робота, містить питання організації і проведення різних видів навчального фізичного експерименту: фронтального, демонстраційного, лабораторного.

У роботі досліджено роль фізичного віртуального експерименту під час вивчення фізики. Проаналізовано можливості його застосування. Відмічено переваги віртуального фізичного експерименту.

 Комп'ютер як технічний засіб навчання починає ширше застосовуватися в навчальному процесі, особливо при підготовці і проведенні навчального фізичного експерименту. Його застосування підвищує у учнів мотивацію до навчання. Вчитель повинен володіти навиками роботи на комп'ютері і уміти використовувати комп'ютер як зручний інструмент в своїй повсякденній діяльності. Навчившись працювати з універсальними комп'ютерними програмами, можна надалі удосконалювати свої знання і досвід, освоюючи спеціалізовані програми для застосування їх в навчальному процесі. У той же час використання комп’ютерних програм не повинно розглядатись як спроба підмінити реальний фізичний експеримент.

Виходячи з цих міркувань, визначено мету дослідження: показати, яку роль відіграє фізичний демонстраційний експеримент при формуванні основних фізичних понять курсу фізики в загальноосвітніх навчальних закладах. В дослідженні розв'язувались такі задачі:

- Система шкільного експерименту з фізики;

- Зміст і значення демонстрацій у навчанні фізики;

- Основні вимоги до демонстраційних дослідів з фізики;

-  Лабораторні роботи і фізичні практикуми;

-  Основні види фронтальних експериментальних завдань;

-  Підготовка та методика проведення фізичного експерименту;

- Обладнання для проведення шкільного фізичного експерименту;

- Можливості використання комп'ютера в лабораторному експерименті з фізики;

-  Проведення домашнього експерименту з фізики;

- Місце демонстраційного експерименту під час проведення уроку;

- Методика розв’язування експериментальних задач;

- Складання системи фізичних задач на основі спостережень і домашніх дослідів.

Об'єктом  дослідження є навчальний процес у класах.

Предмет дослідження вплив фізичного експерименту на якість знань учнів. Нами в експериментальному навчанні була висунута гіпотеза: якщо в процесі формування основних фізичних понять застосувати демонстраційний експеримент, то це дозволить сформувати у дітей стійкий пізнавальний інтерес, вивчення предмету, дати учням глибокі знання з фізики, сформувати вміння і навички застосовувати набуті знання на практиці.

РОЗДІЛ І

НАВЧАЛЬНИЙ ФІЗИЧНИЙ ЕКСПЕРИМЕНТ, ЙОГО ЗАВДАННЯ І СИСТЕМА

 

1.1. Система шкільного експерименту з фізики

Під експериментом розуміють науково поставлений дослід, тобто спостереження досліджуваного явища в умовах, що дозволяють слідкувати за його ходом і відтворювати його кожного разу під час повторення тих же умов.

Експериментальний метод дає можливість встановити причинно-наслідкові зв'язки між явищами, а також між величинами, що характеризують властивості тіл і явищ. Він дає можливість з'ясувати кінетику, динаміку процесів і їх енергетичну сутність.

Академік С.І. Вавілов вказував на подвійну роль експерименту: 1) експеримент доводить або відкидає яке-небудь положення; 2) експеримент може стати передумовою нової теорії або гіпотези, яка повинна бути підтверджена новими експериментами. Обидві сторони експерименту нерозривно зв'язані.

Відповідно до мети і завдань дослідження експеримент може бути кількісним або якісним; ілюстративним, демонстраційним, дослідницьким; технічним або науковим.

Елементами експериментально методу дослідження в науковому пізнанні є спостереження, порівняння, вимірювання і власне сам експеримент.

Змістом навчального експерименту є:

- вивчення явищ, особливостей їх протікання за певних умов;

- вивчення причинно-наслідкових зв'язків між явищами і функціональних залежностей між величинами, що характеризують явища і властивості тіл;

- вивчення і порівняння властивостей речовини в різних станах і властивостей фізичних полів;

- ілюстрація законів, сформульованих на основі дослідів або в результаті логічних умовиводів, що спираються на загальнотеоретичні положення або методи індукції;

- визначення констант;

- вивчення і випробування приладів.

Навчальний експеримент - це відтворення за допомогою спеціальних приладів фізичного явища (рідше - використання його на практиці) на уроці в умовах, найбільш зручних для його вивчення. Тому він слугує одночасно джерелом знань, методом навчання і видом наочності.

Основні етапи формування фізичних понять - спостереження явища, встановлення його зв'язків з іншими, введення величин, які його характеризують, - не можуть бути ефективними без застосування фізичних дослідів.

Щоб дати учням глибокі і міцні знання, сформувати в них важливі практичні уміння і навички, необхідна координація в застосуванні різних видів навчального експерименту.

Яка ж система сучасного шкільного фізичного експерименту? Щоб дати відповідь на це запитання, потрібно вибрати перш за все ознаку для її класифікації, пам'ятаючи, що навчальні досліди обмежені певними рамками, а саме відповідністю:

- вказаному програмою змісту навчання ( в тому числі перерахованим в ній умінням і навичкам учнів);

- основній формі занять - уроку, який проводиться з усіма учнями одночасно;

- обмеженим матеріальним можливостям школи.

Найбільш зручною виявляється класифікація фізичного експерименту за організаційною ознакою, яка доволі повно враховує діяльність учителя і учнів. У цьому випадку система сучасного навчального експерименту з фізики включає такі чотири його види:

Демонстраційні досліди (демонстраційний експеримент). Їх постановка вимагає доволі високої експериментальної майстерності, пов'язаної з використанням складного обладнання і виконуються вони вчителем для всього класу (при цьому учні знаходяться на відстані 1–9 м від об'єкта спостереження).

Перелік обов'язкових демонстрацій з кожної теми курсу дає програма з фізики. В цей перелік входить невелика кількість дослідів, які складають експериментальну основу сучасної фізики, це перш за все так звані фундаментальні досліди - Галілея, Кавендіша, Штерна, Кулона, Ерстеда, Фарадея, Герца, Столєтова тощо, частина з них (досліди Лебедєва, Міллікена-Йоффе, Резерфорда) може бути продемонстрована лише за допомогою інших дидактичних засобів.

Важливе значення має демонстрація дослідів, які ілюструють пояснення вчителя. Наприклад, під час вивчення прямолінійного руху демонструють рівномірний і нерівномірний рух візка по демонстраційному столу, під час вивчення агрегатних перетворень - плавлення льоду і кипіння води. Ці явища учні, безумовно, бачили раніше, однак, як показує практика, такі демонстрації мають високу педагогічну ефективність, оскільки вчитель керує спостереженням учнів і звертає їх увагу на важливі для розуміння сутності явища обставини. Демонстрації такого типу більше всього в обов'язковому мінімуму, передбаченому програмою.

Фронтальні лабораторні роботи, досліди і спостереження.

Такі роботи виконуються всіма учнями класу одночасно на однотипному обладнанні і під керівництвом учителя, який проводить вступний і поточний усний інструктаж, показує окремі прийоми роботи, виконує на дошці необхідні малюнки і записи, організовує обговорення отриманих результатів.

Фізичні практикуми. Ними завершується вивчення фізики в 9-11 класах. Учні виконують роботи самостійно, користуючись письмовими інструкціями, за якими вони раніше готуються до виконання експерименту. Лабораторні роботи практикуму значно складніші, ніж фронтальні, тому на їх виконання звично відводять два уроки (можливі і широко практикуються і одногодинні роботи).

Позакласні досліди і спостереження. До них відносяться прості досліди, які виконуються учнями вдома, і спостереження, які проводяться в повсякденному оточенні, природі, промисловому і сільськогосподарському виробництві без безпосереднього контролю вчителя за ходом спостережень. Для експериментальних  робіт такого роду учні використовують предмети домашнього вжитку і супутні матеріали, саморобні прилади, іграшкові набори, "конструктори" і комплекти, що випускаються промисловістю.

Наведена класифікація шкільного фізичного експерименту найбільш загальна і найпоширеніша; вона дає можливість розглянути його з точки зору методів навчання, правильно визначити місце кожного із його видів у системі навчальних занять з фізики, раціонально підібрати навчальне обладнання.

Разом з тим допускаються і доцільні в окремих випадках інші способи класифікації. Наприклад, розрізняють кількісні і якісні досліди, виділяють експериментальні завдання і творчі завдання, так звані фундаментальні досліди і демонстрації технічних установок.

Навчальний експеримент у школі є основою вивчення фізики. Без перебільшення можна сказати, що якість знань і практична підготовка учнів з фізики перебувають у прямій залежності від якості фізичного експерименту. Шкільний фізичний експеримент підводить учнів до розуміння сучасних фізичних методів дослідження, виробляє у них практичні вміння і навички.

 

 

 

 

 

1.2. Зміст і значення демонструвань з фізики

Під демонструваннями з фізики розуміють покази фізичних явищ і зв'язків між ними. Демонстрування звичайно поділяють на дві групи: демонстрування самих фізичних явищ і демонстрування засобів унаочнення (моделей, плакатів, слайдів та ін.). Обидві ці групи демонструвань взаємно доповнюють одна одну, але основою для педагогічного процесу є перші з них, тобто демонстрування дослідів. Демонстрування дослідів - активний цілеспрямований процес, у ході якого вчитель керує відчуттями та сприйманнями учнів і на їх основі формує певні поняття й переконання.

Метод і завдання демонструвань можуть бути різними. Здебільшого їх застосовують при розв'язуванні таких дидактичних завдань:

а) створення   початкових   уявлень   про    фізичні   явища   (наприклад, демонстрування механічних рухів, теплової дії струму);

б) формування фізичних понять;

в) встановлення      функціональних      залежностей      між      величинами (демонстрування залежності опору провідників від температури, залежність прискорення тіла від його маси та ін.);

г) підведення   учнів   до   розуміння   сучасних   фізичних   методів   до­слідження   (осцилографічного,   стробоскопічного, спектрального та ін.);

д) показу практичного застосування фізичних законів в інших науках і техніці;

є) розкриття принципів, покладених в основу деяких технологічних процесів (електрофарбування, електроіскрова обробка матеріалів, міднення та

ін.);

є) показу в мініатюрі природних явищ (грім, блискавка, північне сяйво, райдуга);

ж) формування практичних умінь і навичок у поводженні з фізичною апаратурою.

Демонстрування дослідів завжди пов'язане з відповідними поясненнями вчителя. У зв'язку з цим важливого значення набуває доцільне поєднання класного експерименту із словом учителя. Відомий педагог професор Л. В. Занков визначив чотири форми поєднання слова вчителя і демонстраційного експерименту.

І форма. Учні дістають навчальну інформацію, спостерігаючи дослід, у процесі проведення якого вчитель дає відповідні вказівки і пояснення, спрямовує в бажаному напрямі розумову діяльність учнів.

II форма.  Учитель, спираючись на спостереження учнями наочних об'єктів і на наявні у них знання, веде їх до усвідомлення і формування таких зв'язків у явищах, яких учні  самостійно не можуть  побачити  в процесі сприймання.

III  форма. Відомості про о6*єкт, що вивчається, учні дістають від вчителя, а засоби унаочнення і досліди є підтвердженням або конкретизацією словесних повідомлень.

IV форма. Спираючись на відомості, одержувані учнями в процесі спостереження,   учитель   повідомляє   про   такі   зв'язки   між   явищами,   які безпосередньо учнями не спостерігаються, або робить висновок, об'єднуючи, узагальнюючи окремі результати спостережень.

Експериментально встановлено, що більш міцні й свідомі знання дають І і II форми поєднання демонструвань і слова вчителя. Тому цим формам слід надавати перевагу над іншими при проведенні демонстраційного експерименту з фізики.

Оскільки сучасна методика фізики пропонує велику кількість демонстрацій з кожної теми курсу фізики, перед вчителем завжди виникає проблема відбору дослідів при підготовці до кожного конкретного уроку. За наявності кількох варіантів дослідів слід відібрати ті, які:

- найповніше відповідають темі та дидактичним цілям уроку;

- найефективніше вписуються в логічну структуру уроку;

- найбільш виразно ілюструють явище чи фізичну теорію;

- можуть бути відтворені на найпростішому обладнанні ( але без втрати ефективності).

1.3. Основні вимоги до демонстраційних дослідів з фізики

Демонстраційний дослід передає інформацію в основному за допомогою зорових образів, тому забезпечення доброї видимості під час демонструвань — одна з найважливіших вимог до нього. Ігнорування цієї вимоги, як правило, приводить до порушення дисципліни і втрати учнями інтересу до питань, що розглядаються на уроці. Потрібна видимість забезпечується відповідним конструюванням приладів, розміщенням їх, а також застосуванням деяких спеціальних заходів  і прийомів, вироблених практикою викладання (про це мова йтиме далі).

Не менш важливою вимогою до демонстраційного експерименту є наочність його. Під «наочністю» розуміють чітку й зрозумілу постановку досліду. Для цього слід складати найбільш прості установки, використовувати вже знайомі учням прилади. Учитель завжди повинен намагатися досягти потрібного результату найпростішими засобами.

Кожне демонстрування має бути переконливим, не викликати сумнівів у достовірності здобутих результатів. Тому, проводячи демонстраційний дослід, треба повністю виключати або зводити до мінімуму різні побічні явища, які можуть відвертати увагу учнів від основного. Для цього інколи доводиться проводити додаткові досліди. Наприклад, проводячи досліди з тілами різних мас, треба насамперед переконати учнів у тому, що тіла справді мають різну масу.

Психологічні дослідження показують: чим сильнішою буде дія досліду на органи чуттів, тим міцніше він запам'ятовується. Тому демонстраційні досліди мають бути достатньо емоційними для збудження в учнів почуттів «здивованості», «захоплення», «незвичності», тобто почуттів, необхідних для виникнення проблемної ситуації.

Одним з найважливіших факторів педагогічного процесу є раціональне використання часу. Вчителеві завжди потрібно стежити, щоб темп виконання досліду відповідав темпу сприймання учнями демонстраційного матеріалу. Значно зекономити час на уроці можна в процесі попередньої підготовки досліду вчителем. Наприклад, тривалість кипіння води при зниженому тиску можна значно скоротити, якщо воду брати не холодну, а заздалегідь підігріту.

Важливою методичною вимогою до демонстраційних дослідів є їх надійність. Невдале демонстрування завжди порушує нормальний хід уроку, підриває авторитет учителя і призводить до дезорганізації роботи в класі. Надійності дослідів добиваються ретельною підготовкою їх, багаторазовою перевіркою, вибором найбільш вдалих приладів і деталей.

Проведення дослідів має сприяти естетичному вихованню учнів. Критерієм естетичності досліду є насамперед якість створення потрібних ефектів для правильного формування уявлень про виучуване явище.

Проведення будь-якого досліду повинне здійснюватись при суворому дотриманні правил техніки безпеки.

Інші методичні вимоги до організації демонстраційного експерименту такі:

1. Учнів необхідно готувати до сприйняття дослідів. Ідея досліду, його хід і одержані результати повинні бути зрозумілими учням. З цією метою вчитель повинен пояснити схему установки, всі її складові, звернути увагу на вимірювальні прилади, або на ті елементи, на яких виявляється спостережуваний ефект;

2. При можливості досліди потрібно ставити в кількох варіантах (особливо, якщо це сприяє більш глибокому засвоєнню навчального матеріалу);

3. Кількість демонстрацій на занятті не повинна бути надто великою. Демонстраційний експеримент повинен сприяти вивченню навчального матеріалу і не відволікати від головного на занятті;

4. Якщо дозволяє обладнання, демонстраційні досліди слід проводити зі встановленням кількісних співвідношень (числа повинні бути заздалегідь підібраними і зручними для оперування ними!);

5. Демонстраційну установку слід збирати перед учнями в процесі викладання навчального матеріалу. Лише за умови використання дуже складного обладнання, установка може бути зібрана заздалегідь (з цієї причини не слід захоплюватись використанням готових стендів);

6. Установка повинна бути максимально надійною, а техніка демонстрування відпрацьованою.

7. У випадку відмови установки, слід відшукати і швидко ліквідувати несправність, а дослід повторити, досягнувши позитивного результату. Якщо це зробити за даних обставин неможливо, необхідно пояснити учням причину відмови і обов'язково відтворити демонстрацію на наступному занятті;

8. Не слід підміняти демонстраційний експеримент, доступний для шкільних умов, показом відповідних кінофрагментів чи комп'ютерним моделюванням. Техніка демонстрування повинна задовольняти двом вимогам: - метод демонстрування повинен максимально відповідати науковому і давати вірогідні результати; - у процесі демонстрування потрібно досягти максимальної видимості очікуваного і суттєвих складових частин установки.

 

 

1.4. Лабораторні роботи і фізичні практикуми

Під лабораторними роботами розуміють таку організацію навчального фізичного експерименту, при якій кожен учень працює з приладами чи установками. Дидактична роль лабораторних робіт надзвичайно велика. Сприймання при виконанні лабораторних робіт засновані на більшій і різноманітнішій кількості чуттєвих вражень і стають глибшими і повнішими порівняно із сприйманнями при спостереженні демонстраційного експерименту. При виконанні лабораторних робіт учні навчаються користуватись фізичними приладами як знаряддями експериментального пізнання, набувають навичок практичного характеру. У деяких випадках наукове трактування поняття стає можливим лише після безпосереднього ознайомлення учнів з явищами, що вимагає відтворення дослідів самими учнями, в тому числі й під час виконання лабораторних робіт. Виконання лабораторних робіт сприяє поглибленню знань учнів з певного розділу фізики, набуттю нових знань, ознайомленню з сучасною експериментальною технікою, розвитку логічного мислення. Лабораторні роботи мають також важливе виховне значення, оскільки вони дисциплінують учнів, привчають їх до самостійної роботи, прищеплюють навички лабораторної культури.

Лабораторні роботи з фізики класифікуються за різними ознаками:

• за змістом – з механіки, молекулярної фізики, електродинаміки, оптики та ін.;

• за методами виконання та обробки результатів – спостереження, якісні досліди, вимірювальні роботи, кількісні дослідження функціональних залежностей величин;

• за мірою самостійності студентів під час виконання – перевірочні, евристичні, творчі;

• за дидактичною метою – вивчення нового, повторення, закріплення, спостереження і вивчення фізичних явищ, ознайомлення з фізичними приладами і вимірювання фізичних величин, ознайомлення з будовою і принципом дії фізичних приладів і технічних установок, виявлення чи перевірка кількісних закономірностей, визначення фізичних констант;

• за місцем у навчальному процесі – попередні, ілюстративні, підсумкові;

• за організаційною ознакою – фронтальні лабораторні роботи, фізичні практикуми, домашній експеримент.

Остання класифікація найзагальніша і найпоширеніша. Вона дає можливість розглядати експеримент з точки зору методів навчання, правильно визначати місце кожного з його видів у системі навчальних занять з фізики, раціонально підбирати навчальне обладнання.

Лабораторний експеримент зручно класифікувати за організаційними ознаками, які найповніше відображають характер діяльності вчителя і учнів. Згідно з цією класифікацією існує чотири види навчального лабораторного експерименту: фронтальні лабораторні роботи; практикуми; домашні спостереження і досліди; експериментальні задачі.

Уроки, відведені для проведення фронтальних лабораторних робіт, становлять особливий інтерес, тому що їх організація відрізняється від інших уроків, а також тим, що в організації і проведенні цих уроків в учителів фізики часто зустрічаються суттєві недоліки, викликані відсутністю ґрунтовної підготовки учнів до лабораторних робіт, яка повинна проходити під керівництвом учителя. Учителем також недостатньо чітко роз’яснюється мета даної роботи, тому вона не завжди доходить до свідомості учнів. Мало розробляється і обговорюється план проведення роботи. Учитель не знайомить учнів достатньо ґрунтовно з конструкцією приладів і технікою їх користування. В результаті учні, погано розуміючи собі мету роботи, хід її і техніку користування приладами, жадібно кидаються на прилади і частіше всього недостатньо усвідомлено маніпулюють ними.

Механічне виконання роботи учнями часто викликане ще й такою причиною. В описах лабораторних робіт даються таблиці, в які пропонується заносити дані, отримані під час роботи. Наприклад,

При нормальній організації лабораторної роботи нічого поганого в таких таблицях немає. Але практика показала, що дуже часто вчителі фізики, не обговоривши плану лабораторної роботи з учнями, пропонують виконувати роботу за описом у підручнику. Учні, не розібравшись в логіці ходу роботи, починають механічно заповнювати таблицю.

Крім того, вчителі не враховують того, що опис лабораторних робіт дається відповідно до певних приладів, які відрізняються від тих, що знаходяться у кабінеті фізики, або взагалі відсутні.

З іншого боку, не враховується, що опис робіт у підручнику не побудований з розрахунком на цілком самостійну підготовку учнів до роботи; в них дається хід роботи, що не супроводжується мотивованими поясненнями.

Звідси випливає, що заміна живої, колективної роботи учнів з учителем під час підготовки і проведенні лабораторних робіт описом їх у підручниках при недостатніх навичках учнів приводить до негативних результатів, зокрема: - такі лабораторні роботи не сприяють засвоєнню учнями фізичного матеріалу; - при такому їх проведенні  не можна говорити про ознайомлення учнів з методами наукових досліджень.

Одним із суттєвих завдань лабораторних робіт є завдання формування в учнів навичок користування фізичними приладами. Практика показує, що учні часто погано володіють цими навичками. Наприклад, не вміють користуватися термометрами, електровимірювальними приладами, неправильно виконують зважування тіл тощо. Все це свідчить, що освітні і виховні результати лабораторних робіт учнів є нікчемними.

Виходячи із вищесказаного, доцільно зупинитися на тих положеннях, які можуть допомогти учителю фізики ліквідувати недоліки, які зустрічаються під час постановки, підготовки і проведення лабораторних робіт з фізики в 7-9 класах спеціальних загальноосвітніх шкіл і класів інтенсивної педагогічної корекції.

Учитель повинен керувати роботою учнів до тих пір, поки рівень навичок учнів не досягне такої висоти, при якій втручання вчителя буде практично припиненим.

Відповідно до цілей лабораторних робіт (засвоєння учнями фізичних понять, ознайомлення учнів з методами наукових досліджень, формування в учнів навичок користування фізичними приладами тощо) організація таких уроків повинна задовольняти наступним вимогам:

а) учні повинні чітко уявляти собі і вміти сформулювати мету роботи;

б) учні повинні вказати послідовність всіх етапів їх діяльності для досягнення мети роботи;

в) кожний учень бере участь в обговоренні ходу роботи: які прилади потрібно використовувати, як ними користуватися, як знімати покази, яких правил техніки безпеки потрібно при цьому дотримуватися тощо.

З кожною новою лабораторною роботою, у міру сформованості навичок учнів і збільшення об’єму їх знань, час підготовки до роботи повинен зменшуватися.

Після забезпечення відповідної підготовки учні приступають до виконання лабораторної роботи, в процесі якої вчитель керує роботою учнів, надаючи їм в необхідних випадках допомогу. Записи учнів не повинні бути громіздкими, вони повинні містити тему і мету роботи, перелік необхідних приладів і матеріалів, малюнки або схеми, дані отримані, в результаті роботи, математичну обробку і кінцевий результат, висновки.

Отримані кінцеві результати і висновки повинні обов’язково обговорюватися і оцінюватися учнями під керівництвом учителя.

При виконанні робіт фізичного практикуму одночасно виставляються всі роботи, які виконуються ланками учнів згідно спеціально складеного графіка. До проведення практикуму вчитель готує інструкції, які містять: мету роботи, метод розв'язування експериментального завдання, перелік необхідних приладів, порядок дій при виконанні експерименту, таблицю результатів вимірювань та їх обробки, контрольні запитання. До виконання кожної роботи учні готуються вдома, повторюючи теоретичний матеріал. На заняттях вони проводять експериментальні дослідження, отримують і обробляють результати, формулюють висновки та звітуються перед учителем. Першому заняттю передує вступна бесіда, в ході якої розглядаються наступні організаційні питання: проводиться інструктаж з техніки безпеки; з'ясовується, як готуватись до роботи, що повинен робити учень на заняттях, які вимоги ставляться до звіту про роботу, як буде організований контроль і оцінка робіт учнів, ознайомлюються учні з графіком виконання робіт. У процесі виконання робіт вчитель слідкує за якістю підготовки учнів до роботи, за правильністю збирання установки та роботи з вимірювальними приладами, за дотриманням студентами правил техніки безпеки.

Роботи фізичного практикуму відрізняються від фронтальних лабораторних робіт тим, що:

- вони ставляться не зразу після вивчення або перед вивченням теми, з якою безпосередньо пов’язана дана лабораторна робота, а після вивчення відповідних або всіх розділів програми;

- групи учнів одного і того ж класу виконують роботи на різні теми. Зрозуміло, що за таких умов учитель безумовно не в змозі не тільки ефективно керувати роботою учнів, але навіть і просто слідкувати за нею. Така система організації лабораторних робіт доцільна тільки в такому випадку, якщо учні вміють користуватися фізичними приладами, довідковою літературою. Фактичне керівництво вчителем роботою всіх учнів у класі і формування в них навичок, необхідних для виконання робіт фізичного практикуму, можливе тільки за умов, коли всі учні виконують одну і ту ж роботу на однотипних приладах і матеріалах, тобто під час постановки фронтальних лабораторних робіт.

 

 

1.5. Основні види фронтальних експериментальних завдань

Фронтальні експериментальні завдання - це короткочасні фронтальні лабораторні роботи, які виконуються одночасно всіма учнями класу під керівництвом учителя.

Основне призначення експериментальних завдань – сприяти формуванню в учнів основних понять, законів, теорій, розвитку мислення, самостійності, практичних умінь і навичок, у тому числі умінь спостерігати фізичні явища, виконувати прості досліди, вимірювання, працювати з приладами і матеріалами, аналізувати результати експерименту, робити узагальнення і висновки.

Фронтальний  експеримент – це  такий  експеримент, коли  всі  учні  проводять  однакові  дослідження  на  однотипному обладнанні. Умовно його поділяють на:

1) фронтальні  досліди  і  спостереження – короткочасний експеримент,  з  результатів  якого  в  основному  роблять якісні висновки;

2)  фронтальні лабораторні роботи – більш тривалий експеримент, з результатів якого роблять не тільки якісні, але й кількісні висновки.

За своїм змістом експериментальні завдання являють собою спостереження, досліди і вимірювання, тісно пов'язані з темою уроку.

Види завдань:

1. Спостереження і вивчення фізичних явищ.

2. Спостереження і вивчення властивостей тіл.

3. Вивчення будови і дії вимірювальних приладів та правил користування ними.

4. Вимірювання фізичних величин.

5. Спостереження залежностей між фізичними величинами.

6. Досліди, які підтверджують фізичні закони.

7. Експериментальні задачі.

Завдяки короткочасності виконання (5–10 хв.) експериментальні завдання мають ще одну важливу властивість: їх можна включати в окремі етапи уроку з метою розв'язання різних навчальних завдань, зокрема, введення в тему уроку, ілюстрації до пояснення вчителя, повторення і узагальнення вивченого на уроці матеріалу, удосконалення практичних навичок тощо.

Експериментальні завдання сприяють підготовці учнів до виконання лабораторних робіт і практикумів.

Фронтальний метод проведення експерименту має ряд переваг. Він дає змогу:

а)  тісно пов’язати вивчення теоретичного навчального матеріалу  зі  самостійним  дослідженням  явищ  та  властивостей тіл;

б)  робити  узагальнюючі  висновки  не  з  одного  спостереження та результату вимірювання, а на основі результатів спостережень усіх груп учнів;

в)  ефективно  керувати  процесом  формування  дослідницьких умінь;

г)  включати у пошук розв’язання всіх учнів та активізувати їхню пізнавальну діяльність;

д)  після проведення дослідів і спостережень організувати колективне обговорення та оцінювання здобутих результатів.

Для проведення фронтального експерименту потрібно 10-15  комплектів  однотипного  обладнання,  що  ускладнює його постановку.

Фронтальні досліди – проміжна ланка між демонстраційним експериментом і лабораторними роботами. Під час їх виконання  відбувається  початкове  формування  практичних навичок під керівництвом учителя, на лабораторних роботах набуті вміння закріплюються й удосконалюються. Також існує і зворотний зв’язок: набуті під час фронтальних дослідів і спостережень уміння дають можливість ускладнювати

зміст програмних лабораторних робіт, виконати лабораторні роботи за короткий час.

Слід  зазначити,  що  лабораторні  роботи  сприяють підвищенню  розуміння  демонстраційного  експерименту.

Під  час  лабораторної  практики  учні  отримують  свого  роду «письменність», яка дозволяє їм впевненіше стежити за дослідами вчителя і не відноситися до них як до фокусів, які цілком залежать від спритності й уміння експериментатора. Разом з тим в учнів виникають самостійні думки про навколишні явища, на які вони дивляться вже своїми очима, а не крізь призму чужих слів» [3].

Фронтальні  лабораторні  роботи  виконуються  на  простих  за  своєю  конструкцією  приладах,  тоді  як  експериментальні задачі практикуму можуть бути виконані на складнішій  фізичній  апаратурі,  технічних  установках  і  приладах.

За  рівнем  пізнавальної  активності  учнів  виконання фронтального  експерименту  може  бути  репродуктивним, частково-пошуковим і дослідницьким. Репродуктивне виконання експерименту за детально розробленою інструкцією і демонстрацією окремих операцій – найнижчий рівень виконання. Дослідницьке виконання експерименту, під час якого

учні самостійно планують послідовність дослідження, складають відповідну установку, проводять дослідження й обробляють його результати – це найвищий рівень пізнавальної активності. Дослідницькі лабораторні роботи з фізики – роботи,  які  дають  змогу  учням  самостійно  здобувати  інформацію, відкривати для себе фізичні закони, пробуджують їх творчі  нахили,  в  результаті  дають  учневі  розуміння  дійсно наукового експерименту, як засобу пізнання навколишнього світу та перевірки теоретичних припущень.

Вибір  рівня  виконання  фронтального  експерименту залежить  від  багатьох  дидактичних  факторів,  основний  з яких –  це  готовність  учнів  до  виконання  експерименту  на запропонованому  рівні.  Звичайно,  недоцільно  виконувати всі роботи на репродуктивному рівні, оскільки він недостатньо  розвиває  мислення  учнів  та  експериментальні  вміння.

Дослідницька робота вимагає не тільки відповідної підготовки учнів, а й виділення більшої кількості часу на проведення експерименту.  Тому,  плануючи  рівень  виконання  експерименту, треба додержуватися принципу, згідно з яким кожен новий  дослід  повинен  розвивати  в  учнів  експериментальні вміння,  готовність  і  прагнення  проводити  експеримент,

сприймати навчальний матеріал на вищому рівні пізнавальної активності. Інакше кажучи, планувати кожен фронтальний експеримент на оптимальному для кожного класу рівні, який за даних умов забезпечить найкращі результати.

 

 

 

 

 

 

 

РОЗДІЛ ІІ

МЕТОДИКА І ТЕХНІКА ПРОВЕДЕННЯ ДЕМОНСТРАЦІЙНОГО ЕКСПЕРИМЕНТУ З ФІЗИКИ

 

2.1. Підготовка та методика проведення фізичного експерименту

Фізичний експеримент у шкільному курсі фізики – це відображення наукового методу дослідження.  Постановка дослідів і спостережень має велике значення для ознайомлення учнів з експериментальними методами дослідження у фізиці, для озброєння учнів практичними навичками, у формуванні їх наукового світогляду, більш глибокому засвоєнню фізичних законів і теорій, підвищенні інтересу до вивчення фізики.

Шкільний фізичний експеримент ділиться на два основних види, які доповнюють один одного:

Демонстраційний, що виконується переважно вчителем і призначений для одночасного сприймання всіма учнями класу.

Лабораторний, що виконується учнями. 

Демонстраційний експеримент необхідний у тих випадках, коли вчителю потрібно керувати сприйманням, усвідомленням і ходом думок учнів під час вивчення фізичних об’єктів, явищ або процесів. Поєднання демонстраційних дослідів з живим словом учителя – одна із важливих умов успішного формування фізичних понять.

Метою проведення демонстраційного експерименту може бути:

спостереження того чи іншого явища;

перевірка запропонованої гіпотези;

з’ясування фізичних закономірностей і перевірка наслідків, що випливають з них тощо.

Особливе місце повинні зайняти досліди, на основі яких формуються основні фізичні поняття, які розкривають сутність законів, фізичних гіпотез і теорій. Значне місце у викладанні фізики займають такі досліди, які мають допоміжний характер або які готують учнів до сприймання нового навчального матеріалу – проблемні досліди. Достатню увагу варто приділяти демонстраційним дослідам, які пояснюють принципи дії технічних установок або приладів, фізичну суть технологічних процесів.

Під час проведення демонстраційних дослідів необхідно дотримуватися таких основних методичних вимог:

1. Наукова вірогідність. Ця вимога стосується вибору і демонстрації такого варіанту досліду, в якому те, що спостерігають учні,  безпомилково пояснюється досліджуваним явищем.

2. Доступність. Демонстрації безумовно повинні бути доступними розумінню учнів і  органічно пов’язані з навчальним матеріалом того уроку, на якому їх демонструють.

3. Наочність. Ця вимога передбачає перш за все добру видимість демонстрації для всіх учнів класу і переконливий показ  головного в розглядуваному явищі.

4. Вимоги наукової організації праці.

5. Вимоги техніки безпеки.

 Методика і техніка демонстрування дослідів вимагає:

Постановки мети.

З’ясування кількості демонстрацій і темпу проведення дослідів.

Правильного використання демонстраційного стола.

Застосування підставок, похилих дзеркал, фонових екранів, додаткового освітлення приладів, застосування великих шкал, вказівних стрілок, підфарбовування рідин, проектування приладів на екран.

Наприклад, під час вивчення теми "Електромагніти та їх застосування" можна виконати такі досліди:

Дослід 1. Котушку включають в електричне  коло до джерела струму через амперметр і реостат. Поблизу від котушки поміщають магнітну стрілку. При замиканні кола в котушці виникає струм, і стрілка повертається на деякий кут. Якщо стрілку відсунути на більшу відстань, то при тій же силі струму в котушці стрілка повертається на менший кут.

Дія магнітного поля котушки ,з по якій проходить струм, зменшується із збільшенням відстані.

Дослід 2. Установка для демонстрації - як у попередньому досліді 1. Стрілку розташовують на такій відстані, де дія магнітного поля котушки ще помітна. При зміні сили струму дія магнітного поля котушки змінюється.

Дія магнітного поля котушки з током збільшується зі збільшенням сили току і послабляється при зменшенні сили. току.

Дослід 3. Установка для демонстрації - як у досліді 1. Магнітну стрілку розташовують на такій відстані, де дія магнітного поля котушки ще помітна. Не розмикаючи електричне коло, всередину котушки вводять залізний сердечник. Відхилення стрілки помітно змінюється.

Залізо, введене всередину котушки, посилює дію магнітного поля подібно тому, як посилює дія магнітного поля збільшення сили струму.

Дослід 4. Котушку із залізним сердечником включають у коло джерела струму. При вмиканні струму залізний сердечник притягає й утримує залізні предмети. Котушку із залізним сердечником усередині називають електромагнітом.

Дослід 5. Демонстраційний електромагніт включають у коло джерела струму. До якоря електромагніту   підвішують,   гирю (мал.1). При замиканні кола електромагніт спроможний утримувати вантаж. При розмиканні кола

 

 

2.2. Обладнання для проведення шкільного фізичного експерименту

Основною тенденцією сучасного етапу розвитку шкільного фізичного експерименту залишається створення та запровадження в навчанні фізики комплектів навчального обладнання з відповідних тем курсу фізики для комплексного використання під час постановки демонстраційних дослідів вчителем та виконанні лабораторного експерименту учнями.

Комплекти обладнання повинні задовольняти певним вимогам: містити необхідну кількість елементів проведення усіх дослідів передбачених програмою вивчення відповідної теми або розділу фізики, елементи комплекту повинні бути доступними для розуміння учнями їх будови та принципу дії, обладнання комплектів повинно бути розроблене як в демонстраційному так і в лабораторному варіантах, забезпечувати ознайомлення учнів із сучасним рівнем розвитку техніки та виробництва, значимість у науці і техніці тощо. Окрім цього комплект обладнання повинен бути доступним по ціні для загальноосвітніх шкіл.

Запровадження в навчальному процесі інформаційних технологій ставить вимоги внесення до складу комплектів відповідних елементів: комп’ютерних вимірювальних блоків, різноманітних датчиків (напруги, струму, температури, оптоелектронних, деформацій, руху, тиску та ін.), програмного забезпечення виконання лабораторних робіт.

Обов’язковим елементом комплекту обладнання повинно бути методичне забезпечення: перелік всіх можливих для проведення досліджень з описом та конкретними методичними порадами по їх проведенню.

Використання комплектів навчального обладнання дозволяє:

1.            Перевести навчання на рівень педагогічних технологій спільних досліджень вчителя та учня, коли вчитель працює з демонстраційним обладнанням, а учень – з лабораторним.
2.            Зменшити час для підготовки до демонстрації або лабораторної роботи. Комплект може бути використаний на будь-якому етапі уроку;
3.            Підвищити пізнавальний інтерес учнів до вивчення фізики на основі експериментальних методів. Ознайомлення учнів з усім комплектом обладнання одразу викликає у них зацікавленість та інтерес про можливості використання усіх його складових;
4.            Організувати самостійну експериментальну діяльність учнів. Під час проведення лабораторних робіт учень може самостійно добирати обладнання з наявного в комплекті для проведення дослідження;
5.            Організувати дослідницьку діяльність учнів. Наявність в комплекті достатньої кількості елементів дозволяє учню самостійно розробляти план проведення дослідження виходячи з його мети та реалізовувати цей план на наявному в комплекті обладнанні;
6.            Ознайомити учнів із сучасними методами дослідження. Використання інформаційних технологій дозволяє проводити експерименти на більш високому рівні, швидше та точніше обробляти результати досліджень, аналізувати та порівнювати результати, багаторазово за короткий час проводити експеримент та інше, тобто на високому науковому рівні організовувати експериментальну діяльність учнів;
7.            Укомплектувати сучасним обладнанням кабінети малокомплектних шкіл, які не мають коштів для закупівлі сучасного але дорогого обладнання.

Комплекти навчального обладнання випускаються промисловістю як в Україні, так і за кордоном. Вони стали невід’ємною складовою типового переліку навчального обладнання кабінету фізики: експериментальний вимірювальний комп'ютерний комплекс , набір лабораторний «Електрика» набір «ОПТИКА», набір лабораторний «Геометрична оптика».

 

 

 

2.3. Проведення домашнього експерименту

 Використання домашнього експерименту під час навчання фізики має свої особливості. Зокрема, він повинен бути органічним продовженням та доповненням тієї роботи, яка виконувалась учнями на занятті. Тому часто буває доцільним пропонувати учням домашні експериментальні завдання після виконання ними фронтальних лабораторних робіт. Диференціація таких завдань створює сприятливі умови для роботи кожного учня на оптимальному для нього рівні. Домашні експериментальні завдання повинні передбачати використання побутових та нескладних саморобних приладів, а також матеріалів, які є вдома в кожного учня. Виконання цих завдань не повинне створювати ситуацій, які можуть загрожувати життю та здоров'ю дітей. Виконання домашніх експериментальних завдань повинне обговорюватись у класі з учнями, перевірятися та оцінюватися вчителем.

Виконання учнями дослідів і спостережень удома є важливим доповненням до процесу  навчання  фізики.  Особливого  значення  позакласні  фізичні  досліди  та спостереження набувають у класах фізико-математичного або природничого профілю. Адже  такі  профілі  навчання  передбачають  формування  вмінь  та  навичок  учнів поєднувати  природничо-наукові знання з їх практичним застосуванням, розвиток інтересу до природничої галузі наук, методів її вивчення та дослідження. 

Домашні досліди та спостереження необхідно застосовувати оскільки вони значно підвищують мотивацію до навчання фізики. Але, на жаль, в домашніх умовах більшість фізичних  явищ  дослідити  реально  важко,  або  просто  неможливо  (можливо  лише провести спостереження не заглиблюючись в сутність явища або процесу). Тому, в системі  навчального  фізичного  експерименту  даний  його  вид  передбачає  широке використання комп’ютерних моделей поряд з реальними спостереженнями явищ та процесів  й  їхнього  виконання  за  допомогою  наявного  вдома  або  виготовленого саморобного обладнання. На користь запровадження віртуальних досліджень вдома виступає ще й такий чинник як підвищення рівня безпеки експерименту. Оскільки проведення самостійного реального досліду учнем вдома вчитель контролювати не може, то з вимог техніки безпеки це значно обмежує кількість таких дослідів, а значить не забезпечує повноцінного формування експериментальних компетенцій учнів. 

З іншого боку, з урахуванням профільності навчання в старшій школі, учні, що вивчають фізику за рівнем стандарту та не мають стійкого інтересу до її вивчення, мають можливість досліджувати природні явища та процеси вдома із залученням комп’ютерних моделей та візуалізацій, вивчати будову та принцип дії різноманітних сучасних  пристроїв  та  механізмів,  що  дозволить  активізувати  їхню  пізнавально-пошукову діяльність. Тому в домашніх дослідженнях поряд з реальним доцільно використовувати й віртуальний експеримент. 

Досліди і спостереження, які учні проводять вдома із залученням мультимедійних засобів, оформлюються у вигляді звіту, створеного у програмі MS PowerPoint або MovieMaker, який містить короткий опис роботи, схеми, фото або відео фрагменти проведення досліду, результати та висновки.

 

 

2.4. Можливості використання комп'ютера в лабораторному експерименті з фізики

Фізика – наука експериментальна, і для її вивчення необхідно використовувати досліди. Комп’ютер виступає як частина дослідницької установки, лабораторного практикуму, на ньому можна моделювати різні фізичні процеси.

Вивчення фізики важко уявити без лабораторних робіт. На жаль, оснащення фізичного кабінету не завжди дозволяє провести усі лабораторні роботи, передбачені програмою, не дозволяє запроваджувати нові роботи, що вимагають складнішого устаткування. Саме комп’ютер з відповідним програмним забезпеченням дозволить проводити досить складні лабораторні роботи. У них учень може на свій розсуд змінювати вихідні параметри дослідів, спостерігати, як змінюється в результаті явище, аналізувати побачене, робити відповідні висновки.

Вивчення пристроїв і принципу дії різних фізичних приладів – невід’ємна частина занять фізики. Зазвичай, вивчаючи той або інший прилад, учитель демонструє його, розповідає принцип дії, використовуючи при цьому модель або схему. Але часто студенти зазнають труднощів, намагаючись уявити весь ланцюг фізичних процесів, що забезпечують роботу даного приладу. Спеціальні комп’ютерні програми дозволяють “зібрати” прилад із окремих деталей, відтворити в динаміці з оптимальною швидкістю процеси, що лежать в основі його принципу дії. При цьому можливе багатократне “прокручування” відповідної мультиплікації.

Безумовно, комп’ютер можна застосовувати і на заняттях інших типів: при розв’язанні задач, де потрібно виконувати багато обчислень, будувати графіки, при самостійному вивченні нового матеріалу. Необхідно також відзначити, що використання комп’ютерів на заняттях фізики перетворює їх на справжній творчий процес, дозволяє здійснити принципи розвиваючого навчання розвиває образне мислення, а на його основі – логічне.

Широкі можливості при виконанні лабораторного експерименту з фізики має використання комп'ютерної техніки на різних етапах цієї роботи. Використання комп'ютера дозволяє графічно подати будь-яку математичну функція (залежність між певними фізичними величинами), моделювати фізичні процеси, складні фізичні та технологічні установки, розглядати фізичні процеси в динаміці. Застосування аналого-цифрових перетворювачів дає можливість використовувати комп'ютер під час виконання лабораторних робіт для вимірювання фізичних величин та графічної інтерпретації протікання фізичних процесів. Застосування електронно-обчислювальної техніки під час обробки результатів експерименту дозволяє уникнути великих затрат навчального часу на виконання одноманітних обчислень та збільшити частку творчої роботи учнів.

Поряд з тим, використовуючи комп'ютер у лабораторному експерименті, слід пам'ятати, що моделювання фізичних процесів на комп'ютері мало сприяє формуванню в учнів експериментаторських умінь та навичок. Адже комп'ютер лише моделює фізичний експеримент, а модель ніколи не може подати вичерпні відомості про явище. Тому використання комп'ютера в лабораторному експерименті повинне доповнювати, але не підмінювати його. Учні повинні вміти працювати з реальними фізичними приладами, збирати експериментальні установки, користуватись вимірювальними приладами. Моделювання ж різноманітних ситуацій, наприклад під час роботи "конструкторами електричних кіл" та іншими аналогічними комп'ютерними програмами, дозволить швидше пізнати закономірності тих чи інших процесів і явищ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РОЗДІЛ 3. РОЗРОБЛЕННЯ ТА ВПРОВАДЖЕННЯ ДОСЛІДІВ З ФІЗИКИ У НАВЧАЛЬНИЙ ПРОЦЕС

 

3.1. Місце демонстраційного експерименту під час проведення уроку.

Демонстраційний експеримент як метод навчання належить до ілюстративних методів. Головна дійова особа в демонстраційному експерименті - вчитель, який не лише організовує навчальну роботу, але і проводить демонстрацію дослідів. Демонстраційний експеримент має суттєвий недолік - учні не працюють з приладами (хоча деякі з них можуть залучатись до підготовки демонстрацій).

Перелік обов'язкових демонстрацій з кожної теми шкільного курсу фізики є в програмі. У нього входять, в першу черги досліди, які складають експериментальну базу сучасної фізики, їх називають фундаментальними, це, насамперед, досліди Галілея, Кавендіша, Штерна, Кулона, Ерстеда, Фарадея, Герца, Столетова і ін. Деякі з них можуть бути відтворені в шкільних умовах з достатньою достовірністю, інші ж вимагають складного і дорогого обладнання (досліди Лебедєва, Міллікена, Резерфорда), а тому можуть бути показані лише засобами кіно, телебачення, чи промодельовані за допомогою комп'ютерної техніки.

Постановка цих дослідів повинна бути максимально чіткою, а пояснення - продуманим і відображати не лише фізичну суть експерименту, а й його місце в системі фізичної науки.

З педагогічної точки зору демонстрація дослідів є необхідною при розв'язанні низки специфічних задач, а саме:

1.               Для ілюстрації пояснень учителя. 

Практика свідчить, що ефективність засвоєння навчального матеріалу значно підвищується, якщо пояснення вчителя супроводжується демонстрацією дослідів. Адже в ході демонстрації вчитель має можливість керувати пізнавальною діяльністю учнів, акцентувати увагу на обставинах найбільш важливих для розуміння суті навчального матеріалу. Демонстрацій такого типу більш усього в обов'язковому мінімумі, передбаченому програмою.

2.               Для ілюстрації застосування вивчених фізичних явищ та теорій в техніці, технологіях та побуті. 

Демонстрація таких дослідів є необхідною не лише для ілюстрації зв'язків фізики з технікою, а й для підготовки учнів до життя в умовах сучасного технізованого суспільства. Ознайомлення з об'єктами техніко-технологічного характеру сприяє формуванню мотивації учіння фізики, дозволяє поглибити та систематизувати знання учнів про раніше вивчені фізичні явища.

3.               Для збудження та активізації пізнавального інтересу до фізичних явищ та теорій. (Додаток1)

Ефективний демонстраційний експеримент може бути своєрідним поштовхом до активної пізнавальної діяльності учнів, особливо, якщо він носить проблемний характер. (Наприклад, демонстрація плавання сталевої голки на поверхні води створює проблемну ситуацію, яка може бути покладена в основу вивчення властивостей поверхневого шару рідини).

4.               Для перевірки припущень, висунутих учнями в ході обговорення навчальних проблем.

Оскільки сучасна методика фізики пропонує велику кількість демонстрацій з кожної теми шкільного курсу фізики, перед вчителем завжди виникає проблема відбору дослідів при підготовці до кожного конкретного уроку. За наявності кількох варіантів дослідів слід відібрати ті, які:

•                   найповніше відповідають темі та дидактичним цілям уроку;
•                   найефективніше вписуються в логічну структуру уроку;
•                   найбільш виразно ілюструють явище чи фізичну теорію;
•                   можуть бути відтворені на найпростішому обладнанні ( але без втрати ефективності).

 

3.2 Система лабораторних робіт „Вимірювання густини речовини”

Вимірювання густини речовини методом гідростатичного зважування

        Вимірювання густини речовини методом гідростатичного зважування ґрунтується на використанні закону Архімеда. Щоб виміряти густину речовини твердого тіла, його зважують у повітрі і в дистильованій воді (мал.1), густина якої відома (). За результатами вимірювань знаходимо об'єм тіла і густину речовини твердого тіла .

 

 

 

 

 

 

 

 

  Дистильована вода

                            

 

                             Тіло                             

                            0

      

                                                                                            

                                                                                

                                 Мал. 1

 

 

      Для вимірювання густини рідини зважують спеціальний скляний поплавок у повітрі, дистильованій воді і рідині, густину якої вимірюють (мал.2). За результатами вимірювань і густиною дистильованої води визначаємо об'єм поплавка , масу рідини в об'ємі поплавка і густину рідини .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Досліджувана рідина                   Поплавок

                                                      Дистильована вода

                                                             

                                                          

                           

      

                                                                                            

                                                                                

                                 Мал. 2

 

Вимірювання густини речовини методом пікнометра

      Пікнометр (мал.1) - це скляна колба певної місткості з кільцевою позначкою на шийці.       Вимірювання густини речовини за допомогою пікнометра є найбільш точним, проте громіздким методом.

Дистильована вода              Досліджувана рідина          

                                                                                          

 Мал. 1                                       Мал. 2                                      Мал.3

 

      Щоб виміряти густину рідини, спочатку визначають масу пікнометра m0 (мал.1), а потім зважують пікнометр, заповнивши послідовно до кільцевої лінії дистильованою водою (m1) (мал.2) і досліджуваною рідиною (m2) (мал.3). За результатами зважувань знаходимо об'єм пікнометра і масу рідини m2 - m0 = m.

      Густину рідини обчислюємо за формулою: .

      Для вимірювання густини твердого тіла почергово зважують тіло m (мал.1), пікнометр з дистильованою водою m1 (мал.2) і пікнометр з водою і зануреним у нього тілом m2  (мал.3). Під час зважувань рівень рідини в пікнометрі однаковий. За масою витісненої води m + m1 - m2  знаходять об'єм тіла . Звідси випливає, що .

 

                            

                                Дистильована вода                 Дистильована вода

                                                                                          

  Мал. 1                                             Мал. 2                                          Мал.3

 

Вимірювання густини речовини за допомогою денсиметра

      Прямі вимірювання густини рідин можна виконати за допомогою денсиметра - пустотілої скляної посудини продовгуватої форми (мал.1). Принцип його дії ґрунтується на умові плавання тіл: він плаватиме у рідині тоді, коли зрівноважаться сила тяжіння денсиметра і вага рідини в об'ємі його зануреної частини. Отже, глибина занурення денсиметра залежить від густини рідини, а це  дає змогу безпосередньо визначати густину за шкалою, що є у верхній частині приладу. Чим більша густина рідини, тим менша глибина занурення приладу. Тому поділки, які відповідають меншій густині, наносяться у верхній частині шкали, а більшій густині - в нижній частині.

         Мал.1                                     Мал.2

      Денсиметрами вимірюють досить точно густину рідин від 0,700 до 2,00 г/см3. Ціна поділки найточніших денсиметрів становить 0,001 г/см3.

      Щоб виміряти густину рідини, її наливають у посудину ширшу від денсиметра приблизно в два рази і стільки, щоб прилад міг плавати (мал.2). Посудина з рідиною має стояти вертикально. Денсиметр у рідину опускають повільно, поки він не почне плавати. Покази приладу слід знімати по лінії перетину площини вільної поверхні рідини в посудині з шкалою. Якщо ця площина не збігається з відміткою шкали, то покази округлюють до значення,

яке відповідає найближчій відмітці.

 

 

 

 

Інші способи вимірювання густини речовини

 

 

 

 

 

 

                                         h1                                                              h2   

 

 

 

 

      

;         ;      ;   .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                       h1                        h2

 

 

 

 

 

3. 3. Методика розв’язування експериментальних задач

Термін "експериментальна задача" приписують задачам, які розв'язують на підставі фізичного експерименту. При цьому експеримент виступає як засіб знаходження значень фізичних величин, потрібних для відповіді на поставлені в задачі запитання, або ж як засіб перевірки достовірності теоретичних розрахунків.

Мета  експериментальних задач – виробити в учнів важливу психологічну установку: знання потрібні для того, щоб їх застосовувати на практиці.

В основу експериментальних задач покладено конкретні випадки прояву загальних фізичних законів. У кожній експериментальній задачі фізична суть домінує над математичною.

За змістом експериментальні задачі поділяють на кількісні і якісні.

Для розв'язування експериментальних задач учні мають свідомо розуміти досліджувані процеси і причинно-наслідкові зв'язки між фізичними явищами і величинами. Використання експериментальних задач у навчальному процесі - один з ефективних засобів формування в учнів глибоких і міцних знань з фізики.

В експериментальних задачах розглядається дія фізичних законів і це сприяє розвитку інтересу учнів до науки фізики, формуванню творчої ініціативи.

Експериментальним задачам належить вирішальна роль у формуванні в учнів експериментальних умінь і навичок, в ознайомленні їх з основними елементами процесу пізнання: дослідними фактами і спостереженнями. Розв’язуючи експериментальні задачі, учні самостійно спостерігають за протіканням явищ, і процес навчального пізнання набирає дослідного характеру. Виконуючи те чи інше дослідження, учні мають справу не з новим експериментом, а з новим застосуванням відомих приладів.

Уся робота учнів під час розв'язування експериментальних задач підпорядкована досягненню свідомого й ґрунтовного засвоєння учнями систематичного курсу фізики з тим, щоб здобуті знання вони змогли застосовувати до розв'язання тих проблем, які перед ними поставить життя.

Місце експериментальних задач у курсі фізики середньої школи визначається особливим значенням для активізації форм, методів і прийомів навчання.

Розв'язування експериментальних задач - одна з активних форм навчально-виховного процесу, важливим компонентом якого є самостійна робота учнів. Розв'язуючи експериментальні задачі, учні набувають деякого досвіду виконання експериментальних досліджень, навичок практичного застосування знань, умінь працювати з приладами і, в результаті, фізичний експеримент сприймають як основу фізичних знань.

Розглянемо розв’язання експериментальних задач на кмітливість.

 

Задача 1. Є залізний лист, прибитий до підлоги, легкий дерев'яний циліндричний стержень і лінійка. Запропонуйте спосіб визначення коефіцієнта тертя дерева об залізо, застосовуючи тільки перераховані предмети.

Розв'язання

          Поставимо дерев'яний стержень                                               F

вертикально на сталевий лист. Потім

будемо його нахиляти, натискаючи

на верхній кінець (мал.1). При

деякому куті нахилу стержень                                                      b

почне ковзати по залізу. Це                                                 

відбудеться в той момент, коли                                            

горизонтальна складова сили F,             Мал.1                  а

прикладеної до верхнього кінця стержня вздовж його осі, стане більшою за максимальну силу тертя спокою між нижнім кінцем стержня і залізним листом.

 Максимальна сила тертя спокою визначається таким чином: де - коефіцієнт тертя, mg - сила тяжіння стержня, - модуль вертикальної складової сили F, що притискає стержень до заліза.

 Горизонтальна складова сили F за модулем дорівнює .

 Прирівнявши ці сили отримаємо:

, звідки визначимо .

 За умовою стержень є легким, тому складовою mg ми нехтуємо.

Отже, .

 

Задача 2. Уявіть собі, що для вимірювання висоти будинку вам було запропоновано скористатися порожньою консервною банкою і секундоміром. Чи справилися ви б з цим завданням. Розкажіть, як потрібно діяти?

Розв'язання

З даху будинку випустимо банку з рук, одночасно увімкнувши секундомір. Коли ми почуємо звук від удару банки об землю, зупинимо секундомір. Покази секундоміра складають час, протягом якого банка падала з певної висоти, і час, протягом якого звук долинав до на від землі:

t = t1 +t2. Знаючи, що і ,запишемо . З даного рівняння, знаючи швидкість поширення звуку в повітрі (340 м/с), прискорення вільного падіння (9,81 м/с2) і час зафіксований секундоміром, визначимо висоту будинку.

   Якщо будинок невисокий, то другою складовою рівняння ми нехтуємо, тоді

.

 

Задача 3. Сучасні кавомолки приводяться в рух електродвигуном малої потужності. Як, не розбираючи кавомолки, визначити напрям обертання ротора її двигуна?

Розв'язання

1. Підвісити кавомолку на шнурі і увімкнути її в мережу. При цьому корпус кавомолки почне обертатися в сторону, протилежну обертанню ротора двигуна.

2. Якщо тримати кавомолку в руці, то в момент вмикання рука відчуває поштовх, який намагається повернути її в сторону, протилежну напряму обертання двигуна.

 

Задача 4. Дорослому і дитині потрібно перейти через струмок: одному з лівого берега на правий, іншому - у протилежний напрям. На обох берегах є дошки, але кожна з них коротша за ширину струмка. Яким чином дорослий і дитина можуть перейти з одного берега на інший? 

Розв'язання

 Їм потрібно поступити так, як це показано на малюнку. Спочатку по дошках пройде дорослий і стане на місце дитини, а потім перейде дитина.

                                         

 

Задача 5. У тиху безвітряну погоду два товариші вирішили поплавати по озеру на двох однакових за зовнішньою формою і розмірами човнах. Під час прогулянки їм захотілося влаштувати змагання на швидкість. Бажаючи зробити двобій абсолютно чесним, хлопці вирішили розподілити поклажу, яка в них була, таким чином, щоб маси обох човнів були однакові. Як їм виконати своє бажання, користуючись лише довгою вірьовкою?

 Розв'язання

Якщо хлопці підтягуються один до одного за вірьовку, то прискорення човнів будуть однаковими тільки в тому випадку, коли маси човнів однакові, тому що сили, які діють на човни, рівні (за 3 законом Ньютона):

 

                             ,                              .

Але повинні бути також і рівними шляхи, які проходять човни до зустрічі, тому що час їх руху однаковий:

                        ,                            .

Отже, у рівності мас обох човнів хлопці можуть переконатися, досягнувши рівності шляхів, які проходять човни до зустрічі. Шляхи можна порівняти за допомогою вірьовки.

 

Задача 6. Як визначити вагу (масу) деякого тіла за допомогою штатива, пружини, лінійки і єдиної гирі відомої маси (ваги)?

Розв'язання

Пружину закріпимо до штатива, підвисимо гирю, за допомогою лінійки визначимо видовження пружини.

Те ж саме робимо з тілом невідомої маси.

В обох випадках на тіла діяло дві сили: сила тяжіння mg і сила пружності kx. Тоді ми маємо: ,  . Звідки .

 

Задача 7. Космонавту, що знаходиться у відкритому космосі, необхідно повернутися на корабель. На землі ця задача не хитра - знай собі крокуй, але в космосі все значно складніше, тому що ні від чого відштовхнутися ногами. Як же космонавту зрушити з місця?

Розв'язання

 Необхідно кинути будь-який предмет в протилежну сторону від ракети. Тоді згідно з законом збереження імпульсу , космонавт набуде швидкості у напрямі ракети.

 

Задача 8. Для визначення маси тіл користуються або важільними, або пружинними терезами. Як ті, так і інші в умовах невагомості на космічному кораблі, що рухається з вимкненими двигунами, працювати, здавалося б, не можуть. Як би ви діяли, коли вам запропонувати все-таки визначити масу тіла в цих умовах саме за допомогою терезів. Якими терезами - пружинними чи важільними - варто скористатися і як?

Розв'язання

 Якщо на шальку важільних терезів покласти тіло невідомої маси, а на другу - гирю відомої маси, то в стані невагомості ці терези будуть знаходитися в стані байдужої рівноваги.

 Якщо терезам разом з тілом і гирею надати прискорення. Адже для того, щоб різним по масі тілам надати однакового прискорення, потрібні різні сили (за другим законом Ньютона). Неважко досягнути того, щоб стрілка терезів не відхилялась від нульового положення і при прискореному русі  - для цього потрібно, щоб маси тіла і гир були рівними.

 

 

3.4. Складання системи фізичних задач  на основі спостережень і домашніх дослідів

До недавнього часу навчання в школі взагалі i фізики, зокрема, було науко центричним. Нині концептуально важливим постає питання особистiсно-орiєнтованого, під яким розуміють не навчання фізики всіх i всьому, а кожного, з урахуванням особистісних якостей, здібностей, психологічних особливостей і нахилів. Особливо ефективним такий пiдхiд є під час органiзацiї самостійної роботи учнів з добору, складання та розв’язування системи фізичних задач. Шлях, що призводить до досягнення мети, пролягає через диференціацію та iндивiдуалiзацiю навчання, а це передбачає добір задач i завдань для різнорівневих профільних груп учнів. Розв’язування фізичних задач постає предметом реалізації задачного підходу у викладанні та усвідомленні навчального матеріалу. Складання фізичних задач – важливий вид самостійної діяльності учнів в умовах модернізації шкільної освіти. Під складанням задачі розуміють самостійну постановку й розв’язання учнями певної проблеми за допомогою логічних умовиводів, математичних дій та експериментів на основі законів і методів фізики. Складання фізичних задач як методичний прийом має більше ніж п’ятдесятирічну історію. У багатьох посібниках для вчителів, де висвітлено методичні аспекти розв’язування задач (П. О. Знаменський, С. Ю. Каменецький, В. П. Орєхов та ін.) велику увагу приділено їх самостійному складанню учнями. Водночас підкреслено значущість цього педагогічного прийому, який дає змогу отримати повне уявлення про задачу і процес її розв’язання. Складені прикладні задачі мають доповнювати традиційну систему вправ, що використовується впродовж вивчення курсу фізики. Оптимальна їх кiлькiсть має бути достатньою для органiзацiї самостійної роботи учнів.

Можна  зробити висновок, що використання завдань із складання прикладних фізичних задач у загальноосвітній школі на основі компетентнісного й діяльнісного підходів значно активізує мислення учнів, сприяє iндивiдуалiзацiї процесу навчання, реалізації принципу політехнізму. Складаючи задачі, школярі розуміють їх генезис, логічну структуру, глибше усвідомлюють мотиваційну основу розв’язування задач i процесу навчання взагалі, що позитивно позначається на формуванні часткових та узагальнених умінь розв’язувати задачі, самостійно оволодівати навчальним матеріалом. Прикладна спрямованість навчання реалізовується в основному в процесі розв’язування завдань різних рівнів складності, породжених, як правило, певними виробничими потребами, що передбачає наповнення змісту курсу фізики прикладними обчислювальними, експериментальними, дослідницькими та якісними задачами, практичними, лабораторними роботами тощо. Прикладне спрямування змісту дає можливість продемонструвати, як фізичні теорії, закони, закономірності застосовуються на практиці, впливають на розвиток техніки, підвищують ефективність виробничої діяльності кваліфікованого виробника. Формування фізичних знань і вмінь, а також закріплення, узагальнення й автоматизація практичних навичок досягається за допомогою спеціально сконструйованої системи прикладних завдань. Система прикладних завдань – це спеціально структурована сукупність взаємопов’язаних і взаємозалежних дидактичних одиниць прикладного змісту, що утворюють цілісну єдність і підпорядковані навчально-виховній меті. Здійснивши систематизацію навчального матеріалу прикладного змісту, проаналізувавши закономірності його засвоєння учнями, узагальнивши результати спостережень та експериментального навчання, визначимо загальні вимоги до конструювання системи прикладних завдань з фізики: мета функціонування; цілісність; наявність різних типів завдань та зв’язків між ними для формування фізичних знань, умінь і навичок; ієрархічна підпорядкованість завдань; зв’язок з навчально-виховним середовищем старшої школи. Побудова системи прикладних завдань здійснюється з урахуванням фізико-математичних закономірностей змісту навчального матеріалу; ієрархічної підпорядкованості завдань психологічним особливостям і закономірностям процесу засвоєння знань учнями старших класів; взаємозв’язків між фізичними теоріями, законами та поняттями; особливостей критичного мислення учнів (засвоєння не лише фактичних знань, а й способів самостійного їх набуття); можливостей застосування фізичних знань під час розв’язання пошукових завдань тощо. У системі прикладних завдань, насамперед, передбачається розв’язування задач відповідного змісту, спрямованих на формування фізичних знань, умінь і навичок, необхідних для розуміння природних, технічних та побутових явищ і процесів, оптимізацію цілей профільної орієнтації з урахуванням специфіки школи, інтересів і намірів педагогів, учнів та батьків. В її основу покладено такі загально дидактичні принципи: принцип цілісності (вплив складових системи на формування її цілісності); принцип науковості й доступності (найпростіші завдання є основою для побудови складніших); принцип систематичності (формування фізичних знань і вмінь здійснюється систематично та цілеспрямовано); принцип творчої активності й самостійності (самостійне здобуття знань і розв’язування індивідуальних завдань); принцип зв’язку теорії з практикою (усвідомлення життєвої необхідності фізичних знань, розвиток розумового потенціалу дитини). Систематизації передує аналіз, синтез, узагальнення, порівняння». Специфічність фізико-математичного мислення полягає в тому, що його не можна сформувати в межах однієї навчальної теми. Набуття фізичних знань і вмінь має здійснювати постійно й систематично протягом тривалого часу в процесі вивчення різних розділів курсу, використовуючи методи й засоби спостереження, експериментування, виконання лабораторних і практичних робіт, розв’язування задач тощо. Тому формування узагальнених фізичних знань, умінь і навичок, профільна орієнтація учнів потребують конструювання спеціальної системи прикладних завдань. «Лише інтелектуальна система, що базується на сутності предметів, дає владу над нашими знаннями». Будь-яке знання перетворюється в наукове лише в системі, а логічно розрізнені системи знань – не забезпечують усвідомленого їх засвоєння, практичного застосування, розвитку мислення учнів. Виконання прикладних завдань з різних розділів курсу фізики передбачає послідовне формування в учнів наукової системи знань і відповідних способів діяльності.

Для успішного формування фізичних знань, умінь і навичок під час конструювання системи прикладних завдань важливо дотримуватися систематичності викладу навчального матеріалу з урахуванням внутрішньої логіки курсу фізики. Набуті учнями знання вибудовуються в певну систему. Принцип творчої активності та самостійності. Самостійні завдання прикладного характеру мають бути спрямовані на здобуття глибоких фізичних знань і розвиток пізнавальних здібностей учнів. Варіативність типів, видів та змісту прикладних задач  забезпечує формування стійких практичних умінь і навичок. Ефективність самостійної роботи підвищується за умови її органічного включення до цілісного навчального процесу, систематичного, планомірного, індивідуального розв’язування задач прикладного змісту. Під час добору видів самостійної роботи, визначення її обсягу та змісту повинні дотримуватись основних дидактичних принципів. Принцип зв’язку теорії з практикою. Можливість здійснення зв’язків між навчанням і практичною діяльністю учнів, посилення прикладної спрямованості змісту курсу фізики обумовлено такими чинниками: чисельні фізичні закони й закономірності широко використовуються в організації й технології сучасного виробництва; фізичні вміння та навички, формування яких передбачено навчальною програмою, безпосередньо застосовуються в продуктивній праці; процес трудового навчання й виховання старшокласників – неефективний без опори на фізико-математичні знання тощо. Дотримуючись дидактичних, виховних і розвивальних цілей навчання, а також мети профільної підготовки старшокласників, визначимо вимоги до змісту прикладних задач з фізики: наявність в умові пізнавальної інформації про сучасне виробництво; відображення реальної виробничої ситуації; включення виробничого сюжету в умову, а не лише створення формального термінологічного фону; лаконічність, не перевантаженість спеціальною професійною термінологією; відповідність теоріям, законам і закономірностям фізики як науки тощо. Добір і складання системи задач прикладного змісту сприяє досягненню основної навчальної мети – розширенню і поглибленню фізичних знань учнів. Про ієрархічну побудову системи прикладних завдань свідчить наявність різних видів фізичних задач (обчислювальних, якісних, експериментальних, дослідницьких) і взаємозв’язків між ними. Конструювання задач передбачає використання змісту відповідних навчальних розділів курсу фізики. В основу побудови такої системи покладено системо утворюючі зв’язки, що реалізовуються між різними видами пізнавальних завдань у межах кожного ієрархічного рівня (по горизонталі) та між супідрядними елементами різних рівнів (по вертикалі). Вертикальні зв’язки представлено, як правило, зв’язками між типами задач, за допомогою яких формуються відповідні поняття та вміння. Ці зв’язки є необхідною умовою ефективного функціонування цілісної системи прикладних завдань. Типологізацію завдань можна здійснювати за змістом, способами діяльності, метою виконання тощо. У кожному типі діють взаємозв’язки між різними видами завдань, що відображають характер пізнавальної діяльності учнів та етапи формування фізичних знань і вмінь. Кожний наступний вид завдань буде результативним за умови впровадження в навчальний процес попереднього, адже, не усвідомлюючи сутність того чи іншого поняття або вміння, не володіючи змістовим та операційним складом, неможливо їх практично застосувати. Водночас, без необхідної кількості вправлянь, уміння не може ефективно використовуватись у процесі розв’язання творчих завдань. Добір і складання прикладних задач здійснюється з урахуванням психофізіологічних та індивідуальних особливостей учнів, змісту і специфіки навчального матеріалу, що створює необхідні умови для ефективного навчання. Результативність навчально- виховного процесу залежить від методичної компетентності вчителя, важливою складовою якої є професійні вміння (гностичні, проектувальні, конструктивні, комунікативні, організаторські). Складена учнем задача має описувати природні процеси, пояснювати фізичну ситуацію, а інформація, потрібна для її розв’язування, має бути вичерпною і точною. Форма описання сюжету – закінчений, логічно пов’язаний текст. Важливо, щоб умова задачі відображала взаємозв’язок між вихідними та шуканими величинами, містила точні числові значення і терміни. Особливе значення в задачі належить запитанням. Від того, як вони сформульовані, залежить розуміння сутності за дачної ситуації. Аналіз умови, правильна постановка запитання забезпечує загальний успіх розв’язування. Основні вимоги до формулювання запитання: доступність (відповідь дається, спираючись не на випадкову здогадку, а на знання); точність і визначеність (обсяг і зміст запитання мають бути гранично визначені, щоб не допустити неоднозначних тлумачень); дидактична простота, логічна однорідність, постановка лише однієї проблеми;у змісті запитання не повинно бути елементів розв’язку. Наведемо різні методичні прийоми складання фізичних задач: використання готових задач з іншими значеннями величин; добір за умовою і значеннями величин; добір нових  значень, помінявши місцями умову і запитання;добір кількох вихідних даних за умовою і запитанням; складання задачі за схемою-умовою і запитанням, запитанням або розв’язком, типом або значенням величин, узятих з експерименту. Послідовність задач має відповідати певній системі, встановлювати зв’язок навчального матеріалу з вивченим, а також слідувати принципу поступового підвищення складності. Тематика вибраних сюжетів має стимулювати інтерес учнів до розв’язування фізичних задач. Використання завдань із складання та розв’язування задач має підпорядковуватись основній дидактичній меті – розширенню і поглибленню знань учнів. Вони здійснюються у таких формах:

 • фронтальна робота, під час якої учні складають і розв’язують передбачені вчителем задачі, засвоюють технологію цього процесу;

• самостійна робота, спрямована на оволодіння знаннями.

На початку навчання учнів складанню задач вихідну ситуацію добирає вчитель. З урахуванням типу і змісту сюжету він формулює послідовний ланцюжок питань, учні самостійно їх розв’язують, а потім конструюють нову задачу. Наступний етап – самостійне складання, постановка, розв’язування й оформлення задачі. Враховуючи походження фізичних знань,способи їх фіксації і структуру, специфіку школи, дійдемо висновку, що складання задач найефективніше здійснюється шляхом використання пояснювально-ілюстративного методу. Цілісна система прикладних завдань з фізики реалізовується у процесі взаємодії з іншими складовими навчально-виховного процесу в старшій школі: змістом, методами, формами, засобами навчання тощо. Ефективність функціонування цієї системи залежить від усвідомлення її значення, структури, потенційних можливостей. Отже, ефективне засвоєння фізичних знань, формування практичних умінь і навичок здійснюється в процесі виконання учнями системи прикладних завдань з фізики, що базується на загально дидактичних принципах. Різні види задач, практичних і лабораторних робіт відображають пізнавальну та практичну сторони фізичних знань й умінь, етапи їх формування на репродуктивному, частково-пошуковому та творчому рівнях і передбачають застосування варіативних способів діяльності. (Додаток 2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВИСНОВКИ

1. Фізичний експеримент у шкільному курсі фізики – це відображення наукового методу дослідження.  Постановка дослідів і спостережень має велике значення для ознайомлення учнів з експериментальними методами дослідження у фізиці, для озброєння учнів практичними навичками, у формуванні їх наукового світогляду, більш глибокому засвоєнню фізичних законів і теорій, підвищенні інтересу до вивчення фізики.

2. Відповідно до цілей лабораторних робіт і робіт фізичного практикуму (засвоєння учнями фізичних понять, ознайомлення учнів з методами наукових досліджень, формування в учнів навичок користування фізичними приладами тощо) організація таких уроків повинна задовольняти наступним вимогам: учні повинні чітко уявляти собі і вміти сформулювати мету роботи;  учні повинні вказати послідовність всіх етапів їх діяльності для досягнення мети роботи; кожний учень бере участь в обговоренні ходу роботи: які прилади потрібно використовувати, як ними користуватися, як знімати покази, яких правил техніки безпеки потрібно при цьому дотримуватися тощо.

3. Експериментальним задачам належить вирішальна роль у формуванні в учнів експериментальних умінь і навичок, в ознайомленні їх з основними елементами процесу пізнання: дослідними фактами і спостереженнями. Розв’язуючи експериментальні задачі, учні самостійно спостерігають за протіканням явищ, і процес навчального пізнання набирає дослідного характеру. Виконуючи те чи інше дослідження, учні мають справу не з новим експериментом, а з новим застосуванням відомих приладів.

4. Основне призначення експериментальних завдань - сприяти формуванню в учнів основних понять, законів, теорій, розвитку мислення, самостійності, практичних умінь і навичок, у тому числі умінь спостерігати фізичні явища, виконувати прості досліди, вимірювання, працювати з приладами і матеріалами, аналізувати результати експерименту, робити узагальнення і висновки.

Список використаних джерел

1. Антипин И.Г. Экспериментальные задачи по физике в 6-7 классах: Пособие для учителей. – М.: Просвещение, 1974. – 127 с.

2. Атаманчук П.С. Інноваційні технології управління навчанням фізики.  – Кам’янець-Подільський: Кам’янець-Подільський державний педагогічний університет, інформаційно-видавничий відділ, 1999. – 174 с.

3. Білий М.С. Методика викладання фізики в 6 і 7 класах. – К.: Радянська школа, 1971. – 256 с.

4. Бугаев А.И. Методика преподавания физики в средней школе: Теоретические основы: Учеб. пособие для студентов пед. ин-тов по физ.-мат. спец. – М.: Просвещение, 1981. – 288 с.

5. Буров В.А. и др. Фронтальные экспериментальные задания по физике в 6-7 классах средней школы: Пособие для учителей. – М.: Просвещение, 1981. – 112 с.

6. Бурова В.О., Діка Ю.І. Практикум з фізики в середній школі. Київ "Радянська школа" 1990.

7. Величко С.П. Оптична міні – лава та інтегрований навчальний експеримент. Частина 2. Навчальний фізичний експеримент з комплектом «Оптична міні-лава». Посібник для вчителів та студентів пед. вищих навч. закладів / С.П.Величко, І.В.Сальник, Е.П.Сірик – у 2-х частинах – Кіровоград: ЦОП «Авангард», 2015. – 135 с.

8. Величко С.П. Розвиток системи навчального фізичного експерименту в сучасній середній школі: Дис.док.пед.наук. 13.00.02 /НПУ ім. М.П.Драгоманова – К., 1998. – 460 с.

9. Величко С.П. Розвиток системи навчального експерименту та обладнання з фізики у середній школі. – Кіровоград: КДПУ, 1998. – 302 с.

10. Величко С.П., Гайдук С.М. Психолого-педагогічні основи шкільного фізичного експерименту // Збірник наукових праць Кам’янець-Подільського державного педагогічного університету: Серія педагогічна. – Кам’янець-Подільський: Кам’янець-Подільський. державний університет, інформаційно-видавничий. відділ, 2002. – Вип. 8.

11. Габович О. М., Габович Н. О. Як в загальноосвітній школі викладати сучасну фізику. – Х.: Вид. Група “Основа”, 2005. –  112 с.

12. Гайдучок Г.М., Нижник В.Г. Фронтальний експеримент з фізики в 7-11 класах середньої школи: Посібник для вчителів. – К.: Радянська школа, 1989. – 175 с.

13. Гайдучок Г.М., Нижник В.Г. Фронтальний експеримент з фізики в 7-11 класах середньої школи. Київ "Радянська школа" 1989.

14. Горев Л.А. Занимательные опыты по физике в 6 – 7 классах: Пособие для учителей. – М.: Просвещение, 1986. – 152 с.

15. Гуралюк А.Г., Сергієнко В.П. Деякі аспекти застосування інноваційних технологій навчання фізики // Збірник наукових праць Херсонського державного педагогічного університету. Педагогічні науки: – Херсон: Айлант, 2000. – Вип. 15. – С. 101-106.

16. Демонстрационные опыты по физике в 6-7 классах средней школы / Под ред. А.А. Покровского. – М.: Просвещение, 1974. – 270 с.

17. Іваненко О.Ф., Махлай В.П., Богатирьов О.І. Експериментальні та якісні задачі з фізики. – К.: Радянська школа, 1987. – 143 с.

18. Кодес Е.С., Сидоренко Ф.А. Компьютерные игры по физике// Физика в школе. – 1997. -№1. –с.19-23.

19. Мендерецький В.В. Навчальний експеримент в системі підготовки вчителя фізики: Монографія.  – Кам’янець-Подільський: Кам’янець-Подільський. державний універси-тет, інформаційно-видавничий. відділ, 2006. – 256 с.

20. Методика преподавания физики в 6-7 классах средней школы / Под ред. В.П. Орехова и А.В. Усовой. – Изд. 3-е, перераб. - М.: Просвещение, 1976. – 384 с.

21. Методика преподавания физики в 7-8 классах средней школы: Пособие для учителя / А.В. Усова, В.П. Орехов, С.Е. Каменецкий и др.; Под ред. А.В. Усовой. – 4-е изд., перераб. - М.: Просвещение, 1990. – 319 с.

22. Методика і техніка демонстраційних дослідів з фізики у восьмирічній школі: Посібник для вчителів. – К.: Радянська школа, 1964. – 202 с.

23. Миргородський Б.Ю., Шабаль В.К. Демонстраційний експеримент з фізики. Молекулярна фізика: Посібник для вчителів. – К. – Радянська школа, 1982. – 140 с.

24. Огнев’юк В.О. Биков В.Ю., Жалдак М.І., РуденкоВ.Д. та ін. Концепція програми інформатизації загальноосвітніх навчальних закладів, комп’ютеризація сільських шкіл // Комп’ютер у школі та сім’ї. – 2000. – №3. -С.3-10.

25. Основы методики преподавания физики в средней школе / В.Г. Разумовский, А.И. Бугаев, Ю.И. Дик и др.; Под ред. А.В. Перышкина, В.Г. Разумовского, В.А. Фабриканта. – М.: Просвещение, 1984. – 398 с.

26. Покровский С.Ф. Наблюдай и исследуй сам. – М.: Просвещение, 1966. – 144 с.

27. Про затвердження Правил використання комп’ютерних програм у навчальних закладах [Електронний ресурс] : Наказ Міністерства освіти і науки України 02.12.2004 N 903 / Зареєстровано в Міністерстві юстиції України 17 січня 2005 р. за N 44/10324. – Режим доступу : http://zakon.nau.ua/doc/?code=z0044-05

28.. Руденко М.П. Домашній фізичний експеримент учнів 7-8 класів: Навчальний посібник для вчителів фізики загальноосвітніх шкіл та студентів фіз.-мат. ф-тів педінститутів. – Ніжин: НДПІ, 1998. – 30 с.

29. Сергеев А.В. Наблюдения учащихся при изучении физики на первой ступени обучения: Пособие для учителей.–К.: Радянська школа, 1987. – 150 с. 

30. Сучасний урок. Інтерактивні технології навчання: Наук.-метод. посібн./ О.І.Пометун, Л.В.Пироженко. За ред. О.І.Пометун. – К.: Видавництво А.С.К., 2004. – 192 с.

31. Фронтальные лабораторные занятия по физике в средней школе: пособие для учителей / Под ред. А.А. Покровского. – М.: Просвещение, 1977. – 216 с.     

32. Хорошавин С.А. Физический эксперимент в средней школе: 6-7 классы. – М.: Просвещение, 1988. – 175 с.

33. Усова А.В., Бобров А.А. Формирование учебных умений и навыков учащихся на уроках физики. - М.: Просвещение, 1988.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Додаток 1

 

Урок  „Згоряння палива. Питома теплота згоряння палива”.

 

Тема уроку: Згоряння палива. Питома теплота згоряння палива

 

Мета уроку. Сформувати в учнів поняття про енергію палива. З'ясувати, які види палива використовуються і від чого залежить якість того чи іншого палива. Забезпечити знання фізичної величини - питомої теплоти згоряння палива. Формувати вміння розраховувати кількість теплоти, яка виділяться під час повного згоряння певної маси палива, та кількість продуктів згоряння. Продовжувати на конкретних прикладах формування поняття про закон збереження енергії як один із найважливіших законів природи. Показати учням до яких наслідків приводить паління.

 

Матеріально-технічне забезпечення уроку: колекція різних видів палива, свічка, скляна посудина, скляний циліндр з поршнем, скляна куля, гиря, гумовий шланг, паперовий поршень, сухе паливо, пульверизатор з бензином, 2 посудини з водою, термометри, набір транспарантів до графопроектора з теми "Згоряння палива".

 

Література: 1. Гороновська В.Т., Самсонова Г.В. Уроки з фізики у 8 класі: Посібник для вчителів. - К.: Радянська школа, 1989. - 144 с.

2. Коршак Є.В., Ляшенко О.І., Савченко В.Ф. Фізика. 7 клас. - К.; Ірпінь: ВТФ "Перун", 1999. - 160 с.

3. Лукашик В.І. Збірник запитань і задач з фізики для 6 - 7 класів середньої школи: Посібник для учнів. - К.: Радянська школа, 1985. - 184 с.

4. Савченко В.Ф., Коршак Є.В., Ляшенко О.І. Уроки фізики у 7 - 8 класах: Методичний посібник для вчителів. - К.; Ірпінь: ВТФ "Перун", 2002. - 320 с.

5. Хорошавин С.А. Физический эксперимент в средней школе: 6 - 7 классы. - М.: Просвещение, 1988. - 175 с.

 

Хід уроку

І. Актуалізація чуттєвого досвіду та опорних знань учнів.

Бесіда.

•                   Що таке внутрішня енергія тіла?
•                   На яких прикладах можна показати зміну внутрішньої енергії на механічну?
•                   Що є основним джерелом енергії для забезпечення руху залізничних локомотивів, автомобілів і тракторів, літаків тощо?
•                   Яке паливо використовується в промисловості, на транспорті та в побуті? (Відповіді: вугілля, горючі сланці, нафта, бензин, дизельне паливо, природний газ тощо).

 

ІІ. Вивчення нового матеріалу.

   Вивчення питання згоряння палива розпочинаємо із з'ясування умов, за яких відбувається повне згоряння палива і які наслідки цього згоряння.

Дослід 1. Запалимо свічку. Вона буде горіти. Накриємо її скляною посудиною. Через певний час свічка згасає. Чому?

Висновок: процес горіння може відбуватися при наявності повітря.

Дослід 2. Циліндр з поршнем з'єднуємо із скляною кулею. На поршень ставимо гирю. Нагріваємо кулю, спалюючи сухе паливо. Повітря, яке нагрівається в кулі, розширюється і виштовхує поршень, піднімаючи гирю, тобто виконує роботу.

Висновок: під час спалювання палива виділяється енергія за рахунок якої виконується робота [5, C. 72].

Вугілля, нафта, мазут, дерево містять вуглець (таблиця 1). Під час горіння атоми вуглецю з'єднуються з атомами кисню, який міститься в повітрі. Кожний атом вуглецю взаємодіє з двома атомами кисню, утворюючи при цьому молекулу вуглекислого газу. При утворенні цієї молекули виділяється енергія.

Висновок:  під час повного згоряння вуглецю виділяється вуглекислий газ і енергія: С + О2 = СО2 + 402 кДж.

Горіння, пов'язане з руйнуванням одних молекул і утворенням інших (наприклад, під час горіння метану утворюються вуглекислий газ і вода:    СН4  + 2О2 = СО2 + 2Н2О), супроводжується виділенням енергії. (У 8 класі учні починають тільки вивчати хімію, тому хімічні реакції можна не записувати, а моделювати за допомогою динамічних транспарантів до графопроектора).

 

 

 

 

 

У даному випадку зміна внутрішньої енергії відбулася не шляхом теплообміну і не шляхом виконання роботи тілом або над тілом, а в результаті термохімічних явищ, які відбуваються з паливом. При цьому енергія руху молекул продуктів згоряння, а отже, і їх температура буде більшою, ніж у молекул палива.

Підвищення температури під час згоряння палива і збільшення кінетичної енергії молекул продуктів згоряння, а потім передача оточуючим тілам деякої кількості теплоти пояснюється зміною внутрішньої енергії тіла.

Для конкретизації і закріплення введених понять виконаємо наступний дослід.

Дослід 3. У скляний циліндр з отвором у стінці біля дна розміщуємо картонний поршень, який вільно входить у циліндр. Пульверизатором впорскуємо в циліндр через отвір робочу суміш - бензин з повітрям. Забираємо подалі пульверизатор, підносимо полум'я сірника до отвору циліндра і спостерігаємо, як поршень викидається вгору. Пояснюємо учням, що під час горіння кінетична енергія молекул збільшується. В цілому внутрішня енергія палива зменшується, тому що виконується робота при підніманні поршня.

   Горіння палива - це процес з'єднання атомів палива с атомами кисню, який супроводжується виділенням певної кількості теплоти і утворенням нових речовин.

 

 

   Таблиця 1

Основні характеристики певних видів палива

Назва палива	Дерево сухе	Кам’яне вугілля	Мазут
Склад палива	Органічні речовини (83%), у тому числі:       вуглець (50%);       кисень (43%);       водень (6%);       азот (1%). Мінеральні речовини (2%). Вода (15%).	Вуглець (78%). Водень (5%). Кисень (6,4%). Азот (1,4%). Сірка (0,7%) Шлак (7,3%). Волога (1,2%). (Антрацит містить 95 % вуглецю).	Вуглець (82 - 86%). Водень (11 - 14%). Сірка (до 0,5 %).
Температура загоряння палива  (у присутності повітря і при контакті з полум'ям)	300 0С	600 0С	55 0С
Спалювання   1 кг палива потребує	3,5 м3 повітря	9 м3 повітря	11 м3 повітря
Після повного згоряння  палива виділяється	4 м3 суміші: вуглекислого газу; пари води; азоту.	9,5 м3 суміші: вуглекислого газу; пари води; азоту; двоокису сірки.	11,5 м3 суміші: вуглекислого газу; пари води; азоту; двоокису сірки.
Кількістю  теплоти, яка виділяється під час повного згоряння палива, можна нагріти до температури кипіння	40 літрів води	100 літрів води	125 літрів води

  

Після ознайомлення учнів з таблицею 1, їм варто запропонувати такі задачі.

Задача 1. Спалюють 2 кг кам'яного вугілля, яке містить 90% чистого вуглецю. Визначити масу вуглекислого газу, який при цьому виділяється, якщо під час спалювання 12 г чистого вуглецю виділяється 44 г вуглекислого газу.

Задача 2. Вуглекислий газ складається з двох хімічних елементів: вуглецю (27,2%) і кисню (72,8%). Визначити: 1. Яка маса кисню міститься в 50 г вуглекислого газу? 2. Яка маса вуглецю міститься в 25 г вуглекислого газу? Які маси вуглецю і кисню треба поєднати, щоб отримати 200 г вуглекислого газу?

Задача 3.   Розміри кімнати становлять: довжина - 4 м, ширина - 2,8 м, висота - 2,5 м. Яка маса сухої деревини може повністю згоріти, використавши весь кисень, що міститься в повітрі кімнати. Повне спалювання 10 кг сухої деревини потребує 7 м3 кисню. Кисень становить 1/5 об'єму повітря в кімнаті.

   Учні з власного досвіду знають, що чим більше палива згоряє, тим більше виділяється теплоти.

Дослід 4. Дві однакові склянки наповнимо водою рівної маси. Під однією склянкою запалюємо одну таблетку сухого палива, а під другою - дві таблетки. Температуру води в склянках вимірюємо за допомогою термометрів. Після повного згоряння сухого палива, температура води  другій склянці виявляється вищою, ніж у першій.

Висновок: кількість теплоти, яка виділяється під час повного згоряння палива залежить від маси палива [5, С.73].

Дослід 5. Повторюємо попередній дослід, але під однією склянкою запалюємо одну таблетку сухого палива, а під другою - інше паливо, рівне за масою (наприклад, дерево). Після повного згоряння палива температура води в склянках виявляється різною.

Висновок: кількість теплоти, яка виділяється під час повного згоряння різного палива рівних мас, різна.

При конструюванні і виготовленні теплових двигунів завжди треба знати, яка кількість теплоти потрібна для роботи даного двигуна, а звідси визначати вид палива. Щоб визначити кількість палива, треба знати, яка кількість теплоти виділяється при повному його згорянні. Кількість теплоти, яку дає 1 кг палива при повному його згорянні, називають питомою теплотою згоряння палива.

Отже, щоб порівнювати, який вид палива під час повного згоряння виділяє більше теплоти, вводять нову фізичну величину - питому теплоту згоряння палива.

Питома теплота згоряння палива - це фізична величина, що дає енергетичну характеристику різних видів палива, вона різна для різних видів палива.

Потрібно показати учням колекцію різних видів палива, вказуючи у таблиці 2 на їх питому теплоту згоряння.

Таблиця 2

Питома теплота згоряння палива  q, МДж/кг

 

Назва палива		Назва палива		Назва палива
Деревне вугілля Антрацит Кам'яне вугілля Буре вугілля Торф Тротил Дрова сухі Дрова сирі Порох	34 30 27 17 14 15 11   8   3,8	Бензин Гас Нафта Дизельне паливо Мазут Ефір Спирт етиловий Спирт Спирт метиловий	46 46 44 42,7 41 34 27 25 19,5	Водень Метан Ацетилен Природний газ Пропан Аміак Окис вуглецю	120 50 48,1 44 42,4 18,4 10,1
Умовне паливо   30

 

 Слід зауважити, що наведені в таблиці дані відповідають кількості теплоти, що виділяється при повному згорянні палива.

 Учні пригадують, що з топки часто викидають шлак, який ще може горіти, сажа від дров у димарях теж горить тощо. Ці приклади показують, що не завжди і не в усіх топках паливо згоряє повністю, отже, не завжди і віддає кількість теплоти, що відповідає табличним даним.

 На цьому етапі треба дати учням інформацію про найкращі способи спалювання різних видів палива: спалювання вугілля і нафти через форсунки в розпиленому стані, газифікування вугілля і нафтопродуктів тощо.

Варто розв'язати таку задачу.

Задача 4. Якщо приміщення обігрівається піччю, то чи однакову кількість кам'яного вугілля і торфу треба спалити в ній, щоб нагріти приміщення до однакової температури?

Після цього розглядаємо конкретні приклади на обчислення кількості теплоти, що її виділить паливо внаслідок повного згоряння. Щоб підрахувати, яка кількість теплоти виділиться під час повного згоряння 5 кг гасу, треба міркувати так. Під час згоряння 1 кг гасу виділяється 46 МДж теплоти. Коли згорить 5 кг гасу, кількість виділеної теплоти буде в 5 разів більша, а саме: 46 МДж х 5 кг = 230 МДж

Отже, щоб визначити кількість теплоти, яка виділяється внаслідок повного згоряння даної маси певного виду палива, треба питому теплоту згоряння цього виду палива помножити на масу палива.

Це можна записати в скороченому вигляді. Якщо питому теплоту позначити через q, а масу палива m, то вираз для обчислення кількості теплоти Q, що виділяється під час згоряння палива, матиме такий вигляд:

Q = qm.

Після цього потрібно навчити учнів визначати кількість теплоти, що виділяється при повному згорянні палива.

Задача 5. Яка кількість теплоти виділиться під час повного згоряння 15 кг деревного вугілля і 7 кг спирту. Порівняйте ці теплоти. Зробіть висновки.

Задача 6. Скільки сухих дров треба спалити, щоб отримати  Дж енергії?

Задача 7. На скільки градусів можна було б нагріти 2 кг води під час повного спалювання 10 г спирту, коли б уся виділена енергія пішла на нагрівання води?

Якщо вуглець згоряє не повністю, то виділяється окис вуглецю (чадний газ): С + О2 = 2СО.  Під час неповного згоряння палива в печах або котлах, в двигунах внутрішнього згоряння виділяється оксид вуглецю (чадний газ). Оксид вуглецю - це сильний яд! Він не має кольору, запаху (у чистому вигляді), трохи легший за повітря, погано розчиняється у воді, має дуже низьку температуру кипіння ( - 191,5 0С).   Чадний газ краще, ніж кисень, з'єднується з гемоглобіном крові. Виникає кисневе голодування, що супроводжується головними болями, втратою свідомості. Якщо в повітрі приміщення знаходиться 0,4% чадного газу, то людина отримує сильне отруєння, в результаті чого  наступає смерть. З метою надання першої допомоги потерпілому потрібно його винести на свіже повітря і зробити штучне дихання. Потерпілому рекомендується обережно вдихати розчин аміаку.  (На цьому етапі уроку необхідно розповісти, демонструючи запропоновані нижче кодопозитиви, учням про шкідливість паління).

ЦИГАРКА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Наслідки куріння

                         Не курив                                            Курив

 

Люди, які не курять, живуть довше

 

                                                                                          

 

Кількість серцевих захворювань серед тих, хто курить, у три рази більша

 

 

 

                                                          

                                                      

Число хворих на рак легенів серед тих, хто курить, кожних 5 років подвоюється

 

 

 

 

ІІІ. Узагальнення і систематизація знань.

Задача 8. За графіком залежності кількості теплоти, яка виділяється під час повного згоряння метану (1), бензину (2), антрациту (3), бурого вугілля (4), сухого торфу (5), горючих сланців (6), свіжої деревини (7) і твердого ракетного палива (8), від маси палива визначити:

    Кількість теплоти, МДж

                            1        2        3                4                       5 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                            1                      2                       3                       4                                                           

                                                                                         Маса палива, кг

•                   кількість теплоти, яка виділяється під час повного згоряння 2 кг сухого торфу;
•                   питому теплоту згоряння бензину;
•                   яке паливо має найбільшу питому теплоту згоряння; найменшу;
•                   скільки деревини треба спалити, щоб виділилося 20 МДж енергії;
•                   яку масу горючих сланців треба спалити, щоб дістати таку саму кількість теплоти, як і в результаті повного згоряння 0,5 кг бензину;
•                   скільки антрациту треба спалити, щоб нагріти цинкове відро з водою до 100 0С. Маса відра 1 кг, об'єм 10 л.

IV. Закріплення матеріалу Що називається питомою теплотою згоряння палива? Які види палива мають найбільшу питому теплоту згоряння? Найменшу? Якими способами досягають повного згоряння палива?

V. Домашнє завдання: 1. Вивчити параграф 10 та розв'язати завдання 2, 3 із вправи 8.  2. Підготувати короткі повідомлення: „Історія сірника”, „Нафта і нафтопродукти”, „Тверді види палива” тощо.

 

 

 

Додаток 2

1.               Випишіть окремо назви фізичних тіл і речовин: олівець, книжка, велосипед, папір, трактор, пара, літак, вода, скло, мотоцикл, залізо, автомобіль, холодильник.
2.               Чи є однакові тіла, виготовлені з різних речовин? Назвіть такі тіла і речовини, з яких вони виготовлені.
3.               Назвіть фізичні тіла, які мають таку саму назву, як і речовини, з яких вони виготовлені.
4.               Яка речовина має різні назви в залежності від того, в якому стані вона знаходиться?
5.               На одну шальку терезів поставили склянку з водою, а на іншу - таку ж склянку, наповнену гасом. Чи будуть терези в рівновазі?
6.               Чому цукор і сіль швидше розчиняються в гарячій воді, ніж у холодній?  
7.               Чому солоний оселедець, якщо його покласти на деякий час у воду, стає менш солоним?
8.               Людина сидить у рухомому автомобілі. Відносно яких тіл вона рухається, а відносно яких знаходиться у спокої?
9.               Човен пливе за течією річки. Чому в тумані, коли не видно берегів, не можна вказати напряму руху човна?
10.          Чому важко розбити горіх на м’якій опорі і легко на твердій?
11.          Для чого чоботар, прибиваючи підметку, надіває чобіт на залізну лапку?
12.          Веслувальник, стоячи однією ногою на пристані, другу ставить на човен і відштовхується від пристані. В якому випадку йому краще сісти в човен, коли човен порожній чи коли в човні знаходяться люди?   
13.          Для чого спортсмен у момент стрибка змахує руками?
14.          Чому в кінці стрибка спортсмен опускається на зігнуті ноги?
15.          Є такий цирковий номер, коли на груди актора кладуть важке ковадло і починають бити по ньому молотом. Чому ж удар молотом по важкому ковадлу виявляється для людини зовсім не шкідливим, тоді як такий самий удар безпосередньо по тілу був би смертельним?
16.          Для чого воротар надіває під час гри спеціальні рукавиці, які мають на долонях і пальцях тонкий шорсткий шар гуми або іншого матеріалу?
17.          Для чого на шинах роблять протектори?
18.          Чому ковзани звичайно добре ковзають по льоду, а під час великих морозів ковзання значно погіршується?
19.          По тонкому льоду людина переповзає на животі. Чому небезпечно переходити ногами?
20.          Чому мисливські лижі роблять ширшими за спортивні?
21.          Чи змінюється тиск людини на грунт, коли вона стоїть і коли йде?
22.          Чому водонапірні башти будують завжди на найвищих місцях і піднімають їх до рівня, який лежить вище за всі будівлі, що споживають від них воду?
23.          Поясніть, на чому ґрунтується дія шприца.
24.          Чому, коли доводиться йти по розмоклій глині, важко виймати ноги?
25.          Чому під час виливання води з пляшки Ви чуєте булькання?
26.          Чому, коли виловлену глибоководну рибу виймають на поверхню, вона розривається або її міхур виходить назовні?
27.          Чому в річці з мулистим дном Ви грузнете сильніше на мілині, ніж на глибині?
28.          Підводний човен, опустившись на мулисте дно, іноді ледь-ледь може відірватися від нього. Чому?
29.          Чому взуття водолазів, які виконують підводні роботи, має важкі свинцеві підошви? Як може водолаз вільно переміщатися в костюмі, який має масу більше 100 кг?
30.          Катамаран – це широкий човен, який плаває на двох великих поплавках, по одному з кожної сторони. У чому перевага човна такого типу?
31.          У земних умовах для випробувань космонавтів у стані невагомості застосовують різні способи. Один з них полягає в тому, що космонавт у спеціальному скафандрі занурюються у воду, в якій він не тоне і не спливає. За яких умов це можливо?
32.          Чи потоне у воді сталевий ключ в умовах невагомості, наприклад, на борту орбітальної станції, в середині якої підтримується нормальний тиск повітря?
33.          На книжку, що лежить на столі, діє сила тяжіння. Чи виконується під дією цієї сили в даному разі робота? Штовхаючи пальцем, пересувайте книжку по поверхні стола. Під дією якої сили переміщується книжка? Чи виконується під дією цієї сили робота?
34.          Перший літак, побудований в 1882 році інженером Можайським, мав два парових двигуни загальною потужністю 22 кВт. Визначте, яку роботу виконували ці двигуни за 0,5 год.
35.          У 1829 році в Англії Стефенсоном був побудований паровоз. Він мав потужність  9 кВт і розвивав швидкість 21,6 км/год. Яку силу опору він долав при цій швидкості руху?
36.          Чому, розрізаючи товстий папір або картон, розміщуємо їх ближче до осі ножиців?
37.          Чому сірник легко розламати посередині і важче відламати маленький кусочок від нього?
38.          Який найбільший вантаж Ви можете підняти, користуючись нерухомим блоком?
39.          В яких інструментах у слюсарній та столярних майстернях застосовують клин? Запишіть назви цих інструментів і вкажіть, яка частина інструмента є клином.
40.          Запас якої енергії має пружина заведеного ручного механічного годинника? Що означає завести пружину годинника?