"Физика своими руками"
рабочая программа по физике (8, 9 класс) на тему

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

        Программа направлена на развитие способностей учащихся в области технического творчества на базе теоретических и практических знаний. Целесообразность данной программы состоит в приобретении учащимися практических навыков в исследовательской и изобретательской деятельности.

        Главной целью является развитие способностей детей в области технического творчества, т.к. основное время отводится конструированию детьми приборов и моделей. Это позволяет не только развивать творческие способности техники, но и помогает более глубокому осознанию и усвоению программного материала на уровне применения знаний в новых условиях.

         Данная программа нацелена на расширение сознания учащихся и развития знаний об организации окружающего мира, о единстве живой и неживой природы, формирование научного мировоззрения через восприятие целостной картины мира.

Главная цель современного образования - формирование разносторонне развитой личности, способной реализовать творческий потенциал в динамичных социально-экономических условиях, как в собственных жизненных интересах, так и в интересах общества. Формирование у учащихся способности к творческому мышлению, самостоятельности в принятии решений, инициативности возлагается в первую очередь на образование и главным образом на среднюю школу. Реализация этих целей может осуществляться также через научно-исследовательскую деятельность учащихся

Основные функции учителя, руководящего научно-исследовательскими работами учеников:

направляющая (предложение темы и определение объема исследований);

воспитательная (координация работ в разновозрастных группах, создание условий для творческой работы участников, предоставление возможности самостоятельного поиска, стимуляция естественной любознательности);

систематизирующая (в период практической работы учитель дает советы, наблюдает, помогает в систематизации полученных данных);

образовательная (при обобщении полученных результатов проводится совместное обсуждение, в результате сотворческой деятельности даются новые знания).

              Основной задачей курса является использование знаний, полученных учащимися при изучении курсов физики, для объяснения явлений, происходящих вокруг нас. Развить умение применять некоторые физические законы для решения задач, загадок, парадоксов, встречающихся в жизни.

      В качестве критерия успешности полученных знаний следует рассматривать умение ставить и решать задачи по состоянию окружающей среды, управлять экологическими системами или их элементами на основе знания принципов их функционирования и взаимодействия с обществом.

Цель и задачи курса «Физика своими руками»
Цели программы:
Образовательная:

развивать умения проводить наблюдения, планировать и выполнять эксперименты;

выдвигать гипотезы и строить модели;

применять полученные знания для объяснения разнообразных физических явлений и свойств веществ;

на практике использовать физические знания. 

Развивающая: 

развивать познавательные интересы, интеллектуальные и творческие способности в процессе приобретения знаний и умений с использованием различных источников информации и современных информационных технологий; 

расширять кругозор учащихся.

Воспитательная:

воспитывать убеждённости в возможности познания законов природы;

необходимости сотрудничества в процессе совместного выполнения задач;

уважительного отношения к мнению другого при обсуждении проблем естественнонаучного содержания;

Задачи программы:

- формировать представления о явлениях и законах окружающего мира, с которыми школьники сталкиваются в повседневной жизни;
- развивать способности к исследовательской и проективной деятельности;
- создавать условия для развития устойчивого интереса к изучению физики;
-  создавать условия для приобретения учащимися практических навыков

Данный курс скорее можно отнести к разряду прикладных, чем теоретических, хотя конструирование приборов должно основываться на знании основных законов физики. Более того, чтобы изготовить какой-либо прибор необходимо более глубоко изучить теорию, лежащую в основе конструкторской идеи прибора и область его применения.

        Программа представляет собой единый курс теоретических вопросов и подготовки учащихся к самостоятельной исследовательской и конструкторской работе. Обучение завершается созданием и защитой моделей каждым учеником или группой учащихся, в зависимости от сложности конструкции.

       Во время теоретических занятий подробно рассматриваются принцип устройства и действие изучаемых приборов, что позволяет учащимся в процессе конструирования пользоваться методом аналогий. Использование учеником идеи прибора, рассмотренной на теоретических занятиях, не исключает самостоятельности в конструкторском решении отдельных деталей и узлов, проявления творчества в решении технологических задач.

Возраст детей участвующих в реализации дополнительной образовательной программы
Особенности набора обучающихся-свободный
Возраст детей-11-14 лет
Срок реализации программы - 1 год
Основные формы деятельности объединения по данной программе:
Обучение проходит в виде кружковых занятий.
Основные формы организации деятельности учащихся на занятии:

В соответствии с целями данного курса, его содержанием и методами обучения наиболее оптимальной формой занятия является самостоятельная исследовательская работа. 
Необходимо отдавать предпочтение следующим формам работы: 

- практические и лабораторные работы;
- работа в  группах 6при выполнении исследовательских и проектных заданий; 
- подготовка отчетных материалов по результатам проведения исследований.
Основные методы проведения занятий:

– проблемное и проектное обучение – основные методы ведения кружка насыщены действием, демонстрационными опытами, практическими наблюдениями, небольшими исследованиями. Проблемное и проектное обучение позволяет развить на первом этапе познавательную активность, научить элементам исследования, наблюдения, приучить к оформлению результатов наблюдения. 
Место кружка в учебном плане

Содержание кружка отвечает требованию к организации внеурочной деятельности, соответствует курсу «Физики» , не требует от учащихся дополнительных физических знаний. Тематика задач и заданий отражает реальные познавательные интересы детей, содержит полезную и любопытную информацию, интересные физические факты, полученные в процессе проведения опытов и экспериментов.

В методике проведения занятий учитываются возрастные особенности и возможности детей данного школьного возраста.
Режим занятий: работа кружка «Физика своими руками» 70 часов в год. Два занятия в неделю по одному часу.

УЧЕБНО - ТЕМАТИЧЕКИЙ ПЛАН

Программа рассчитана на 70 часов и состоит из 3-х этапов:

теоретический;

практический;

защита.

I этап. Теоретический (25 ч.).

19 часов - лекции по тем разделам физики, законы которых лежат в основе предлагаемых моделей, знакомство с региональными и глобальными экологическими проблемами.

6 часа - идет на презентацию методов, которыми предстоит овладеть учащимся при изготовлении приборов.

II этап. Практический (32 ч.).

4 часа - обсуждение и выбор предлагаемых моделей, разбивка на группы.

10 часа - индивидуальные консультации по теоретическим вопросам и обсуждение конструкторских решений.

8 часов - на самостоятельное изучение теории, необходимой для создания эскизов чертежей, описание создаваемой модели.

10 часов - идет на непосредственное изготовление приборов.

II этап. Защита (8 ч.).

6 часа - апробирование работоспособностиприборов, подготовка к защите.

2 час - защита изготовленных приборов.

СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ

    Основное время курса отводится конструированию учениками приборов и моделей, основанных на физических явлениях и законах, позволяющих решать экологические задачи. Тем самым программ не только удовлетворяет интересы учащихся, склонных к конструкторской деятельности, способствует развитию творческих способностей в области техники, но и помогает более глубокому осознанию и усвоению программного материала курса физики на уровне применения знаний в новых условиях.

Курс в своей теоретической части позволяет дать детям сумму систематизированных знаний об основных принципах построения технических устройств, обобщенные знания о современной техники и методиках, позволяющих улучшить экологическую ситуацию региона.

    Занятия проводятся в виде бесед, лекций, самостоятельной работы учащихся по конструированию приборов и технических устройств, лабораторных работ по изготовлению самодельных приборов:

Теория.

      Повторение законов отражения света, изображение в плоском зеркале, распространение света, влияние загрязнения воздуха на освещенность.

Повторение механических явлений, силы в природе. Измерение сил. Масса тела. Измерение массы тела

Повторение тепловых явлений. Температура. Измерение температуры тела. Агрегатные состояния вещества. Давление твердых тел,  жидкостей и газов. Измерение давления

Практика.

    Знакомство с методикой проведения исследовательской работы.

Защита.

Знакомство с литературой, изучение законов, лежащих в основе принципа действия изготовляемых приборов, апробирование моделей.

Защита проектов.

Методическое обеспечение.

Изложение теоретических вопросов должно проводится с максимальным использованием средств наглядности (демонстрационный эксперимент, таблицы, учебные видеофильмы).

Работа по конструированию проводится по следующему плану:

Задание на конструирование с указанием технических условий, которым должен соответствовать объект конструирования, знакомство с методикой эксперимента.

Разработка эскизного проекта, проведение необходимых математических расчетов.

Обсуждение проекта с учителем.

Подбор необходимых для изготовления материалов.

Изготовление разработанной конструкции, обработка результатов по данной методике.

Испытание модели, анализ результатов, выводы.

В ходе обсуждения проекта учителю следует обращать внимание на грамотное использование учеником физических явлений и закономерностей сконструированного прибора, дизайн. Особо следует поощрять оригинальность конструкторских решений, проявление инициативы и самостоятельности

Для успешного осуществления программы используется литература и оборудование, указанные в таблице

Приборы которые будут изготовлены в процессе работы:

Изготовление весов

Самыми ответственными деталями весел (рис. 3а) являются коромысло и опорная призма. Коромысло (рис. 3, б) изготовьте из металлической полоски 250×20 мм толщиной 2-3 мм. Боковые отверстия должны находиться на равном расстоянии от центрального. Удобнее всего сверлить их с помощью кондуктора. Кондуктор (рис. 3, в) представляет собой металлическую пластинку толщиною 3-5 мм, в которой просверлено два отверстия на расстоянии в 120 мм друг от другв. Одно отверстие имеет диаметр 8 мм, другое — 3 мм.

Пользуйтесь этим кондуктором так. В центре заготовки коромысла просверлите отверстие диаметром в 8 мм. Затем на него положите кондуктор твк, чтобы восьмимиллиметровые отверстия совпали, и звжмите кондуктор и коромысло восьмимиллиметровым болтом (рис. 3). Вместо болта можно вставить такого же диаметре стержень и зажать все ручными тисками. Второе отверстие в коромысле служит направляющим для сверла. Просверлив одно боковое отверстие, поверните кондуктор вокруг своей оси и просверлите отверстие на противоположном конце коромысла. Теперь приварите к коромыслу стрелку, которую изготовьте из проволоки диаметром в 2-3 мм и длиною в 200 мм.

Штатив к весам сделайте из древесины, в чашечки из папье-маше или выдавите из оргстекла. В крайнем случае, чашечки можно подобрать из подручных деталей.

Опорную призму (рис. 3,д) изготовьте из прутковой стали диаметром в 8 мм. Чтобы опорная призма не поворачивалась в деревянной стойке штатива, закрепите ее трехмиллиметровой шпилькой, пропущенной через стойку и отверстие призмы.

Изготовление  динамометра.

 Динамометр — это такой прибор, с помощью которого измеряется сила или вес (вес — это тоже сила).

Динамометр (рис. 2) состоит из двух дощечек размером 160 40: 10 мм и ЛОХ 10 10 мм, скрепленных под прямым углом (другие детали и сборку их легко воспроизвести ло рисунку). Вместо пружины можно ислользоввть резину. Толщину резины (или резинового жгутика) подберите с таким расчетом, чтобы при подвешивании грузиков получилось равномерное удлинение резинки, т. е. чтобы при нагрузке, например в 50 г удлинение резины было бы равно пяти делениям по 10 г.

Изготовление термоскопа

На приборе, называемом термоскопом (рис. 9), вы сможете наблюдать передачу тепла излучением. Для такого прибора, кроме бутылки, пробки и стеклянной трубки, нужно иметь еще две жестяные полоски размером 25Х8 мм, вырезанные из консервной банки, и дощечку или фанерную длиною в 150 мм и шириною 30-35 мм. Стеклянную трубку изогните под прямым углом. Длина одного колена изогнутой трубки должна быть 50-60 мм, а второго — 180-200 мм. Как изгибать стеклянные трубки?ЛИ В этом вам может помочь вышеприведенная статья.

Из дощечки сделайте шкалу: наклейте на дощечку полоску белой бумаги, вдоль которой через каждые полсантиметра нанесите поперечные линии (деления). Из жестяных полосок сделайте два хомутика, прикрепите ими шкалу к трубке. В пробке поделайте отверстие, в которое плотно вставьте трубку малым коленом, и закройте пробкой бутылку.

Показания прибора будет давать столбик подкрашенной жидкости воды), введенной в канал трубки. Жидкость в трубку вводите пипеткой через наружный конец трубки. Чтобы столбик прошел дальше, до середины шкалы, нужно сначала бутылку подогреть, хотя бы руками или в теплой воде, ввести в трубку две-три капли жидкости и затем охладить все до комнатной температуры. Для проведения опыта возьмите какой-нибудь массивный металлический предмет, например гирю в 2-5 кг или утюг, нагрейте его и поднесите к термоскопу на расстояние одного метра. Термоскоп ничего не покажет и вот почему.

Всякий нагретый предмет испускает невидимые тепловые лучи. Эти лучи лучше всего поглощаются предметами черного цвета. Поэтому если закоптить бутылку, то термоскоп сразу же станет реагировать на тепловое излучение. Это легко обнаружить по столбику жидкости в трубке, который станет перемещаться. Перемещается столбик потому, что воздух в бутылке нагревается, в следовательно, от нагрева расширяется и давит на столбик.

Зная это, вы, конечно, перед тем, как вколотить бутылку, вытащите из бутылки пробку с трубкой и шкалой, иначе нагретый воздух вытолкнет столбик жидкости наружу. Если у ввс будут зазоры между пробкой и бутылкой, то замажьте их пластилином.

Изготовление  манометра 

Цели работы: из подручных средств изготовить жидкостный манометр и испытать его работу.

Выполнение работы

1. Извлеките поршни из шприцов. Соедините их штуцеры трубкой. Полученную систему прикрепите к картону. Длинную трубку плотно вставьте в отверстие в одном из поршней. Плотно закройте им верх левого шприца (см. фото).

2. Налейте в получившийся манометр подкрашенной воды до середины шприцов. Следите, чтобы в системе не было пузырьков воздуха.

3. Возьмите третий шприц меньшего объёма. Поршень установите примерно в средней части. Соедините шприц с манометром.

4. Медленно передвигая поршень в разные стороны, наблюдайте за изменением показаний манометра. Как изменяется давление при уменьшении объёма в малом шприце? При увеличении?

5. Опустите шприц, не меняя положения поршня, в стакан с теплой водой. Как изменяется давление газа при его нагревании?

6. Опустите шприц, не меняя положения поршня, в стакан с холодной водой. Как изменяется давление газа при его охлаждении?

Исследовательские задания

7. Повторите опыты 4-6, измеряя высоты жидкостей в левом и правом коленах манометра (считая от самой нижней части жидкости).

Изготовление калейдоскопа 

Цель: из подручных материалов изготовить калейдоскоп.

Предлагаем вам изготовить своими руками удивительную игрушку, которой вы, наверняка, любили играть в детстве – калейдоскоп. Но это не только игрушка, с его помощью составляют рисунки для тканей, ковров, обоев, театральных декораций. Сфотографировав узоры, их можно использовать для орнаментов, перенеся их на ткань, кожу, дерево, бумагу.

Материалы и принадлежности

Три полоски тонкого стекла с размерами 3х12 см и три квадрата 3х3 см из такого же стекла; мелкие осколки цветного стекла; лист плотной бумаги 10х12 см и лист картона размером 20х15 см; листок тонкой полупрозрачной бумаги (кальки) и листок чёрной бумаги, каждый размером 4х4 см; клей, линейка, ножницы.

Порядок изготовления

1. Наклейте полоски стекла на лист плотной бумаги, расположив полоски параллельно друг другу с промежутками в 3 мм и согните лист в треугольную призму стёклами внутрь, бумагой наружу (см. рисунок). Обмотайте призму двумя полосками лейкопластыря.

2. Сделайте из картона трубку такого диаметра, чтобы в неё плотно входила призма, и укрепите призму в трубке капельками клея (см. рисунок).

3. Ножницами в воде (!) обрежьте углы каждой квадратной пластинки так, чтобы они по возможности стали похожи на круги.

4. Одно круглое стекло вставьте в картонную трубку, прижав его к треугольной призме справа и приклеив капельками клея по периметру.

5. Второе круглое стекло оклейте калькой и дайте ей высохнуть – получится полупрозрачное стекло.

6. Насыпьте осколки цветного стекла на первое круглое стекло и закройте трубку вторым полупрозрачным стеклом, закрепив его капельками клея.

7. Третье круглое стекло оклейте чёрной бумагой с круглым отверстием для глаза и вставьте стекло в другой конец картонной трубки (на рисунке слева).

Дополнительные задания

1. Смотрите в отверстие в чёрной бумаге и не торопясь поворачивайте калейдоскоп: перед вашим взором будут возникать всё новые и новые неповторимые узоры! Удастся ли вам дождаться их повторения?

2. Вставьте выпуклую линзу вместо стекла с чёрной бумагой. В тёмной комнате осветите фонариком матовое стекло, а конец трубки с линзой приблизьте к стене. Получились ли на ней увеличенные калейдоскопические картины?

КАЛЕНДАРНО-ТЕМАТИЧЕСКОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ

ТЕОРИЯ (25 час.)

.  

УЧЕБНО- МЕТОДИЧЕЧКАЯ ЛИТЕРАТУРА.

.

1. http://www.fizika.ru/laborant/index.php 
2. http://afizika.ru/
3. http://www.eidos.ru/
4. http://www.google.ru
5. Горев, Л. А. Занимательные опыты по физике. - М., 1985. 
6. Перельман, Н. Я. Занимательные опыты по физике. - М., 1972.
7. Рабиза, Ф. В. Простые опыты: забавная физика для детей. - М., 1997.
8. Физика: великие открытия / Популярная школьная энциклопедия. - М.,2001
9. Хрестоматия по физике. 8-10кл. / под ред. Б. И. Спасского. - М.,1992.
10. Дарья Орлова "Игрушки, которые в 1000 раз полезнее, умнее, интереснее, чем в магазине".