УРОК-ЕКСПЕРИМЕНТ з фізики у 10 класі. Вимірювання маси

Фізика

Для кого: 10 Клас

26.08.2020

270

3

1

Опис документу:
Тема: Вимірювання маси. Мета уроку: формувати самостійну пізнавальну діяльності учнів; набути досвіду експериментальних досліджень, навичок практичного застосування знань; вміння працювати з приладами. Тип уроку: закріплення знань і формування практичних вмінь. Обладнання: динамометр 0-4 Н; міцна тонка рибальська волосінь (нитка); два кронштейни; вантаж відомої маси, для якого Mg у 2-3 рази менше граничної сили розтягання волосіні; тіло масою більше 1 кг; тіло масою менше 5 г; транспортир.
Перегляд
матеріалу
Отримати код

УРОК-ЕКСПЕРИМЕНТ з фізики

Тема: Вимірювання маси.

Мета уроку: формувати самостійну пізнавальну діяльності учнів; набути досвіду експериментальних досліджень, навичок практичного застосування знань; вміння працювати з приладами.

Тип уроку: закріплення знань і формування практичних вмінь.

Обладнання: динамометр 0-4 Н; міцна тонка рибальська волосінь (нитка); два кронштейни, що легко кріпляться на краях столу; вантаж відомої маси, для якого Mg у 2-3 рази менше граничної сили розтягання волосіні; тіло масою більше 1 кг; тіло масою менше 5 г; транспортир.

Структура уроку

I. Мотивація навчальної діяльності.

II. Самостійна пізнавальна діяльність учнів.

1. Вимірювання маси тіла - 1.

2. Вимірювання маси тіла - 2.

3. Міцність рибальської волосіні.

III. Підбиття підсумків уроку.

IV. Домашнє завдання.

Хід уроку

I. Мотивація навчальної діяльності.

За великим рахунком навчання ведеться для того, щоб той хто навчається, міг застосовувати свої знання на практиці. Тому дуже важливим елементом навчання є практичне використання тих приладів і методів навчання, які вже вивчені учнями.

В будь-якій області своєї діяльності, будь то наука чи техніка, промисловість чи сільське господарство, в медицині чи на відпочинку людина постійно зіткається з необхідністю вимірювання тієї чи іншої величини – температури повітря чи висоти гори, маси тіла чи розміри тіла.

Як правило, для вимірювання величин існують спеціально розроблені “стандартні” методи. Але бувають випадки, коли звичні прийоми виявляються незручними, а то і просто неможливими.

Сьогодні ми з вами розглянемо деякі “нестандартні” методи вимірювання маси, які, можливо, вам доведеться використати у своєму житті.

II. Самостійна пізнавальна діяльність учнів.

Завдання 1. Вимірювання маси тіла – 1 (маси перстня).

Інколи потрібно виміряти масу невеликого тіла, наприклад, ювелірної прикраси. Як це зробити в домашніх умовах?

Обладнання: динамометр 0-4 Н, легка тонка нитка (рибальська волосінь) довжиною 2 м, транспортир, два кронштейни, що легко кріпляться на краях столу. Маса предмета менше 5 г (в нашому випадку це перстень (фото 1)).

Виконання роботи. Один кінець нитки закріплюємо на одному штативі, а за вільний кінець нитки, зробивши на ньому попередньо петельку, тягнемо за допомогою динамометра горизонтально (рис.1). Динамометр закріплюємо на другому штативі. Варто розташувати нитку по можливості ближче до поверхні столу, щоб із допомогою лінійки можна було перевірити її “горизонтальність” і вимірювати відстань від нитки до поверхні столу. Потім предмет поміщаємо на середину нитки. При цьому предмет не доторкається столу, а висить над ним. Нитка провисла. За допомогою транспортира можна вимірити кут α, що тепер складають ділянки нитки з горизонталлю. Якщо динамометр показує значення сили F, то маса предмета дорівнює:

Для наших вимірювань сила, яку показував динамометр F=0,3 Н (фото 2), а кут виміряний транспортиром α=2° (фото 3).


Отже, маса перстня

.

Завдання 2. Вимірювання маси тіла – 2.

Бувають випадки, коли нам потрібно виміряти масу тіла, настільки великої маси, що максимального значення безміна не достатньо для його знаходження. Що нам робити у цьому випадку?

Обладнання: динамометр 0-4 Н, міцна тонка рибальська волосінь довжиною 1 м, транспортир, кронштейни, що легко кріпиться на краю столу. Маса предмета більша 1 кг (можна, наприклад, видати пластикову пляшку з насипаним у неї піском).

Виконання роботи. Прикріпимо предмет приблизно на середині нитки. Один кінець нитки закріпимо на штативі, а за вільний кінець нитки, зробивши на ньому попередньо петельку, потягнемо за допомогою динамометра горизонтально. При цьому предмет не доторкається стола, а висить поруч з ним. Ділянка нитки, що з'єднує динамометр і предмет, повинна розташовуватися паралельно столу, тобто горизонтально (рис.2). За допомогою транспортира можна вимірити кут α, що складає похила ділянка нитки з вертикаллю. Якщо динамометр показує значення сили F, то маса предмета дорівнює

В нашому випадку сила , яку показує динамометр F=3 Н (фото 4), а кут, що складає похила ділянка нитки з вертикаллю α=12° (фото 5).

Завдання 3. Міцність рибальської волосіні (нитки).

Купуючи в магазині рибальську волосінь, рибалка не поцікавився, яке навантаження вона витримує. Яким чином рибалка може знайти, яку масу може витримувати волосінь, якщо у нього є вантаж відомої маси і транспортир?

Обладнання: капронова рибальська волосінь (декілька метрів), два кронштейни, що легко кріпляться на краях столу, транспортир, вантаж відомої маси, для якого Mg у 2-3 рази менше граничної сили розтягання нитки.

Виконання роботи. Підвісимо гирю до середини волосіні і розпочнемо розтягувати в напрямку, зазначеному стрілкою а (рис.3).

Міцність волосіні може сильно змінюватися від навіть невеликих дефектів – тому не потрібно чіпляти тягарець прямо гачком до волосіні, а краще зробити з нитки проміжну петлю з декількох витків. Розтягувати волосінь потрібно обережно і не поспішаючи, але сміливо. Не потрібно розтягувати, не доводячи до обриву, відпускати трішки, а потім потягнути сильно, не можна і рвучко – навіть не сильно. Якщо волосінь розривається навіть при α=0°, то її потрібно скласти вдвоє, не забуваючи розділити результат на два.

Між силами F и Р існує співвідношення:

звідки

або, якщо ми хочемо знайти масу, яку витримує нитка

Поступово натягаючи нитку, ми збільшуємо кут α, у результаті чого зростає сила натягу F. Помітивши по транспортирі кут, при якому настає розрив волосіні, можна підрахувати масу.

Для наших вимірів маса тягарця m=1,5 кг, кут α=150° максимальна маса, яку витримує рибальська волосінь буде:

III. Підбиття підсумків уроку.

Вам може здатися, що деякі умови задач виглядають надумано і навряд чи дійсно зустрінуться в житті. Але наперед передбачити всі випадки життя не можливо, і потрібно бути готовим до будь-яких несподіванок. Знайомство з історією фізики переконливо доводить, що експериментаторам часто доводиться “хитрити”, придумуючи непрямі, часто дуже дотепні способи вимірювання величин і дослідження явищ. В багатьох випадках вченим допомагає фантазія – досить цінна для дослідника якість. Корисно і вам провірити свою винахідливість на простих прикладах, щоб не розгубитися в складних випадках.

IV. Домашнє завдання.

У нашому обладнанні немає транспортира, але є рулетка. Запропонуйте спосіб знаходження в такому випадку.

Загальні висновки учителя про ефективність проведеного уроку

Розв'язання експериментальних задач – одна з інтерактивних форм навчально-виховного процесу, важливим компонентом якого є самостійна робота учнів. Розв’язуючи експериментальні задачі, учні набули досвіду експериментальних досліджень, навичок практичного застосування знань, Навчилися використовувати “стандартні” прилади в нестандартних ситуаціях. Сприйняли фізичний експеримент як основу фізичних знань.

Використана література:

  1. Варламов С. Д и др. Экспериментальные задачи на уроках физики физических олимпиадах. – М.: Издательство МЦНМО, 2009. – 181 с.

  2. Генденштейн, Л. Е. Фізика. 10 клас: рівень стандарту: підруч. для загальноосвіт. навч. закл. / Л. Е. Генденштейн, І. Ю. Ненашев ; [ред. Г. Ф. Висоцька]. – Х. : Гімназія, 2010. – 272 с.

  3. Ланге В.Н. Экспериментальные физические задачи на смекалку: Учебное руководство. – М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1985. – 128 с.

8

Відображення документу є орієнтовним і призначене для ознайомлення із змістом, та може відрізнятися від вигляду завантаженого документу.