Лабораторная работа по физике, 10 класс, УМК Касьянова В. А. Профильный уровень

Сравнение энергии в двух состояниях.

Лабораторная работа. 10 - й класс. Профильный курс.

(УМК Касьянова В.А. )

В связи с перестройкой всей системы учебно-воспитательной работы школы на основе деятельностного подхода изменяется технология работы учителя. Ученик становится активным участником познавательной деятельности, субъектом образовательного процесса. Соответственно изменяются подходы к планированию ,организации урока, предпочтение отдается проблемно-поисковым, творческим, исследовательским видам работы, увеличивается время самостоятельной работы, проводится дифференциация обучения.

По стандартной методике лабораторная работа проводится по подробной инструкции, где расписаны все действия, даются готовые формулы для вычислений и таблицы для записи результатов.

Для организации работ с элементами творчества от учащихся требуется полное осознанное усвоение теоретического материала, свободное оперирование формулами, владение навыками измерения физических величин, знание их единиц, приборов, умение пользоваться ими. Такой работе предшествовал подготовительный этап. Учащиеся уже выполняли аналогичные лабораторные работы в 9 классе, обучаясь по учебникам Кикоина И.К., в 8 классе, обучаясь по учебникам Громова С.В., Перышкина А.В.и лабораторное оборудование им уже знакомо. Основной задачей учителя становится выработка навыков работы на качественно новом уровне: научиться наблюдать, применять свои теоретические знания на практике, ставить эксперимент, делать выводы. Общий алгоритм работы укладывается в следующую схему.

1. Постановка проблемы ( цели ) учителем.

2. Формулировка гипотезы учащимися.

3. Поиск рабочей формулы.

4. Выяснение измеряемых величин, определение метода измерения, необходимых приборов, табличных данных.

5. Описание плана работы.

6. Проведение эксперимента - измерение величин с помощью выбранных приборов и методов.

7. Расчеты по рабочим формулам.

8. Сравнение результатов с табличными данными.

9. Анализ результатов.

Отличия от стандартной организации лабораторной работы.

• Учитель ставит только проблему, а работу учащиеся выполняют самостоятельно; учитель выступает в роли консультанта;

• Описание работы составляется самими учащимися;

• Закреплению и актуализации знаний учащихся и их навыков работы с формулами помогает опора на теоретический материал;

• Дети учатся анализировать результаты, находить погрешность измерения по нескольким измерениям.

Учащиеся самостоятельно выбирают удобную для них форму записи данных при оформлении работы.

Работа может выполняться в нескольких вариантах, которые можно усложнять в зависимости от уровня подготовки класса.

Предлагаемые работы выполняются на оборудовании, включенном в стандартный «ПЕРЕЧЕНЬ ОБОРУДОВАНИЯ КАБИНЕТА ФИЗИКИ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ФРОНТАЛЬНЫХ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ»

Если класс подготовлен хорошо, то провести работу удается за 40 минут, при условии что учащиеся получают предварительное домашнее задание придумать способы сравнения энергии в двух состояниях, а выполнив работу в школе, обработку и анализ результатов проводят дома. В противном случае на работу отводится 2 учебных часа.

Задания дифференцированы по сложности обработки результатов.

1 - й уровень ( продвинутый )

Предлагается ученикам со средними успехами по физике и математике. Проводится по разработке Касьянова В.А. «Тетрадь для лабораторных работ», Москва, «Дрофа», 2002, лабораторная работа №2. Содержание изменено.

2 - й уровень ( базовый )

Предлагается ученикам, обладающим удовлетворительными знаниями по физике и математике. Проводится по разработке Кикоина И.К., учебник «Физика - 9», Москва, «Просвещение»,2000, лабораторная работа №7.

3 - й уровень ( углубленный )

Расчитан на детей, показывающих глубокие знания и заинтересованность точными науками. Проводится по разработке Анциферова Л.И., учебник «Физика 10»,Москва, «Мнемозина»,2001,задание 7.2.

Дети рассаживаются и оборудование расставляется по рядам.

1.Постановка проблемы учителем.

В результате взаимодействия с Землей на тело действует сила тяжести mg. При

падении с высоты H тело массой m приобретает определенную скорость v. В нашей системе Земля - тело можно выделить два состояния, характеризующиеся определенными параметрами: первое - тело покоится на некоторой высоте H , его скорость равна нулю, второе - тело непосредственно у поверхности Земли, где оно обладает скоростью v и где высота равна нулю.

Существует ли связь между параметрами в этих состояниях?

2.Формулировка гипотезы учащимися.

Если в замкнутой системе изменение энергии упругодеформированного тела совпадает с изменением энергии падающего тела, то закон сохранения энергии выполняется.

3. Постановка цели.

Сравнить энергию тела в двух состояниях.

4. Рассуждения и ход работы.

Оборудование: Штатив с лапкой и муфтой, лоток для пуска шарика, доска фанерная, шарик, кнопки, листы белой и копировальной бумаги, сантиметровая лента, весы, разновесы.

Рассуждения:

Е_р = Е_к, Е_р = mgh,

Е_{к =} mv²/ 2,

L = v t, H = gt²/ 2,

тогда v = √g L²/ 2 h, или

mgh = mgL² / 4h

Ход работы: (таблица)

m, кг

h, м

L, м

L _ср., м

Ер = mgh, Дж

Е_к = mgL²_cр / 4 h, Дж

Расчеты:

Оценка погрешности:

ε = | 1 - E_k/ E_p | 100%

Вывод:

Оборудование:

Штатив с лапкой и муфтой, сантиметровая лента, динамометр, груз из набора по механике массой по 100 г.

Рассуждения:

На колеблющиеся грузы действуют две силы: постоянная mg и изменяющаяся F упругости пружины.

Потенциальная энергия грузов увеличивается либо за счет работы против силы тяжести по поднятию грузов, либо за счет работы по растяжению пружины.

E_p = kA²/ 2; E_k = mv²_max/2

По закону сохранения энергии E_p= E_k, тогда

v_max = A√ k/m, чтобы найти

k = F_упр / х = mgh / x

Ход работы: (таблица)

F_упр, Н

х, м

k = F_упр / х

m, кг

А, м

v_мах = А √ k / m, м/с

E_p, Дж

E_k, Дж

Расчеты:

Оценка погрешности:

ε = | 1 - E_k/ E_p | 100%

Вывод:

Оборудование:

Штатив с лапкой и муфтой, сантиметровая лента, лоток для пуска шарика, шарик с крючком, доска фанерная, листы белой и копировальной бумаги, динамометр, весы, разновесы

Рассуждения:

1 состояние - шар на площадке на некоторой высоте h, динамометр показывает силу упругости F, растяжение пружины x.

2 состояние - шар на высоте h приобрел скорость v, пружина вернулась в состояние равновесия x₀ = 0/

За счет энергии растянутой пружины E₁ = kx²/ 2

(или E₁ = Fx / 2)

шару сообщается кинетическая энергия

E₂ = mv² / 2.

По закону сохранения энергии

Fx / 2 = mv² / 2.

Скорость определяется формулой v = √ gL²/ 2 h.

Ход работы: (таблица)

F, Н

х, м

h, м

L, м

L _ср., м

E₁ = Fx / 2, Дж

Е₂ = mgL²_cр / 4 h, Дж

Расчеты:

Оценка погрешности:

ε = | 1 - E₂ / E₁| 100%

Вывод: