Постановка демонстрационного физического эксперимента и лабораторных опытов

Учебно-методическое пособие по дисциплине «Физика»
«Постановка демонстрационного физического эксперимента и лабораторных опытов»

Хатмуллина Л. К.
Преподаватель физики

Уфа 2016


Содержание
Введение .3
Молекулярная физика и тепловые явления ..5
Электродинамика .14
Электрическое поле ..14
Законы постоянного тока .16
Магнитное поле 17
Электрический ток в различных средах ..22
Электромагнитная индукция 24
Электромагнитные волны. Оптика .26
Квантовая физика ..32
Заключение.33
Список использованных источников .34















Введение.
Умение применять приобретенные знания служит убедительным показателем достижения высокого уровня успешности обучения. В обучении физики очень важным, специфическим видом учебной работы, которой обязательно сопутствует применение приобретенных студентами теоретических знаний, является физический эксперимент, умение самостоятельно проводить и делать его анализ. Эти умения формируются на протяжении всего времени обучения физики.
Сегодня в свете осуществляемой в стране реформы общеобразовательной и профессиональной школы необходимо применять меры по повышению уровня подготовки, улучшению качества знаний студентов в соответствии с требованиями к специальному образованию, теснее увязывать преподавание физики с получаемой профессией. При этом возникает необходимость шире практиковать лабораторные и практические работы.
При обучении физике одним из путей реализации специфических способностей студентов СПО является более широкое, чем в школе применение в учебном процессе кратковременных лабораторно-практических работ, выполняемых как на уроке, так и в домашних условиях.
Представленные в данной методической разработке опыты дают студентам возможность ознакомиться с методами научного исследования явлений природы и техники, проведением наблюдений и измерений с применяемыми для приборами и техническими устройствами, используемыми для промышленных предприятий , приобрести многие важные практические умения и навыки. Искусство преподавания физики должно заключаться в том, чтобы найти такое расположение материала , при котором с помощью последовательных, логических операций и рационально подобранного эксперимента при минимальной затрате времени и оптимальном напряжении умственных способностей студентов можно было бы сформировать основные физические понятия, дать представление об основных физических законах и теориях , развить физическое мышление студентов. Процесс обучения физике должен состоять в последовательном формировании новых (для студентов) физических понятий и теорий на базе немногих фундаментальных положений, опирающихся на опыт. В ходе этого процесса должен в равной мере найти отражение индуктивный характер установления основных физических закономерностей на базе эксперимента и дедуктивный характер вывода следствий из установленных таким образом закономерностей с использованием доступного для студентов математического аппарата.





















Молекулярная физика и тепловые явления.
Основные положения молекулярно-кинетической теории.
Работа №1. Формирование основных положений молекулярно-кинетической теории (МКТ).
Работа выполняется фронтально. При выполнении работы преподаватель подводит студентов к формулированию основных положений МКТ.
Оборудование: кристаллики марганцовки, две пробирки с водой; вата, смоченная спиртом или ацетоном, лист бумаги; штатив, два свинцовых цилиндра, набор гирь.
Задание 1.
Опустите кристаллики марганцовки в одну из пробирок с водой, наблюдайте за изменением цвета воды.
Перелейте небольшую часть раствора в пробирку с чистой водой. Продолжайте наблюдения.
Какие выводы из наблюдений можно сделать о делимости вещества в размерах частиц, составляющих вещество?
После выполнения задания 1 студенты формулируют первое положение МКТ и записывают его в тетрадь.
Задание 2.
Откройте пробирку, в которой находится вата, смоченная спиртом или ацетоном. Что вы чувствуете? Как объяснить распространения запаха?
Смочите часть листа бумаги водой и положите на увлажненное место кристаллики марганцовки. Ведите наблюдение. О каком свойстве частиц говорят наблюдаемые явления?
После выполнения задания студенты формулируют второе положение МКТ. Затем преподаватель рассказывает о диффузии в газах, жидкостях и твердых телах.
Задание 3.
Оборудование: два хорошо очищенных с торца свинцовых цилиндра.
Свинцовые цилиндры прижмите руками достаточно сильно друг к другу и слегка поверните вокруг продольной оси. Сцепленные цилиндры подвесьте за крючок на штатив, поставьте под них ящик с песком. На свободный крючок подвешивайте гири, увеличивая постоянную нагрузку. Результат опыта зависит от правильной подготовки цилиндров – их торцы должны быть ровными и блестящими, тогда нагрузку можно довести до 12 кг. Объясните наблюдаемое явление. Цель задания – доказательство существования молекул, их движение и взаимодействия.
Выполнив это задание, студенты формулируют третье положение МКТ.

Работа №2.Наблюдение зависимости скорости диффузии от температуры.
Оборудование: стаканы с горячей и холодной водой, кристаллики марганцовки.
В стаканы с одинаковым количеством горячей и холодной воды бросьте одинаковые по размеру кристаллы марганцовки. Ведите наблюдение. В каком стакане вода окрасилась быстрее и почему?
Отчет о работе студенты могут выполнить в рабочих тетрадях или в специальных тетрадях для экспериментальных заданий.
Работа №3. Определение концентрации воздуха в кабинете физики.
Оборудование: термометр лабораторный, барометр.
Данное задание можно выполнить после изучения основного уравнения МКТ идеального газа, чтобы познакомить студентов с методом расчета числа молекул газа в единице объема и создать представление о порядке данной величины:
Концентрацию вычисляют по формуле: 13 QUOTE 1415
Давление воздуха измеряют барометром.
Задание лучше выполнять индивидуально, так как некоторые студенты не умеют пользоваться барометром, термометром.
Работа №4.Знакомство устройством и работой термометра.
Оборудование:термометр, стакан, горячая и холодная вода.
Лабораторный опыт проводят на уроке фронтально. Цель опыта – развитие умений и навыков в работе с термометром: определение цены деления и пределы измерения прибора, выполнение правил измерения температуры.
Сначала студенты должны ознакомиться с устройством термометра, определить цену деления шкалы прибора, установить какую самую высокую и самую низкую температуру воды можно измерить термометром. Затем надо измерить температуру воды, точно соблюдая правила измерения.
Измерить температуру смеси. Для этого в горячую воду вливают стакан с холодной водой. Перемешивая смесь термометром, наблюдайте за возрастанием температуры.
Результат изменения студенты заносят в тетради и обсуждают.
Работа№5. Изучение характера изменения температуры воды при охлаждении.
Оборудование: термометр, часы, стакан с горячей водой.
Проследите изменения температуры при охлаждении горячей воды в стакане.
Постройте график зависимости температуры от времени наблюдения.
Когда вода остывала быстрее, в начале или в конце опыта? Объясните, почему.
Результаты измерений и график студенты должны занести в тетрадь. Опыт дает студентам возможность еще раз увидеть связь между термодинамическим параметром Т (температурой), характеризующей систему и характеристикой движения молекул v(скоростью).
Результаты опыта и его объяснение обсуждаются на следующем уроке.
Работа №6. Исследование изопроцессов.
Оборудование: термометр от 0° до 100°, цилиндр переменного объема (сильфон), манометр демонстрационный, емкость с водой для установки сильфона, резиновая трубка.
Опыт проводится на уроке при изучении изопроцессов.
Данную тему студенты могут изучить самостоятельно. Для этого студенты делятся на три группы, каждая группа получает одно из трех приведенных ниже заданий.
Предварительно следует отметить, что все студенты, проанализировав уравнение Менделеева –Клайперона , должны рассмотреть зависимость р от V при условии постоянства Т и m; получить формулу зависимости V от Т при условии р=const, Р от Т при условии V=const, после чего поставить эксперимент.
Затем студенты должны построить график изменения термодинамических параметров.
На задание каждой группе даётся 30 мин. В оставшееся время результаты работы докладывают по трое студентов от каждой группы.
В тетради записываются формулировки и математические выражения законов Бойля-Мариотта, Гей-Люссака, Шарля; строятся графики изопроцессов.
Задание 1:
Определение зависимости между Р и V при Т=const.
1. Медленно изменяя объем воздуха в сильфоне, ведите наблюдение за показаниями манометра.
2. Определите связь между давлением и объемом.
3. Результаты трех измерений занесите в таблицу.
P




V




4. Рассчитайте произведение давления на объем для каждого измерения.
5. Сделайте вывод.
Задание 2:
Определение зависимости между V и Т при р=const.
1. Поместить сильфон в холодную воду, измерить температуру, объем воздуха при открытом свободном кране манометра, запишите в таблицу.
V




T




2. Закройте кран манометра, подлейте в емкость горячей воды. Измерьте температуру и объем воздуха так, чтобы показание манометра оставалось постоянным, как при первом измерении.
3. Повторите манипуляции, изложенные в предыдущем пункте при более высокой температуре воды.
4. Рассчитайте отношение давления к температуре для каждого измерения.
5. Сделайте вывод.

Задание 3:
Определение зависимости между Р и V при V=const.
1. Установите объем сильфона и не меняйте его в течение всего эксперимента.
2. Изменяя температуру воды в емкости, куда помещен сильфон, снимите три показания температуры и давления при закрытом и свободном кране манометра.
3. Занесите показания в таблицу.
Р




T




4. Рассчитайте отношение давления к температуре для каждого измерения.
5. Сделайте вывод.
Работа №7. Опытная проверка уравнения состояния.
Оборудование: цилиндр переменного объема, манометр демонстрационный, емкость с водой для установки сильфона, термометр от 0° до 100°С.
Опыт проводится на повторительно-обобщающем уроке по теме «Основы молекулярно-кинетической теории газов»; выполняется индивидуально.
Основная цель – проверить умения студентов определять опытным путем параметры состояния газа, знание уравнения состояния газа.
Задание выполняет один или двое учащихся, дается оно в начале урока. Результаты опыта студенты докладывают на уроке, объяснения дают точки зрения молекулярно-кинетической теории.
Работа проводится в такой последовательности:
Закройте свободный край у манометра.
Измерьте по шкале прибора объем воздуха в цилиндре, температуру и давление при комнатной температуре. Запишите в таблицу.
В емкость залейте горячую воду, измерьте объем воздуха в цилиндре, давление и температуру; результаты занести в таблицу.
Пользуясь полученными результатами, вычислите значение выражения PV/T для каждого состояния.
Сделайте вывод, запишите в тетрадь.
Работа №8.Определение влажности воздуха психрометром.
Оборудование: психрометр с психрометрической таблицей, штатив.
Опыт проводится на уроке фронтально.
Студенты самостоятельно изучают устройство и принцип действия психрометра после введения понятия «относительная» и «абсолютная влажность», «точка росы», объяснения устройства и принципа действия гигрометра.
Опыт проводится в такой последовательности:
Познакомьтесь с устройством психрометра по учебнику.
Определите относительную влажность воздуха в кабинете физики. Для этого необходимо:
Снять показания сухого и влажного термометров;
Найти разность показания сухого и влажного термометров;
По психометрической таблице, нанесенной на психрометре на пересечении показания влажного термометра (вертикальная строка) и разности показаний термометра (горизонтальная строка), определить относительную влажность в процентах.
После этого студенты должны ответить на вопросы:
На сколько относительная влажность воздуха близка к норме?
Какое значение имеет влажность воздуха?
Результаты опыта и ответы на вопросы обсуждаются.
Работа №9. Наблюдение свойства поверхностного слоя жидкости.
Оборудование: проволочное кольцо с нитяной петелькой, мыльный раствор (стиральный порошок, глицерин, вода) , кристаллизатор диаметром 8-10 см, пипетка, лучинка с сахарным леденцом, лучинка с мылом, эфир.
Опыт проводят на уроке фронтально.
Преподаватель во время опыта демонстрирует студентам проявления силы поверхностного натяжения жидкости, молекулярную картину поверхностного слоя. После этого продолжая опыт, студенты самостоятельно приходят к выводу о сокращении поверхностного слоя жидкости:
Задание 1.
Получите на поверхности кольца сплошную мыльную пленку, прорвите ее в какой-либо части. Ведите наблюдение.
Вновь получите сплошную пленку, прорвите ее внутри нитяной петельки. Объясните увиденное.
Студенты должны сделать вывод о возможности изменения силы поверхностного натяжения жидкости при помощи активных веществ.
Задание 2.
В кристаллизатор, наполовину наполненный чистой водой, на поверхности которого находятся мелкие лучинки от спички, введите каплю эфира или окуните лучинку с мылом, затем опустите лучинку с сахарным леденцом.
Ведите наблюдение. Наблюдаемое объясняется тем, что мыло и эфир уменьшают силу поверхностного натяжения воды, в результате на поверхности, покрытой мелкими лучинками, образуется свободное от лучинок пятно, сахар же увеличивает силу поверхностного натяжения воды, поэтому пятно постепенно затягивается.

Работа № 10. Наблюдение явления смачивания, капиллярности.
Оборудование: пластинка стеклянная, одна сторона которой покрыта слоем парафина, пипетка, стакан с водой, бумага промокательная, капиллярные трубки
Опыт студенты проделывают на уроке (перед введением понятия «смачивание») фронтально. Таким образом, преподаватель создает проблемную ситуацию. Зная основные положения МКТ, студенты руководством преподавателя объясняют явления смачивания и капиллярности.
Порядок выполнения работы следующий:
Опустите стеклянную пластинку в стакан с водой, а затем выньте и рассмотрите ее поверхность. Дайте объяснение.
Осушите пластинку. Накапайте пипеткой несколько капель воды сначала на одну сторону пластинки, затем на другую и рассмотрите форму капель. Дайте объяснение.
После этого преподаватель вводит понятие явления смачивания, которое объясняется на основе молекулярно-кинетической теории.
Вставьте капиллярную трубку в стакан с водой; обратите внимание на уровень жидкости в капилляре и форму мениска.
Дайте объяснение.
Преподаватель выводит формулу подъема жидкости в капилляре.
Работа №11. Рассмотрение кристаллических и аморфных тел.
Оборудование: поваренная соль , кристаллы медного купороса, пластинки слюды, цинк, чугун со свежим изломом, стеклянная пластинка, канифоль, воск, плексиглас, линза.
Опыт проделывается фронтально на протяжении всего урока, он является иллюстрацией к рассказу преподавателя.
Порядок выполнения опыта таков:
Рассмотрите с помощью линзы кристаллы поваренной соли, медного купороса, излом цинка, чугуна, воск, канифоль, стекло, плексиглас. Сделайте вывод о каждом из данных веществ.
Далее преподаватель вводит понятие кристаллических и аморфных тел.
Установите путем наблюдения.
Одинакова ли форма кристаллов различных веществ?
Сохраняется ли форма кристаллов для одного и того же вещества?
Имеется ли на изломе какой-либо порядок в расположении кристаллов цинка или чугуна?
Рассматривается кристаллическая решетка, дальний порядок в расположении молекул.
3. рассмотрите кристаллы слюды;
Обратите внимание на торец одной из пластинок слюды
Попробуйте расщепить пластинку.
4. После этого преподаватель вводит понятие анизотропии кристалла, говорит студентам об изотропности аморфных тел и демонстрирует наглядно это свойство.
5. студенты записывают выводы в тетрадь.
Работа №12. Изучение характеристики деформации.
Оборудование: динамометр, линейка, резиновый шнур, гиря массой 40г, гиря неизвестной массой.
Опыт проводят фронтально на уроке с целью развития умений в определении абсолютного и относительного удлинения, а так же жесткости.
Вначале преподаватель знакомит студентов с различными видами деформации, вводит понятия относительного и абсолютного удлинения, затем студенты определяют их практически.
Задание 1.
Определите абсолютное и относительное удлинение резинового шнура под действием силы 1,2,3Н.
Какая зависимость между действующей силой и абсолютным удлинением?
Определите жесткость резинового шнура.
Задание 2.
Закройте шкалу динамометра листом бумаги, подвесив гирю неизвестной массы, определите величину действующей силы.
Ответ проверьте, открыв шкалу.
Работа №13. Изучение закона сохранения и превращения энергии в тепловых явлениях.
Оборудование: фольга алюминиевая , картон, теплоприемник, молоток, кусок свинца, термопара, присоединенная к чувствительному гальванометру.
Опыт проводится фронтально на уроке для закрепления материала «Внутренняя энергия и способы ее изменения». Отчет о работе записывается в тетрадь.
Задание 1.
Прижмите фольгу к картону, сделайте десять движений вперед-назад.
Каким способом изменялась внутренняя энергия этих тел в проделанном опыте?
Запишите закон термодинамики для данного случая.
Задание 2.
Ударьте несколько раз по куску свинца молотком и быстро положите свинец на термопару.
Объясните, каким способом изменялась внутренняя энергия этих тел?
Запишите закон термодинамики для данного случая.
Работа №14. Изучение действия закона сохранения энергии.
Оборудование: проволока, напильник, кусок металла, гвоздь, молоток.
Проделайте опыты и дайте объяснения следующим явлениям:
Нагрейте ладони рук при быстром трении их одна о другую.
Нагрейте проволоку при быстром трении ее о дверную ручку.
Нагрейте гвоздь при расплющивании его молотком.
Результаты обсуждаются на следующем уроке.





















Электродинамика.
Электрическое поле.
При изучении темы «Электрическое поле» углубляются представления студентов об основных физических понятиях – электрическом заряде и электрическом поле. Целью лабораторных опытов при изучении данной темы является доказательство материальности электрического поля; опыты носят исследовательский характер.
Работа №1. Рассмотрение способов электризации тел.
Оборудование: полоска полиэтиленовая , полоска бумажная, кусок ацетатного шелка, ручка пластмассовая, штатив, нить, карандаш.
Лабораторный опыт выполняется на уроке фронтально в порядке повторения материала.
Подвесьте на двух нитях карандаш на лапке штатива.
Положите полиэтиленовую пленку на стол и натрите ее куском ацетатного шелка. Поднесите полиэтилен и шелк поочередно к концу подвешенного карандаша. Что при этом происходит?
Проделайте подобные опыты с пластмассовой ручкой, бумагой, натирая их о полиэтилен или шелк.
Положите на бумажную полоску полиэтиленовую пленку и сильно прижмите их рукой. Разведите полоски, а затем приблизьте их друг к другу. Взаимодействуют ли они между собой?
Ответьте на следующие вопросы:
а) как можно наэлектризовать тело?
б) оба ли тела электризуются при соприкосновении?
в) как обнаружить электризацию тела?
г) все ли тела электризуются при соприкосновении?
После выполнения задания обсуждаются результаты исследования и ответы на вопросы.
Работа №2. Исследование взаимодействий заряженных тел.
Оборудование: полоски, полиэтиленовые, полоска бумажная.
Лабораторный опыт проводится фронтально перед изучением закона Кулона.
В начале урока перед студентами ставится задача: имея данное оборудование, определить качественное, как зависит сила взаимодействия заряженных частиц от величины зарядов и расстояния между ними.
Положите две полоски полиэтилена на стол (параллельно друг другу) и проведите по ним один раз рукой. Поднимите полоски за концы, разведите их и, медленно сближая, наблюдайте за их взаимодействием.
Повторите опыт с этими же полосками полиэтилена и бумаги. Для электризации положите на бумажную полоску полиэтиленовую и потрите их рукой (первый раз слегка, второй раз сильно). Каждый раз разводите полоски и, медленно поднося друг к другу, наблюдайте за их взаимодействием.
Ответьте на вопросы:
По какому признаку можно судить о силе взаимодействия заряженных частиц?
Как взаимодействуют заряженный полиэтилен и полиэтилен с бумагой?
На оба ли заряженных тела действует электрическая сила?
От чего зависит сила взаимодействия заряженных тел от значения зарядов или от расстояния между ними?
О величине заряда судят по степени электризации, о величине силы взаимодействия – по углу отклонения заряженных полосок от вертикали.
После обсуждения результатов опыта, преподаватель переходит к объяснению закона Кулона.




















Законы постоянного тока
При изучении данной темы рассматривают такие понятия, как электрический ток, сила тока, сопротивление, закон Ома, работа и мощность постоянного тока, которые уже рассматривались в курсе физики. Цель изучения данной темы – на более глубокой теоритической и экспериментальной основе повторить материал, усовершенствовать умения пользоваться амперметром, вольтметром, составлять и рассчитывать электрические цепи постоянного тока.
Работа №1.Изменение силы тока и напряжения в цепи с последовательным соединением проводников.
Оборудование: амперметр, вольтметр, набор сопротивлений, реостат.
Опыт проводится фронтально на уроке для формирования умений в сборке электрических цепей с различными видами соединений проводников.
Задание 1.
Соберите цепь, соединив последовательно несколько сопротивлений элементов цепи;
Измерьте напряжение на сопротивлениях и силу тока в цепи;
Соберите цепь, соединив параллельно несколько сопротивлений элементов цепи;
Измерьте силу тока в цепи и напряжение на сопротивлениях.
(Указание: собирание цепи проводится преподавателем.)




















Магнитное поле.
При изучении данной темы необходимо показать материальность магнитного поля, действие магнитного поля на вещество; рассмотреть силы, действующие со стороны магнитного поля на движущиеся заряды.
Работа №1. Изучение магнитного поля прямолинейного проводника с током.
Оборудование: батарея аккумулятора, лампа накаливания 6,3В на подставке, магнитная стрелка, ключ, соединительные провода.
Опыт проводится фронтально на уроке с целью напоминания студентам о магнитном действии тока, ввести понятие магнитного поля.
Соберите цепь, соединив все элементы электрической цепи последовательно.
Один из соединительных проводов расположите над магнитной стрелкой в направлении север-юг, замкнув в цепь. Отклонилась ли стрелка от первоначального положения?
Разомкните цепь. Вернулась ли стрелка в исходное положение?
Измените направление тока в проводнике, поменяв провода местами у зажимов аккумулятора, замкните цепь. Отклонилась ли стрелка, каково ее положение по сравнению с положением по пункту 2?
Ответьте на вопросы:
Как можно объяснить отклонение магнитной стрелки около проводника с тобой?
Какая связь между электрическим током и магнитным полем?
Можно ли каким-либо способом обнаружить магнитное поле тока?
Далее преподаватель знакомит студентов со свойствами магнитного поля и показывает способы его обнаружения.
Работа №2. Установление направления вектора магнитной индукции.
Оборудование: прямоугольная рамка , подковообразный магнит, маленькая магнитная стрелка, свободно ориентирующаяся в пространстве, гибкие провода, батарея аккумулятора, ключ, штатив.
Опыт проводят фронтально для закрепления умений находить направления вектора магнитной индукции.
Сначала преподаватель дает характеристику магнитного поля – магнитной индукции и объясняет правило буравчика. Затем перед студентами ставится задача – определить направление магнитной индукции.
Подключение рамку к источнику через ключ гибкими проводами.
Подвесьте рамку на штатив.
Разместите рамку между полюсами магнита, замкните ключ, дайте рамке успокоиться.
Проследите размещение плоскости рамки по отношению к линии, соединяющей полюса магнита. Определение направление вектора магнитной индукции, используя правило буравчика.
Разместитемагнитную стрелку между полюсами постоянного магнита. Пронаблюдайте как она расположилась. Какое направление свободно устанавливающейся стрелки можно принять за направление вектора магнитной индукции?
Результаты опыта студенты заносят в тетради и обсуждают на уроке.
Работа №3. Определение направления вектора магнитной индукции и магнитного поля Земли.
Оборудование: компас.
Опыт является домашней работой студентов для развития умений определять направление вектора магнитной индукции.
Работа №4. Вычеркивание линий магнитной индукции.
Оборудование: магниты полосовые , магнит дугообразный, кольцо железное, картон, бумага, батарея аккумулятор, приборы для демонстрации магнитных спектров, катушки с током, виток с током, железные опилки.
Опыт проводится фронтально для создания наглядной картины линий магнитной индукции после введения понятия «линии магнитной индукции»
Получите с помощью железных опилок и зарисуйте магнитные спектры:
а).полосового магнита;
б).дугообразного магнита;
в). Двух полосовых магнитов, обращенных друг к другу одноименными полюсами и разноименными;
г). Дугообразного с железным концом
Присоединив к зажимам приборов провода от источника, включите ток. Постукивая по панели концом карандаша, получите отчетливую картину полей.
Зарисуйте картины полей в тетрадь.
Работа №5. Исследование магнитного поля катушки с током.
Оборудование:катушка проволочная, источник питания, две магнитные стрелки.
Опыт проводится для контроля, как студенты умеют определять направление линий магнитной индукции, пользоваться правилом буравчика.
Задание 1.
Зная направление тока и направление намотки провода, определите магнитные полюса катушки с током. Ответ проверьте с помощью магнитных стрелок (можно одной стрелкой).
Задание 2.
Определите знаки полюсов данного источника тока, предварительно скрыв их значения.
Ответы оформляются в тетради, которые сдаются на проверку преподавателю.

Работа №6. Исследование намагничивания железа.
Оборудование: батарея аккумуляторов, компас, катушка электромагнита с железным сердечником, кусок ножовочного полотна, ключ, железные опилки, провода.
Опыт проводят фронтально для знакомства с ферромагнитными телами.
Порядок выполнения опыта следующий:
Проверьте магнитные свойства ножовочного полотна, поднеся его к железным опилкам до его намагничивания.
Соберите электрическую цепь, соединив источник тока, катушку электромагнита и ключ.
Замкните цепь и проведите несколько раз одним из полюсов по ножовочному полотну, поднося каждый раз электромагнит обратно по воздуху, намагничивая, таким образом, ножовочное полотно.
Разомкните цепь и поднесите ножовочное полотно к опилкам. Объясните результат.
Определите с помощью компаса магнитные полюсы ножовочного полотна.
Результаты исследования обсуждаются на уроке, затем преподаватель демонстрирует зависимость намагничивания железа от температуры.
Работа №7. Исследование зависимости силы, действующей на проводник с током в магнитном поле, от силы тока и магнитной индукции.
Оборудование :батарея аккумуляторов, катушка, магнит дугообразный, ключ, штатив, реостат, провода.
Опыт проводят фронтально, при изучении силы Ампера.
После повторения свойств магнитного поля преподаватель ставит перед студентами задачу – качественно определить зависимость магнитной силы, действующей со стороны магнитного поля на проводник с током, от силы тока и магнитной индукции поля.
Порядок выполнения работы таков:
Подвесьте проволочную катушку к лапке штатива
Соберите электрическую цепь из источника тока, катушки, ключа и реостата.
Поднесите дугообразный магнит к катушке и замкните цепь. В какую сторону отклониться катушка с током? Объясните опыт.
Повторите опыт, изменив направление тока в катушке и силу тока. Зависит ли направление магнитной силы, действующей на проводник с током, от направления тока, от силы тока?
Поменяйте местами полюса магнита, не изменяя направление тока. Зависит ли направление магнитной силы, действующей на проводник, от направления индукции магнитного поля?
Запишите, от чего зависит направление магнитной силы, действующей на проводник, который находится в магнитном поле?
Далее, преподаватель записывает формулу силы Ампера.
При этом обращает внимание студентов на отличие магнитных сил от электрических и гравитационных. Проводится исследование формулы.
Делается вывод: магнитное поле не действует на проводник с током, если направление тока параллельно направлению линий магнитной индукции. Силы магнитного взаимодействия не являются центральными. Она зависят от модуля и направления вектора индукции магнитного поля.
Далее вводится правило левой руки для определения направления силы действия магнитного поля на проводнике с током.
Работа № 8. Изучение принципа действия электроизмерительных приборов.
Оборудование: лабораторный амперметр и вольтметр.
Опыт проводят фронтально. Студентам предлагается посмотреть и объяснить применение законов Ампера на примере работы вольтметра и амперметра. Испорченные амперметр и вольтметр разбираются так, чтобы было видно их устройство. Вначале студентам предлагается самостоятельно ознакомиться с устройством лабораторных амперметров и вольтметров.
Ответьте на следующие вопросы:
Из каких основных частей состоят приборы.
На каком действии электрического тока основана работа амперметра и вольтметра?
Для чего поставлены знаки (+) , (-) у зажимов прибора?
Каковы принципы действия пробора.
Ответы обсуждаются на уроке. Если студенты не могут сразу ответить на вопросы, преподаватель создает им наводящие вопросы.
Работа №9. Определение намагничивание ножовочного полотна.
Оборудование:два ножовочных полотна, одно из которых намагничено.
Работа №10. Изучение магнитных свойств различных веществ.
Оборудование: мелкие гвозди , стекло, картон, жесть, листовой алюминий, компас, полосовой магнит, стеклянная колобка, железная коробка.
Задание 1.
Проверьте, будет ли магнит притягивать мелкие гвозди через стекло, картон, жесть, листовой алюминий. Какой вывод можно сделать?
Опыт убеждает студентов, что исследуемые вещества, кроме железа, не препятствуют магнитному воздействию. Железо же экранирует магнитное поле магнита.
Задание 2.
Проверьте, можно ли с помощью компаса определить полюса магнита, если он лежит в стеклянной коробке, железной коробке.
Ответ обосновать.
Работы 9 и 10 можно дать проделать индивидуально нескольким студентам при подготовке в практической работе.












Электрический ток в различных средах.
При изучении данной темы необходимо изучить природу носителей заряда, рассмотреть законы электролиза и их применение.
Работа №1. Исследование зависимости проводимости полупроводников от температуры и освещенности.
Оборудование:термометртехническийот 0 до 100С, термометр, термистор ММТ-1, гальванометр, источник постоянного тока, металлический сосуд с холодной водой, нагреватель, штатив, соединительные провода, омметр. Прибор лабораторный для изучения законов фотометрии, вольтметр, ключ.
Эту работу проводят с цель исследовать зависимости сопротивления полупроводников от температуры и освещенности.
Задание 1.
Крепить пробирку с термистором в лапке штатива, при этом пробирка должна быть погружена в металлический сосуд с холодной водой, установленный на электрическую плитку.
Подсоедините к зажимам термистор, омметр. Включите плитку.
Через каждые десять градусов записывайте сопротивление в таблицу.
По полученным данным постройте график зависимости сопротивления от температуры.
Предложите, как, используя термосопротивление , омметр и полученный график, измерить температуру воздуха, воды.
Результаты опыта заносятся в тетради всеми студентами и обсуждаются. Сравнивается график зависимости сопротивления от температуры металла и полупроводника.
Задание 2.
Подготовьте приборы к работе. К зажимам гальванометра подключите зажимы селенового элемента; электрическую лампочку подключите к батарее аккумуляторов через ключ.
Для установления отсутствия зависимости тока фотоэлемента от освещенности, фотоэлемент закройте поочередно тремя диафрагмами с круглыми отверстиями, площади каждой относятся как 1:1/2:1/3.
Сделайте вывод.
Работа №2. Наблюдение явления электролиза.
Оборудование: два стальных электрода, стакан, дистиллированная (дождевая) вода, источник постоянного напряжения 4В, лампа от карманного фонарика 3,6В, ключ, провода, держатель для электродов.
Опыт проводится фронтально, чтобы напомнить студентам явление электролитической диссоциации, которую они изучали ранее на уроках химии. Предварительно они должны ответить на следующие вопросы:
Что называется электролитом?
Каковы носители электрического тока в электролитах?
Как возникают ионы в электролитах?
Как двигаются ионы при отсутствии электрического поля? В электрическом поле?
Работа проводится в такой последовательности:
Соберите электрическую сеть, соединив все элементы последовательно.
Объясните, почему не горит лампа при замыкании цепи.
Далее, сделайте воду электропроводной.
Ответ нужно обосновать и проверить.



















Электромагнитная индукция.
При изучении данной темы устанавливается связь между электрическим и магнитными полями , рассматривается возникновение вихревого индукционного электрического при изменении магнитного поля, делается вывод о существовании единого электромагнитного поля. Отмечается, что закон электромагнитной индукции составляет основу электротехники и радиотехники.
Лабораторные опыты способствуют формированию у студентов закона электромагнитной индукции, правила Ленца.
Работа №1. Получение индукционного тока.
Оборудование: батарея аккумуляторов , гальванометр, две проволочные катушки, полосовой магнит, ключ, реостат, лампа от карманного фонарика, миллиамперметр.
Задание 1.
Соедините катушку с гальванометром, вдвиньте во внутрь катушки или удалите полосовой магнит так, чтобы витки катушки пересекали силовые линии магнита. Ведите наблюдение.
Задание 2.
Соедините первичную катушку с источником тока, миллиамперметром, затем приблизьте или удали вторичную катушку, подключенную к гальванометру.
Объясните явление, наблюдаемое в первом и втором опытах.
Задание 3.
Вставьте первичную катушку с сердечником внутри вторичной. Зажимы первичной катушки соединить с источником тока через сопротивление лампу карманного фонаря. Замкните и разомкните цепь. Во вторичной катушке возникает ток противоположного направления току замыкания. Объясните, почему во вторичной катушке, которая не перемещалась относительно первичной, возник ток.
Результаты опыта обсуждаются.
Работа №2. Исследование направления индукционного тока.
Оборудование: катушка проволочная с сердечником , кольцо алюминиевое, батарея аккумуляторов, ключ, кольцо медное, штатив, дугообразный магнит.
Опыт проводится фронтально при изучении правила Ленца. Для закрепления правила Ленца студенты получают задание:
Задание 1.
Подключите катушку с сердечником к источнику напряжения через ключ.
Поместите алюминиевое кольцо, подвешенное на нить к штативу на сердечник.
Объясните, как будет вести себя кольцо в момент замыкания, после замыкания, если в катушке будет переменный ток?
Ответ надо обосновать и подтвердить опытом.
Задание 2.
Из тонкой полоски меди шириной 1-1,5 см делайте кольцо, концы полоски спаять.
Подвесьте кольцо на двух шелковых нитях к штативу.
Возьмите подковообразный магнит и резко введите его в кольцо до самого основания, не задевая кольца. Ведите наблюдение.
Когда кольцо успокоится, резко вытяните магнит из кольца.
Выводы необходимо обосновать, все случаи надо зарисовать в тетрадь.


















Электромагнитные волны. Оптика.
При изучении данной темы необходимо обратить внимание студентов на прямолинейность распространения света, дисперсию света, установите законы отражения и преломления света.
Студенты должны приобрести умения собирать простейшие радиоприемники, получать изображения при помощи линзы, строить изображения предмета в плоском зеркале и при помощи линзы.
Работа №1. Сборка простейшего детекторного приемника.
Оборудование: набор по радиотехнике или комплект деталей для сборки радиоприемника, антенна, заземление, наушники, соединительные провода.
Опыт проводится фронтально после объяснения работы детекторного приемника для развития умений в сборке.
Порядок выполнения опыта следующий:
Начертите схему простейшего детекторного приемника.
Соберите схему, используя имеющиеся оборудования.
Меняя емкость конденсатора переменной емкости, настройте колебательный контур в резонанс с сигналом какой-нибудь радиостанции.
Ответьте на вопросы:
Какие превращения энергии происходят при приеме радиопередач?
Какова форма сигналов, начиная с приемной антенны до наушников? (начертить).
Ответы на поставленные вопросы обсуждаются на следующем уроке.
Работа №2. Изучение прямолинейности распространения света.
Оборудование: батарея аккумуляторов, три лампочки на подставке с колпачками , переключатель, экран со щелью, соединительные провода.
Опыт проводится фронтально после введения понятия «световой луч».
Доказать прямолинейность самостоятельно. Порядок проведения опыта:
Подключите лампочку, направив свет от нее на экран со щелью. Ведите наблюдение, как распространяется свет за экраном со щелью.
Подключите параллельно две лампы через переключатель к аккумуляторной батарее. На расстоянии 0,5м от лампы установите экран, а перед ним лампочку без колпачка в качестве предмета.
Включите одну лампочку, отправив свет от нее на экран и спроецировав на него тень лампочки – предмета.
Какова форма тени точечного источника?
Каковы размеры тени в зависимости от расстояния лампочки – предмета до источника?
Включите две лампочки. Получите на экране тень и две полутени. Выключите поочередно одну, потом другую лампочку, а затем обе сразу. Ведите наблюдение:
а).где образуется тень?
б).где образуется полутень?
в).что меняется при сближении и удалении обоих ламп?
г).что меняется при приближении предмета к лампам?
д).что объясняет образование тени и полутени?
Результаты опыта обсуждаются. Вывод о прямолинейность распространения света записывается в тетрадь.
Работа №3. Получение изображения в плоском зеркале.
Оборудование: зеркало плоское , две лампочки накаливания на подставке, экран, батарея аккумуляторов, плоское зеркало, соединительные провода, черный экран, линейка.
Опыт проводится фронтально при построении изображения в плоском зеркале, чтобы доказать симметрию изображения и предмета.
Преподаватель вместе со студентами выполняет построение изображение предмета в плоском зеркале.
Порядок проведения опыта таков:
Укрепите зеркало вертикально в штативе.
Зажгите лампу перед плоским зеркалом и наблюдайте за мнимым изображением.
Уточните расположение мнимого изображения; вместо зеркала укрепите плоское стекло, позади стекла черный экран.
Перед зеркалом и позади него установите одинаковые лампочки, регулируя их так, чтобы изображение передней, видимое в стекло, совпадало с лампочкой, расположенной за стеклом.
Зажгите лампочку, расположенную перед стеклом. Ведите наблюдение.
Измените положение задней лампочки. Ведите наблюдение.
Совместите снова заднюю лампочку с изображением передней и при помощи линейки измерьте расстояние от каждой лампочки до стекла. Сделайте вывод.
Работа №4. Изучение преломления света.
Оборудование: лампочка на подставке, источники питания, экран со щелью, стеклянный полуцилиндр, лист бумаги, соединительные провода, транспортир.
Опыт проводят фронтально, чтобы продемонстрировать преломление света и соотношение между углами падения и преломления. Опыт позволяет создать проблемную ситуацию на уроке, после чего выводится закон преломления света.

Порядок выполнения опыта следующий:
Включите лампу. Узкий пучок света от щели направьте перпендикулярно на плоскую грань стеклянного полуцилиндра. Ведите наблюдение
Направьте узкий пучок света от щели под углом на плоскую грань стеклянного полуцилиндра. Обратите внимание на три луча и их яркость.
Измерьте угла падения и преломления.
Дайте объяснение, почему в данном случае угол преломления меньше угла падения.
Далее преподаватель формулирует закон преломления.
Работа №5. Наблюдение полного отражения.
Оборудование: плоская параллельная пластинка, стакан химический, пробирка, карандаш.
Опыт проводят фронтально для введения понятия полного отражения.
Порядок выполнения опыта таков:
Погрузите в стакан с водой наклонно карандаш. Поднимите стакан выше уровня глаз, смотрите снизу сквозь стенку на поверхности воды. Ведите наблюдение. Оно объясняется тем, что поверхность воды кажется блестящей вследствие полного отражение света; при этом видно, как в зеркале, симметричное изображение погруженной части карандаша.
Вместо карандаша погрузите в стакан пустую пробирку, удерживая ее в наклонном положении. Посмотрите на погруженную часть сверху. Ведите наблюдение. Объясните. Долейте воды. Наблюдайте.
Расположите стеклянную пластинку горизонтально, матовой поверхностью вверх, смотрите на нижнюю грань через одну и три параллельные боковые грани. Ведите наблюдение. Дайте объяснение.
Поднимите пластинку до уровня глаз и, удерживая ее в горизонтальном положении, медленно поверните вокруг вертикальной оси. Ведите наблюдение. Объясните.
Прижмите к боковой грани стакана палец, слегка смоченный водой. Объясните.
Опыт целесообразно проделать поэтапно, согласно инструкции. Одновременно опыт проделывает преподаватель на демонстрационном столе с использованием шайбы. Он должен не опережать действия группы, а действовать, убедившись, что большинство студентов выполняют работу правильно.
После завершения опыта студенты записывают в тетрадь, при каком условии наблюдается полное отражение, далее предусматривается его практическое применение.


Работа №6. Получение изображения при помощи линзы.
Оборудование: лампочка на подставке с колпачком и вырезанной буквой Г; линза, собирающая с известным фокусным расстоянием.
Опыт проводится фронтально для ознакомления студентов с понятием действительного и мнимого изображения, выработки умения характеризовать изображения.
Порядок проведения опыта таков:
Установите лампочки на подставке за второе фокусное расстояние от линзы. По другую сторону линзы установите экран и получите четкое изображение.
Дайте характеристику полученного изображения. Запишите в тетрадь.
Поместите предмет (лампочку) больше фокусного расстояния, но меньше расстояния двух фокусов и проделайте все по пунктам 1 и 2.
Передвигая лампочку к линзе, рассмотрите изображения на экране. Сделайте вывод.
Как изменяется изображение на экране предмета?
После чего необходимо построить изображение при помощи линзы?
Работа №7. Определение увеличения лупы.
Оборудование: линейка, лента измерительная, линза короткофокусная, сетка миллиметровая.
Опыт проводят фронтально. Самостоятельно изучив лупу, определяют увеличение, которое она дает.
Опыт выполнятся в такой последовательности:
Установите на столе собирающую линзу, а за ней вертикально измерительную линейку. Приблизи глаз по возможности ближе к линзе, передвигая линейку вдоль оптической оси, добейтесь четкого изображения деления шкалы. При правильной установке линейки размеры ее изображения не должны увеличиваться при удалении глаза от линзы.
Поставьте за линейкой на главной оптической оси линзы миллиметровую сетку на подставке, чтобы деления сетки были хорошо видны, позади сетки прикрепите лист белой бумаги.
Одним глазом, приближенным к линзе, смотрите на мнимое изображение миллиметровой сетки линейки, а другим – мимо линзы на миллиметровую сетку. Постепенно передвигаю миллиметровую сетку вдоль главной оптической оси так, чтобы мнимое изображение шкалы линейки и сетки оказались в одной плоскости и находились от наблюдателя на расстоянии наилучшего зрения (25см).
Поправьте расположение линейки, добиваясь параллельности деления обеих шкал, и определите скольким делениям сетки, соответствуют 2-3 деления на шкале линейки.
Вычислите увеличение линзы по известной формуле.
Повторите отсчет несколько раз, по результатам рассчитайте среднее увеличение лупы.
Результат опыта необходимо записать.
Работа №8. Изучение дисперсии света.
Оборудование: проекционный аппарат один для всей группы, призма «Крон» и «Флинт», призма прямого зрения.
Опыт проводится фронтально в конце для закрепления явления дисперсии света.
Порядок проведения опыта таков:
Наблюдайте дисперсионный спектр поочередно через призму «Крон» и «Флинт». Сравните. Зарисуйте.
Объясните, от чего зависит различие в спектрах.
Объясните причину различного преломления фиолетового и красного цветов.
Наблюдайте дисперсионный спектр через призму прямого зрения.
Сравните с предыдущим спектром.
Зарисуйте.
Сделайте краткие записи ответов.
Результаты наблюдений обсуждаются на уроке.
Работа №9. Изучение поляризации света.
Оборудование: поляроидная бумага или два поляроида из набора по поляризации, источник света – лампа накаливания.
Опыт проводится фронтально на уроке для создания проблемной ситуации.
Порядок проведения опыта таков:
Установите поляроидные стекла перед глазами близко друг к другу и направьте их на источник света.
Медленно вращайте один из поляроидов, не изменяя положение другого. Ведите наблюдение. Что наблюдается?
Проделайте то же самое с другим поляроидом.
Поменяйте местами поляроиды и проделайте предыдущие опыты.
Сделайте выводы, дайте объяснения.
Затем преподаватель совместно со студентами решает данную проблему.











Квантовая физика.
Работа №1. Химическое действие света.
Оборудование:проекционный аппарат, светофильтры красный и синий, фотобумага, проявитель.
Опыт проводится фронтально на уроке, чтобы продемонстрировать химическое действие света.
Порядок проведения опыта таков:
Смочите лист фотобумаги и проявителем и направьте на свет при вставленном в проекционный аппарат красном светофильтре. Ведите наблюдение.
Смените красный светофильтр синим, проделайте все, как в предыдущем опыте. Ведите наблюдение.
Объясните фотохимическую реакцию на основе квантовых представителей.
Самостоятельно студенты объясняют фотохимические реакции на основе квантовых представителей, пользуясь учебником.
















Заключение.
Кратковременные лабораторно-практические работы можно проводить на различных этапах урока. Разнообразие вариантов облегчает индивидуальный подход в процессе обучения. Для каждой работы дается описание, указана основная цель и те главные умения, навыки и знания, которыми должен обладать студент, чтобы выполнить работу. Данные работы можно проводить при изучении нового материала, в доказательство объяснения преподавателя, для постановки проблемы, при закреплении, повторении, обобщении и при осуществлении контроля. Форма проведения опытов может быть индивидуальной, групповой и фронтальной. После выполнения работ необходимо использовать коллективное обсуждение результатов, взаимные консультации при выполнении измерений и расчетов. Для постановки таких кратковременных лабораторных работ предусмотрено типовое оборудование, простые приборы и приспособления, которые имеются в кабинете.
















Список использованных источников
Буров В.А., Кабанов С.Ф., Свиридов В.И. Фронтальные экспериментальные задания по физике –М :Просвещение, 2010-206 с.
Гладкова Р.А. Сборник задач и вопросов по физике –М :Наука 2008-367 с.
Дагаев М.М. Лабораторный практикум по курсу физики -М:В. школа 2009-352 с.
Дмитриева В.Ф. Физика: Учебник для студ. общеобразоват. сред. проф. Образования-6-е изд. перераб. и доп .-М:«Академия» 2011-464 с.
Кабардин О.Ф., Орлов В.А., Шифер Н.И. Лабораторные работы по физике для средних учебных заведений -М:В. Школа 2009-307 с.
Кравцов Ю.А., Мансуров А.Н. Лабораторный практикум по общей физике-М:«Просвещение» 2009-351с.
Хорошавин С.А. Физический эксперимент в средней школе-М:«Просвещение» 2010-151 с.
Шахмаев Н.Н. Физический эксперимент в средней школе-М:«Просвещение» 2010-255 с.



Интернет ресурсы:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] сайт учебно-методического центра профессионального образования.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] Единое окно доступа к образовательным ресурсам. Каталог учебных продуктов.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] - Сайт для учащихся и преподавателей физики. Здесь размещены учебники физики для 10,11 классов, сборники вопросов и задач, тесты, описания лабораторных работ, обзоры учебной литературы, тематические и поурочные планы, методические разработки.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] - Проверка знаний учащихся по школьному курсу физики.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] - Учебные материалы по физике - механика, термодинамика, электродинамика, электростатика, оптика, квантовая физика.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] - Страница Моисеенко И.Н. - преподавателя физики. Публикация материалов по проблемам преподавания физики в школе: методические и дидактические пособия к урокам 10- 11 классов, проверочные тесты. 
Рецензия
Учебно-методическое пособие по дисциплине «Физика»
«Постановка демонстрационного физического эксперимента и лабораторных опытов» Хатмуллиной Л.К.

Представленное методическое пособие выполнено в соответствии с требованиями к минимуму содержания и уровню подготовки студентов.
В пособии отражена реализация межпредметных связей с учетом практической и профессиональной направленности преподавания физики, повышения уровня развития студентов. В настоящем методическом пособии содержатся лабораторные опыты по физике, раскрывается их содержание и методика проведения в процессе обучения физике. Показано, как и когда целесообразно их выполнять. Проведение данных работ способствует повышению интереса к предмету, служат для проверки теоретических выводов, для демонстрации применения законов физики в промышленности. Выполнение таких демонстрационных лабораторно-практических работ помогает обучить будущих специалистов творчески подходить к решению любой практической задачи с анализом конкретных условий.
Считаю, что методическая разработка может быть использована в учебном процессе студентами СПО и НПО.


Преподаватель физики и электротехники Уфимского
механико-технологического техникума.
Кандидат физико-математических наук Терегулов Р.К.




Рецензия
Учебно-методическое пособие по дисциплине «Физика»
«Постановка демонстрационного физического эксперимента и лабораторных опытов» Хатмуллиной Л.К.

Представленное методическое пособие выполнено в соответствии с требованиями к минимуму содержания и уровню подготовки студентов.
В данном методическом пособии последовательно и подробно представлены демонстрационные эксперименты по всему элементарному курсу физики, которые помогут усвоению материала. Общепризнанно, что преподавание физики должно опираться на эксперимент, так как учебный процесс для студентов является прежде всего процессом познания.
Поэтому для качественного анализа изучаемого явления и выявления его связей с другими явлениями целесообразно включать такого рода демонстрационные работы. Если изучение каждых тем из разделов сопровождать кратковременными опытами, то они помогут проиллюстрировать установленные в науке законы и закономерности в таком доступном для студентов виде, покажут применение изученных физических явлений, повысится интерес к изучению дисциплины.
Данная методическая разработка может быть применена для колледжа нефтяного и энергетического профиля.



Председатель МЦК УТЭК Биктимерова И.М.









13PAGE 15


13PAGE 143615



3