Пояснительная записка
Программа курса по выбору: «Решение физических задач» предназначена для учащихся 9 класса независимо от профиля, а также интересующихся предметом учащихся и направлена на повышение познавательного интереса к предмету, а также на развитие творческих способностей учащихся.
Содержание программы нацелено на формирование творческой личности, расширения представления учащихся о методах физического познания природы, формирования познавательного интереса к физике.
Изучение данного курса актуально в связи с подготовкой учащихся к исследовательской деятельности. Актуальность данной программы обусловлена также ее практической значимостью: могут применить полученные знания и практический опыт при подготовке к учебно-исследовательскому конкурсу среди школьников; применить полученные умения на экзамене ( ГИА по физике) .
Основой формирования познавательного интереса и творческих способностей учащихся безусловно является экспериментальная работа, а ценность необходимых для творчества знаний определяется, прежде всего, их системностью.
Программа курса рассчитана на 10 часов. Периодичность занятий 1 раз в неделю.
Целью данного курса является развитие творческих способностей и повышение познавательного интереса к предмету через экспериментальную деятельность учащихся.
Задачи:
- повторить учебный материал по физике 7- 8 классы; изучить методы обработки информации; овладеть методами сбора информации; освоить экспериментальные методы исследования; развить способность моделировать и описывать на основе полученной модели физические явления; повысить интерес к физике; развить внимательность и чувство ответственности;
Структура программы состоит из экспериментальных задач, предложенных в демоверсии ГИА
Содержание курса
Введение. 1 ч
Цели и задачи курса. Специфика работы экспериментатора. Инструктаж по технике безопасности.
Форма работы: фронтальная.
2. Методы обработки информации. 1 ч.
Способы сбора информации полученной в ходе эксперимента. Понятие абсолютной и относительной погрешностей измерения. Способы вычисления погрешностей. Формулы для нахождения относительной погрешности косвенных измерений.
Форма работы: индивидуальная.
3.Решение экспериментальных задач. 7 ч.
Решение задач, основанных на проведении физического эксперимента по темам:
Исследование №1 «Измерение плотности вещества».
Исследование №2 «Исследование выталкивающей силы».
Исследование № 3 «Связь между массой тела и силой, с которой это тело притягивается Землей».
Исследование №4 «Изучение силы трения».
Исследование №5 «Самые простые механизмы».
Исследование №6 «Определение КПД наклонной плоскости».
Исследование №7 «Правило равновесия рычага применительно к блоку»
Форма работы: парная, фронтальная.
Примечание: приборы и принадлежности описаны в содержании задачи.
4. Итоговое занятие. 1 ч.
Презентация и защита экспериментальных работ.
Темы исследований могут меняться в зависимости от выбора учащихся и степени подготовленности учащихся к проведению экспериментов. В Приложении3 приводятся варианты исследовательских работ.
Учебно - тематический план
№ | Содержание учебных разделов | Общее количество часов | В том числе | |
теория | практика | |||
1 | Введение. Цели и задачи курса. Техника безопасности | 1 | 1 | |
2 | Методы обработки информации | 1 | 0,5 | 0,5 |
2.1. | Понятие погрешностей измерения и методов их вычисления | 0,5 | 0,5 | |
3 | Решение экспериментальных задач | 7 | 7 | |
3.1. | Измерение плотности вещества. | 1 | ||
3.2 | Исследование выталкивающей силы. | 1 | ||
3.3. | Связь между массой тела и силой, с которой это тело притягивается Землей. | 1 | ||
3.4 | Изучение силы трения. | 1 | ||
3.5 | Самые простые механизмы. | 1 | ||
3.6 | Определение КПД наклонной плоскости. | 1 | ||
3.7 | Правило равновесия рычага применительно к блоку. | 1 | ||
4 | Итоговое занятие | 1 | 1 | |
10 | 2 | 8 |
Требования к уровню подготовки
В результате реализации программы «Экспериментальные задачи по физике» выпускник :
Научится
- описывать и объяснять физические явления: равномерное прямолинейное движение, плавание тел, равновесие рычага, трение, деформация тел;
– исследовать физические приборы и измерительные инструменты для измерения физических величин: расстояние, масса, сила, давление, время;
– представлять результаты измерений с помощью таблиц, графиков и выявлять на этой основе эмпирические зависимости: силы упругости от удлинения пружины, силы трения от силы нормального давления, момента сил от плеча и сил.
Имеет возможность научиться:
– решать экспериментальны задачи на применения изученных физических законов;
– осуществлять самостоятельный поиск информации естественнонаучного содержания с использованием различных источников (учебных текстов, справочных и научно-популярных изданий, компьютерных баз данных, ресурсов Интернета), её обработку и представление в разных формах (словесно, с помощью графиков, математических символов, рисунков, структурных схем);
– использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности;
– обеспечивать безопасность жизнедеятельности в процессе использования транспортных средств, бытовых приборов;
– осуществлять контроль за исправностью водопровода, сантехники;
– рационально применять простые механизмов.
Характеристика контрольно – измерительных материалов
Вид контроля | Форма проведения контроля | Кол-во сроки | Источник КИМ-ов |
Входной | Письменный | 1 в начале курса | Вопросы Приложение 4 |
Текущий | Письменный в тетрадях | 7 После каждого исследования | Инструкция к работе Приложение3 |
Итоговый | Презентация | 1 | Правила оформления исследовательской работы. Приложение5 |
Описание материально - технического и методического сопровождения курса
Все занятия проводятся в кабинете физики с использованием комплекта для лабораторных работ по механике - 5 упаковок, по молекулярной физике – 5 упаковок.
Список литературы для учителя:
1.Программа для общеобразовательных учреждений Физика. Астрономия.7-11 классыМ:.Дрофа.2010
2. ГИА Физика 2010, М. :Интеллект – Центр. 2010
3.Спецификация контрольно – измерительных материалов для проведения в 2010 году итоговой аттестации в новой форме по физике обучающихся, освоивших основные образовательные программы основного общего образования. ФИПИ. М.: 2010.
4.Демонстрационный эксперимент по физике в средней школе. Ч.1 и Ч.2 \под ред. \, 3-е изд., М: Просвещение, 1978.
5.. Экспериментальные задачи на смекалку М.: Просвещение. 1996
6.. Физические парадоксы, софизмы и занимательные задачи. М.: Просвещение. 1967
7.. Занимательная физика. Часть №1 и №2. Домодедово: ВАП. 1994
Список литературы для учащихся:
1.А. . Физика 8 класс. Дрофа. 2008 г.
2.. Физика 7 класс. Дрофа. 2008 г.
3.. . Физика 9 класс.2009 г.
4. Экспериментальные задачи на смекалку. М.: Просвещение.1996
5.. Занимательная физика. Часть №1 и №2. Домодедово: ВАП. 1994
6.ЕК ЦОР Лабораторные работы по физике. Виртуальная физическая лаборатория.
http://files. school-collection. edu. ru/dlrstore/669bc789-e921-11dc-95ff-0800200c9a66/1_1.swf
Приложение 1
К разделу 2.1 Методы обработки информации.
1. Как определять погрешности измерений
Выполнение лабораторных работ связано c измерением различных физических величин и последующей обработкой резyльтатов работы.
Измерение - нахождение значения физической величины опытным путем c помощью средств измерений.
Прямое измерение - определение значений физической величины непосредственно средствами измерения.
Косвенное измерение - определение значения физической величины по формуле, связывающей ее c другими физическими величинами, определяемыми прямыми измерениями.
Введем следующие обозначения:
A, B, C, ... - физические величины.
Апр - приближенное значение физической величины, т. e. значение, полученное путем прямых или косвенных измерений.
∆А - абсолютная погрешность измерения физической величины.
е - относительная погрешность измерения физической величины, равная:
∆иА - абсолютная инструментальная погрешность, определяемая конструкцией прибора (погрешность средств измерения; см. табл. 1).
∆оА - абсолютная погрешность отсчета (получающаяся от недостаточно точного отсчета показаний средств измерения), она равна в большинстве случаев половине цены деления; при измерении времени - цене деления секундомера или часов.
Максимальная абсолютная погрешность прямых измерений складывается из абсолютной инструментальной погрешности и абсолютной погрешности отсчета при отсутствии других погрешностей:
∆А =∆иА +∆оА
Абсолютную погрешность измерения обычно округляют до одной значащей цифры (∆А ≈ 0,17 = 0, 2); численное значение результата измерений округляют так, чтобы его последняя цифра оказалась в том же разряде, что и цифра погрешности (А=10,332 ≈10,3).
Результаты повторных измерений физической величины A, проведенных при одних и тех же контролируемых условиях и при использовании достаточно чувствительных и точных (с малыми погрешностями) средств измерения, отличаются друг от дрyга.
B этом случае Апр находят как среднее арифметическое значение всех измерений, а ∆А (ее в этом случае называют случайной погрешностью) определяют методами математической статистики.
Относительная погрешность косвенных измерений определяется так, как показано в таблице 2.
Абсолютная погрешность косвенных измерений определяется по формуле ∆А = Апр е (е выражается десятичной дробью).
2. О классе точности электроизмерительньгк приборов.
Для определения абсолютной инструментальной погрешности прибора надо знать его класс точности. Класс точности гпр измерительного прибора показывает, сколько процентов составляет абсолютная инструментальная погрешность ∆иА от всей шкалы прибора (Аmax):
гпр 
Класс точности указывают на шкале прибора или в его паспорте (знак % при этом не пишется). Существуют следующие классы точности электроизмерительных приборов: 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5; 4. Зная класс точности прибора (гпр) и всю его шкалу (Аmax), определяют абсолютную погрешность ∆иА измерения физической величины А этим прибором:
∆иА=
.
Таблица 1
№ п/п | Средства измерений | Предел измерения | Цена деления | Абсолютная инструментальная погрешность |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 | Линейка ученическая чертежная инструментальная (стальная) демонстрационная Лента измерительная Измерительный цилиндр Штангенциркуль Микрометр Динамометр учебный Весы учебные Секундомер Барометр-анерои Термометр лабораторный Амперметр школьный Вольтметр школьный | до 50 см до 50 см 20 см 100 см 150 см до 250 мм 150 мм 25 мм 4 Н 200 г 0-30 мин 720-780 мм рт. ст. 0-100 °С 2 A 6 B | 1 мм 1 мм 1 мм 1 см 0,5 см 1 мл 0,1 мм 0,01мм 0,1 Н - 0,2 c 1 мм рт. ст. 1 °С 0,1 A 0,2 B | ±1 мм ±0,2 мм ±0,1 мм ±0,5 см ±0,5 см ±1 мл ±0,05 мм ±0,005 мм ±0,05 Н ±0,01 г ±1 c за 30 мин ±3 мм рт. ст ±1 °С ±0,05 A ±0,15 В |
Абсолютные инструментальные погрешности средств измерений
Таблица 2
Формулы для нахождения относительной погрешности косвенных измерений.
№ п/п | Формула физической величины | Формула относительной погрешности |
1 2 3 4 | A=BCD A= A=B+C A=B |
|
Приложение 2
К разделу 3 . Решение экспериментальных задач.
3.1 Первоначальные сведения о строении веществ.
Цель: Определение массы и плотности веществ у тел различной геометрической формы.
Оборудование: рычажные весы с набором гирь, измерительный цилиндр, линейка стальная, набор физических тел.
Указания к работе.
1.Проведите необходимые измерения и расчеты.
2. Запишите значение массы и плотности вещества, из которого изготовлены тела с учетом погрешности измерений.
3. Результаты измерений занесите в таблицу.
3.2 Тепловые явления.
3.2.1. Исследование теплообмена между горячей и холодной водой.
Цель: Определение массы холодной воды.
Оборудование: калориметр с горячей водой, массой 150 грамм, измерительный цилиндр, термометр лабораторный, емкость с холодной водой.
Указания к работе.
1. Используя данное оборудование определите массу холодной воды( теплообменом с окружающей средой пренебречь).
2. Запишите значение массы и температуры с учетом погрешности измерений.
3. Результаты измерений занесите в таблицу.
3.2.2. Определение КПД нагревателя.
Цель: Определение КПД нагревателя.
Оборудование: калориметр, измерительный цилиндр, термометр лабораторный, емкость с холодной водой, амперметр школьный, вольтметр школьный, секундомер, соединительные провода, нагревательный элемент, ключ.
Указания к работе.
1. Используя данное оборудование соберите установку для нагревания воды.
2. Проведите необходимые измерения.
3. Запишите значения измеряемых величин с учетом погрешности измерений.
4. Рассчитайте КПД нагревателя.
5.Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.
3.3 Механическое движение. Скорость. Инерция.
3.3.1. Экспериментальное определение средней скорости движения тела.
Цель: Расчет средней скорости движения шарика на заданном участке пути.
Оборудование: штатив лабораторный, желоб металлический, шарик, секундомер, лента измерительная. металлический цилиндр.
Указания к работе.
1. Используя часы измерьте промежуток времени, за которой шарик скатывается с верхней части желоба.
2. Проведя дополнительные измерения, рассчитайте время, за которое шарик пройдет первую половину пути.
3. Результаты расчетов проверьте экспериментально.
3.4 Сила. Измерение сил.
3.4.1. Исследование зависимости силы трения скольжения от силы нормального давления.
Цель: Определение коэффициента трения скольжения.
Оборудование: динамометр школьный, деревянный брусок, набор грузов.
Указания к работе.
1. С помощью предложенного оборудования, исследуйте зависимость силы трения скольжения между бруском и поверхностью стола от силы давления, прижимающей брусок к столу.
2. Постройте график зависимости силы трения скольжения от силы давления.
3. Пользуясь полученным графиком, рассчитайте коэффициент трения скольжения.
Приложение 3
Исследование 1. Измерение плотности вещества
Используя стакан, воду, измерительный цилиндр, весы, разновес, определите плотность цилиндра№_____(1или3). Проделайте необходимые измерения и вычисления и определите плотность вещества. Результаты измерений и вычислений запишите в отчетную таблицу.
В бланке ответов:
1) опишите порядок выполнения эксперимента;
2)запишите формулу для расчета плотности твердого тела;
3) запишите результаты измерений и вычислений в отчетную таблицу.
Исследование 2. Исследование выталкивающей силы.
Используя динамометр школьный с пределом измерения 4Н (с=0,1Н), стакан с водой, цилиндр №____(1или3) соберите установку для определения выталкивающей силы (силы Архимеда), действующей на цилиндр.
В бланке ответов:
1) сделайте рисунок экспериментальной установки;
2) запишите формулу для расчета выталкивающей силы;
3) укажите результаты измерений веса цилиндра в воздухе и веса цилиндра в воде;
4) запишите численное значение выталкивающей силы.
Исследование 3. Измерение жесткости пружины.
используя штатив с муфтой и лапкой, (пружину) два динамометра, линейку и три груза, соберите экспериментальную установку для определения жесткости пружины. Определите жесткость пружины, подвесив к ней один, два, три груза. Для определения веса грузов воспользуйтесь динамометром.
В бланке ответов:
1) сделайте рисунок экспериментальной установки;
2) запишите формулу для расчета жесткости пружины;
3) укажите результаты измерения веса грузов и удлинения пружины;
4) запишите численное значение жесткости пружины.
Исследование 4. Исследование зависимости силы упругости, возникающей в пружине, от степени деформации пружины.
используя штатив с муфтой и лапкой, (пружину) два динамометра, линейку и три груза, соберите экспериментальную установку для исследование зависимости силы упругости, возникающей в пружине, от степени деформации пружины. Определите жесткость пружины, подвесив к ней один, два, три груза. Для определения веса грузов воспользуйтесь динамометром.
В бланке ответов:
1) опишите порядок выполнения эксперимента, сделайте рисунок экспериментальной установки;
2) укажите результаты прямых измерений силы упругости и смещения в виде таблицы;
3) постройте график зависимости силы упругости от деформации пружины;
4) сформулируйте качественный вывод о зависимости силы упругости, возникающей в пружине, от степени деформации пружины.
Исследование 5. Измерение коэффициента трения скольжения.
Используя каретку (брусок) с крючком, динамометр, два груза, соберите установку для определения коэффициента трения скольжения между кареткой и поверхностью стола.
В бланке ответов:
1) сделайте рисунок экспериментальной установки;
2) запишите формулу для расчета коэффициента трения скольжения;
3)укажите результаты измерения веса каретки с грузом и силы трения скольжения при движении каретки с грузами по поверхности стола;
4) запишите численное значение коэффициента трения скольжения.
Исследование 6. Измерение коэффициента трения скольжения.
Используя каретку (брусок) с крючком, динамометр, два груза, соберите установку для определения коэффициента трения скольжения между кареткой и поверхностью стола.
В бланке ответов:
1) сделайте рисунок экспериментальной установки;
2) запишите формулу для расчета коэффициента трения скольжения;
3)укажите результаты измерения веса каретки с грузом и силы трения скольжения при движении каретки с грузами по поверхности стола;
4) запишите численное значение коэффициента трения скольжения.
Исследование 7.Исследование зависимости силы трения скольжения от силы нормального давления.
Используя деревянный брусок с крючками на нити, динамометр, 2 груза массой по (100+_20г, направляющую рейку исследуйте зависимость силы трения от силы нормального давления.
В бланке ответов:
1) опишите порядок выполнения эксперимента;
2) запишите найденное значение коэффициента трения для каждого измерения;
3) постройте график зависимости силы трения от силы нормального давления;
4) сделайте вывод о характере зависимости силы трения от силы нормального давления.
Исследование 8. Измерение сопротивления проводника.
Используя источник питания постоянного тока 4,5В, вольтметр, амперметр, ключ, реостат, соединительные провода, резистор №_(1или2), соберите экспериментальную установку для определения электрического сопротивления резистора.
В бланке ответов:
1) нарисуйте электрическую схему эксперимента;
2)запишите формулу для расчета электрического сопротивления;
3)укажите результаты измерения напряжения при силе тока 0,5А;
4)запишите численное значение электрического сопротивления.
Исследование 9. Определение работы электрического тока
Используя источник питания постоянного тока 4,5В, вольтметр, амперметр, ключ, реостат, соединительные провода, резистор №_(1или2), соберите экспериментальную установку для определения работы электрического тока на резисторе при силе тока0,5А в течение 10 минут.
В бланке ответов:
1) нарисуйте электрическую схему эксперимента;
2) запишите формулу для расчета работы электрического тока;
3) укажите результаты измерения напряжения при силе тока 0,5А;
4) запишите численное значение работы эл. тока.
Исследование 10. Определение мощности электрического тока в проводнике.
Используя источник питания постоянного тока 4,5В, вольтметр, амперметр, ключ, реостат, соединительные провода, резистор №_(1или2), соберите экспериментальную установку для определения мощности резистора.
В бланке ответов:
1) нарисуйте электрическую схему эксперимента;
2) запишите формулу для расчета мощности электрического тока;
3) укажите результаты измерения напряжения при силе тока 0,5А;
4) запишите численное значение мощности электрического тока.
Исследование 11. Исследование зависимости силы тока, возникающей в проводнике, от напряжения на концах проводника.
Используя источник питания постоянного тока 4,5В, вольтметр, амперметр, ключ, реостат, соединительные провода, резистор №_(1или2), соберите экспериментальную установку для исследование зависимости силы тока, возникающей в проводнике, от напряжения на концах проводника.
В бланке ответов:
1) опишите порядок выполнения эксперимента;
2) запишите найденное значение силы тока и напряжения для каждого измерения;
3) постройте график зависимости силы тока от напряжения ;
4) сделайте вывод о характере зависимости силы тока, возникающей в проводнике, от напряжения на концах проводника.
Исследование 12. Измерение оптической силы линзы
Используя собирающую линзу №_(1или2), линейку длиной 20-30см, экран, рабочее тело определить фокусное расстояние и рассчитайте оптическую силу линзы.
В бланке ответов:
1) сделайте рисунок экспериментальной установки;
2) запишите формулу для расчета оптической силы линзы;
3) укажите результаты измерения фокусного расстояния линзы;
4) запишите численное значение оптической силы линзы.
Исследование 13. Исследование зависимости периода или частоты колебаний математического маятника от длины нити
Используя штатив с муфтой и лапкой, шарик с прикрепленной к нему нитью, линейку и часы с секундной стрелкой, соберите экспериментальную установку для исследования зависимости периода или частоты колебаний математического маятника от длины нити. Определите время для 30 полных колебаний и посчитайте период колебаний для трех случаев, когда длина нити равна соответственно 1м,0,5ми 0,25м.
В бланке ответов:
1) сделайте рисунок экспериментальной установки;
2) укажите результаты прямых измерений числа колебаний и времени колебаний для трех длин нити маятника в виде таблицы;
3) посчитайте период колебаний для каждого случая и результаты занесите в таблицу;
4) сформулируйте качественный вывод о зависимости периода свободных колебаний нитяного маятника от длины нити.
Приложение 4
Входной тест
Сегодня измеряют все: медики определяют температуру тела, объём легких, рост, пульс пациентов; продавцы взвешивают продукты, отмеряют метры ткани; портные снимают мерку с модниц; музыканты строго выдерживают ритм, считают такты; учителя физкультуры не расстаются с рулеткой и секундомером. Все жители планеты измеряют, прикидывают, размечают, замеряют и считают. С измерениями в физике связаны такие понятия как эталон, измерительные приборы, погрешности, цена деления.
Что такое эталон? Приведите примеры измерительных приборов. Как определить цену деления измерительного прибора? Что такое абсолютная и относительная погрешность? Правда ли, что масса – мера количества вещества? Правда ли, что сила – мера взаимодействия тел? Какие силы бывают в природе и как их можно измерить? Что такое равнодействующая сил и как её можно определить? Назовите простые механизмы и покажите их роль в технике. Что такое архимедова сила, куда она направлена? Даёт ли выигрыш в силе наклонная плоскость? В чем состоит физический смысл измерения количества теплоты?На какие физические процессы затрачивается энергия кипящей воды
Входной тест
Мозговая зарядка. Отвечают на качественные вопросы: «Знаешь ли ты физику?»
Правила: ответ давать обязательно, если не знаешь, то надо сделать предположение. За правильное предположение – балл. Первый начинающий говорит: Моряк ходит вразвалку потому, что ….Второй говорит также. Каждый последующий ответ не должен повторяться. В ответе должны звучать физические термины, законы, понятия.
1.Как объясняется походка моряка вразвалку?
2.Что труднее : идти пешком или ехать на велосипеде? Рассмотрите два случая: а) ровная асфальтированная дорога; б) дорога неровная, с ухабами и кочками.
3.Почему мыло смывает грязь?
4.Становится ли озеро тяжелее, если по нему плавает лодка?
5.Почему вода поднимается вверх, когда её втягивают через соломинку?
6.Чтобы лучше видеть свое лицо в зеркале, куда надо поместить лампу: впереди себя или позади себя?
7.Почему вода гасит огонь?
8.Как образуется ледяная сосулька?
9.Верно ли , что снег «греет» землю?
10. Будут ли затоплены материки Мировым океаном, , если плавающий в нем лед по каким - нибудь причинам растает?
Приложение 5
Правила оформления исследовательских работ
В окончательном виде написанная работа должна включать в себя:
1 – введение
2 – описание материала и методики
3 - изложение полученных результатов
4 – их обсуждение
5 – выводы
6 – список использованной литературы
Начинается работа с титульного листа, на котором указаны автор, название работы, год выполнения. Титульный лист – это первая страница исследовательской работы. В верхнем поле указывается полное наименование учебного заведения. В среднем поле помещается название исследовательской работы, которое приводится без слова «тема» и в кавычки не заключается. Заглавие должно быть по возможности кратким, точным и соответствовать содержанию. Если заглавие необходимо конкретизировать, то дается подзаголовок.
Ближе к правому краю титульного листа пишется фамилия и инициалы автора (исполнителя) работы, ФИО руководителя, его должность. Фамилии и инициалы научных консультантов помещаются здесь же и в том же порядке. В нижнем поле отмечается место выполнения работы и год ее написания (без слова «год» или «г»).
