Экспериментальный метод определения геометрических размеров и формы физического тела находящегося в «черном ящике»
Эта работа интересна тем, что рассматривая олимпиадные задания по физике, приходится решать экспериментальные задачи различной степени трудности, от почти стандартных до сравнительно сложных, требующих глубокие знания, смекалку, умения ориентироваться в непривычной или усложненной ситуации.
Цель исследовательской деятельности: экспериментальным методом выяснить геометрические размеры и формы физических тел, находящихся в «черном ящике».
Задачи:
- Изучить теорию используемых законов из физики и математики;
- Освоить метод решения поставленной цели;
- Создать модели исследуемых установок;
- Выполнить измерения, построить графики процессов, проанализировать их;
- Определить геометрические размеры и формы физических тел, находящихся в «черном ящике». Гипотеза исследования: если применить «Метод чёрного ящика» к выбранным моделям, то можно
определить геометрические размеры и формы физических тел, находящихся в ящике без визуального их восприятия.
Чёрный ящик - термин, используемый для обозначения системы, внутреннее устройство и механизм работы которой очень сложны, неизвестны или неважны в рамках данной задачи. «Метод чёрного ящика» - метод исследования таких систем, когда вместо свойств и взаимосвязей составных частей системы, изучается реакция системы, как целого, на изменяющиеся условия и полное описание его функций [6].
Подход чёрного ящика сформировался в точных науках. Система, которую представляют как «черный ящик», рассматривается как имеющая некий «вход» для ввода информации и «выход» для отображения результатов работы, при этом происходящие в ходе работы системы процессы наблюдателю неизвестны или частично неизвестны. Предполагается, что состояние выходов функционально зависит от состояния входов [5].
Краткое описание действий для достижения цели: будем по два (четыре или пять) кубика через крышку установки наполнять коробку водой и записывать в таблицу высоту столба жидкости в трубочке. На миллиметровке построим график высоты столба воды в коробке от количества налитой воды. Проведём объяснение полученных графиков. Используя полученные результаты, определяем размеры вставок и создаём геометрические образы вставок. Оцениваем точность измерения.
Таким образом, объектами исследования являются черные ящики, предмет исследования -геометрические параметры и физические формы тел, находящихся в ящике. Для исследования было создано три установки, проведены измерения, заполнены таблицы, построены графики, и выполнен полный их анализ. В установках действительно находились тела, количество и размеры которых были определены с большой точностью.
Считаем, что с поставленной целью работы справились успешно. Определили геометрические размеры и формы физических тел, находящихся в «черном ящике», оценили точность измерения физических величин. Данную исследовательскую работу можно провести в домашних условиях без специального лабораторного оборудования.
При помощи данного метода научились определять форму и параметры тел, скрытых от наших глаз. Эта методика позволяет узнать геометрические размеры физических тел, когда тела нельзя наблюдать визуально. Эти тела могут находиться в трубах водопроводов, в нефтепроводах, в скважинах буровых установок. Этот метод полезно знать полиции и таможенникам, когда от глаз прячут контрабанду в бензобаки, шины колёс, при условии, что нельзя воспользоваться рентгеном. Эту методику используют психологи при тестированиях, по этому принципу проводят ГИА и ЕГЭ.
Скачать:
| Вложение | Размер |
|---|---|
 referat_gabovoy_ekateriny_9_klass_katanovskaya_sosh_2015g.pptx | 1.2 МБ |
Предварительный просмотр:
Подписи к слайдам:
2 Цель исследовательской деятельности: экспериментальным методом определить геометрические размеры и формы физических тел находящегося в «черном ящике».
3 Задачи : Изучить теорию используемых законов из физики и математики; Предложить метод решения поставленной цели; Создать модели исследуемых установок; Проделать измерения, построить графики процессов ; Провести решение задач; Определить геометрические размеры и формы физических тел находящегося в «черном ящике» Практическая значимость выполненной работы
4 эксперимент, наблюдение, анализ, синтез, сравнение, обобщение. Эмпирические методы исследования процессов:
5 Глава I Теоретическая часть работы Глава II Практическая часть работы
6 Модели исследуемых установок .
7 Исследовательская деятельность Исследовательскую деятельность провела по следующему плану: Наполнять коробку водой по два (четыре) кубика через крышку установки записывать в таблицу высоту столба жидкости в трубочке. На миллиметровке построить график высоты столба воды в коробке от количества налитой воды. Анализировать полученные графики. Используя полученные результаты, провести решение задач , определить размеры вставок. Определить геометрические размеры и формы физических тел находящегося в «черном ящике» Оценить точность измерения.
8
9 а)Параметры вставок: Нижняя вставка : V вст1 = 102см 3 Высота: H 1 =35 мм Сторона вырезанного квадрата: a 1 = 3,46см (реально 3см) Средняя вставка: V вст2 = 127см 3 Высота: H 2 =35 мм Сторона вырезанного квадрата: a 2 = 2,36см (реально 2см) Верхняя вставка: V вст3 = 32см 3 Высота: H 3 =30 мм Сторона прямоугольника: a 3 = 5,87см (реально 5,0см) б)Геометрический вид вставок:
10 Задача №2 Черный ящик в цилиндре « krass ».
11 D 1 D 2 D 3 D 4 D ср Δ D случ Δ D абсол ε относит 42 мм 43 мм 41 мм 40 мм 41 ,5 мм 1,0 мм 2,0 мм 4,8% Рассчитаю погрешности прямых измеряемых величин: Выводы из решения задачи: Всего шаров - 4 шт. Средний диаметр каждого – 41,5мм Средний объём каждого – 36,33 = см 3
12 Задача №3 Черный ящик в игрушке «Конус».
13 Задача №3 Черный ящик в игрушке «Конус».
14 Выводы к главе: 1 . Анализируя графики, построенные при исследовательской деятельности, можно определить размеры вставок и их количество. 2. Вид графиков усложняются если меняется форма сосуда от простой к сложной .
15 Практическая значимость работы : Цели и задачи достигнуты; Практическое применение в технике целесообразно и желательно; Полезная деятельность для меня.
16 «Чем более простыми средствами будет ставиться эксперимент, тем он ценнее». П.Л.Капица академик
17 Спасибо за внимание.
18 Экспериментальный метод определения геометрических размеров и формы физического тела находящегося в «черном ящике» Автор : Габова Екатерина Руководитель : Габова А.Н. МБОУ Катановская СОШ Цель исследовательской деятельности: экспериментальным методом выяснить геометрические размеры и формы физических тел, находящихся в «черном ящике». Задачи: Изучить теорию используемых законов из физики и математики; Освоить методы для достижения цели; Создать модели исследуемых установок; Провести измерения, построить графики процессов, проанализировать их; Математическое решение задач; Провести сравнительный анализ и сделать выводы Гипотеза исследования: если применить «Метод чёрного ящика» к выбранным моделям, то можно определить геометрические размеры и формы физических тел находящегося в ящике, без визуального их восприятия . «Метод чёрного ящика»— метод исследования систем, когда система, которую представляют как «черный ящик», рассматривается как имеющая некий «вход» для ввода информации и «выход» для отображения результатов работы, при этом происходящие в ходе работы системы процессы наблюдателю неизвестны или частично неизвестны. [6] Наблюдаем зависимость высоты воды в капилляре от объёма вливаемой h ( v ). Законы используемые в работе Закон сообщающихся сосудов Закон Архимеда Математические законы Погрешности: «Что внутри модели?» «Опыт же не только учит: он увлекает, заставляет лучше понимать то явление, которое он демонстрирует. .. Человек, заинтересованный в конечном результате, обязательно добивается успеха. Чем более простыми средствами будет ставиться эксперимент, тем он ценнее». Академик П.Л.Капица [ 4 ] Исследование №1 Черный ящик с «Весёлым молочником» Вопросы : Сколько вставок? Каковы размеры и объёмы этих вставок? Каковы размеры и объёмы вырезки в каждой вставке? Нижняя вставка : V вст1 = 102см 3 Высота: H 1 =35 мм Сторона вырезанного квадрата: a 1 = 3,46см (реально 3см) Геометрический вид вставки Средняя вставка: V вст2 = 127см 3 Высота: H 2 =35 мм Сторона вырезанного квадрата: a 2 = 2,36см (реально 2см) Геометрический вид вставки Верхняя вставка: V вст3 = 32см 3 Высота: H 3 =30 мм Сторона прямоугольника: a 3 = 5,87см (реально 5,0см) Геометрический вид вставки Случайная Грубая График процесса h ( v ): Исследование №2 Черный ящик в цилиндре «К rass ». График процесса h ( v ): Анализ красного графика Вид красного графика, зависимости высоты воды в капилляре, меняется от формы тела Вижу периодичность процесса (похожа на синусоиду) изменения высоты воды в капилляре. Изломов в графике нет , э то говорит о том, что там шары, а не параллелепипеды . Таким образом, в данном сосуде четыре шара касаются друг друга. D шара = 41,5 мм V шара =36,33см 3 График процесса h ( v ): Исследование № 3 Черный ящик в игрушке «Конус» Анализ: построены два графика зависимости высоты воды в капилляре от объема вливаемой жидкости в сосуд. Черный график – эталон, построена зависимость, когда сосуд пустой. Красный график - построена зависимость, когда в сосуде имеются вставки. От 0 до 6 см 3 точки совпадают – значит там вставок нет. В зоне «А» графики параллельны – значит там вставок нет. Вставки находятся от точки а до точки в (куб) и до точки с (шар) – так как вижу изломы на графике. Выводы: Литература: Касьянов В.А.Тетрадь для лабораторных работ по физике 10 класс Дрофа 2004 Никитин А.А. Геометрия 8-9 классы НГУ Новосибирск 2000 Перышкин А.В. Физика 7-9 Дрофа 2014 Савченко О.Я. Физика в задачах НГУ СУНЦ НГУ Новосибирск 2013 Федотович Г.В. Экспериментальные работы по физике Социализированный учебно-научный центр НГУ Новосибирск 2014год Интернет. Википедия . Черный ящик. 1 Применив «Метод чёрного ящика» к моделям, были определены геометрические размеры и формы физических тел находящихся в скрытых выбранных системах. Изучение систем по методу чёрного ящика можно рекомендовать для применения таможенникам, полиции, нефтяникам, коммунальным службам, медикам, психологам. 3 На протяжении всей работы имела возможность провести несколько опытов и понять много интересных фактов из раздела физики и математики .
Астрономический календарь. Февраль, 2019
Шум и человек
Медведь и солнце
Андрей Усачев. Пятно (из книги "Умная собачка Соня")
Рыжие листья