Исследовательская работа на уроках и элективных занятиях по теме «Магнитное поле. Электромагнитная индукция» Вершинина Ф.В. учитель физики МАОУ СОШ № 35 г Улан-Удэ

Исследовательская работа на уроках и элективных занятиях по теме «Магнитное поле. Электромагнитная индукция»
Вершинина Ф.В. учитель физики МАОУ СОШ № 35 г Улан-Удэ
Тема «Магнитное поле» в курсе общеобразовательной школы встречается дважды - в классах. Времени на изучение материала отводится немного, и есть необходимость закрепления понятий и закономерностей на практических экспериментах. В связи с этим необходимо совершенствовать методы обучения так, чтобы они способствовали развитию творческих способностей детей, развивали логическое мышление и исследовательские навыки, формировали умения самостоятельной работы.
Весьма успешно эта задача может быть реализована во время проведения уроков и элективных занятий-исследований.
Цель работы создать банк исследовательских заданий для учащихся, которые помогли бы более глубокому усвоению материала темы «Магнитное поле. Электромагнитная индукция », и, в конечном счете, помогли бы тестирумым набрать более высокие баллы на ЕГЭ в качественных заданиях. Важно, что это собственные наблюдения или расчеты учеников, ставящие перед ними все новые вопросы. Любой учитель скажет, что больше всего он ценит в своих учениках именно их вопросы.
В анализе ЕГЭ 2010года мы читаем: «В 2009г в третью часть экзаменационной работы были впервые включены качественные задачи повышенного уровня сложности, в которых требовалось привести объяснения, выстроив логически стройную цепочку рассуждений со ссылкой на физические явления и законы. Результаты выполнения подобных заданий остаются крайне низкими. Практически для всех заданий такого типа, полное верное объяснение можно встретить лишь для выпускников с отличным уровнем подготовки .Как правило, эти задания строятся на основе демонстрационных экспериментов или ситуаций, описанных в любом учебнике физики средней школы. Однако трудность этих заданий оказывается сопоставимой с расчетными задачами высокого уровня сложности. Ярким примером может служить задача на объяснение движения рамки с током под действием силы Ампера.( 1 балл-18%, 2 балла -6%, 3 балла – 3%)
Пример:
Рамку с постоянным током удерживают неподвижно в поле полосового магнита (см. рисунок). Полярность подключения источника тока к выводам рамки показана на рисунке. Как двигаться рамка на неподвижной оси МО, если рамку не удеоживать? Ответ поясните, указав, каккие физические закономерности вы использовали для объяснения. Считать, что рамка испытывает небольшое сопротивление со стороны воздуха.
Около трети тестируемых смогли вычленить в этой ситуации изученное физическое явление. Однако очень немногим удалось выявить необходимые элементы для построения последовательного объяснения.
Двухлетний опыт использования качественных задач показывает, что анализу явлений и их объяснению в старшей школе не уделяется должного внимания. В частности, следует использовать все возможные пути демонстрации учащимся опытов на реальном оборудовании, позволяющих усвоить все особенности протекания того или иного явления. Например, результаты выполнения приведенного выше задания с рамкой были бы существенно выше, если бы все учащиеся имели возможность наблюдать это явление.»Результаты ЕГЭ заставляют учителя физики задуматься об изменении подхода к организации процесса физического образования. В первую очередь учитель на уроке и во внеурочное время должен создать условия для развития ученика как субъекта собственной деятельности.
Низкий уровень ответов на качественные вопросы подталкивает нас к тому, что эксперименты по теме «Магнитное поле. Электромагнитная индукция» необходимо проводить не только на уроках во время изучения материала, но и на элективных курсах при подготовке к ЕГЭ.
Вот несколько исследовательских заданий, которые мы даем на дополнительных занятиях с целью более глубокого изучения темы.
К задачам дается структурно-логическая схема описания физического явления, с помощью которой ученики могут строить свой ответ. Это обобщенная модель, работа с которой делится на несколько этапов. Построив ответ по данной схеме, учащиеся дают в сжатом виде минимум полной информации.
Структурно-логическая схема описания физического явления
Качественное описание явления
Восприятие явления органами чувств
Анализ явления
Констатация фактов и высказывание единичных суждений
Классификация фактов
Введение новых понятий
Проведение обобщений
Определение условий протекания явления Сущностное описание явления
Постановка задачи
Выдвижение гипотез, наблюдаемые и опытные факты
Выбор модели, позволяющей представить механизм протекания процесса и вычленить в нем самое существенное
Получение и обсуждение логических следствий, вытекающих из гипотезы и модельных представлений
Проведение экспериментов, направленных на проверку логических следствий
Количественное описание явления
Введение физических величин, характеризующих рассматриваемые процессы и состояния
Установление физических зависимостей между величинами
Выявление физического смысла величин Прикладное описание явления
Получение знаний о механизмах, машинах, приборах, технологических процессах, использующих явление
Анализ возможных негативных последствий явления и поиск способов борьбы с ними
Если один из магнитов сделать с обратной полярностью, то магниты будут притягиваться одинаково окрашенными половинками. В этой проблемной ситуации закономерен вопрос: «Какой из двух магнитов «правильный»?», «Какой магнит оказался окрашенным с точностью до наоборот?», «Как можно выяснить какой из магнитов рабочий?»
Опыт по размагничиванию
Экспериментальные физические задачи на смекалку:
Как прилетев на незнакомую планету, космонавты могут с помощью чувствительного гальванометра и мотка проволоки определить, обладает планета магнитным полем или нет? Подсказка: При изменении магнитного потока, пронизывающего катушку, в ней возникает электродвижущая сила индукции.
Решение: Изготовив из проволоки катушку, подключим её концы к гальванометру. Если планета обладает достаточно сильным магнитным полем, то при поворотах катушки гальванометр зарегистрирует импульсы индукционного тока, возникающего в результате изменения магнитного потока через плоскость катушки. В принципе, таким образом можно установить не только наличие магнитного поля, но модуль и направление магнитной индукции. Рассмотренная идея положена в основу устройства некоторых типов магнитометров, применяемых на практике.
Как узнать намагничен стержень, или нет имея в распоряжении кусок медной проволоки и катушку с нитками?
Подсказка: Вспомните правило Ленца для направления индукционного тока.
Решение: Изготовим из проволоки замкнутое кольцо и подвесим его на нитях. Если стержень Намагничен, то его приближение к кольцу вызовет, согласно правилу Ленца взаимное отталкивание тел. Если же кольцо останется в покое, то значит, стержень не намагничен.
Как с помощью сильного магнита ( лучше дугообразного) определить, постоянным или переменным током питается лампочка?
Подсказка: В магнитном поле на проводник с током действует сила, направление которой зависит от направления тока.
Решение: Для решения задачи нужно вспомнить правило левой руки, с помощью которого определяется направление силы, действующей на проводник с током в магнитном поле. Если лампа питается переменным током, то поднесённый к ней магнит нить лампы в колебательное движение и очертание нити станут расплывчатыми. При постоянном токе нить будет видна отчетливо, так как она всего лишь отклонится в сторону от начального положения.
Будет ли электрически заряженная эбонитовая палочка притягивать или отталкивать полюса компасной стрелки?
Подсказка: Как и всякое н6езаряженное тело, магнитная стрелка будет притягиваться к наэлектризованной палочке как одним, так и другим концом.
Может ли стальная намагниченная полоса иметь более двух полюсов?
Подсказка: Может. Для подтверждения показываю магнитный спектр намагниченной ножовочной пилы, имеющей несколько чередующихся магнитных полюсов.

Пила предварительно намагничена, для чего на неё надо надеть четыре катушки из звонкового провода, причем направление намотки в соседних катушках должно быть противоположным. По ним в течение 20 минут пропускается постоянный ток силой 1,5-2 Ампера.
Цилиндрический магнит имеет отверстие, просверленное перпендикулярно оси. Каков будет характер магнитного поля в отверстии?
Ответ: см рис.
Цилиндрический магнит просверлили вдоль оси. Каков будет характер магнитного поля в отверстии?
Ответ: см рис.
Из двух одинаковых полос одна намагничена. Как пользуясь только этими полосами, узнать какая из них намагничена?
Подсказка: Надо концом одной полосы коснуться середины другой, а потом наоборот. В одном из этих случаев притяжения не будет. Это покажет, что полоса, которую мы подносим к середине другой, не намагничена.
Магнитная вертушка. Из никельных проволок изготовлена восьмиконечная звезда, которая с малым трением может поворачиваться на вертикальном острие(см. рис.) поместить её около полюса полосового магнита и нагреть один из лучей звезды на пламени спиртовки. Звезда начнет вращаьтся. Объяснить явление.
Подсказка: Нагретая никельная проволока утрачивает магнитные свойства, и силы притяжения проволок перестают уравновешиваться.

Очень интересно проходит занятие, когда, разбив всех учащихся на группы, каждая получает свое исследовательское задание, и по выполнению озвучивает свои результаты и выводы. Часто между учениками возникает дискуссия по правильности сделанных выводов. Таким образом, развиваются навыки культурного диалога, умение ответить на вопросы оппонентов, изложить и обосновать свою точку зрения, отстоять правоту суждений, проанализировать результаты.
В заключение хочу сказать, что исследовательские задания, описанные выше, дают достаточно высокий эффект более глубокого понимания темы. Тесты, проведенные в конце изучения раздела, показывают, что учащиеся усваивают материал лучше, чем при теоретическом подходе.
Литература:
1.Ланге В.Н. Экспериментальные физические задачи на смекалку М. Наука. 1985
2. Ангализ ЕГЭ 2010г
3.Билимович Б.Ф. Физические викторины в средней школе. Просвещение М 1964
4. Тульчинский М.Е. Занимательные задачи- парадоксы и софизмы по физике. Просвещение 1971
5. Майоров А.Н. Физика для любознательных, или очем не узнаешь на уроке. Ярославль «Академия развития» 1999
6. Семке А.И. Нестандартные задачи по физике для классов естественно -научного профиля. Ярославль «Академия развития» 2007
7. Григорьев В.И., Мякишев Г.Я. Занимательная физика. Эра классической физики. М «Дрофа»1996
8. Шимко Е.А. «Модельный подход и формирование естественнонаучных знаний учащихся» Физики в школе №4 2010