ЭКСПЕРИМЕНТ
М.А.ТРИФОНОВ,
ФМЛ № 31, г. Челябинск
Практикум в 8-м классе – это
реально!
Физика – наука экспериментальная, и
изучать её без самостоятельного проведения
опытов и экспериментальных исследований просто
нельзя! На всех этапах Всероссийской олимпиады
школьников проводятся экспериментальные туры, и,
как показывает опыт работы в жюри, у учащихся
часто возникают трудности в решении
экспериментальных задач. В школьном курсе физики
предусмотрены фронтальные лабораторные работы,
но во многих школах оборудования для проведения
таких работ просто не хватает, и работы не
проводятся. Иногда доходит до абсурда: на
демонстрационном столе выставляется один
комплект оборудования, и один ученик вместе с
учителем проводит измерения, а весь класс
прилежно копирует все записи с доски в тетради.
Даже если и хватает оборудования, то возникает
другая проблема: для выполнения
экспериментальных работ предлагаются довольно
подробные инструкции (делай шаг за шагом, и успех
обеспечен)! На первом этапе (скажем, в 7-м классе)
такой подход к практическим занятиям оправдан,
но уже в 8-м, на наш взгляд, разумно введение
другой формы занятий – практикума.
Проведение практикума способствует
большей самостоятельности учащихся при
выполнении работ, развивает логическое мышление,
совершенствует экспериментальные умения и
навыки. Немаловажно и то, что решение
экспериментальных задач придаёт положительную
эмоциональную окраску, вызывает повышенный
интерес к физике и технике. Решается и проблема
нехватки оборудования: ведь собрать 12 разных
работ практикума проще, чем столько же
одинаковых фронтальных работ.
В нашем лицее в течение года
проводится два практикума для 8-го класса.
Лабораторный практикум № 1:
Тепловые явления
1. Измерение относительной влажности
воздуха.
2. Определение температуры воды, при
которой плотность её максимальна.
3. Измерение КПД теплообмена.
4. Измерение удельной теплоёмкости
твёрдого тела.
5. Определение удельной теплоёмкости
свинца путём совершения работы.
6. Определение температуры
металлического тела, прогретого в пламени
спиртовки или свечи.
7. Определение температуры смеси снега
и поваренной соли.
8. Определение удельной теплоты
плавления льда.
9. Расчёт удельной теплоты растворения
поваренной соли и гипосульфита натрия.
10. Наблюдение за процессом плавления
льда и построение графика температура–время.
11. Измерение КПД установки с
нагревателем-спиртовкой.
12. Определение содержания воды в
мокром
снеге.
Лабораторный практикум № 2:
Электромагнитные явления
1. Исследование электрических цепей с
последовательным и параллельным соединением
проводников.
2. Опытная проверка закона Ома для
участка цепи.
3. Определение тепловой мощности
электрического нагревателя.
4. Омметр и измерение сопротивлений
сложных цепей.
5. Снятие вольт-амперной
характеристики лампы накаливания.
6. Изучение работы гальванического
элемента и аккумулятора.
7. Изучение «чёрных ящиков».
8. Расчёт шунта к амперметру и
добавочного сопротивления к вольтметру.
9. Сборка простых электрических цепей.
10. Определение длины и диаметра медной
проволоки в мотке.
11. Изучение магнитного поля.
12. Изучение зависимости размера
изображения от расстояния между линзой и
предметом.
Задания к практическим работам
подбираются таким образом, чтобы максимально
дать возможность самим ученикам пройти путь от
выдвижения гипотезы к составлению плана
действий и оценки полученного результата
исследования. В одних работах предлагается
самостоятельно подобрать необходимое
оборудование, в других – определить цель работы,
исходя из заданий, в третьих – самим выдвинуть
гипотезу и затем проверить её. Ясно, что далеко не
все ученики в этом возрасте способны к таким
действиям, и тогда задача учителя – дать
подсказку ученику, направить его действия в
нужное русло. Ниже приводятся примеры работ
практикума для восьмиклассников.
Лабораторная работа № 7:
Определение температуры смеси снега и
поваренной соли
Оборудование. Снег (или лёд),
поваренная соль, термометр (0–100 °С), калориметр,
пластмассовая ложка или палочка, стальной
цилиндр, горячая вода (50–70 °С), весы с разновесом,
физический справочник.
Комментарии. Известно, что
температура равновесного состояния смеси снега
с поваренной солью при определённой
концентрации может быть значительно ниже 0 °С, до
–15–17 °С. Прямое измерение температуры смеси при
помощи термометра, у которого шкала начинается с
температуры 0 °С, невозможно. Как быть?
Подсказка № 1. А что если
имеющийся цилиндр сначала охладить в смеси льда
и соли? Не читайте дальше, подумайте. Догадались,
что делать дальше? Если не получается, то…
Подсказка № 2. А что если
охлаждённый до температуры смеси снега и соли
стальной цилиндр поместить в калориметр с
горячей водой?
Вам предлагается самостоятельно
составить уравнения теплового баланса и найти
значение температуры смеси снега и поваренной
соли. Удельную теплоёмкость стального цилиндра
найдите в справочнике. Сделайте вывод по работе.
Методические указания для учителя.
Объём снега должен быть довольно большим (150–200
мл), поваренной соли достаточно 1–2 чайные ложки.
Вместо снега можно использовать мелко
дроблённый лёд.
Лабораторная работа № 2:
Определение температуры воды, при которой
плотность её максимальна
Оборудование. Сосуд с холодной водой,
снег (лёд), тонкостенный стакан на 200–400 мл, два
одинаковых термометра (с ценой деления 1 °С или
0,1 °С), секундомер (или часы с секундной стрелкой),
штатив с лапками и муфтами, теплоизолирующая
прокладка.
Комментарии. Вода – удивительное
вещество! Вы, наверное, много читали об
аномальных свойствах воды и знаете, что
плотность её максимальна при температуре 4 °С. Но
как определить эту температуру опытным путём?
Гипотеза. В поле тяготения Земли
более плотные слои воды должны располагаться у
дна сосуда. Если построить график зависимости
температуры воды от времени нагревания в
интервале от 0 до 8 °С, используя два термометра
(один вверху, а другой внизу сосуда), то можно
увидеть разницу в ходе температур (здесь нужно
хорошо подумать: из-за чего это происходит?).
Проанализировав графики, можно сделать вывод о
температуре, при которой плотность воды
максимальна.
Ход работы
При помощи штатива закрепите
термометры так, чтобы один был в верхних слоях
воды в сосуде, а другой – в нижнем слое, на
расстоянии примерно 2 мм от дна. Между дном
сосуда и поверхностью стола должен быть
воздушный промежуток или теплоизолирующая
подставка. Начальная температура воды должна
быть 0 °С. Этого можно добиться подкладывая
кусочки льда или снег. Измерения температуры
производите через каждые 5 мин, по данным
постройте графики зависимости температуры воды
в верхних и нижних слоях воды от времени. Графики
постройте в одной системе координат. Так как в
данной работе график имеет важное значение, то
тщательно продумайте, каким будет масштаб на
осях температуры и времени?
Ответьте на контрольные вопросы и
сделайте вывод по результатам вашего
исследования.
1. Какой из графиков, представленных в
описании, построен по показаниям нижнего
термометра?
2. Для чего нижнее основание сосуда
теплоизолируется от поверхности?
3. Объясните, как вы определили
температуру воды, при которой плотность её
максимальна.
Лабораторная работа № 10: Изучение
«чёрных ящиков»
Оборудование. «чёрный ящик»,
источник тока, амперметр, вольтметр (омметр или
мультиметр).
Ход работы
1. «Чёрный ящик» представляет собой
электрическую схему, содержащую в нашем случае
только резисторы, и имеет несколько выводов.
2. Продумайте, как, используя
предложенное оборудование, определить схему
соединения резисторов и их номиналы.
3. В отчёте представьте схему
соединений резисторов, опишите ход ваших
рассуждений, рассчитайте номинальные значения
резисторов.
Методические указания для учителя
«Чёрный ящик» может быть, к примеру,
таким, как показано на рисунке. Номиналы
резисторов подбираются исходя из пределов
имеющихся измерительных приборов. Если
использовать амперметры и вольтметры для
фронтальных работ, то можно взять проволочные
резисторы сопротивлением соответственно 1, 2 и 4
Ом. 
Корпус «чёрного ящика» можно сделать
из обыкновенной мыльницы или любой подходящей по
размеру картонной или пластмассовой коробки.
Пронумеровав выводы ящика можно составить
таблицу измерений, после анализа которой найдём
значения номиналов резисторов.
Лабораторная работа № 12: Сборка
простых электрических цепей
Оборудование. Источник тока, два
ключа, две лампочки, соединительные провода.
Ход работы
ПРЕДОСТЕРЕЖЕНИЕ! Нельзя замыкать
источник питания накоротко, т.е. без какого-либо
потребителя!
1. Соберите электрическую цепь, чтобы:
– одна лампа включалась и выключалась
одним ключом;
– две лампы включались и выключались
одним ключом. Предложите две схемы, чтобы накал
ламп в них был разным;
– одна лампа включалась только при
замыкании обоих ключей;
– одна лампа включалась при замыкании
любого из двух ключей;
– каждая лампа включалась и
выключалась своим ключом;
– одна лампа включалась при замыкании
одного из ключей, а другая – при замыкании обоих;
– при замыкании ключа одна лампа
гасла, а вторая горела ярче.
2. Зарисуйте все схемы соединений и
только после проверки учителем проверьте все
схемы включения на опыте.
Опыт проведения такого практикума в 8-х классах
физико-математического лицея дал хорошие
результаты. У школьников повысился интерес к
физике, а у учителя появилась возможность и
развивать детей, и оценивать их успехи более
объективно, значит, практикум в 8-м классе – это
реально!
Михаил Анатольевич Трифонов –
выпускник Челябинского ГПИ 1977 г., учитель физики
высшей квалификационной категории, трижды
Соросовский учитель, почётный работник общего
образования, лауреат премии «Династия» (фонд
Дмитрия Зимина) 2005 г. По окончании института 7 лет
работал в своей родной Кременкульской средней
школе, а затем 4 года – директором
Южно-Митрофановской восьмилетней школы. В 1984 г.
переехал в г. Челябинск. В физико-математическом
лицее № 31 работает с 1993 г. по сей день. В 2007 г.
Михаил Анатольевич отметит 30-летие своей
педагогической деятельности. Его ученики
неоднократно были призёрами областных, окружных
и всероссийских олимпиад. Гордость педагога –
выпускники школы, поступившие в вузы Челябинска,
Москвы, Долгопрудного и Санкт-Петербурга.