Простые лабораторные опыты как одна из форм активизации познавательной деятельности на уроках физики

Одной из главных задач обучения является развитие личности учащихся. Современной психолого-педагогической наукой доказано, что центральным звеном формирования личности являются ее отношения с окружающим миром. Предмет физика в средней школе открывает огромные возможности для развития личности учащихся в процессе обучения благодаря особенностям физической науки и ее глубокой связи с окружающим миром и природой человека. В соответствии, с одним из основных принципов дидактики – принципом обучения предмета физики должно быть органически связано с развитием умственных способностей учащихся, и прежде всего логического мышления. [5,36]. Задача развития личности учащихся становится конкретной, если считать одной из главных целей познавательной деятельности человека, является разработка программы, в соответствии с которым человек будет действовать в данной ситуации. Именно на уроках физики есть возможность реализовать эту цель без ущерба для работы по передаче физических знаний. Любое понятие может быть использовано человеком либо для распознавания конкретной ситуации, соответствующей этому понятию, либо для воспроизведения ее.

В настоящее время в связи с совершенствованием обучения и воспитания школьников, подготовкой их к трудовой деятельности особое значение приобретает развитие школьного физического эксперимента. Широкое использование опытов, умелое привлечение учащихся к выполнению на уроке несложных экспериментов, рациональная организация лабораторных работ и занятия физического практикума – все это позволяет значительно расширить познавательные интересы учащихся.

По своему содержанию экспериментальные задания представляют в себе наблюдения, опыты и измерения. А основное назначение экспериментальных заданий – способствовать формированию у учащихся основных понятий, законов, теорий, развитию мышления, самостоятельности, практических умений и навыков, в том числе умений наблюдать физические явления, выполнять простые опыты, измерения, обращаться с приборами и материалами, анализировать результаты эксперимента, делать обобщения и выводы.

Из всего следует, что мало изученной проблемой является роль простых опытов в формировании познавательных интересов учащихся.

Целью работы является составление системы простых лабораторных работ, направленных на развитие познавательных интересов учащихся.

Объектом исследования является процесс проведения простых лабораторных работ по физике учащихся 7, 8 классов.

Предметом исследования взяты лабораторные опыты для 7-8 классов.

Гипотеза: по нашему предположению проведение простых опытов, может быть и составление самими учащимися лабораторных опытов, могут способствовать активизации познавательной деятельности учащихся.

Исходя из цели и гипотезы исследования, выдвинуты следующие задачи исследования:

1. Изучить научную методическую литературу по активизации познавательной деятельности учащихся.

2. Составить лабораторные работы для 7-8 классов по разделам «Первоначальные сведения о строении вещества», «Тепловые явления».

3. Выяснить эффективность проведения составленных простых опытов.

4. Сформулировать соответствующие выводы

Новизной данной работы является доказательство эффективности системы простых лабораторных работ, как одна из форм активизации познавательной деятельности учащихся на уроках физики.

Методы исследования: Экспериментальные задания по содержанию, в нашем случае простые опыты, представляют в себе наблюдения, опыты и измерения

Перспективы исследования: Активизация познавательной деятельности учащихся по физике.

Основная теоретическая часть

Простые лабораторные опыты как одна из форм активизации познавательной деятельности учащихся на уроках физики.

Развитие познавательных интересов учащихся

Одна из важнейших задач по физике – развитие познавательного интереса. Без интереса учащихся познанию методически правильно построенный урок с изложением материала на самом высоком научном уровне, с привлечением необходимых примеров из практической жизни не дает желаемого результата. Как писал выдающийся педагог В. А. Сухомлинский: «Все замыслы, все поиски и построения превращаются в прах, если нет у ученика желания учиться».

Конечно, развитие познавательного интереса является задачей не только внеурочной работы. Эту задачу нужно учитывать и на уроке. Однако внеурочная работа имеет ряд особенностей, позволяющих внести существенный вклад в решении этой задачи.

Особенностями внеурочной работы по физике, повышающими ее эффективность, является возможность большей, чем на уроке, индивидуализации работы с учащимися, предоставление каждому школьнику возможности выбора занятий по его интересам, работы в темпе, соответствующем его желаниям и возможностям. Большое значение имеет и тот факт, что эта деятельность не регламентируется условиями обязательного достижения каких-то заданных результатов и при правильном подходе руководителя она обязательно является успешной для учащегося. [8, 25]

Развитие познавательного интереса к физике и ее практическим приложениям обеспечивается широким привлечением элементов занимательной науки и техники, знакомством с новейшими достижениями науки и современного производства.

Каждого учащегося, появляющегося интерес к физике, учитель должен заметить и найти соответствующую его индивидуальным особенностям форму удовлетворения и развития интереса. Одним учащимся рекомендовать посещение факультативных занятий или физического кружка, другим – участие в работе технических кружков, третьим порекомендовать интересные книги научно-популярные статьи по физике. Многие учащиеся имеют склонность к самостоятельному выполнению опытов в домашних условиях. Эта деятельность также требует руководства со стороны учителя.

Учитывая индивидуальные интересы и исконности отдельных учащихся, учитель должен постоянно помнить о том, что любая внеурочная работа по физике с частью учащихся должна обязательно способствовать развитию познавательного интереса всех учащихся на уроках физики. Хотя это странно, но даже среди участников занятий физического кружка довольно часто встречаются школьники со слабо развитым познавательным интересом к изучению физики, поэтому обязательный элемент внеурочный работы - пробуждение или развитие познавательного интереса к систематическому и глубокому изучению школьного курса физики. Для этого нужно постоянно, но не навязчиво отмечать, что для объяснения интересных опытов и решения занимательных задач, изготовления моделей машин и приборов, понимая, существа новейших достижений науки и техники требуются знания по физике, получаемые в школьном курсе. Развитие устойчивого познавательного интереса к физике у части учащихся в классе является очень сильным фактором, способствующим возникновению и развитию интереса к физике у остальных школьников.

Развитие познавательного интереса способствует использование на уроках физики результатов, полученных отдельными школьниками на внеурочных занятиях. К таким результатам можно отнести доклады учащихся по темам, связанным с изучаемым на уроках материалом. Демонстрация приборов или моделей, изготовленных в кружке. [6,45]

Физическое мышление

В соответствии, с одним из основных принципов дидактики – принципом обучения – предмета физики должно быть органически связано с развитием умственных способностей учащихся, и, прежде всего их логического мышления.

В условиях научно-технической революции важное значение приобретают такие свойства человеческой техники, как скорость реакции, острота наблюдений, гибкость ума и т. п. , которые могут быть развиты, поскольку известно, что творческий подход к решению самых различных задач, умение самостоятельно приобретать новые знания и навыки являются результатом обучения, но требует специальных упражнений, длительной тренировки в процессе самостоятельной работы. Изучение курса физики предоставляет широкие возможности для анализа и синтеза физических явлений, абстрагирования от отдельных признаков и перехода к общему, закономерному, сравнения и классификация явлений, формулирования умозаключений, т. е. позволяет упражнять учащихся в применении многих категорий и понятий логики на физическом материале.

Под физическим мышлением понимают логические операции, связанные с умением наблюдать физические явления, расчленять сложные из них на составные части, устанавливать между ними важнейшие связи и зависимости, находить между качественными и количественными сторонами явлений, предвидеть следствия, вытекающие из теории, и применять знания новых явлений. Важным критерием развитости физического мышления являются умения применить приемы. Облегчающие умственный труд: просто убедиться правильности формулы, избрать самое рациональное решение задачи и т. п.

«Физическое мышление вовсе не есть само собой разумеющийся прием, к нему надо привыкать, оно достигается длительными упражнениями и обучением, и одна из главных задач физики – в воспитании этого мышления» - считал выдающийся советский физик С. И. Вавилов.

Возможности для развития мышления при закреплении знаний исключительно велики, так как у учащихся имеется уже определенный фонд знаний.

Ученик должен убедиться в том, что физические законы и явления более богаты содержанием, чем это может показаться при первом их изучении.

Чтобы учащиеся могли справиться с этой задачей, они должны овладеть определенными приемами познавательной деятельности. На необходимость обучения приемам мышления указывает дидактика: «Для умственного развития очень важно овладеть теми мыслительными операциями, с помощью которых происходит и умение знаний, и оперирования ими».

Н. Ф. Тапырина отмечает, что приёмы мышления должны в начале выступать как предметы специального усвоения, как объект управления со стороны обучающего, чтобы в дальнейшем быть пригодным для сознательного и произвольного использования в новых условиях. Если этого не делать, то даже там, где формируется необходимые приёмы, они остаются, как правило, недостаточно осознанными в своём применении теми частными условиями, в которых они были усвоены.

Естественно, формированию приемов мышления необходимо уделять внимание и при изучении нового материала.

Рассмотрение формирования приемов познавательной деятельности, приёмов познавательной деятельности при закреплении знаний мы будем проводить в соответствии с психологическими категориями мыслительного процесса, выделяемыми С. П. Рубинштейном. С. П. Рубинштейн указывает: «Мыслительный процесс, естественно членится на звенья по мере того как процессе мышления складываются определённые операции – анализа, синтеза, обобщения, по мере того как они генерализуются и закрепляются у индивида, формируются мышления как способность, складывается интеллект».

Мы считаем, необходимым обратить внимание на то, что при применении активных методов закрепления знаний часто создаются условия, при которых усвоение новых знаний и их закрепление имеются в единый процесс. Это обеспечивает прочность усвоения учебного материала и общее умственное развитие.

В конце рассмотрим по отдельности логические операции физического мышления.

Физическое мышление – это есть формирование структурного восприятия, анализа и синтеза в процессе обучения физических величин, понятий, явлений, закономерностей.

Одним из условий осуществления самостоятельной мыслительной деятельности является умение анализировать. С помощью операции анализа вычисляются существенные свойства из несущественных, общее из частного. Мыслительный процесс начинается с анализа. Анализ глубоко связан с синтезом. С. П. Рубенштейн писал: «Своеобразный и очень важной формой анализа является анализ, осуществляемый через синтез – выявление в воспринимаемом объекте все и наоборот, чем больше совершенствуется, оттачивается словесная формулировка какой-то мысли, тем отчетливее и понятнее становится сама эта мысль».

Физические опыты

Особое место в развитии познавательных интересов учащихся занимают физические опыты.

Физика – наука экспериментальная. Наблюдения и опыты являются источником знаний о природе физических явлений. Фундаментальный опыт является критерием, с помощью которого оценивается любая физическая теория. Наблюдения, измерения и анализ полученных результатов, которые производят учащиеся на практических занятиях, являются по существу воспроизведением основных методов физики-науки.

Физический эксперимент в форме лабораторной работы во многих случаях оказывается предпочтительным по сравнению с демонстрационным. Его несомненными преимуществами являются высокая степень активности и самостоятельности, учащихся при выполнении эксперимента, выработка умений работы с физическими приборами и навыков обработки результатов наблюдений и измерений, возможность проведения эксперимента или наблюдения по индивидуальному плану и в темпе, определяемом самим учащимся. Не последним по значению является и такой фактор, как устранение посредника между учеником и изучаемым явлением природы. Отработанные и гладко проходящие эксперименты, выполняемые учителем на демонстрационном столе, ученик часто воспринимает как хорошо подготовленный фокус, результаты же своего эксперимента, даже очень простого, он воспринимает как открытие.

Привычными для учителя и учащихся является две существенные различные формы проведения лабораторных занятий – выполнение фронтальных лабораторных работ и физических практикумов.

В пользу выполнения лабораторных работ в форме физического практикума можно привести ряд доводов. Во-первых, выполнение лабораторных работ физического практикума открывает большие возможности для учёта индивидуальных интересов и склонностей учащихся, развития их творческих способностей. В практикуме можно поставить работы, различные по уровню сложности и характеру задания. Одни из них можно снабдить подробными инструкциями, другие краткими указаниями, в третьих работах – лишь сформулировать задачу, для решения которой ученику необходимо самостоятельно подобрать оборудование и разработать схему выполнения эксперимента, в четвертых работах могут быть предложены задания конструктивного типа. Широкие возможности, открываемые физическим практикумом для приобретения учащимися навыков самостоятельной постановки и выполнения лабораторного эксперимента, развития их творческих способностей с учётом индивидуальных особенностей, являются важным преимуществом этой формы проведения лабораторного эксперимента на факультативных занятиях перед фронтальными лабораторными. [10,11]

Второе преимущество физического практикума – использование значительно меньшего количества приборов и оборудования, чем их понадобилось бы при проведении фронтальных работ. Уменьшение потребности в приборах до одного-двух комплектов позволяет использовать в физическом практикуме такие, например, приборы, как лазер, осциллограф, звуковой генератор, спектроскоп, гидравлический пресс.

В физическом практикуме выполняются работы различных типов.

К первому типу относятся работы, в которых экспериментально устанавливаются или проверяются важнейшие соотношения физики.

При выполнении работ второго типа учащиеся знакомятся с методами измерений физических величин.

К третьему типу относятся работы, задачами которых является исследование физических характеристик различных природных объектов окружающего нас мира.

Из разбора психолого-педагогической литератур вытекает следующее: мало изученной проблемой является роль простых опытов в формировании познавательных интересов учащихся.

По нашему предположению проведение простых опытов, может быть и составление самими учащимися лабораторных опытов, могут способствовать активизации познавательной деятельности учащихся.

Исходя из вышесказанного, выдвинуты следующие задачи исследования:

1. Изучить научную методическую литературу по активизации познавательной деятельности учащихся.

2. Составить лабораторные работы для 7-8 классов по разделам «Первоначальные сведения о строении вещества», «Тепловые явления».

3. Выяснить эффективность проведения составленных простых опытов.

4. Сформулировать соответствующие выводы

Практическая часть

Простые лабораторные работы для учащихся 7-8 классов

Для нашего всестороннего развития ученика особое место занимают лабораторные работы.

Они, прежде всего, дают возможность тесно связать лабораторные работы учащихся с изучаемым курсом. В значительной степени активизирует мыслительную и практическую деятельность учащихся. Кроме того, позволяет привить учащимся начальные практические навыки в обращении с простейшими измерительными приборами и другой аппаратурой. В задачу таких опытов в основном входит: развитие большей самостоятельности учащихся, дальнейшее расширение и углубление полученных ранее знаний и навыков, знакомства с более сложными техническими и бытовыми приборами и т. д.

Для успешного проведения лабораторных работ в каждой школе необходимо иметь тщательно подготовленный комплект оборудования, состоящий из приборов, выпускаемых промышленностью, и частично приборов самодельных к последним относятся мелкие приборы и приспособления, которые легко могут выполнить сами учащиеся дома.

Мы знаем, что во многих лабораториях школы не хватает оборудования, приборов, многие опыты приходиться отменять из-за отсутствия приборов и принадлежностей, а если самим попытаться изготовить простые лабораторные приборы. Разработка конструкции каждого прибора или детали обращалось особое внимание на простоту и доступность их устройства, однако, не в ущерб методическим качествам и практичности.

Лабораторные работы по теме:

«Первоначальные сведения о строении вещества».

Лабораторная работа №1.

Тема: Измерение линейных размеров тел.

Для измерения линейных размеров тел пользуются линейкой. Ели диаметр такого тела можно измерить более точно, если взять несколько тел. Например, укладывают в один ряд, вплотную к линейке 40-50 крупинок пшена. Измеряют длину всего ряда и делят ее на число крупинок. Чем больше крупинок, тем точнее результат измерения.

Лабораторная работа №2.

Тема: Строение вещества.

Сделайте из пластилина модели трех молекул воды, одну модель отложите, а две другие разделите на «атомы» и изготовьте из них модели молекул кислорода и водорода.

Лабораторная работа №3.

Тема; Диффузия в жидкостях.

Налейте в два стакана одинаковый объем воды. Один стакан поставьте в теплое место, другой в холодное (в холодильник, за окно, в сени). через некоторое время опустите в каждый стакан по кусочку грифеля от химического карандаша (или крупинку марганцовки). Поставьте стаканы в прежние места. Утром и вечером отмечайте положение границы окрашенной и чистой воды в этих стаканах. На основании проделанного опыта сделайте соответствующий вывод.

Запишите в тетрадь вывод из проделанного опыта. Попробуйте объяснить, почему диффузия в горячей воде и холодной воде происходит не одинаково быстро.

Лабораторная работа №4.

Тема: Скорость движения молекул и температура тела.

Изготовьте измерительный цилиндр (или мензурку) для проведения домашних опытов. Для этого возьмите стеклянную полулитровую банку или стакан и наклейте на внешнюю сторону стенки, вдоль нее, полоску белой бумаги. Вместимость этой банки 0,5л = 500 куб. см. значит, разделив длину полоски, например, на 20 равных частей, вы получите мензурку с ценой деления 25 мл. (Объясните, почему это так). Нанесите на полоску бумаги шкалу.

Проверит цену деления можно:

1) при помощи мензурки (в школе)

2) при помощи аптечной мензурки (дома)

3) наливая в мензурку воду столовыми ложками (две столовые ложки воды имеют объем примерно 25мл)

Лабораторная работа №5.

Тема: взаимодействие молекул.

Сожмите пальцами кусок резины (ластик) и затем отпустите. Ответьте устно: почему резина приняла прежнюю форму и размеры?

Лабораторная работа №6.

Тема: Три состояния вещества.

Пластмассовую бутылочку (например, из-под жидкого мыла, шампуня) плотно закройте пробкой и попробуйте сжать. Затем наполните бутылочку водой, снова плотно закройте и снова попробуйте сжать. В каком случае бутылочку было труднее сжать: когда она была заполнена воздухом или водой? Разницу объясните.

Задание на повторение:

1. Почему водород, выйдя из разорвавшего шарика, распространяется по всей комнате?

2. Ученик, наблюдая опыт, проводимый учителем, увидел следующие явления: а) сгибая стеклянную палочку, учитель с трудом разломил ее на две части; б) при соединении друг с другом эти части палочки не соединились; в) после нагревания (до размягчения) концов они соединились. Объясните все наблюдаемые учеником явления.

3. Нам известны три основных положения о строении вещества:

1) вещества состоят из частиц. Молекула – мельчайшая частица вещества.

2) Молекулы всех тел непрерывно движутся.

3) Между молекулами существует взаимное притяжение. При большом сближении молекулы отталкиваются.

Какое из этих основных положений вы повторили, решая каждую из первых задач двух задач?

Лабораторные работы по теме: «Тепловые явления»

Лабораторная работа №1.

Тема: Способы изменения внутренней энергии тела.

На стальную спицу надета корковая пробка. Быстро двигайте пробку вдоль спицы то в одну, то в другую. Объясните результаты опыта.

Лабораторная работа №2.

Тема: Виды теплопередачи. Теплопроводность.

Проделайте опыт по сравнению теплопроводностей разных веществ. Для этого возьмите имеющиеся у вас проволочки из разных металлов, стержни из негорючих веществ одинаковой длины (например, по 8-10 см) и поперечного сечения. Введите концы их на 1 см в пламя в свечи или горелки, в один и тот же слой пламени, заметьте время. Когда пальцам станет горячо, отложите стержень, снова заметьте время, запишите, сколько времени передавалась теплота по каждому стержню. Сделайте вывод из опыта.

Опыт можно видоизменить: к проволочкам и стержням приклеить шарики из воска или стеарина, расположив, их на одинаковых расстояниях друг от друга. По тому, какие шарики будут падать первыми, можно судить о теплопроводности разных веществ.

Лабораторная работа №3.

Тема: Конвекция.

Проделайте опыт по изучению конвекции и теплопроводности. В высокую стеклянную банку налейте чистой холодной воды так, чтобы уровень ее был на 6-8 см ниже верхнего края сосуда. Положите на поверхность воды кружок из плотной глянцевой бумаги или тонкого пенопласта (или тонкую пластмассовую крышечку). Сверху на кружок осторожно налейте горячей воды (желательно наливать через воронку0, осторожно снимите всплывший кружок. Пощупайте стенку банки наверху и внизу. Еще раз сравните температуру этих частей банки через полчаса, час. Интересно сравнить температуры, втягивая ртом воду сверху и снизу банки при помощи соломки.

Лабораторная работа №4.

Тема: Излучение. Сравнение видов теплопередачи.

Изготовьте в холодильнике или принесите с улицы два одинаковых кусочка льда и положите их на блюдца. Один кусочек укройте шерстяной тряпочкой, сложенной несколько слоев, через некоторое время посмотрите, как тает лед на блюдцах. Объясните результаты опыта. Приведите примеры использования наблюдаемого явления в жизни, в сельском хозяйстве.

Другой вариант опыта: налейте в две одинаковые бутылочки горячей воды, одну бутылочку закутайте шерстяной тряпочкой. Проведите те же наблюдения и ответьте на те же вопросы.

Лабораторная работа№5.

Тема: Плавление и отвердевание кристаллических тел.

Принесите в комнату стакан или банку со снегом. Термометром (удобно взять так называемый уличный, которым измеряют температуру воздуха за окном) измерьте температуру снега. (Колпачки, с помощью которых термометр крепится к окну, нужно аккуратно снять). Запишите результат. Не вынимая термометр из снега, записывайте его показания через одинаковые промежутки времени, например через 2 мин. Когда весь снег растает, продолжайте еще некоторое время измерять температуру воды. Результаты измерений записывайте в таблицу. По этим данным постройте график изменения температуры снега со временем. Выделите на графике участки, соответствующие тепловым процессам: нагревание, охлаждение, плавление.

Лабораторная работа №6.

Тема: Выращивание кристалла.

Известно, что внешним признаком кристалла является его правильная геометрическая форма. Довольно крупный кристалл можно вырастить дома. Для этого возьмите насыщенный раствор поваренной соли, медного купороса или алюмокалиевых квасцов. Для получения насыщенного раствора его необходимо подогревать, добавляя соль до тех пор, пока она не перестанет растворяться. Затем раствор процедите, и перелейте в чистую банку. Выберите из сухой соли наиболее крупный и правильный кристаллик, привяжите к нему нить и отпустите в раствор. Кристаллик должен висеть, не касаясь стенок банки.

Ежедневно наблюдайте за ростом кристалла. Когда он достигнет, на ваш взгляд, достаточных размеров, вытащите его из раствора, положите в промокательную бумагу и дайте высохнуть. Принесите кристалл в школу, завернув его в вату.

Выращивание кристаллов требует большой аккуратности старания и терпения. Возможно, у вас с первого раза опыт не получится. Не огорчайтесь.

Настойчивость и аккуратность помогут вам стать обладателями красивых кристаллов.

Лабораторная работа №7.

Тема: Испарения и конденсация.

Откройте бутылку с минеральной водой, лимонадом или другой газированной водой и отлейте один стакан. Затем сразу же бутылку плотно закройте и сильно встряхните. Если теперь вы быстро откроете, то увидите, как все пространство над жидкостью заполнится туманом. Объясните опыт.

Лабораторная работа №8.

Тема: Теплопроводность.

Различные вещества по-разному проводят тепло. Это хорошо видно из небольшого опыта.

Приложите к кусочку дерева копейку и оберните их белой бумагой. Поднесите все это на короткое время к пламени свечи так, чтобы пламя только коснулась места, где над бумагой находится копейка. Старайтесь не дать бумаге загореться. Но бумага все же успела обуглиться, и обуглилась она вокруг монеты. Там же, где была сама монета, остался не тронутый огнем белый кружок. Металл монеты, как хороший теплопроводный материал, отобрал на себя жар пламени и предохранил бумагу от обгорания.

Лабораторная работа №9.

Тема: Теплота.

Этот опыт проделаем со спичкой. Возьмите толстую спичку и введите ее тоже на мгновение в ту же часть пламени, что и в предыдущем опыте. Спичку следует держать горизонтально, за ее головку, чтобы она не вспыхнула. На спичке появятся два обугленных места, которых коснулась наружная часть пламени. В середине, между обугленными следами, спичка осталась не обугленной.

Лабораторная работа № 10.

Тема: Теплота.

При зажигании в фитиле плавится вещество, из которого свеча сделана. Это вещество быстро испаряется, и от пламени спички сам фитиль загорается.

Под пламенем образуется запас жидкого топлива. Капиллярные силы поднимают его фитилю. У только что погашенной свечи из фитиля тянется струйка испаряющегося горючего. Это хорошо видно по белой ленточке пара. Если быстро поднести к такой струйке горящую спичку, она вспыхнет, пламя перекинется на еще не остывший фитиль, и он снова загорится.

Задания для повторения:

1. Объясните, почему при нагревании воды увеличивается ее внутренняя энергия?

2. Изготовьте самодельный калориметр. Для этого возьмите широкий стеклянный сосуд (или эмалированную кастрюлю емкостью 1-1,5 л), положите на дно деревянный или толстый картонный кружок и на него поставьте другую, более узкую стеклянную банку (она будет служить внутренним сосудом калориметра).

3. Ускорится ли таяние льда в теплой комнате, если накрыть его шубой? Подумайте, как осуществить опыт, позволяющий дать ответ на поставленный вопрос. Проделайте опыт и объясните его результат. (Для того чтобы не намочить шубу, положите лед в полиэтиленовый пакет и завяжите его).

Лабораторные работы по теме: «Давление воздуха»

Лабораторная работа №1.

Вода в перевернутом стакане.

Налейте в стакан воду до самого края. Прикройте стакан листочком плотной бумаги и, придерживая бумагу ладонью, быстро переверните стакан кверху дном. Теперь уберите ладонь. Вода из стакана не выльется.

Давление атмосферного воздуха на бумажку больше давления воды на нее.

Вот почему бумажка не отпадает.

Но на всякий случай проделывайте все это над тазом, потому что при незначительном перекосе бумажки и при еще недостаточной опытности на первых порах воду можно и разлить.

Лабораторная работа №2.

Стакан – «Водолазный колокол».

«Водолазный колокол» - это большой металлический колпак, который открытой стороной опускают на дно водоема для производства каких-либо работ. После опускания его в воду содержащийся в колпаке воздух сжимается и не пускает воду внутрь этого устройства. Только в самом низу остается немного воды. В таком колоколе люди могут двигаться и выполнять порученную им работу. Большого размеры камеры, для более сложных работ, называются кессонами. Воздух для дыхания находящийся там людей подается под большим давлением, чтобы в рабочее пространство не проникала вода. Люди постепенно привыкают к повышенному давлению при входе в кессон, а при выходе, тоже постепенно, привыкают к нормальному атмосферному давлению.

Лабораторная работа №3.

Повторение опыта Герике.

Для этого опыта понадобится два стакана, огарок свечи, немного газетной бумаги и ножницы.

Поставьте зажженный огарок в один из стаканов. Вырежьте из нескольких слоев газетной бумаги круг диаметром немного большим, чем внешний край стакана. Затем вырежьте середину круга таким образом, чтобы большая часть отверстия стакана оставалась открытой. Смочите бумагу водой, полученную эластичную прокладку положите на верхний край первого стакана. Осторожно поставьте на прокладку перевернутый второй стакан и прижмите его к бумаге так, чтобы внутреннее пространство обоих стаканов оказалось изолированным от внешнего воздуха. Свеча вскоре потухнет. Теперь, взявшись рукой в верхний стакан, поднимите его. Нижний стакан как бы прилип к верхнему и поднялся вместе с ним. Почему это произошло?

Огонь нагрел воздух, содержавшийся в нижнем стакане, воздух расширился, и часть его вышла из стакана. Когда вы медленно приближали к первому стакану второй, содержавшийся, в нем воздух тоже нагрелся, и часть его вышла наружу. Значит, когда стаканы были плотно придавлены один к другому, в них было меньше воздуха, чем до начала опыта. Свеча потухла, как только был израсходован весь содержавшийся в обоих стаканах кислород.

После того как оставшиеся внутри газы остыли, давление их уменьшилось, а атмосферное давление снаружи осталась неизменным. Оно и придавило стаканы, а точнее разность между атмосферным давлением и давлением газов внутри стаканов.

Лабораторная работа №4.

Реактивный воздушный шар.

Надуйте воздушный шар и, прежде чем крепко перевязать отверстие ниткой, вставьте в него сильно согнутый (почти под прямым углом) пустой стержень от шариковой ручки. Чтобы воздух не выходил, наружный конец стержня заглушите с помощью спички и пластилина.

В маленький тазик (диаметром меньше надутого шара) налейте воду. Положите на воду шар так, чтобы загнутый стержень, вставленный в шар, оказался сбоку, над краем тазика. Отрежьте ножницами заглушенный конец стержня. Воздух из него будет выходить, и шар начнет вращаться на воде под действием реактивной силы.

Тепловое равновесие живых существах

Когда отец вернулся с рыбалки домой, моя мать положила мороженых карасей в кастрюлю с водой, скоро, к моему удивлению, рыбы ожили. Для интереса в другой раз я тоже их положила в воду, а они опять ожили. С этого времени я стала наблюдать за этой особенностью рыбы.

В этом году, я узнала, что вода обладает многими удивительными свойствами, резко отличающими ее от всех других жидкостей. И если бы вода вела себя «как положено», то Земля стала бы просто неузнаваемой.

Все тела при нагревании расширяются, при охлаждении сжимаются. Все, кроме воды. При температуре от 0°С до +4°С вода при охлаждении расширяется, при нагревании сжимается. При +4°С вода имеет наибольшую плотность, равную 1000 кг/м³. При более низкой или более высокой температуре плотность воды несколько меньше. Благодаря этому осенью и зимой в глубоких водоемах конвекция (вид теплопередачи, которая переносится самими струями газа) происходит своеобразно. Вода, охлаждаясь, сверху отпускается вниз, на дно, только до тех пор, пока ее температура не снизится до +4°С.

Центральное место во всем учении о тепловых явлениях занимает понятие температура. Для измерения температуры был создан прибор называемый термометром, который характеризует степень нагретости и охлаждения. Термометр никогда не покажет температуру сразу. Необходимо некоторое время. Между телами за это время, устанавливается тепловое равновесие, при котором температура перестает изменяться.

Вот такое явление происходит между рыбой и водой. Температура воды меньше чем воздуха (на озере).

Тепловое равновесие с течением времени устанавливается между любыми телами, имеющими различную температуру. Бросьте стакан с водой кусочек льда и закройте стакан плотной крышкой. Лёд начнет плавиться, а вода охлаждаться. Когда лед растает, вода начнет нагреваться; после того как она примет температуру окружающего воздуха, никаких изменений внутри стакана с водой происходить не будет.

Тепловым равновесием называют такое состояние, при котором все микроскопические параметры сколь угодно остаются не измененными.

При одинаковых температурах двух тел между ними не происходит теплообмена. Если же температуры тел различны, то при установлении между ними теплового контакта будет происходить обмен энергии. При этом тело с большей температурой будет отдавать энергию телу с меньшей температурой.

Вот в таком состоянии, но в замедленном находятся мои караси, когда я кладу их в воду, но не тёплую. А в воду, где температура меньше, чем в комнате, но выше, чем на улице. Значит, ещё есть и природные особенности рыб.

Органы дыхания – жабры. Парные жаберные лепестки расположены на жаберных дужках, вдоль которых проходят два кровеносных сосуда. приносящий жаберный несёт от сердца венозную кровь, в каждом лепестке от него отходит капилляр, пронизывающий лепесток, где кровь получает кислород, и возвращается в другой сосуд – выносящий, несущий артериальную кровь. Таким образом, пройдя жабры, кровь становится артериальной и находится в выносящем сосуде.

У рыб имеется также кожное дыхание. У карася оно обеспечивает до 1/3 потребности организма в кислороде. Именно эти рыбы в долгое время могут находиться в воздухе (при достаточной влаге).

8 ноября провела опыт. По результатам я вычислила, сколько энергии получает от воды находящейся в доме карась и оживает.

Q = cm (t –t)

С льда = 2100Дж/кг°С m рыбы = 0,1 кг

С воды = 4200Дж/кг°С t воды = 8°С t воздуха = - 22°С

Карась на воздухе замерзает, поэтому мы рассчитываем, как находящегося во льду.

Приостановка всех жизненных процессов организма носит название анабиоза. Из состояния анабиоза живые существа могут возвратиться в случае, если не была нарушена структура макромолекула в их клетках.

Повышение температура увеличивает количество молекул, обладает энергией активации (для карася оно равно 3360Дж).

Сильное понижение температуры вызывает опасность замедления обмена веществ, при котором окажется невозможным осуществление основных жизненных функций.

От температуры окружающей среды зависит температура организмов и, следовательно, скорость всех химических реакций, составляющих обмен веществ границы существования жизни – это температуры, при которых возможно нормальное строение и функционирование белков в среднем от 0 до +50°С.

Однако виды, предпочитающие холод, относятся к экологической группе криофилов, т. е. караси относятся к ним. Они могут сохранять активность при температуре клеток до -8°, -10°С, Когда жидкости их тела находятся в переохлажденном состоянии.

Дано: Решение:

С льда = 2100Дж/кг°С Q1 = 2100Дж/кг °С х 0,1кг х 4°С = 840 Дж

С воды = 4200Дж/кг °С Q2 = 4200 Дж/кг °С х 0,1кг х 8°С = 3360Дж

М = 0,1 кг

∆t = 4°C

∆t = 8°C

Ответ: Q1 = 840Дж

Q 1 - ? Q2 = 3360Дж

На основе полученных данных можно сделать следующие выводы:

1. При замедленном теплообмене, происходит оживления карася. Именно в это время караси еще находятся в состоянии биологической активности, а в период позднего лова они впадают в состоянии анабиоза.

2. Карась отдает энергию Q1 = 840Дж поучает в комнатной температуре t = 4°С, при t = 8°C воды получает энергию Q2 = 3360Дж.

3. По моим наблюдениям карась может сохранить активность в более низких температурах.

3. Итоги психолого-педагогического эксперимента.

Мы рассмотрели всего несколько простых опытов. В итоге можно привести следующие заключения:

Нередко ученики задают вопросы: зачем на опыте проверять такие очевидные истины, как диффузия, виды теплопередачи и т. д. Теория работы им понятна, у них не возникают сомнений в том, что при выполнении работ получатся именно те результаты, какие предсказаны теорией.

Поняв причину, по которой выполнение лабораторных работ может быть неинтересным отдельным учащимся, нельзя примириться с тем, чтобы эти ученики приобретали лишь теоретические знания и не получали навыков применения их в практике, умений пользоваться измерительными приборами и инструментами. Обрабатывать результаты измерений.

Сделать выполнение опыта привлекательной задачей для учащихся можно несколькими способами. При всех различиях существо дела должно заключаться в подборе для отдельных учащихся нестандартных заданий познавательного характера.

Первый вариант заданий – постановка новой лабораторной работы, хотя при этом ученик выполняет как будто те же самые действия и операции, какие будут выполнять впоследствии остальные ученики, характер его работы существенно изменяется, так как все это он делает первым. Результат, который будет получен при выполнении работы, неизвестен не только ему, но и учителю. Здесь по существу по существу не проверяется физический закон или формула, а способность ученика к постановке и выполнению физического эксперимента.

При выполнении такого задания, помимо элементов творчества, существенным является интерес учителя к результатам, получаемых в опытах, обсуждение подготовки и хода эксперимента. Очевидно и общественная польза выполненной работы.

Не всегда постановка новой лабораторной работы для некоторых учащихся является привлекательной задачей, оставляя неудовлетворенной тягу к самостоятельному исследованию. Таким учащимся можно предлагать индивидуальные задания исследовательского характера.

Разумеется, определение этих заданий как исследовательских имеет несколько условный характер, так как возможности школьного кабинета физики и уровень подготовленности учащихся даже в 11 классах делают задачу проведения физических исследований трудно выполнимой. Поэтому к исследовательским, познавательным интересам следует отнести те задания, в которых ученик он должен сделать какие-то исследования. Такое самостоятельное открытие известного в физике закона или изобретения прибора, в нашем случае не является простым повторением известного. Это открытие или изобретение, обладающее лишь субъективной новизной, для ученика является субъективным доказательством его способности к самостоятельному творчеству, позволяет приобрести необходимую уверенность в своих силах.

Проведение простых опытов способствует развитию познавательной деятельности учащихся на уроках физики. Эксперимент был проведен в 7-8 классах МОУ «Эльгяйская СОШ». Как показывают итоги эксперимента, повысился познавательный интерес учащихся.

Класс: 7 «а» (седьмой)

Класс: 7 «б» (седьмой)

Класс: 8 «а» (восьмой)

Класс: 8 «б» (восьмой)

Повышение познавательного интереса учащихся дается в процентах, по результатам опроса, итогам проведенных простых лабораторных работ. Из гистограмм видно, что повысился интерес к физике.

Удачное сочетание теоретического материала и эксперимента дает, как показывает практика, наилучший педагогический результат. Простые лабораторные работы способствуют развитию у школьников таких умений и навыков:

1) интеллектуальных (умения сравнивать, выделять главное, обобщать, исследовать и оформлять результаты эксперимента);

2) предметных (умения соединять теорию с практикой, применять физические знания для анализа явлений, обеспечивать понимание принципа действия многочисленных бытовых приборов и устройств);

3) организационно-познавательных(умения определять функциональные назначения прибора или инструмента, соблюдать эксплуатации и техники безопасности при работе с техническими объектами);

4) трудовых (навыки овладения ручным инструментом, отдельными измерителями при столярных, слесарных, электромонтажных и паяльных работах).

В домашние задания можно включить самостоятельные проведение учащимися наблюдений, опытов и решение простейших экспериментальных задач с использованием, хозяйственного инвентаря и техники, применяемых в быту. Домашний физический эксперимент дает возможности для развития у школьников познавательных и творческих способностей, интереса к предмету физики.

А изготовление самодельных приборов учащимися среднего звена в условиях школы способствует пониманию, глубокому изучению физических законов, формированию у них конструкторских умений и навыков, прививает интерес к экспериментальным наукам, устанавливает связь между теорией и практикой.

В будущем я собираюсь продолжить работу и убедительно доказать, что и простые лабораторные опыты способны развить познавательный интерес к физике.

Рекомендации

Исходя из вышесказанного следуют рекомендации учителям физики:

Проведение простых опытов и составление самими учащимися лабораторных опытов могут способствовать развитию познавательных интересов учащихся:

- способствовать формированию у учащихся основных понятий, законов, теорий, развитию мышления, самостоятельности, практических умений и навыков, в том числе умений наблюдать физические явления, выполнять простые опыты, измерения, обращаться с приборами и материалами, анализировать результаты эксперимента, делать обобщения и выводы;

- помогут овладеть определенными приемами познавательной деятельности;

- способности к самостоятельному творчеству, позволяет приобрести необходимую уверенность в своих силах и способностях;

- лабораторные работы развивают познавательный интерес к физике.