Методическая разработка на тему "Физические опыты на уроках физики"
методическая разработка по физике (9, 10, 11 класс) на тему

                                                                 Верховным судьей всякой        

                                                                 физической  теории является опыт.

                                                                                                        Л. Д. Ландау.

                                                                 Мысленные рассуждения  произведены  

                                                                  бывают из надежных и много раз

                                                                  повторенных опытов.

                                                                                                                         М. В. ЛОМОНОСОВ

1. НЕОБХОДИМОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ОПЫТОВ НА УРОКАХ ФИЗИКИ.  

          Перед учителями всегда стояла задача обеспечить прочные и осознанные знания основ наук; ознакомить учащихся с основными методами познания природы, научить их распознавать физические явления и закономерности в природе и технике; обучить применению знаний для объяснений явлений природу, принципа устройства и действия технического оборудования. А это возможно, широко используя в преподавании учебный физический эксперимент.    

          В методике преподавания физики наглядность в процессе обучения обеспечивается, в первую очередь, демонстрацией физических опытов. Демонстрация опытов вызывает у учащихся такие психические процессы, как ощущение, восприятие, представление, обобщение, воображение. Учет психических закономерностей развития детей обеспечивает надежность процесса обучения.

          Экспериментальные психологические исследования убедительно свидетельствуют о влиянии образов на продуктивность мышления, а потому развитие образной стороны мышления – важная составная часть формирования интеллекта учащихся.

          Эксперимент в процессе сообщения новых знаний может быть использован для показа физических явлений, формирования физических понятий, показа связей между изученными явлениями и возможными путями использования их в современной технике. Существенна роль опыта в развитии у ребят наблюдательности, образного мышления, умения делать обобщения на основе наблюдаемых фактов, предвидеть ход течения наблюдаемого процесса.

          Интересен физический опыт и с точки зрения яркости, выразительности демонстрируемого явления, но он будет не более чем забавным, развлекательным, если окажется вырванным или искусственно приложенным к контексту изложения учебного материала. Содержание и последовательность опытов должны быть определены содержанием и последовательностью изложения учебного материала. Должен демонстрироваться не набор опытов, а система обучающего демонстрационного эксперимента. Являясь носителем учебной информации, убедительный своей объективностью, выразительный своей образностью, экономный по затратам учебного времени, впечатляющий, а потому легко запоминающийся, демонстрационный эксперимент активно формирует знания учащихся.  

          Академик С. И. Вавилов указывал на двойную роль эксперимента: 1)эксперимент доказывает или опровергает какие-либо теоретические положения; 2) эксперимент может стать предпосылкой для открытия новых фактов или новой гипотезы.      

2.ЗНАЧЕНИЕ ЗАНИМАТЕЛЬНЫХ ОПЫТОВ В ПРОЦЕССЕ ПРЕПОДАВАНИЯ.                                                                                              

          Занимательные опыты делают встречу учащихся с физикой еще более интересной и позволяют ближе познакомиться с одной из самых красивых экспериментальных наук. Они помогают учащемуся «узнать то, что он знает», то есть углубить и оживить уже имеющиеся у него основные сведения из физики, учат сознательно ими распоряжаться и побуждают к разностороннему их применению.

          Мне занимательные опыты помогают сообщить предмету привлекательность. Я считаю, что интерес к предмету повышает внимание, облегчает понимание и способствует более сознательному и прочному усвоению. Главная цель проведения занимательных опытов – возбудить деятельность научного воображения, приучить ребенка мыслить в духе физической науки, создать в его памяти многочисленные ассоциации физических знаний с самыми разнородными явлениями жизни, со всем тем, с чем он обычно входит в соприкосновение.

          Необходимым условием успешности обучения является сосредоточенность ученика. Нередко недопонимание, плохое запоминание объясняются не плохой сообразительностью, не плохой памятью, а недостатком внимания. Занимательный опыт в преподавании физики вызывает включение всех факторов привлечения внимания. Демонстрация опытов является сильным раздражителем, привлекающим внимание и сравнительной новизной, и своей эффективностью.  Новизна, непосредственный интерес и эмоциональная привлекательность вызывают прежде всего непроизвольное внимание. Но в силу того, что виды внимания взаимосвязаны и могут переходить друг в друга, поддерживая познавательный интерес учащихся, можно перевести непроизвольное внимание в произвольное.

          В свою очередь, непроизвольное внимание вызывает непроизвольное запоминание. Каждый учитель хорошо знает, что при проверке домашнего задания ученик, отвечая на поставленный вопрос, начинает с описания опыта, который он видел на предыдущем уроке. Зрительные образы занимательных опытов сохраняются в памяти и выполняют функцию ориентиров, опор, на основании которых восстанавливается остальная часть изученного учебного материала.

          Психологи отмечают, что сложный зрительный материал запоминается лучше, чем его описание. Поэтому демонстрация занимательных опытов запечатлевается памятью учащихся значительно лучше, чем рассказ  учителя о физических опытах. Все это позволяет учителю призывать учащихся к проведению мысленного эксперимента в тех случаях, когда оборудование кабинета или особенности изучаемого материала не позволяют провести демонстрацию «живого» опыта.

          В своей работе привожу систему занимательных опытов по основным разделам курса физики. Опыты подобраны так, что не требуют сложного технического оборудования, больших затрат учебного времени и просты в исполнении.

3.ОПИСАНИЕ ЗАНИМАТЕЛЬНЫХ ОПЫТОВ (ПО ТЕМАМ).

ТЯЖЕСТЬ И ВЕС. ДАВЛЕНИЕ.

1). Нужно сесть на стул, держа туловище отвесно и поставив ноги прямо. А теперь нужно встать, не меняя положения ног и не нагибая корпуса вперед. Это не удается никаким усилием мускулов. Ребятам объясняется, что стоящий предмет не опрокидывается только тогда, когда отвесная линия, проведенная из центра тяжести, проходит внутри основания предмета. Центр тяжести сидящего человека находится близ позвоночника, на 20 см выше уровня пупка. Отвесная линия из этой точки не проходит между ступнями, и человек в таком положении не может встать. Поэтому же  не падает башня в Пизе, колокольня в Архангельске.

СВОЙСТВА ЖИДКОСТЕЙ.

2). Демонстрируются два чайника одинаковой ширины: один высокий, другой низкий, но их носики находятся на одном уровне (если нет самих чайников,  можно заменить их картинками).  В какой из них можно налить больше воды? Ответ: одинаково. Дело в том, что носики обоих чайников находятся на одном уровне. И хотя в высоком чайнике место еще есть, но вода из него будет выливаться через носик.  

3). Для того чтобы наглядно показать давление жидкости по всем направлениям можно провести следующий опыт. Нужно взять стеклянную трубку, вырезать из картона кружок, чуть больше диаметра трубки. Опустить трубку торцом в воду, приложив к низу кружок. Кружок можно придерживать рукой. Опустив трубку на некоторую глубину, руку можно отпустить, кружок будет плотно прижат к трубке. На него будет давить вода.

4). На чаши равноплечих весов поставлены одинаковые ведерки, до краев наполненные водой. Вопрос к учащимся: что перевесит, если в одно ведерко положить деревянный брусок? Опыт показывает, что весы останутся в равновесии. Согласно закону Архимеда, всякое плавающее тело вытесняет своей погруженной частью столько жидкости, сколько весит это тело.

5). «Опыт Плато». Маленький стакан наполняют оливковым маслом и ставят на дно большого стакана. В последний осторожно наливают спирт так, чтобы маленький стакан оказался полностью в него погружен. Затем по стенке большого стакана осторожно доливают воду. Поверхность масла становится выпуклой, а затем поднимается из стакана в виде большого шара, висящего в жидкости. Естественная форма жидкости – это шар. Находясь в смеси спирта и воды, масло теряет свой вес и принимает форму шара.

6). «Удивительное яйцо». Опустить яйцо в стакан, наполовину наполненный насыщенным раствором соли. Оно плавает на поверхности. Подлить осторожно воды по стенке стакана, пока он ни наполнится. Яйцо осталось посередине стакана.

ДАВЛЕНИЕ ГАЗА.

7). «Сухим из воды». Положить монету на плоскую тарелку, налить в тарелку немного воды и предложить учащимся взять руками монету, не замочив рук. Задача решается так: нужно воткнуть в пробку две спички, опустить пробку на воду и поджечь спички. Затем накрыть пробку стаканом воды. Вся вода соберется под стаканом, и монету можно будет взять руками, не замочив их. Дело в том, что воздух в стакане нагрелся, давление его возросло, и часть воздуха вышла наружу. Затем воздух остыл, давление уменьшилось, и под стакан вошла вода, вгоняемая атмосферным давлением.

8). «Тяжелая газета». Расстелить на столе газету и пригладить ее руками. Подсунуть под газету линейку так, чтобы ее конец высовывался из-под газеты и выступал за край стола. Резко ударить по краю линейки. Окажется, что сломалась линейка, а газета даже не порвалась. Дело в том, что на газету давит воздух, причем с очень большой силой. Каждый квадратный сантиметр он придавливает с силой одного килограмма. При резком ударе воздух войти под газету не успевает.  Линейка ломается.

9).   Наполнить стакан до краев водой, затем накрыть его открыткой и, придерживая рукой, аккуратно перевернуть. Затем руку отпускают, но открытка не падает, и вода не выливается. Давление воздуха на открытку снаружи гораздо больше, чем давление 200 г воды. Главное не дать воздуху попасть внутрь стакана под открытку.

10). Налить в тарелку немного воды. Опустить на нее пробку с кусочком сахара наверху. Сахар будет плавать. Предложить зрителям с помощью стакана опустить пробку с сахаром на дно, не выливая воду. Сделать это просто. Держа стакан вверх дном, осторожно накрыть им пробку и опустить его на дно. Вода при этом не проникнет под стакан. Мешает ей воздух, находящийся в стакане, который создает давление.

11). Склеить из газеты длинный мешок. Положить на него сверху несколько книг. Попросить присутствующих сдуть эти книги. Это окажется невозможным. Но если подуть внутрь мешка, то книги, лежащие на нем, наклонятся и сдвинутся. Когда мешок надувают, в него вгоняют воздух, сдавленный больше, чем наружный воздух. Давление воздуха внутри может достигать 10 кг.

12).  Взять бутылку и пробку, по диаметру чуть меньше отверстия бутылки. Держа бутылку горизонтально, вложить пробку в отверстие бутылки. Предлагается учащимся вдуть пробку внутрь бутылки. Пробка наоборот будет выдуваться из бутылки! Чтобы пробка вошла в бутылку, надо наоборот втянуть в себя воздух из бутылки. Давление воздуха уменьшится и пробка втянется в бутылку.

13). Предложить учащимся задуть пламя свечи, дуя в узкий конец воронки. Это не получится. Чтобы свечу задуть, надо держать воронку так, чтобы пламя свечи оказалось не посередине воронки, а на продолжении раструба.

14). «Яйцо в графине». Сварить яйцо вкрутую, очистить. Бросить в графин комок подожженной бумаги. Через 2-3 с горлышко графина накрыть яйцом. Яйцо втянется в графин.

ПОВЕРХНСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ ЖИДКОСТИ.

15).  «Бездонный стакан». Налить стакан до краев. Приготовить мелкие монеты. Опускать монеты осторожно по одной в стакан. Поверхность жидкости станет выпуклой, но выливаться не будет. Монеток можно опустить достаточно много. Стакан лучше взять  широкий. Можно опускать английские булавки. Опыт объясняется поверхностным натяжением жидкости.

16). «Плавающая иголка». Возьмем стакан воды и небольшую иголку (иглу лучше смазать жиром). Аккуратно опустим иголку горизонтально на воду. Иголка будет плавать. Ее удерживает сила поверхностного натяжения. Можно поднести к стакану сильный магнит, и иголка будет двигаться, как кораблик.

17).  «Вода в решете». Заранее взять достаточно мелкое решето и окунуть его сетку в расплавленный парафин. Плетение окажется покрытым тонким слоем парафина, незаметным для глаз. Теперь в него можно налить воду, и она не протечет. Удерживать воду будет сила поверхностного натяжения.

ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ.

18). «Лед, не тающий в кипятке». Взять пробирку, наполнить ее водой, погрузить в нее кусочек льда, а чтобы он не всплыл, придавить его грузиком. Нагреть пробирку на спиртовке так, чтобы нагревался только верхний конец. Вода сверху закипит, а лед внизу останется. Дело в том, что горячая вода легче холодной, а нагревание сверху не дает воде перемешиваться. Совет поварам: если хотите остудить напиток или кушанье, помещайте его под лед, а не на лед.

19). «Волшебная вертушка». Из тонкой папиросной бумаги вырезать квадратик,  перегнуть его по диагоналям и положить серединой на острие иглы. Приблизить к вертушке сбоку руку и так подержать. Через некоторое время бумажка начнет вращаться. Если руку отодвинуть, то вращение прекратится. Объясняется опыт тем, что от руки воздух под бумажкой нагревается, но от ладони нагревание идет сильнее, чем от пальцев. Воздух начинает перемещаться, и бумажка начинает вращаться.

20). «Бумажная кастрюля». Свернуть из пергаментной бумаги коробочку, налить в нее воды, прикрепить к проволоке и начать нагревать на пламени спиртовки. Вскоре вода закипит, а коробочка не загорится. Вода обладает большой теплоемкостью и поглощает весь избыток теплоты, не давая нагреться бумаге до температуры возгорания. Другой вариант опыта: намотать туго на металлический стержень нить и нагреть на спиртовке. Нить не загорится. Металл очень хорошо поглощает тепло. Совет поварам: будьте внимательны, не оставляйте на плите пустые кастрюли и чайники, они могут распаяться.

21). «Змея». Из плотной бумаги вырезать кружок, затем разрезать его по спирали. Слегка растянуть спираль и наложить кончик на острие спицы, воткнутой в пробку. Завитки змеи слегка опустятся вдоль спицы. Поместить змею около нагретого предмета (например, плитки). Змея начнет вращаться. От нагретого предмета поднимается теплый воздух. Он ударяется в завитки змеи и заставляет ее вращаться.

СВЕТОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ.

22). «Цыпленок в яйце». Поставить экран, а перед ним две лампы: справа и слева. Между экраном и первой лампой поместить овальный кружок, а между экраном и второй лампой – силуэт цыпленка. Сначала зажигают первую лампу. На экране появляется яйцо. Зрителям, сидящим по другую сторону экрана, объявляется, что сейчас начнет работать рентгеновский аппарат. Зажигают вторую лампу, и на экране внутри яйца появляется цыпленок. Все дело в распределении и наложении тени и полутени.

23). «Отрубленная голова». Демонстрируется стол, под столом ничего нет, а на столе находится живая человеческая голова. Голова может шевелить глазами и даже говорить. Секрет опыта в том, что между ножками столика ставится зеркало. От зеркала лучи отражаются, и пространство кажется пустым. Необходимо, чтобы зрители сидели достаточно далеко, а комната была пустой.

24). «Как зажечь с помощью льда». В чашку, имеющую сферическую поверхность, налить воду и заморозить. Вынуть лед. В морозный солнечный день на открытом воздухе с помощью такого льда можно поджечь бумагу, как с помощью линзы.

25). Положить в пустую чашку монету. Отодвигать от себя чашку до тех пор, пока монета перестанет быть видимой. Не изменяя положения тела, налить в чашку воды. Монета опять станет видна. Опыт объясняется преломлением лучей.

26). «Цветная юла». Из куска картона вырезать ровный круг, посредине проткнуть его спицей и вставить заостренную спичку. Разделить кружок прямыми линиями на секторы. Полученные доли попеременно закрасить в желтый и синий цвета. Закрутить юлу. Вместо двух цветов вы увидите один – зеленый. Сливаясь, два цвета дают один новый. Можно разделить кружок на семь одинаковых частей и раскрасить их цветами радуги. При вращении они дадут серо-белый цвет.

ОСОБЕННОСТИ ЗРЕНИЯ.

27). Предложить ребятам определить,  прямые ли стороны квадрата.

Кажется что стороны квадрата не прямые? Они прямые!

28). Сравнить центральные круги.

Они одинаковы!

29). Искажены ли квадраты?

Нет!

30). Предложить учащимся взять в левую руку трубку, свернутую из бумаги, держать эту трубку против левого глаза и смотреть через нее на какой-нибудь далекий предмет. В то же время держать ладонь правой руки против правого глаза так, чтобы она касалась ребром дальнего конца трубки. В ладони правой руки будет видно отверстие, как будто вырезанное в ладони. Дело в том, что левый глаз приготовился рассматривать далекий предмет, а правый устанавливается так же, поэтому он видит близкую ладонь смутно.

ОСОБЕННОСТИ ЗВУКА.

31). Взять две глубокие тарелки. Поставить одну тарелку на стол и в нескольких сантиметрах от ее дна держать механические часы. Другую тарелку держать около уха. Можно найти такое положение тарелок, что будет слышно тиканье, идущее из второй тарелки. Иллюзия усилится, если закрыть глаза.

32). Посадить кого-нибудь на стул посреди комнаты с завязанными глазами. Затем, взяв в руки две монеты, ударить ими одна о другую, находясь все время в той отвесной плоскости, которая «рассекает» голову сидящего пополам, между его глазами. Сидящий должен угадать место, где щелкнули монеты.  Обычно это ему не удается.

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТВЕРДЫХ ТЕЛ.

33). Стакан налить до половины водой. Накрыть его открыткой, на нее положить кольцо, а на него поставить вареное яйцо. Постарайтесь выдернуть открытку, чтобы яйцо не покатилось, а упало прямо в стакан. Выдергивать надо быстро и аккуратно. Объясняется это тем, что при быстром движении яйцо не успевает получить от карточки скорость из-за инерции и, лишившись опоры, падает в стакан.

34). Взять бумажную полоску.  В двух  местах ее надрезать. Попробуйте тянуть полоску за концы так, чтобы она разорвалась на три части. Это не удастся. Дело в том, что один из надрезов всегда будет немного глубже. В этом месте полоска и разорвется.

35). «Крепкий коробок». Поместить обе части пустого коробка один на другой на ребро. По этому сооружению резко и отрывисто ударить кулаком. Коробок не сомнется, а разлетится в разные стороны. Это происходит потому, что коробок сильно пружинит.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ.

36). «Послушное яйцо». Выдуть через маленькое отверстие содержимое яйца, отверстия залепить белым воском. Наэлектризовать трением эбонитовую палочку. С помощью палочки заставить яйцо двигаться вслед за ней.

ДОЛГОВРЕМЕННЫЕ ОПЫТЫ.

37). Выращивание кристаллов. Рационально проводить в теме «Кристаллические тела». Тщательно вымыть два стакана и воронку, подержать их над паром. Налить 100 г дистиллированной воды в стакан и нагреть ее до 30 градусов. Приготовить насыщенный раствор алюмокалиевых квасцов (около 25 г порошка) и слить его через ватный фильтр в чистый стакан. Закрыть стакан листом бумаги. Подождать, пока раствор остынет до комнатной температуры. Открыть стакан. Через некоторое время начнется выпадение первых кристаллов. Через сутки слить  раствор через ватный фильтр в чистый стакан. Выбрать из всех кристаллов самый большой и чистый. Прикрепить кристалл-затравку к нитке и подвесить его в раствор. Можно также положить кристалл на дно стакана перед заливкой в него раствора. Поставить стакан в теплое место. В течение нескольких дней или недель не трогать и не переставлять стакан. Затем вынуть кристалл из стакана, тщательно протереть его салфеткой. Красивые кристаллы получаются из медного купороса.

38).  Мыльные пузыри. Рационально проводить в теме «Световые явления» при изучении интерференции световых волн. Сначала надо изготовить мыльные пузыри. Для этого надо осторожно развести в чистой холодной воде кусочек оливкового или миндального мыла, пока не получится довольно густой раствор. Лучше пользоваться  кипяченой водой. Прибавить к мыльному раствору одну треть глицерина. С поверхности раствора удалить ложкой пену и пузырьки. Погрузить в раствор тонкую трубочку, конец которой смазан мылом. Можно взять соломинку,  крестообразно расщепленную на конце. Выдуть пузырь и проткнуть его пальцем.  Если он не лопнет, то раствор готов к применению. В противном случае добавить в него мыла. Проводить опыты надо при ярком свете.

«Пузыри друг в друге». Выдуть из воронки большой пузырь. Погрузить почти всю соломинку в мыльный раствор, а затем проткнуть ей пузырь. Внутри пузыря выдуть второй пузырь меньшего размера так, чтобы он не касался первого. Аналогично выдуть третий пузырь и т. д.

«Цепочка пузырей» Выдуть пузырь, быстро его сбросить, поймать обратно  и снова выдуть пузырь и т.д.

«Цилиндр из мыльной пленки». Необходимо два проволочных кольца. Выдувают пузырь и опускают его на одно из колец. С веху прикладывают смоченное второе кольцо и, поднимая его вверх, растягивают пузырь.  Можно придумать еще много интересных, зрелищных опытов и устроить целое шоу.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ И ИНТЕРНЕТ-РЕСУРСОВ.

1. А. В. Усова А.А. Бобров «Формирование учебных умений и навыков учащихся на уроках физики». Москва.  «Просвещение» 1988.
2. О. Ф. Кабардин С. И. Кабардина Н. И. Шефер. «Факультативный курс физики». Москва.  «Просвещение». 1974.
3. Я. И. Перельман «Занимательная физика». Москва. «наука». 1998.
4. С.А. Хорошавин «Физический эксперимент в средней школе». Москва.  «Просвещение». 1988.
5. Сборник «Физическая смекалка. Занимательные задачи и опыты по физике для детей». Москва. «Омега». 1994.

      6. http://www.sunhome.ru/foto/obmani_zreniya_illyuzii.html?print

      7. http://slava.khersoncity.com/pub/zrenie.php