НЕТРАДИЦІЙНІ УРОКИ ФІЗИКИ В ШКОЛІ

"КОМПЛЕКСНЕ ПОВТОРЕННЯ КУРСУ ФІЗИКИ"

Урок-творча лабораторія

 

Мета. Повторити окремі питання курсу фізики 7-11 класів через низку оригінальних практичних завдань; дати учням можливість проявити винахідливість, кмітливість, дотепність; розвивати логічне мислення, вміння застосовувати знання у нестандартних ситуаціях; вчити культури спілкування у процесі співпраці.

Тип уроку. Урок повторення і поглиблення знань.

Обладнання. Демонстраційне (на учительському столі): метрова лінійка (1-3 шт.), лабораторні терези і важки (3 комплекти), секундомір (1 шт.), лампочка на підставці (6В) і джерело струму для неї (1 комплект), демонстраційний конденсатор, котушка індуктивності.

Лабораторне (на кожному учнівському столі): лінійка з міліметровими поділками, довідкові таблиці (збірники з фізики), комплект наборів найпростішого обладнання: до завдання 2: монети 1, 2, 5 коп., тіло неправильної форми, нитка або олівець; до завдання 4: посудина з водою; до завдання 5: брусок кам'яного вугілля прямокутної форми; до завдання 7: металева кулька; до завдання 9: пружина, калориметричний циліндр; до завдання 10: металевий жолоб, металева кулька, коробка із сухим піском; до завдання 11: брусок з лабораторного набору для визначення густини речовини (алюмінієвий або залізний); до завдання 12: лабораторний реостат; до завдання 14: дифракційна решітка.

Методичні поради. Характерною особливістю уроку є те, що він побудований на експериментальних завданнях, у яких використовується лише один вимірювальний прилад — лінійка. Урок одночасно є і уроком-конкурсом, оскільки в його процесі виявляються кращі проекти, а також учні-переможці.

 

Хід уроку

I. Вступна бесіда і вікторина

Учитель. Сьогодні у нас нетрадиційний урок повторення. Ви повинні будете пригадати те, що вивчали в попередні роки, проявити кмітливість, винахідливість і дотепність. Вам буде запропоновано низку практичних завдань, незвичних із двох причин: по-перше, всі вони виконуються за допомогою одного вимірювального приладу — метрової лінійки, по-друге, як їх виконати, вам потрібно здогадатися самим: жодних інструкцій не буде.

У кожному практичному завданні слід чітко сформулювати свій задум — фізичну основу, продумати кроки виконання роботи, пригадати формули, виконати обчислення. За кожну правильну ідею команда отримує 1 бал, а за кінцевий результат команда, яка перша правильно виконала завдання, — 3 бали, друга — 2 бали, третя — 1 бал.

У кінці уроку підіб'ємо підсумки і визначимо переможців конкурсу.

А тепер слухайте уважно запитання:

- Що таке метр?

- Яким раніше був еталон метра?

- З чим він пов'язаний нині?

- Де зберігається попередній еталон метра?

(За підсумками вікторини визначається її переможець.)

Друга частина уроку — «Творча лабораторія». Вас чекають цікаві завдання.

 

II. Творча лабораторія

Завдання за курс 7 класу

Завдання 1. Накреслити на дошці відрізок завдовжки 1 м.

Виконати завдання запрошуються до дошки троє учнів. Роботу перевіряють учні за допомогою метрової лінійки. Якість роботи оцінюється так: найточніший результат — 3 бали, проміжний — 2 бали, найменш точний — 1 бал.

Завдання 2. За допомогою лінійки визначити масу тіла неправильної форми.

Від учнів надходять кілька пропозицій. Одна з них — використати учнівську лінійку як важіль, підвішуючи її на нитці за середину або поклавши серединою на олівець, а монети вартістю 1 коп., 2 коп., 5 коп. використати як важки масою 1,5 г, 1,55 г і 4,3 г відповідно.

Після зважування тіл на «своїх» саморобних терезах учні перевіряють точність зважування на лабораторних терезах, виставлених на демонстраційному столі.

Оцінювання результатів аналогічне до попереднього завдання.

Завдання 3. Лінійкою «зважити» повітря у фізкабінеті. (Можна дати точніше, але менш привабливе формулювання: «За допомогою лінійки визначити масу повітря у фізкабінеті».)

Учитель бере метрову лінійку, кладе її на вказівний, палець, підходить до дверей, відкриває їх. Лінійка коливається, і в цей момент учитель повідомляє завдання: «Лінійкою потрібно «зважити» повітря в кабінеті». Учні, ще налаштовані на завдання 2, спочатку здивовано кажуть: «Це зробити неможливо!» Але вже за хвилину надходять пропозиції:

- визначити довжину, ширину і висоту кімнати;

- обчислити об'єм: V - abc;

- за таблицею знайти значення густини повітря за звичайних умов: р = 1,29 кг/м3;

- визначити масу повітря за формулою m = ρV.

Оцінювання результатів аналогічне до попередніх завдань.

Завдання 4. За допомогою лінійки визначити тиск води.

Якщо в учнів виникають складнощі, запропонуйте навідне запитання: «Від чого залежить тиск рідини?».

Учні здогадуються і пропонують:

- лінійкою виміряти висоту стовпа рідини в посудині;

- з таблиці знайти густину рідини ρ і визначити її тиск за формулою p = gph.

Оцінювання результатів аналогічне до попередніх завдань. Завдання за курс 8 класу

Завдання 5. Лінійкою «виміряти» енергію шматка вугілля прямокутної форми, яка виділиться при його згоранні.

Учні швидко орієнтуються в даній ситуації і пропонують:

- за розмірами знайти об'єм шматка вугілля прямокутної форми;

- за довідником знайти значення густини кам'яного вугілля (r = 1,35 г/м3);

- розрахувати масу вугілля: m = ρV;

- за формулою Q = qm(q = 3·107 Дж/кг) знайти енергію, яку виділить вугілля під час згоряння.

Завдання 6. Як сонячного дня, не вилізаючи на димову трубу, визначити її висоту, користуючись лінійкою?

Учні кілька разів перепитують: «Так по трубі лазити не можна? Але ж на ній є приварені металеві скоби...»

Тоді вчитель може підказати:

- А що за вами постійно ходить сонячного дня?

- Тінь, — здогадуються учні.

Надходять пропозиції:

- поставити вертикально метрову лінійку (h1 = 1 м) і виміряти довжину тіні від неї a1 ;

- лінійкою виміряти довжину тіні від труби a2;

- із подібності трикутників маємо: a1/a2 = h1/h2. Звідси можна отримати значення висоти труби: h2 = h1a2/a1.

 

Завдання за курс 9 класу

Завдання 7. Лінійкою «виміряти» час падіння кульки з лабораторного стола.

На учнівських столах лежать металеві кульки. Ось один учень, граючись, покотив кульку, і вона падає зі стола. Другий учень уже здогадався:

- потрібно виміряти висоту стола;

- за формулою h = gt2/2 — знайти час падіння кульки

- для шкільного лабораторного стола h = 0,8 м, тоді image197

Завдання 8. Маючи лише лінійку, визначити швидкість реакції людини (завдання для майбутніх пілотів і космонавтів).

Спочатку учні не розуміють цього завдання, тому вчитель має підказати: швидкість реакції людини вимірюють часом реакції на якусь подію.

Можна поставити навідне запитання: як пов'язати час падіння тіла зі швидкістю реакції людини?

Після пропозицій проводиться дослід. Учитель притискає до дошки лінійку і, відволікаючи увагу учня розповіддю про якусь цікаву подію, непомітно І відпускає її. Учень, який стоїть поруч, щойно помітивши, що лінійка рухається, ударом долоні повинен зупинити її.

Для того, щоб визначити швидкість реакції, пропонується учням 1-го ряду визначити шлях вільного падіння лінійки за 0,1 с, учням 2-го ряду — за 0,2 с, учням 3 ряду — за 0,3 с.

Результати поступають швидко:

image195

Оцінювання проводиться так: хто обчислить найшвидше — 3 бали, далі — 2 бали і — 1 бал.

Усі разом усно обчислюють шлях, пройдений лінійкою за 0,4 с:

На дошці від верхнього краю відмічаються поділки вниз: 5 см, 20 см, 45 см, 80 см, проти цих поділок проставляється час падіння лінійки: 0,1 с; 0,2 с; 0,3 с; 0,4 с.

Учитель. Якщо ви зупинили лінійку на поділках 0,1-0,2 с, у вас дуже гарна реакція; якщо швидкість реакції дорівнює 0,3 с, — це також непогано, а якщо 0,4 с і більше — професія пілота не для вас.

Завдання 9. Лінійкою «виміряти» жорсткість пружини. Прошу учнів узяти пружину і циліндр (калориметричний). Від учнів надходять пропозиції:

- виміряти діаметр d і висоту h циліндра;

- обчислити об’єм циліндра

- за формулою m = ρV знайти масу циліндра, узявши з таблиці значення густини металу, з якого виготовлений циліндр;

- вага тіла P = mg, а сила пружності Fnp дорівнює вазі тіла;

- лінійкою виміряти видовження пружини х;

- із закону Гука визначити жорсткість пружини:

Завдання 10. За допомогою лінійки визначити коефіцієнт тертя металевої кульки в піску.

За допомогою учнів збирається установка: похилий жолоб закінчується в коробочці з піском. Пускається кулька з вершини похилої площини заввишки h, вона проходить у піску відстань s.

- На вершині похилої площини кулька має запас потенціальної енергії Wn = mgh.

Втрати енергії під час скочування кульки по твердому жолобу незначні, тому їх можна не враховувати.

- Потенціальна енергія кульки затрачається на виконання роботи з подолання сили опору піску: A = μmgs.

- За законом збереження енергії маємо, що mgh = μmgs. Звідси: μ = h/s. Якщо виміряти лінійкою h і s, можна обчислити коефіцієнт тертя μ.

 

Завдання за курс 10 класу

Завдання 11. 3а допомогою лінійки «полічити» число молекул у тілі.

Учитель бере в руки алюмінієвий брусочок із набору для визначення густини речовини, прикладає лінійку раз, другий, третій і каже: «Я підрахував: чотири, вісім, десять, два, три. Помітьте собі це число, а потім перевірите, чи правильно я підрахував». Учні здивовано записують число...

Та ось один учень пропонує: «Потрібно знайти масу бруска m і масу однієї молекули m0. Тоді кількість молекул у тілі: N = m/m0.

Залишається визначити масу бруска за густиною металу і об'ємом, а потім визначити масу молекули за молярною масою M і числом Авогадро NA: m0 = M/NA. Перевіряємо обчисленнями, чи правильно вчитель «наміряв» кількість молекул в алюмінієвому бруску:

- об'єм стандартного бруска V = 2,5 см · 4 см · 0,8 см = 8 см3;

- маса алюмінієвого бруска m = ρV = 2,7 г/см3 · 8 см3 = 21,6 г.

- із таблиці хімічних елементів Менделєєва знаходимо, що молярна маса алюмінію M(Al) = 27 г/моль.

- із формули молярної маси M = m0NA знаходимо масу однієї молекули алюмінію image198

- щоб підрахувати кількість молекул N, потрібно масу бруска т розділити на масу однієї молекули m0:

Учні порівнюють результат із названими учителем числами 4; 8; 10; 2; 3 і запитують:

Те, що ви «виміряли» кількість молекул, це був жарт?

Так. Але ж ви це зробили! Самі!

Завдання 12. За допомогою лінійки дізнатися, з якого матеріалу виготовлена обмотка реостата.

Один із варіантів розв'язування цього завдання може бути таким.

- Подивимось уважно на реостат і побачимо, що його максимальний опір R = 6 Ом.

- Визначимо довжину обмотки і площу поперечного перерізу дроту.

- Щоб знайти площу поперечного перерізу дроту, відлічимо від краю 20 витків дроту, визначимо їхню загальну товщину (15 мм), тоді діаметр дроту становитиме: а площа поперечного перерізу:

- Щоб визначити довжину дроту, потрібно знати довжину одного витка і кількість витків.

- Довжина одного витка визначається за діаметром витка D:

- Щоб не лічити всі витки, обчислимо їхню кількість, поділивши загальну довжину намотаної частини обмотки на діаметр дроту d:

- Довжина дроту

- Із формули опору провідника  знаходимо питомий опір    матеріалу      обмотки реостата:

Такий питомий опір має нікель.

 

Завдання за курс 11 класу

Завдання 13. Лінійкою «виміряти» частоту електромагнітних коливань у коливальному контурі.

Перед учнями демонстраційний плоский конденсатор і демонстраційна котушка індуктивності.

Надходять такі пропозиції.

- Виміряти лінійкою відстань між пластинами d конденсатора, діаметр пластин D, знайти площу пластини  і обчислити ємність

- На котушці індуктивності зазначено кількість витків N. Потрібно виміряти лінійкою довжину котушки l та її діаметр D, знайти площу перерізу котушки , а потім розрахувати індуктивність котушки

- Знаючи індуктивність котушки і ємність конденсатора, можна розрахувати частоту коливань у контурі: image201

Завдання 14. За допомогою метрової лінійки визначити довжину хвилі світла.

На демонстраційному столі стоїть штатив, до якого прикріплена метрова шкільна лінійка, а посередині лінійки — електрична лампочка на 6-12 В із вертикально розташованим волоском. Вмикається джерело, лампочка засвічується. Запитання до учнів:

- Яка довжина хвилі видимого світла?

- Від 0,4 до 0,8 мкм.

- А чи можна метровою лінійкою (точність 0,01 м) виміряти довжину хвилі світла, якщо ці розміри менші за мільйонну частину метра?

- Неможливо!

- Ні, можливо. Візьміть на столі дифракційну решітку. Подивіться крізь неї на лампочку.

- Як красиво!

- Що ви бачите?

- Спектр ліворуч і праворуч.

- А який порядок спектра?

- Перший!

- То з чого почнемо?

- Із формули дифракційної решітки: dsinφ = , бо звідси можна знайти довжину хвилі λ.

- Що для цього потрібно знати?

- Період решітки: d = 0,01 мм = 10-2·10-3 м = 10-5 м, а ще потрібно знати кут, під яким бачимо перший спектр.

- А як це зробити?

- Можна знайти відразу sinφ = h/l, де h — відстань від центрального максимуму до першого максимуму (наприклад, до зеленої частини спектра), а l — відстань від дифракційної решітки до першого максимуму.

- Тепер можна розрахувати довжину хвилі зеленого світла.

Якщо

image202

 

- То можна лінійкою «виміряти» довжину хвилі світла?

- Можна!

Завдання 15 (домашнє). Чи можна за допомогою лінійки визначити температуру тіла?

Завдання 16 (домашнє). Пригадайте, що ще можна визначити, користуючись лише одним вимірювальним приладом — лінійкою.

 

III. Підсумок

Учитель акцентує увагу учнів на тому, що на уроці було повторено: розрахунок маси тіла за об'ємом і густиною; правило рівноваги важеля; формулу гідростатики — тиск стовпа рідини; розрахунок енергії, що виділяється під час згоряння палива; вільне падіння тіл; зв'язок між масою і вагою тіла; закон Гука; закон збереження енергії; коефіцієнт тертя; формулу роботи; поняття про молярну масу і число Авогадро; розрахунок питомого опору провідника; визначення ємності плоского конденсатора та індуктивності котушки, розрахунок частоти електромагнітних коливань; спосіб вимірювання довжини світлової хвилі за допомогою дифракційної решітки.

Якщо змагання командне, то оголошується переможець. Якщо змагання на особисту першість, то учень, який набрав найбільшу кількість балів, оголошується переможцем конкурсу фізичних ідей та фізичного експерименту і його нагороджують дипломом. Команда називає свого капітана — учня, який найактивніше працював під час конкурсу.      (Як правило, капітанів учитель не призначає, вони виявляються самі в процесі змагання.)

Капітан-переможець нагороджується дипломом і медаллю «Чемпіон».



Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити