Исследовательские лаборатории на уроках физики

Исследовательские лаборатории на уроках физики

Феденева Наталия Владимировна

В настоящее время при изучении школьного курса физики очень удобно использовать компьютерные программы MS Office Excel . Возникают широкие возможности для организации исследовательской деятельности школьников и на уроках, и во внеурочное время. При проведении реального физического эксперимента, учащиеся получают определенные значения измеряемой величины. Если производить расчет данных физического эксперимента «вручную», то получаем очень объемный и трудоемкий процесс. В данном случае можно воспользоваться компьютерными программами, которые очень быстро обработают значения, полученные в ходе физического эксперимента. Есть также возможность представить обработанные данные в виде таблиц, графиков, диаграмм. Следовательно, можно получить возможность для более углубленного анализа физического эксперимента. Используя компьютерные программы, появляется возможность быстрого расчета погрешности, учета погрешности для получения итогового результата.

На первых этапах изучения физики, выполняя первые лабораторные исследования, учащиеся могут осваивать основное содержание школьного курса электронных таблиц  Excel.  

В зависимости от уровня усвоения материала и подготовки учащихся, можно вводить разные виды работ:

·         Групповой проект, его обсуждение и защита перед классом.

·         Проведение физического эксперимента, обработка данных в индивидуальном режиме и защита работы во внеурочное время.

·         Анализ данных определенной работы по заданному плану с последующей защитой результата.

·         Моделирование физического процесса с помощью компьютерной программы, анализ полученных данных.

Одним из первых лабораторных исследования по программе 7 класса является определение размеров малых тел методом рядов. Дополнительно можно учащимся предложить способ взвешивания малых тел и определения их массы.

Пример задания: определите массу одной горошины (дробинки, спички и т. д.). Выполняя первичные измерения, легко проверить, что с помощью школьных весов нельзя получить это значение с большой степенью точности. А также получают, что массы малых тел все разные. Поэтому для определения масс малых тел взвешивают сразу несколько штук и определяют массу одного  по формуле m₀ = m/N, где  m - масса всех тел, а N - количество взвешенных тел.

Ход работы:

·         Разделитесь на группы.

·         С помощью весов определите массу 5, 10, 15, 20, 25 и т. д. малых тел.

·         Данные занесите в таблицу.

·         Выполните необходимые расчеты.

Обработка данных:

·         Подсчитайте среднюю массу малого тела  в каждой группе, где m - масса наибольшего числа взвешенных тел, а N - наибольшее число малых тел.

·         Подсчитайте среднее значение массы по результатам всех групп

·         Рассчитайте массу n «идеальных» малых тел, где n пробегает  все целые значения 0 до N.

·         Постройте график и диаграмму зависимости массы малых тел от количества тел для реальных и идеальных значений.

Вопросы и задачи:

·         Предскажите, как будет выглядеть точечная диаграмма для половинок гороха?

• Пользуясь своей диаграммой, оцените, какой может быть масса восьми горошин?
• Сколько горошин весит 2500 мг? Определите минимально и максимально возможное число горошин, имеющих такой вес.
• Предложите другие способы определения массы одной горошины.

Выполняя данное исследование, учащийся может воспользоваться для расчетов компьютерными программами, построить графики и диаграммы. При этом экономится  много времени. В данном случае исследование выполнялось с реальными приборами и материалами. Компьютер выступает как средство решения задач. Подобные уроки очень удобно проводить в координации с уроками информатики. Благодаря этому лучше осваиваются программы обработки данных. Если к физическим лабораторным работам  есть готовые компьютерные модели, можно предложить поэкспериментировать с предложенной моделью. Ученик может задать определенные условия для работы модели, рассмотреть принцип ее работы. Есть возможность контролировать, изменять и корректировать, сравнивать поведение компьютерной модели и результат реального исследования.

Исследовательская деятельность на уроках физики строится по различным направлениям:

·         Реальный физический эксперимент

·         Мысленный эксперимент

·         Компьютерный эксперимент.

Все эти направления должны друг друга дополнять, не подменяя одно другим.