Розв’язування експериментальних задач з фізики

 

 

З досвіду роботи вчителя фізики Малоснітинського академічного ліцею Фастівського району Київської області

Стеценко Тетяни Яківни

 

 

 

Вступ

  Фізика – експериментальна наука, і ця її особливість визначає низку специфічних завдань шкільного курсу фізики, спрямованих на засвоєння наукових методів пізнання. Саме через навчальний фізичний експеримент найефективніше здійснюється діяльнісний підхід до вивчення фізики.

    У навчальному процесі він реалізується у формі демонстраційного і фронтального експерименту, лабораторних робіт, фізичного практикуму, позаурочних дослідів і спостережень, тощо.  Очевидно, що формування узагальненого експериментального вміння – процес довготривалий, який вимагає систематичної роботи вчителя і учнів протягом усього часу навчання фізики в основній і старшій школі.

Серед різноманітних видів експериментальних робіт особливе місце займає виконання експериментальних завдань та  розв’язування експериментальних задач: якісних та кількісних. Експериментальні завдання, як правило, виконуються за наперед визначеним планом, аналогічно до лабораторної роботи.

Експериментальні задачі, на відміну від текстових, вимагають затрати значно більшого часу на їх підготовку і організацію пошуку розв'язку. Адже аналізуючи зміст задачі, з'ясовують не тільки суть фізичного процесу, а й те, які саме фізичні величини треба визначити і в який спосіб, які потрібно поставити досліди і як провести необхідні вимірювання. Це передбачає наявність в учителя та учнів достатньо розвинутих умінь і навичок в постановці фізичного експерименту. Однак, використання їх у навчальному процесі позитивно впливає на якість викладання фізики, на збагачення форм та методів, якими володіє вчитель. До числа тих переваг, які варті уваги, слід віднести наступні:

1. Експериментальні задачі сприяють підвищенню активності учнів на уроках, розвитку їх логічного мислення, привчають аналізувати фізичні явища, спонукають учнів до активних намагань власними силами здобувати знання, пізнавати оточуючий їх світ.

2. Експериментальні задачі допомагають уникати формалізму в знаннях учнів. Працюючи з експериментальними задачами учні переконуються на конкретних прикладах, що здобуті ними знання цілком застосовні до вирішення практичних питань, що за допомогою наявних фізичних знань можна передбачати фізичні явища, їх закономірності і навіть керувати цими явищами.

3. Самостійний розв'язок учнями експериментальних задач сприяє активному набуттю експериментальних умінь і навичок дослідницького характеру, розвитку їх творчих здібностей.

4. Аналіз експериментальних задач формує в учнів критичний підхід до результатів проведених ними вимірювань фізичних величин, спонукає враховувати реальні умови, в яких проводиться експеримент.

5. Здобуті учнями уміння і навички розв'язувати експериментальні задачі стають в нагоді при розв'язуванні як простих, так і складних розрахункових задач. Адже для розв'язку

експериментальної задачі учневі необхідно спочатку добре обміркувати фізичні явища або закономірності, про які йдеться в умові задачі, з'ясувати, які дані йому ще потрібно знайти, продумати способи і реальні можливості їх визначення, відшукати їх експериментально, і тільки на завершальному етапі підставити ці дані у формули.

Сьогодні склалася ситуація, коли вчитель повинен виконувати програму повною мірою, але матеріально-технічна база кабінетів фізики давно застаріла і не відповідає сучасним вимогам до постановки ні демонстраційного ні фронтального експерименту. Тому вчителі вимушені часто придумувати експериментальні завдання з використанням саморобних приладів. Причому важливим є те, що такі постановки демонстрацій повинні повністю відповідати правилам техніки безпеки, що не завжди можливо під час використання неспеціального обладнання. Тому цікаві знахідки в цій галузі є дуже корисними для вчителів фізики.

 

 

 

Методика розв’язування експериментальних задач

Місце експериментальних задач в курсі фізики середньої школи визначається їх особливим значенням для активізації навчального процесу. Застосування їх у кожному конкретному випадку визначається логікою структури уроку і його дидактичними цілями, наприклад:

1). На уроці вивчення нового навчального матеріалу експериментальні задачі можна використати в різних аспектах: на початку уроку – для висування проблеми і збудження пізнавальної активності учнів; у ході уроку – при вивченні фізичних властивостей тіл або речовин і дослідженні фізичних закономірностей; у кінці уроку – для закріплення нових знань.

2). На уроці закріплення знань і формування практичних умінь експериментальні задачі можна використати з тим, щоб навчити учнів застосовувати свої знання для розв'язування практичних завдань або вивчити будову і принцип дії приладу та виробити вміння користуватися ним.

3). На уроці узагальнення і поглиблення знань розв'язування експериментальних задач організовується для конкретизації змісту вивчених фізичних понять і встановлення нових зв'язків між фізичними величинами, для поширення вже відомих або відшукання нових методів вимірювання фізичних величин і встановлення нових відомостей про вивчене фізичне явище.

4). На уроці контролю і оцінювання знань розв'язування експериментальних задач може допомогти перевірити уміння учнів застосовувати знання в знайомих і незнайомих ситуаціях, уміння аналізувати факти і критично підходити до результатів навчального фізичного експерименту.

Особливо плідним може бути використання навчальних експериментальних задач для створення проблемних ситуацій на уроках фізики. Можна умовно виділити групи проблемних ситуацій, в яких можуть бути застосовані експериментальні задачі.

1). Перед учнями демонструють явище (властивість або процес). Учні повинні сформулювати запитання, яке у них виникає в ході досліду. Проблемою є причина, походження або пояснення цього явища. Наприклад, учні спостерігають відхилення стрілки гальванометра під час демонстрування явища електромагнітної індукції. Учні формулюють питання: “Чому стрілка гальванометра відхиляється? Чому в різних умовах вона відхиляється в різні боки? Які сили повертають стрілку назад?”

2). Учні спостерігають дослід, в якому показують залежності між фізичними величинами, що характеризують вже відоме явище. Знайомі учням і самі ці величини. Проблемою є встановлення залежностей між величинами.

3). Учитель пояснює зміст досліду, показує його схему і використовувані прилади. Учень повинен передбачити результати досліду і зробити висновки з пояснення учителя. Після обговорення розв'язують задачу.

4). Проблемні ситуації, які передбачають конструювання досліду. Пропонується набір приладів і формулюється мета. Учні самостійно складають установку і шукають відповіді на запитання задачі. Наприклад, маємо два бруски з міді і алюмінію однакового об'єму, динамометр, склянку з водою. Чи залежить виштовхувальна сила, що діє на бруски при їх зануренні у воду, від матеріалу брусків? Відповідь перевірити експериментально.

5). Експериментальні задачі, які виявляють суперечності у  знаннях учнів і спостережуваних явищах. Наприклад, учні знають, що при нагріванні металевих провідників їхній опір зростає. Складаємо коло, в якому є розчин кухонної солі в склянці з двома електродами. Якщо підігріти розчин, то сила струму в колі зростає. Це свідчить про зменшення опору. Виникає суперечність, яка потребує розв'язання.

6). Експериментальні задачі на виявлення схожості й відмінності у спостережуваних явищах.

7). Проблемні ситуації, спрямовані на відшукання практичних застосувань знань. Часто розв'язування таких задач приводить до відшукання оригінальних розв'язків. Наприклад, як розширити межі вимірювання сили струму амперметром? Як розширити межі вимірювання напруги вольтметром?

Розв'язок експериментальної задачі містить чотири важливих етапи:

1). З'ясування і усвідомлення умови задачі. Цей етап передбачає знайомство учнів з умовою задачі, де зосереджені певні твердження і вимоги, а також перелік (повний або частковий) необхідних приладів і матеріалів. Тут також передбачена оцінка конкретної фізичної ситуації за умовою задачі.

2). Складання плану проведення експерименту для розв'язку задачі. На даному етапі теоретично розробляється шлях експериментального пошуку, намічається порядок і послідовність виконання фізичних дослідів.

У випадку необхідності додаються демонстраційні чи лабораторні  прилади та матеріали.

3). Здійснення наміченого плану. Даний етап безпосередньо напрямлений на виконання фізичних дослідів у вигляді демонстраційного чи фронтального експерименту, проведення вимірювань, внаслідок чого саме й отримують та накопичують у відповідній кількості потрібні для розв'язування задачі, тобто для знаходження відповіді, експериментальні дані.

4). Експериментальна перевірка відповіді. На останньому етапі перевіряють вірогідність відповіді, аналізують отримані результати, здійснюють пошук інших способів розв'язку даної задачі.

Приклад. Визначити глибину занурення банки у воду.

1-й етап. Задачу поставлено, але ніяких числових даних для її розв'язування немає. Тому спочатку треба зрозуміти фізичний зміст даної експериментальної задачі. Зазначимо, що при проектуванні і будівництві судна, тобто ще задовго до спуску його на воду, кораблебудівники заздалегідь розраховують  глибину занурення судна у воду.  Щоб “судно” було досить стійким і не перекидалось у воді, кладемо на дно банки пісок, свинцевий шріт або залізні цвяхи. Для спрощення розрахунків беремо банку прямокутної або циліндричної форми. Якщо опустити банку у воду, то вона занурюватиметься доти, поки сила тяжіння, прикладена до банки, не дорівнюватиме архімедовій силі, що діє з боку води на банку,  тобто F_Т = F_А. Але виштовхувальна сила дорівнює силі тяжіння витісненої рідини: F_А = ρgV, де V – об'єм частини банки, що занурена у воду, а ρ– густина води. Отже, V = F_А /gρ.

2-й етап. З аналізу умови задачі, виконаного на першому етапі, видно, що для розв'язування цієї навчальної задачі потрібно знати масу банки, площу її основи і густину води.

3-й етап. Виконавши необхідні вимірювання і розрахувавши шукану глибину занурення, робимо відповідну позначку на банці. Опускаємо банку у воду і впевнюємось у правильності знайденого результату.

4-й етап. Занурюючи банку у воду, ми здійснюємо реальний процес, на який і була спрямована вся експериментальна задача. Зазначимо, що розрахунки були досить простими, оскільки банка мала правильну форму. У реальних суден підводна частина має складну форму і, відповідно, задача буде значно складнішою.

       Доступні експериментальні дослідження корисно давати як обов’язкове домашнє завдання, адже проведення цих робіт, як правило, збуджує зацікавленість у всіх учнів, а систематичне включення їх у навчальний процес сприяє формуванню глибокого пізнавального інтересу.

     В усіх без винятку експериментальних завданнях є резерв залучення учнів до елементів пошукової, конструкторської діяльності, до творчості, що є ефективним для самоосвіти та організації пізнавальної діяльності особистості.

    Як показує досвід, розв'язування експериментальних задач та виконання експериментальних завдань позитивно впливає на якість розв'язування учнями як текстових так і графічних задач, збагачує їх практичні уміння. Учні свідоміше підходять до процесу їх розв'язування, знаходячи в кожній фізичній задачі її експериментальну основу.

 

Приклади експериментальних завдань

Експериментальні завдання з тем «Вступ. Початкові відомості про будову речовини»

(7 клас)

1.Вимірювання розмірів бруска

Прилади й матеріали:

1) лінійка вимірювальна, 2) брусок дерев'яний.

Порядок виконання роботи:

• Обчисліть ціну поділки шкали лінійки.
• Вкажіть межі цієї шкали.
• Виміряйте лінійкою довжину, ширину, висоту бруска.
• Обчисліть об’єм бруска.

2. Вимірювання об'єму рідини за допомогою мензурки

Прилади й матеріали:

циліндр вимірювальний (мензурка), склянка з водою.

Порядок виконання роботи:

• Обчисліть ціну поділки шкали мензурки.
• Вкажіть межі цієї шкали.
• Виміряйте об'єм води в склянці за допомогою мензурки.

3.Вимірювання густини рідини

Прилади й матеріали:

1) терези навчальні, 2) гирі, 3) циліндр вимірювальний (мензурка), 4) склянка з водою.

Порядок виконання роботи:

• Запишіть: ціну поділки шкали мензурки; верхню межу шкали мензурки.
• Виміряйте масу склянки з водою за допомогою терезів.
• Перелийте воду зі склянки в мензурку і виміряйте масу порожньої склянки.
• Обчисліть масу води в мензурці.
• Виміряйте об'єм води в мензурці.
• Обчисліть густину води.

 4.Обчислення маси тіла за його густиною і об'ємом

Прилади й матеріали:

1) терези навчальні, 2) гирі, 3) циліндр вимірювальний (мензурка) з водою, 4) тіло неправильної форми на нитці, 5) таблиця густин.

Порядок виконання роботи:

• Запишіть назву речовини, з якої складається тіло неправильної форми.
• Знайдіть у таблиці значення густини цієї речовини.
• Виміряйте об'єм тіла за допомогою мензурки.
• Обчисліть масу тіла.
• Перевірте результат обчислення маси тіла за допомогою терезів.

5. Обчислення об'єму тіла за його густиною і масою

Прилади й матеріали:

1. терези навчальні, 2) гирі, 3) циліндр вимірювальний (мензурка) з водою, 4) тіло неправильної форми на нитці, б) таблиця густин.

Порядок виконання роботи:

• Запишіть назву речовини, з якого складається тіло неправильної форми.
• Знайдіть у таблиці значення густини цієї речовини.
• Виміряйте масу тіла за допомогою терезів.
• Обчисліть об'єм тіла.
• Перевірте результат обчислення об'єму тіла за допомогою мензурки.

 

Експериментальні завдання з розділу «Механіка»

6. Вивчення залежності сили тертя ковзання від роду тертьових поверхонь

Прилади й матеріали:

1) динамометр, 2) трибометр 3) важки з двома гачками -2 шт., 4) лист паперу, 5) лист наждачного паперу.

Порядок виконання роботи:

       -     Обчисліть ціну поділки шкали динамометра.

• Виміряйте силу тертя ковзання бруска з двома     вантажами: по поверхні трибометра,  по поверхні гладкого паперу, по поверхні наждачного паперу.

• Дайте відповідь на питання:

• Чи залежить сила тертя ковзання:

            а) від роду тертьових поверхонь?

            б) від шорсткості поверхонь, що труться?

• якими способами можна збільшити і зменшити силу тертя ковзання?

7. Вивчення залежності сили тертя ковзання від сили тиску і незалежності від площі тертьових поверхонь

Прилади та матеріали: 1) динамометр, 2) трибометр; 3) вантажі з  двома гачками - 2 шт.

Порядок виконання роботи:

• Обчисліть ціну поділки шкали динамометра.
• Покладіть на лінійку трибометра брусок найбільшою гранню, а на нього - вантаж і виміряйте силу тертя ковзання бруска по лінійці.
• Покладіть на брусок другий вантаж і знову виміряйте силу тертя ковзання бруска по лінійці.
• Покладіть на лінійку брусок меншою гранню, поставте на нього знову два вантажі і виміряйте силу тертя ковзання бруска по лінійці.
• Дайте відповідь на питання:

• Чи залежить сила тертя ковзання:

            а) від сили тиску?

            б) від площі тертьових поверхонь при сталій силі тиску?

8. Вимірювання ваги тіла за допомогою важеля

Прилади та матеріали:

1) важіль-лінійка, 2) лінійка вимірювальна, 3) динамометр, 4) вантаж двома гачками, 5) циліндр металевий, 6) штатив.

Порядок виконання роботи:

• Підвісьте важіль на осі, закріпленій у муфті штатива. Обертаючи гайки на кінцях важеля, встановіть його в горизонтальне положення.
• Підвісьте до лівої частини важеля металевий циліндр, а до правої - вантаж, попередньо вимірявши динамометром його вагу. Дослідним шляхом добийтеся рівноваги важеля з вантажем.
• Виміряйте плечі сил, що діють на важіль.
• Використовуючи правило рівноваги важеля, обчисліть вагу металевого циліндра.
• Виміряйте вагу металевого циліндра за допомогою динамометра і отриманий результат порівняйте з розрахованим.
• Дайте відповідь на питання:

• Чи зміниться результат досліду, якщо:

а) важіль врівноважити при іншій довжині плечей сил, що діють на нього?

б) циліндр підвісити до правої частини важеля, а вантаж - до лівої?

9. Обчислення виграшу в силі інструментів, в яких застосовано важіль

Прилади та матеріали: 1) ножиці, 2) кусачки, 3) плоскогубці, 4) лінійка вимірювальна.

Порядок виконання роботи:

• Ознайомтеся з будовою запропонованого вам інструменту, в якому застосовано важіль: знайдіть вісь обертання, точки прикладання сил.
• Виміряйте плечі сил.
• Обчисліть наближено, в яких межах може змінюватися виграш в силі при користуванні даним інструментом.
• Дайте відповідь на питання:

• Як потрібно розташовувати тканину в ножицях, щоб отримати найбільший виграш в силі?
• Як потрібно тримати кусачки в руці, щоб отримати найбільший виграш в силі?

10. Спостереження залежності кінетичної енергії тіла від його швидкості і маси

Прилади й матеріали:

1) кульки різної маси - 2 шт., 2) жолоб, 3) брусок, 4) стрічка вимірювальна, 5) штатив.

Порядок виконання роботи:

• Закріпіть жолоб в похилому положенні за допомогою штатива. До нижнього кінця жолоба приставте дерев'яний брусок
• Покладіть на середину жолоба кульку меншої маси і, відпустивши її, спостерігайте, як кулька, скотившись з жолоба і вдарившись об дерев'яний брусок, пересуне останній на деяку відстань, здійснюючи роботу з подолання сили тертя.
• Виміряйте відстань, на яку перемістився брусок.
• Повторіть дослід, пустивши кульку з верхнього кінця жолоба, і знову виміряйте відстань, на яку перемістився брусок.
• Пустіть з середини жолоба кульку більшої маси і знову виміряйте переміщення бруска.

11. Вимірювання модулів кутової і лінійної швидкостей тіла при рівномірному русі по колу

Прилади та матеріали:

1. кулька діаметром 25 мм на нитці довжиною 200 мм, 2) лінійка вимірювальна 30-35 см з міліметровими поділками, 3) годинник з секундною стрілкою або метроном механічний (один на клас).

Порядок виконання роботи:

• Підніміть кульку за кінець нитки над лінійкою і приведіть його в рівномірний рух по колу так, щоб він при обертанні кожен раз проходив через нульову й, наприклад, десяту поділки шкали. Виміряйте час, наприклад, 30 повних обертів кульки.
• Знаючи час руху, кількість обертів і радіус кола, обчисліть модулі кутової і лінійної швидкостей руху кульки.
• Дайте відповідь на питання:

• Чи зміниться час одного оберту кульки, якщо брати, наприклад, не 30, а 60 обертів? Коли результат буде точнішим?
• Чи зміниться час одного оберту кульки, якщо її радіус обертання (на тій же нитці) зменшити в 2 рази?
• Як зміняться модулі кутової і лінійної швидкостей кульки, якщо її радіус обертання збільшити в 2 рази?

12. Вимірювання модуля доцентрового прискорення тіла при рівномірному русі по колу

Прилади та матеріали:

ті ж, що в завданні 11.

Порядок виконання роботи

• Виконайте пп. 1, 2 завдання 11.
• Знаючи час руху, кількість обертів і радіус обертання, обчисліть модуль доцентрового прискорення кульки.
• Дайте відповідь на питання:

• Як зміниться модуль доцентрового прискорення кульки, якщо кількість її обертів за одиницю часу збільшити в 2 рази?
• Як зміниться модуль доцентрового прискорення кульки, якщо радіус її обертання збільшити в 2 рази?

13. Спостереження залежності модулів сил натягу ниток від кута між ними при сталій рівнодійній силі

Прилади та матеріали:

1. вантаж масою 100 г з двома гачками, 2) динамометри навчальні - 2 шт., 3) нитка довжиною 200 мм з петлями на кінцях.

Порядок виконання роботи:

• З'єднайте динамометри ниткою. На нитку підвісьте вантаж масою 100 г, як показано на малюнку.
• Змінюючи кут між нитками від 30 до 150 °, спостерігайте за показами динамометрів.
• Дайте відповідь на питання:

• Чому дорівнюють модулі сил натягу ниток? Чи змінювалися  вони під час досліду?
• Чому дорівнює модуль рівнодійної двох сил натягу ниток? Чи змінювався він під час досліду?
• Що можна сказати про залежність модулів сил натягу ниток від кута між ними при сталій рівнодійній силі?

14. Спостереження зміни модуля ваги тіла, що рухається з прискоренням

Прилади та матеріали:

1) динамометр навчальний, 2) вантаж масою 100 г з двома гачками, 3) нитка довжиною 200 мм з петлями на кінцях.

Порядок виконання роботи:

• Підвісьте до динамометра вантаж на нитці і виміряйте модуль ваги вантажу.
• Швидко підніміть динамометр з вантажем, а потім опустіть. Спостерігайте за показами динамометра під час руху вантажу. Дослід повторити кілька разів.
• Визначити вагу вантажу при русі з прискоренням вгору (вниз).
• Обчислити прискорення, з яким рухається вантаж.
• Відхиліть вантаж в бік на деякий кут і відпустіть. Спостерігайте за показами динамометра під час коливань вантажу.
•  Дайте відповідь на питання:

• Чи змінюється швидкість вантажу при його коливаннях?
• Чи змінюються прискорення і вага вантажу при його коливаннях?
• Як змінюються доцентрове прискорення і вага вантажу при його коливаннях?
• У яких точках траєкторії доцентрове прискорення і вага вантажу за модулем найбільші, в яких найменші?

15. З'ясування умов рівноваги тіла, що має вісь обертання, при дії на нього кількох сил

Прилади та матеріали:

 1) лист картону розміром 150х150 мм з, двома нитяними петлями, 2) динамометри навчальні-2 шт., 3) лист картону розміром 240х340 мм з забитим цвяхом, 4) косинець учнівський, 5) лінійка вимірювальна 30-35 см з міліметровими поділками, 6) олівець.

Порядок виконання роботи:

•  Надіньте на цвях лист картону. Закріпіть динамометри за петлі, натягніть їх з силами приблизно 2 і 3 Н і розташуйте петлі під кутом 100-120 ° один до одного, як показано на малюнку. Переконайтеся, що лист картону при його відхиленні повертається в попередній стан.
•  Виміряйте модулі прикладених сил (вагою картону знехтуйте).
• Дайте відповідь на питання:

• Скільки сил діє на картон?
• Чому дорівнює модуль рівнодійної прикладених до картону сил?

• На аркуші картону проведіть відрізки прямих ліній, уздовж яких діють сили, і за допомогою косинця побудуйте плечі цих сил.
• Виміряйте плечі сил.
• Обчисліть моменти діючих сил і їх алгебраїчну суму. За якої умови тіло із закріпленою віссю обертання знаходиться в стані рівноваги?

16. Вивчення закону збереження імпульсу при пружному зіткненні тіл

Прилади та матеріали:

1) кульки діаметром 25 мм - 2 шт., 2) нитка довжиною 500 мм, 3) штатив для фронтальних робіт.

Порядок виконання роботи:

• З'єднайте кульки ниткою і підвісьте їх на штативі.
• Положення кульок відрегулюйте так, щоб їх центри знаходилися на одній горизонтальній лінії.
• Відхиліть кульки в протилежні сторони на 4-5 см від положення рівноваги і відпустіть їх. Помітьте відхилення кульок після удару. Дослід повторіть 2-3 рази.

• Відпустіть одну відведену кульку і помітьте відхилення кульок після удару. Дослід повторіть 2-3 рази.

• Дайте відповідь на питання:

• Чому дорівнює загальний імпульс кульок до взаємодії?
• Чи однакові імпульси набули кульки після взаємодії?
• Чому дорівнює загальний імпульс кульок після взаємодії?

17. Вимірювання ККД рухомого блоку

Прилади та матеріали: 1) блок,2) динамометр навчальний, 3) стрічка вимірювальна з сантиметровими поділками, 4) вантажі масою по 100 г з двома гачками - 3 шт., 5) штатив для фронтальних робіт, 6) нитка довжиною 50 см з петлями на кінцях.

Порядок виконання роботи:

• Зберіть установку з рухомим блоком, як показано на малюнку. Через блок перекиньте нитку. Один кінець нитки зачепіть за лапку штативу, другий - за гачок динамометра. До блоку підвісьте три вантажі масою по 100 г.
• Візьміть динамометр в руку, розташуєте його вертикально так, щоб блок з вантажами висів на нитках, і виміряйте модуль сили натягу нитки.
• Підніміть рівномірно вантажі на деяку висоту і виміряйте модулі переміщень вантажів та динамометра відносно столу.
• Обчисліть корисну і затрачену роботу.
• Обчисліть ККД рухомого блоку.
• Дайте відповідь на питання:

• Який виграш у силі дає рухомий блок?
• Чи можна за допомогою рухомого блоку отримати виграш у роботі?
• Як підвищити ККД рухомого блоку?

 

Експериментальні завдання з теми «Електричний струм»

 

18.  Знайти питомий опір дроту реостата.

Приклади та матеріали: реостат, лінійка, штангенциркуль.

19.  Визначити опір реостата.

Приклади та матеріали: два резистори з відомим і невідомим опором, два амперметри, джерело постійного струму, з’єднувальні проводи.

20.  Визначити опір лампи розжарення. Обчислити роботу струму в ній за 2 год.

 

Експериментальні задачі з використанням нестандартного обладнання

Розрахункові задачі

Задача 1.  Визначення маси та об’єму краплі рідини (однієї або цілого набору рідин).

 Обладнання: склянки з рідинами, терези з різновагами, прозорі футляри від кулькових ручок, кришечки від пляшок з напоями, мірний посуд з мінімальною ціною поділки.

Розв’язання.

Наповнити футляр кулькової ручки досліджуваною рідиною. Поступово відкручуючи ковпачок, накрапати 20-30 крапель в кришечку, що попередньо зрівноважена на важільних терезах.

Маса краплі   m₁ = , де m_∑ - загальна маса крапель, кг; N – кількість крапель.

В разі проведення фронтального експерименту доцільно в деяких футлярах збільшити діаметр, а також змінювати склад та температуру розчинів.

 

Задача 2. Визначення густини розчину за законом Архімеда.

Три однакові за об’ємом тіла, наприклад, кульки (металева, гумова та пластмасова) занурити в рідину, густина якої дорівнює середній густині одного з тіл. За умови якісно поставленої демонстрації одне з тіл перебуватиме в стані байдужої рівноваги з рідиною.  F_A = mg → ρ_рgV_т = ρ_тgV_т.

= . З довідника або експериментально визначається середня густина тіла ρ_т.

 

 Задача3. В дві однакові прозорі пляшки (пластикові) налити різні рідини, густина однієї з яких відома (доцільно взяти воду). Визначити густину невідомої рідини.

Розв’язання.

 Рівень рідини в обох пляшках однаковий. Дві довгі трубки (приблизно на 2/3 пляшки), з’єднані Т-подібним трійником (можна виготовити з корпусу кулькової ручки або з трубок крапельниці медичної) занурити на такі глибини, щоб при продуванні повітря через трійник досягти появи бульбашок в обох пляшках.

Густина невідомої рідини визначається за умови однакового гідростатичного тиску в обох пляшках:

ρ₁h₁g = ρ₂h₂g,      звідки       ρ₂ =ρ₁h₁/h_2.

 

Задача 4. Оцінити атмосферний тиск біля поверхні Землі.

Обладнання: «липучка» від будь-якого побутового пристрою, побутовий кантер  (терези для зважування з гачком). 

Розв’язання.

Прикріпити гачок кантера до «липучки».

За означенням тиск P дорівнює

P =F/S, де F – сила, яку треба прикласти, щоб подолати атмосферний тиск, S – площа присоски –«липучки».

Приєднати «липучку» до будь-якої гладенької (скляної чи полірованої) поверхні. Тримаючи кантер за кільце, спробувати відірвати «липучку» від поверхні, спостерігаючи за стрілкою кантера.

Стандартна «липучка» має розмір S ≈ 7см² ≈ 7∙10^-4 м².  Отримані покази кантера: F ≈ 70 Н.

Отже, тиск атмосфери, що був подоланий в результаті досліду

P = F/ S ≈ 70/ 7∙10^-4 ≈1∙10⁵ (Н/м²).

Одержаний результат збігається із загальновідомим значенням

P = 101325 Па = 1∙10⁵ Па.

 

Задача5. Яку роботу треба виконати, щоб утворити мильну бульбашку? Плівку якої товщини має бульбашка?  Результати вимірювань (які саме вимірювання треба зробити, необхідне обладнання визначити самостійно) та обчислень подати у вигляді таблиці.

Примітка. Це завдання може бути використаним на факультативних заняттях.                                                                          

Розв’язання:

Зважити на терезах порожню воронку (m₁).

Зважити на терезах воронку після занурення її в мильний розчин (m₂).

Визначити масу мильної бульбашки: m = m₂ – m₁ (кг).

 Надути бульбашку максимально можливого розміру, виміряти її розмір, тобто діаметр – d (м).

Розрахувати об’єм бульбашки:

(м³).  

Розрахувати площу оболонки:

S = 4πR² = πd² (м²).

Робота, яку необхідно виконати під час надування бульбашки (ізотермічне збільшення площі поверхні рідини): A = σS₁.

Врахувавши наявність у бульбашки двох поверхонь (внутрішньої та зовнішньої) та, вважаючи їх площі однаковими, одержимо:

 A = σ∙2S₁ = σ∙2∙4πd² = 8 πd².

Товщина плівки знаходиться за умови h = V/S =m/ρS.

[h] = [кг∙м³/кг∙м²] = [м].

 

Якісні задачі – фокуси

 

Задача 1. ( Чарівна картоплина) Занурити картоплину у скляну посудину, наполовину заповнену водою. Картоплина плаває на поверхні. Підливати обережно воду через лійку по стінці посудини, поки вона не заповниться. На здивування учнів, картопля залишається майже на попередньому рівні.

Запитання

• Чому спочатку картоплина плавала на поверхні, адже відомо, що у прісній воді вона тоне?
• Чому картоплина залишилася майже на попередньому рівні після того, як долили води?
• Чому воду треба було доливати обережно, по стінці посудини?
• Чому картоплина відносно банки трохи піднялась?

Пояснення явища

Картопля у прісній воді тоне, а в солоній – спливає, тому можна зробити висновок, що в посудині спочатку була солона вода, а потім додали прісну воду. Відносно рівня солоної води картоплина трохи спливає.

Примітка

Для демонстрації розчин солі треба зробити перенасиченим, а потім добре профільтрувати, щоб прозорість його і прозорість прісної води не відрізнялись.

 

Задача 2 ( Картопляна гармата) Встановити захисний прозорий екран. Обидва кінці скляної трубки завдовжки 15 см закрити пробками з картоплі. Для цього зробити із картоплини пластину товщиною 1,5 см і вставити в неї кінці трубки. За допомогою спиртівки нагріти середину трубки. Пробки вилетять.

Запитання

• Чому пробки вилітають з трубки?
• Чому пробки для цього досліду краще робити з картоплі, а не з гуми?
• Як змінюється температура повітря під час виштовхування пробок?
• Чи дорівнює кінетична енергія пробок зміні внутрішньої енергії повітря в трубці?

Пояснення явища

Повітря у трубці нагрівається за сталого об’єму, тому тиск збільшується. Як тільки сила різниці тисків повітря у трубці й атмосферного повітря стає більшою за силу тертя спокою між пробкою і трубкою, повітря розширюється й виштовхує пробки.

 

Задача 3 (хустинка - насос). Взяти колбу з пробкою, через яку пропустити скляну трубку діаметром 4-6 мм і довжиною 15-20 см. Колбу перевернути, а  трубку опустити у склянку з підфарбованою водою. Якщо на дно колби крапнути кілька крапель спирту чи покласти вогку хустинку, вода у трубці підніметься.

Запитання

• Як змінилася температура повітря в колбі? Чому?
• Як змінився тиск повітря в колбі?
• Як буде поводити себе стовпчик води у трубці, якщо хустинка повністю висохне?

Пояснення явища

Рідина випаровується. Цей процес пов’язаний із поглинанням тепла, яке забирається від колби, і повітря, що міститься всередині. Тиск повітря в колбі падає. Вода під дією атмосферного тиску піднімається в трубці.

 

Задача 4 (Дивна свічка). Для демонстрації необхідно мати свічку висотою 10-12 см і лійку з будь-якого матеріалу. Через  лійку подути на полум’я свічки. Полум’я не тільки не загасне, а й відхилиться в напрямку до лійки!

Запитання

• Де тиск повітря буде найменшим?
• Чому полум’я свічки відхиляється в напрямку до лійки?
• Куди відхилиться полум’я, якщо втягувати повітря в себе?

Пояснення явища

Якщо видувати повітря через лійку, то напроти розтруба утворюються вихори із зоною зниженого тиску. Під дією сили різниці тисків полум’я свічки відхиляється до лійки.

 

Задача 5 (Дві пляшки). Взяти дві однакові пляшки, заповнені водою до однакового рівня. До трійника під’єднати гумові трубки, дві з яких повинні бути однакової довжини. Щоб трубки можна було розрізнити, на одну з них наклеїти смужку ізоляційної стрічки. Опустити їх у пляшки на однакову глибину і несильно подути у трійник. Бульбашки повітря будуть виходити тільки з однієї трубки. Поміняти трубки місцями. Повторити дослід і помітити, що бульбашки будуть виходити з іншої трубки.

Запитання

• Чому повітря виходить тільки через одну трубку?
• Що станеться, якщо повільно піднімати кінець трубки, з якої виходить повітря?
• Чи можлива ситуація, коли повітря виходить зразу ж з обох трубок?

Пояснення явища

У цьому досліді однакове все, крім рідин у пляшках. В одній пляшці знаходиться прісна вода, а в іншій – розчин солі. На кінцях трубки, яка занурена у розчин солі, тиск стовпа рідини більший, ніж на кінці трубки, зануреної у прісну воду, тому повітря виходить з кінця.

 

Задача 6 (Картопляний елемент).  Для проведення досліду необхідно мати картоплину, два мідних провідники, залізний цвях і гальванометр. З’єднати їх послідовно. Ви побачите, що стрілка гальванометра відхилиться, отже, через нього проходить струм. Картоплина стала джерелом живлення!

Запитання

• Як пояснити появу електричного струму в цьому колі?
• Чи збільшиться різниця потенціалів між залізним цвяшком і мідним дротом, якщо вставити в картоплину не один, а два цвяшки?
• У якому випадку струм у колі буде більшим: із використанням картоплини чи лимона? Чому?

Пояснення явища

Залізний і мідний провідники утворюють гальванічну пару. Завдяки електрохімічним реакціям окиснення, які відбуваються із залізом і міддю середині картоплини, між ними утворюється певна різниця електричних потенціалів. Якщо замкнути це коло, через гальванометр проходитиме електричний струм.

Примітка

Замість картоплини можна використати яблуко, лимон та інші овочі або фрукти.

 

Задача 7 (Танцююча стрічка). Стрічку з алюмінієвої фольги покласти на стіл під чотири підковоподібні магніти й увімкнути в коло постійного струму через перемикач. Змінюючи перемикачем напрямок струму в стрічці, можна побачити, що вона змінюватиме свою форму.

Запитання

• Що спричиняє зміну форми стрічки?
• Від чого залежить висота підйому стрічки?
• Чи буде можливою ця демонстрація, якщо полюси кожного з магнітів з’єднати сталевими пластинами?

Пояснення явища

На провідник зі струмом, розташований у магнітному полі, діє сила Ампера, напрямок якої визначається за  правилом лівої руки. Стрілка виштовхується або втягується у простір між полюсами магніту залежно від напрямку дії сили Ампера.

 

Приклади  домашніх експериментальних задач для 7 - 9 класів

 

1. Визначте довжину лінії і площу плоскої фігури.
2. Визначте товщину нитки, тонкого мідного дроту,

      монети, діаметра зернятка пшона (на вибір).

3. Виміряйте лінійні розміри господарського мила чи сірникової коробки. Обчисліть їх об'єм.
4. Визначте середній об'єм краплини води.
5.  Обчисліть об’єм повітря, що заповнює вашу спальню.
6. Знаючи середню довжину кроку, виміряйте відстань від вашого дому до школи.
7. Візьміть швейну котушку, порахуйте скільки витків на її поверхні і виміряйте довжину, яку займають ці витки. Визначте товщину швейної нитки. Результат виразіть у міліметрах і сантиметрах.
8. Візьміть моток дроту. Визначте довжину проводу, не розмотуючи його, маючи терези з важками і лінійку.
9. Визначте з якою швидкістю ви пробігаєте 100 м, вважаючи рух рівномірним.
10. Покладіть на склянку картонну смужку і на неї монету. Що станеться з монетою, якщо різко висмикнути смужку?
11. З масштабної лінійки та двох однакових коробок виготовте терези. Важками можуть служити монети. За допомогою цих терезів визначте середню масу сірника, зваживши коробку з сірниками та без сірників.
12. Обчисліть тиск, який ви створюєте на підлогу, коли стоїте на одній та двох ногах. Площу дотику взуття до підлоги виміряйте, користуючись папером із зошита в клітинку.
13. Обчисліть потужність, яку ви розвиваєте, піднімаючись з першого поверху на другий.
14. До невеликої свічки знизу прикріплюють тягарець так, щоб свічка плавала у посудині з водою. Верхній кінець свічки при цьому ледь виступає над водою. Свічку запалюють. Як довго горітиме свічка?
15. Відмітьте температуру, яку показує ваш кімнатний термометр. Шматочок тонкої тканини змочіть водою й обгорніть нею кульку термометра. Простежте, яку температуру покаже термометр через 2; 4; 6 хв. 
16. Визначити швидкість і характер руху бульбашки повітря в скляній трубці наповненій водою.
17. Розрахувати середню швидкість переміщення іграшкового заводного автомобіля.
18. Визначити середню швидкість руху кульки, що скочується з похилої площини.
19. Що має більшу густину: вода чи молоко? У скільки разів? (Можна брати будь-які інші рідини).
20. Визначити густину картоплі, цибулі, буряка і т.д.
21. Визначте вага бруска, користуючись  лінійкою.
22. Маса одного бруска в n разів більша, ніж маса другого. Чи можуть ці тіла чинити однаковий тиск на стіл? У якому випадку? Перевірте на досліді.
23. Визначте тиск води на дно склянки з допомогою лінійки. Розчиніть в цій склянці 50 г кухонної солі. Як зміниться при цьому тиск? Чому? Спробуйте визначити тиск розчину в цьому випадку.
24. Обчисліть силу, необхідну для відриву присоски від поверхні столу.
25. Виготовте пліт (наприклад, із сірників) і розрахуйте його вантажопідйомність. Перевірте розрахунки за допомогою експерименту.
26. Візьміть електричну лампу. Визначте її опір та номінальну силу струму.
27. За показниками електролічильника визначте вартість спожитої вашою сім’єю електроенергії за добу. Запропонуйте можливі шляхи її економії.

Уроки розв’язування експериментальних задач

Фрагмент уроку розв’язування експериментальних задач у 7 класі

(Завдання можуть бути також використані в 9-10 класах при вивченні відповідного матеріалу).

Тема уроку: Розв’язування експериментальних задач

Мета уроку: Подальший розвиток вміння учнів застосовувати отримані знання на практиці.

Повторення та узагальнення вивченого матеріалу, перевірка глибини засвоєння  знань.

Розвиток пізнавального інтересу, уваги, логічного мислення.

Виховання в учнів почуття колективізму та вміння поєднувати індивідуальну роботу з колективною.

Тип уроку: урок формування практичних умінь і навичок

Методичні рекомендації: (Учні поділяються на групи, кожна з яких отримує маршрутний лист та пам’ятку щодо виконання експериментальних завдань.)

Пам'ятка щодо виконання експериментальних завдань:

• Виконати завдання теоретично, отримати відповідь.
• Скласти план проведення експерименту, пригадати правила техніки безпеки при роботі з відповідними приладами;
• Перевірити отриманий результат експериментально.
• Зробити висновок.
• Перейти до наступної експериментальної задачі.

1 група

Експериментальна задача з теми: Робота сили тяжіння.

Лінійку довжиною 1 м, що лежить на столі, учень поставив вертикально. Яка робота при цьому була здійснена, якщо вага лінійки 2Н?

Прилади та матеріали: Лінійка довжиною 1 м., динамометр.

2 група

Експериментальна задача з теми: Момент сили.

Стержень масою 0,5 кг лежить на горизонтальній поверхні. Який мінімальною силою F можна підняти кінець стержня?.

Прилади та матеріали: стержень від штатива, динамометр, важки, нитка, лінійка.

3 група

Експериментальна задача з теми: Архімедова сила.

Тіло неправильної форми підвішене на динамометрі. Після того як тіло повністю занурили у воду, покази динамометра змінилися. Визначте густину матеріалу тіла.

Прилади та матеріали: штатив з муфтою і лапкою, склянка з водою, динамометр, тіло неправильної форми (фарфоровий ролик, гиря, болт).

4 група

Експериментальна задача з теми: Умова рівноваги важеля.

На нитках в горизонтальному положенні підвішений по центру однорідний металевий стержень сталого перерізу. Чи порушиться рівновага, якщо праворуч від точки підвісу стержень зігнути?

Прилади та матеріали: металевий стержень (шматок товстого дроту), штатив, нитка, лінійка.

5 група

Експериментальна задача з теми: Блоки. "Золоте правило механіки".

Який виграш у силі n дає система, складена з двох рухомих і двох нерухомих блоків

Прилади та матеріали: 2 штативи з муфтами та лапками, 4 блоки, нитка, металевий стрижень, прямокутний вантаж, динамометр.

 

 

 

Фрагмент узагальнюючого уроку розв’язування експериментальних задач в 11 класі

Тема уроку: Розв’язування задач «Що може лінійка»

Мета уроку: Узагальнити знання учнів з різних тем курсу фізики, формувати практичні уміння і навички вимірювання фізичних величин. Розвивати логічне мислення і винахідливість. Виховувати вміння працювати в команді.

Тип уроку: урок узагальнення і систематизації знань

Обладнання: Демонстраційне (виставляється тільки на вчительському столі): метр - лінійка (3 шт.), лабораторні терези і важки до них, секундомір або метроном, лампа на підставці (на 3 - 6 В), джерело живлення для неї;

Лабораторне  (на кожен стіл): учнівська лінійка, довідник з фізики або таблиці фізичних величин, комплект з 10 наборів найпростішого обладнання (вказано до кожного завдання).

Методичні рекомендації: урок зручніше проводити спареним. На початку уроку проводиться вступна бесіда:

Сьогодні у нас незвичайний урок повторення. Вам доведеться пригадати багато з того, що вивчалося в попередні роки, а також виявити свою винахідливість. Вам знадобиться синтез знань та видумки. Це незвичайні задачі: всі вони розв’язуються за допомогою лінійки. Так, звичайної лінійки, але жодних інструкцій не буде.

 (Клас доцільно поділити на групи, кожна з яких буде самостійно планувати експеримент, а потім методом «мозкового штурму» приходити до спільного рішення).

Завдання з курсу 7 класу

1.  Накреслити на дошці відрізок довжиною в один метр.

(Це завдання перевіряє ваш окомір.). Перевірити результат за допомогою лінійки.

 

2. Визначити з допомогою лінійки масу тіла.

(Або за допомогою лінійки "зважити" тіло неправильної форми).

Обладнання:  штатив, важіль - лінійка, монети по 1 і 5 копійок, тіло неправильної форми, нитка;

 

3. Лінійкою "зважити" повітря в фізкабінеті.

Визначити лінійні розміри кабінету, його об’єм, знайти в таблиці густину повітря і обчислити його масу за формулою m =ρV.

 

4. Лінійкою "виміряти" жорсткість пружини.

Обладнання:  пружина, калориметричний циліндр

Визначити діаметр циліндра і його висоту, обчислити об'єм; взяти з таблиці густину речовини, за формулою m =ρV знайти масу циліндра, потім його вагу P = mg.

Якщо до пружини підвісити тіло масою m, то  на неї буде діяти сила пружності

F_пр. = P.

Лінійкою виміряти видовження пружини x та із закону Гука визначити жорсткість пружини: k = F_пр./x .

 

5. Лінійкою "виміряти" тиск води.

Обладнання: скляна циліндрична мензурка, посудина з водою, смужка кольорової липкої стрічки, якою фіксують потрібну глибину.

В мензурку налити води, виміряти лінійкою висоту стовпа рідини і за формулою

 p = ρgh розрахувати тиск цього стовпа.

 

Завдання з курсу 8 класу

 

6. Лінійкою "виміряти" внутрішню енергію шматка вугілля прямокутної форми.

Обладнання: прямокутний брусок кам'яного вугілля.

Визначити лінійкою розміри бруска і обчислити об’єм вугілля (V = авс); за формулою

m =ρV визначити його масу, взявши значення густини з таблиці; за таблицею знайти теплоту згоряння палива q і порахувати за формулою Q = qm, яка кількість внутрішньої енергії виділить вугілля під час згоряння.

 

7. Дізнатися, використовуючи лінійку, питомий опір матеріалу, з якого виготовлена обмотка реостата.

Обладнання: лабораторний реостат, опір якого відомий.

Виміряти лінійкою частину обмотки реостата, що складається, наприклад, з 10 витків. Поділивши отримане число на 10, будемо знати товщину дроту, тобто його діаметр d. Переріз дроту розрахуємо за формулою S = πd²/4. Виміряємо лінійкою діаметр витка дроту обмотки D; знаючи цю величину, знайдемо довжину витка: l₁= πD. Порахувавши їх кількість N, визначимо довжину дроту l = l₁N, звідси   ρ = RS/l.

 

 

Завдання з курсу 9-10 класу

 

8. Лінійкою "визначити" час падіння кульки з лабораторного столу.

Обладнання:  металева кулька

Виміряти лінійкою висоту столу; використати формулу h = gt²/2 для розрахунку висоти вільного падіння тіла і з неї визначити t - час: t = . Отриманий результат перевіряється за допомогою секундоміра.

 

9. Користуючись тільки лінійкою, визначити швидкість реакції людини.

Де і для чого можна застосувати запропонований вам експеримент?

 

10. Визначити з допомогою лінійки коефіцієнт тертя.

Обладнання:   лабораторний трибометр, брусок, кулька, коробочка з сухим піском.

Під лінійку підкласти брусок і зробити з неї похилу площину; у нижній частині похилої площини рівним шаром розсипати пісок. Утримуючи кульку на вершині похилої площини, виміряти її висоту h над столом і обчислити потенціальну енергію W = mgh. Відпустити кульку; вона скотиться і загальмується в піску. Її енергія перейде в роботу A з подолання сили тертя на гальмівному шляху s:

A = μmgs. За законом збереження енергії  mgh = μmgs;  звідки

 μ = gh/s. Якщо виміряти s, то легко розрахувати μ.

11. Визначити з допомогою лінійки кількість молекул у тілі та масу молекули речовини, з якої складається тіло.

Обладнання: брусок з навчального набору для визначення густини речовин (мідний, залізний або алюмінієвий);

Визначити лінійкою розміри бруска і розрахувати його об’єм і масу. За таблицею Менделєєва знайти молярну масу M речовини і обчислити масу однієї молекули m₀ за формулою m₀ = M/N_А. Кількість молекул N можна дізнатися, поділивши масу даної речовини m на масу однієї молекули або за формулою N=mN_A/M.

Завдання з курсу 11 класу

 

12. Лінійкою "визначити" довжину світлової хвилі.

Обладнання: дифракційна решітка, лінійка, джерело світла.

Задача аналогічна до відповідної лабораторної роботи.

 

Задачі експериментального туру шкільної олімпіади

1. Визначте площу СD – диска. Обладнання: СD – диск, міліметровий папір.
2. Запропонуйте спосіб вимірювання товщини аркуша паперу  (наприклад  підручника із фізики). Яке ще обладнання знадобиться?
3. Визначити масу повітря в кімнаті.
4. Використовуючи терези, важки, мензурку і посудину з водою, визначити, чи однорідне дане тіло.
5. Як, користуючись терезами і набором гир, можна знайти місткість (тобто внутрішній об'єм) каструлі.
6. Необхідно якомога точніше дізнатися діаметр порівняно тонкої дротини, якщо є тільки шкільний  зошит в клітку і олівець.
7. Скляна пробка має всередині порожнину. Чи можна за допомогою ваг, набору гир і посудини з водою визначити об’єм порожнини, не розбиваючи пробки? Якщо можна, то як?
8. Як виміряти діаметр футбольного м'яча за допомогою жорсткої лінійки?
9. Визначити місткість даного флакона з водою, використовуючи тільки терези  і важки.
10. Є 8 однакових за розмірами і виглядом кульок, але в одній з них є порожнина. Як визначити, яка кулька має порожнину, користуючись лише терезами без гир, причому дозволяється здійснити лише два зважування.
11. Визначити висоту дерева в сонячний день, користуючись лінійкою.(На дерево не вилазити!).
12. Визначити довжину дроту в мотку, не розмотуючи його, якщо є терези, важки і масштабна лінійка.
13. Як визначити густину канцелярської скріпки?
14. Циліндрична каструля до верху заповнена водою. Як відлити рівно половину води?
15. Як покласти легку дерев'яну кульку, що знаходиться на столі, в банку, не торкаючись до неї руками і не підкочуючи її до краю столу?
16. Визначте масу лінійки.  Обладнання: лінійка, тіло відомої маси (монета 5 коп. – 4,32г).
17. Визначте коефіцієнт тертя ковзання бруска по  столу. Обладнання: Дерев’яний брусок ( у формі прямокутного паралелепіпеда), олівець, лінійка
18. Як за допомогою терезів, набору гир і посудини з водою визначити густину каменя, якщо його об’єм неможливо виміряти безпосередньо.
19. З'ясувати експериментально, яка з сил більша і у скільки разів: вага бруска або сила тяги при рівномірному його русі по поверхні столу?
20. Як за допомогою закону Архімеда визначити об'єм тіла? Обладнання: тіло масою 1 кг з набору вантажів, динамометр, посудину з водою.
21. Як визначити масу даного тіла за допомогою штатива, пружини, лінійки і єдиної гирі відомої маси.
22. Визначити густину невідомої рідини, маючи лінійку, дерев'яний брусок, посудину і воду.
23. Використовуючи динамометр і латунну гирю масою 200г, визначити густину даної рідини.
24. Користуючись динамометром, визначити скільки виллється води з відливної посудини, якщо в неї занурити  даний шматок пластиліну (густина 1,3 г/см³). Відповідь перевірити за допомогою мензурки.
25. Як за допомогою гумової трубки перелити воду в склянку? Відповідь обґрунтувати та підтвердити дослідом.
26. На столі лежить скляна пластинка прямокутної форми, на ній - шматок свинцю. Є мензурка і масштабна лінійка. Визначити середній тиск скляної пластинки на поверхню столу (густина скла - 2,6 г / см³).
27. Визначити густину дробу.

Обладнання: шприц із закритим кінчиком, склянка з водою, дріб.

Варіант розв’язання: Поміщаємо дріб у шприц і, зануривши його у воду, помічаємо глибину занурення. Виймаємо дріб. Замість нього наливаємо у шприц стільки води, щоб він затонув на ту саму глибину. Маса води у шприці буде дорівнювати масі дробу m.

Об’єм дробу теж можна визначити за допомогою шприца. Спочатку наливаємо у шприц воду. Потім вкидаємо у воду дріб, різниця рівнів води покаже об’єм дробу V. Густину дробу знаходимо за формулою ρ=m/V.

 

28. Чи можна термометром, розрахованим на температуру до 50°С, виміряти температуру води, більшу за 50°С?

Варіант розв’язання: щоб визначити термометром температуру гарячої води, досить змішати однакові за об’ємом гарячу і холодну воду, виміряти температуру суміші. Кількість теплоти, що віддасть гаряча вода: Q=cm(t₁-t). Холодна вода одержує кількість теплоти: Q=cm(t-t₂), де t₁ – температура гарячої води, t₂- температура холодної води; t – температура суміші. З рівняння  Q₁= Q₂ одержимо: t₁ = 2t – t₂. При температурі холодної води 0°С шукана температура вдвічі більша від температури суміші.

29. Візьміть шматок мідного дроту довільної довжини. Користуючись тільки лінійкою і таблицями, розрахуйте її опір.
30. Є три резистори опором по 2Ом кожен. Які опори ви можете одержати, використовуючи довільну кількість даних резисторів.

 

31. Як за допомогою компаса визначити, чи тече струм у провіднику? У котушці зі струмом?

 

32. Визначте опір вольтметра.

     Обладнання: Джерело постійного струму;       амперметр; вольтметр; з’єднувальні провідники; ключ.

 

33. У ящику столу лежали два однакових бруски. Один з них був виготовлений з м'якого заліза і магнітними властивостями не володів (точніше, не був магнітом), а другий - сталевий і намагнічений. Як, користуючись тільки цими двома брусками, відрізнити магніт від простого заліза.

 

34. За допомогою тільки лінійки визначити коефіцієнт тертя бруска об поверхню столу.

Обладнання: брусок (коробка сірників), лінійка.

 

35. Знайдіть кінцеву швидкість кульки, яка скочується з похилої площини.

Обладнання: кулька, похила площина, лінійка.

 

36. Розрахуйте, скільки молекул повітря знаходиться  в класній   кімнаті.

Обладнання: нитка, кулька, секундомір, термометр, барометр.

            План розв’язання:

• Вимірявши період коливань математичного маятника, знайти довжину нитки;
• Ниткою виміряти розміри кімнати і обчислити її об’єм;
• Вимірюємо тиск і температуру повітря і, знаючи його густину за нормальних умов, визначаємо густину, а,отже і масу повітря в кімнаті;
• Обчислюємо кількість молекул повітря в кімнаті.

 

37. Розрахувати опір шунта до амперметра для розширення меж його вимірювання вдвічі. Визначити ціну поділки амперметра з шунтом, скласти  електричне коло та провести вимірювання.

Обладнання: амперметр на 2А (внутрішній опір 2 Ом), магазин опорів, реостат, джерело струму, з’єднувальні провідники.

 

38. Один з двох математичних маятників має довжину 500±1мм. Визначити період коливань другого маятника невідомої довжини. Оцінити похибки вимірювань.

 

39. Оцінити кількість борозенок на поверхні СD-диска.

Обладнання підібрати самостійно.

Література

 

 

1. Буров В.А., Иванов А.И. Фронтальные экспериментальные задания по физике. 8 кл.: Пособие для учителя.  – М.: Просвещение, 1985. – 64 с.

 

2. Гончаренко С.У., Коршак Є.В. Готуємось до фізичних олімпіад. - К.: ІСДО, 1995. - 312 с.

 

3. Грищук Л.О., Хоренко О.М. Експериментальні задачі з фізики. 10 клас: Навчально-методичний посібник. – Біла Церква, КОІПОПК, 2008. – 52 с.

 

4. Іваненко О.Ф., Махлай В.П., Богатирьов О.І. Експериментальні та якісні задачі з фізики. - К.: Рад. шк., 1987. - 144 с.

 

5. Коршак Є.В., Миргородський Б.Ю. Методика і техніка шкільного фізичного експерименту, К., Вища школа ,- 1981.- 236 с.

 

6. Ланге В.Н. Экспериментальные физические задачи на смекалку. - М.: Наука, 1974. - 96 с.

 

7. Сергеев А.В. Наблюдения учащихся при изучении физики на первой ступени обучения: Пособие для учителей. - К.: Рад. школа, 1987. - 152 с.

 

8. Шарко В.Д. Навчальна практика з фізики/ Навчально-методичний посібник для вчителів і студентів. – К.: СПД Богданова А.М., 2006. – 224 с.