Иван Георгиевич Антипин

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ЗАДАЧИ ПО ФИЗИКЕ
в 6-7 классах школы СССР

ПОСОБИЕ ДЛЯ УЧИТЕЛЕЙ

*** 1974 ***

DjVu

От нас: 500 радиоспектаклей (и учебники)
на SD‑карте 64(128)GB — ГДЕ?..

Baшa помощь проекту:
занести копеечку — КУДА?..

ВВЕДЕНИЕ       К экспериментальным задачам относятся такие физические задачи, постановка и решение которых органически связаны с экспериментом: с различными измерениями, воспроизведением физических явлений, наблюдениями за физическими процессами, сборкой установок электрических цепей и т. п.       Большинство таких задач строится так, чтобы в ходе решения ученик сначала высказал предложения, обосновал умозрительные выводы, а потом проверил их опытом. Такое построение вызывает у учеников большой интерес к задачам и при правильном решении большое удовлетворение своими знаниями.       ЗНАЧЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ЗАДАЧ       Экспериментальные задачи в отличие от текстовых, как правило, требуют больше времени на подготовку и решение, а также наличия у учителя и учащихся навыков в постановке эксперимента. Однако решение таких задач положительно влияет на качество преподавания физики. Из числа основных достоинств экспериментальных задач можно отметить следующие:       1. Как и всякий эксперимент, экспериментальные задачи в значительной мере способствуют повышению активности учащихся на уроках, развитию логического мышления, учат анализировать явления, заставляют ученика напряженно думать, привлекая все свои теоретические знания и практические навыки, полученные на уроках.       Решение экспериментальных задач воспитывает у учащихся стремление активно, собственными силами добывать знания, стремление к активному познанию мира.       2. Экспериментальные задачи помогают в борьбе с формализмом в знаниях учащихся. Разбирая экспериментальные задачи, ученики убеждаются на конкретных примерах, что их школьные знания вполне применимы к решению практических вопросов, что с помощью этих знаний можно предвидеть физическое явление, его закономерности и даже управлять этим явлением. Таким образом, теоретические, книжные положения приобретают реальный смысл.       Решение экспериментальных задач способствует получению учениками прочных, осмысленных знаний, умению пользоваться этими знаниями на практике, в жизни.       3. Систематическое применение экспериментальных задач в процессе обучения способствует воспитанию у учащихся марксистско-ленинского мировоззрения.       Решая такие задачи и проверяя решение опытом, ученики каждый раз убеждаются в достоверности получаемых знаний, в объективности физических законов, в том, что практика, опыт являются критерием теоретических знаний, что ценность для человека представляют только те знания, которые проверены практикой.       При решении почти каждой экспериментальной задачи ученики видят реальные, конкретные связи и зависимости между явлениями, между физическими величинами и убеждаются, что эксперимент имеет огромное значение в познании окружающих явлений, в решении трудных практических задач.       4. Самостоятельное решение учениками экспериментальных задач способствует активному приобретению умений и навыков исследовательского характера, развитию творческих способностей. Здесь им приходится не только составлять план решения задачи, но и определять способы получения некоторых данных, самостоятельно собирать установки, отбирать и даже «конструировать» нужные приборы для воспроизведения того или иного явления.       5. Разбор экспериментальных задач воспитывает у учеников критический подход к результатам измерений, привычку обращать внимание на условия, при которых производится эксперимент. На практике они убеждаются, что результаты измерений всегда приближенны, что на их точность влияют различные причины. И потому, производя эксперимент, необходимо устранять все побочные вредные влияния.       6. Экспериментальные задачи помогают ученикам лучше решать расчетные, решение которых часто сводится к под-       становке чисел, данных в условии, в формулы без уяснения физического смысла задачи. Экспериментальные задачи обычно не имеют всех данных, необходимых для решения. Поэтому ученику приходится сначала осмыслить физическое явление или закономерность, о которой говорится в задаче, выявить, какие данные ему нужны, продумать способы и возможности их определения, найти и только на заключительном этапе подставить в формулу, что ученик делает уже вполне осмысленно.       КЛАССИФИКАЦИЯ ЗАДАЧ       Имеющиеся в пособии экспериментальные задачи делятся на качественные и количественные. В решении качественных задач отсутствуют числовые данные и математические расчеты. В этих задачах от ученика требуется или предвидеть явление, которое должно совершиться в результате опыта, или самому воспроизвести физическое явление с помощью данных приборов.       При решении количественных задач сначала производят необходимые измерения, а затем, используя полученные данные, вычисляют с помощью математических формул ответ задачи.       По месту эксперимента, по степени его участия в решении приведенные экспериментальные задачи можно разделить на несколько групп:       1. Задачи, в которых для получения ответа приходится либо измерять необходимые физические величины, либо использовать паспортные данные приборов (реостатов, ламп, электроплиток и т. д.), либо экспериментально проверять эти данные (356, 382, 451) \       2. Задачи, в которых ученики самостоятельно устанавливают зависимость и взаимосвязь между конкретными физическими величинами (83, 133, 240, 269).       3. Задачи, в условии которых дано описание опыта, а ученик должен предсказать его результат. Такие задачи способствуют воспитанию у учащихся критического подхода к своим умозрительным выводам (23, 100, 120, 152).       4. Задачи, в которых ученик должен с помощью данных ему приборов и принадлежностей показать конкретное физическое явление без указаний на то, как это сделать, или собрать электрическую цепь, сконструировать установку из       1 Здесь и далее в скобках указаны номера задач из данного сборника, иллюстрирующих изложенное выше положение.       готовых деталей в соответствии с условиями задачи. Решение таких задач требует от учащихся творческого мышления, смекалки (20, 193, 333, 460).       5. Задачи на глазомерное определение физических величин с последующей экспериментальной проверкой правильности ответа.       Такие задачи помогают ученику предварительно оценивать результаты измерений и тем самым правильно выбирать нужные для опыта приборы и инструменты.       6. Задачи с производственным содержанием, в которых решаются конкретные практические вопросы (190, 226). Такие задачи можно разбирать во время экскурсий, работы в учебных мастерских, а также на уроках, используя для этого различные инструменты, приборы и технические модели.       Приведенная здесь классификация условна, так как резких границ между отдельными группами нет. Тем не менее она поможет учителю более целенаправленно подбирать задачи для урока.       ПРОВЕРКА ПРАВИЛЬНОСТИ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ       Экспериментальная проверка правильности решения может быть осуществлена разными способами в зависимости от типа и содержания задач.       1. Решение большинства количественных задач проверяется путем непосредственного измерения искомой величины с помощью соответствующих приборов. Для уменьшения погрешности при измерениях необходимо использовать приборы нужной точности. При отсутствии точных измерительных приборов следует изменять формулировку вопроса так, чтобы проверку решения задачи можно было осуществить либо используя тела больших размеров, большей массы, мощности ит. п., либо качественно.       Например: «Используя весы и разновес, определить объем данного стального болта. Ответ проверить с помощью мензурки». Пусть объем этого болта — 20 см3. Имеющейся мензуркой с ценой деления 25 см3 проверить такой объем нельзя. Лучше переделать задание: «Определить объем десяти одинаковых стальных болтов, ответ проверить с помощью мензурки».       «Определить выталкивающую силу при погружении в воду чугунной гири массой 500 г». Проверить ответ этой задачи при наличии только демонстрационного динамометра с круглым циферблатом нельзя. А вот сформулировав задачу так: «Одинаков ли будет вес гири в воздухе и в воде?», можно осуществить качественную проверку ответа и с помощью этого динамометра.       2. Решение некоторых количественных задач проверяется с помощью другого контрольного опыта, т. е. измерение искомой величины производится другим способом и другими приборами. Например, в задаче найдено сопротивление куска проволоки по его размерам и удельному сопротивлению. Полученный ответ можно проверить, определив сопротивление этого куска проволоки с помощью амперметра и вольтметра на основании закона Ома.       3. Решение части количественных задач проверяется по таблицам или паспортным данным, указанным на приборах. Однако следует помнить, что многие табличные данные колеблются в широких пределах (например, плотность кирпича— 1,4—1,6 гсм3, стекла — 2,5—2,7 гсмъ, дерева (сосна) — 0,4—0,7 гсмъ) и, кроме того, не всегда точно известно, из какого материала изготовлено исследуемое тело (например, удельное сопротивление сильно зависит от примесей в металле), а точность числовых данных, указанных на приборе, иногда бывает недостаточна для проверки решения (например, это относится к сопротивлению реостатов, резисторов, магазинов сопротивлений, мощности лампочек, массе грузов в наборах и т. д.). Поэтому перед использованием тела, предмета или прибора в качестве объекта экспериментальной задачи необходимо тщательно проверить на опыте все нужные данные и записать их на этикетке прибора или внести в специальную таблицу.       4. Имеются такие количественные задачи, решение которых контрольным опытом проверить в школьных условиях невозможно (например, задачи на определение коэффициента полезного действия, потерь тепла и др.). При решении таких задач полезно обсудить с учениками влияние различных условий на результат опыта.       5. Решение качественных задач проверяется, как правило, с помощью постановки контрольного опыта.       Например, в задаче дано описание опыта, требуется предсказать его результаты. Контрольный эксперимент, выполненный учеником, либо подтвердит его ответ, либо опровергнет. Частичного совпадения логического решения и опыта здесь не должно быть, поэтому необходимо свести к минимуму все побочные факторы, отрицательно влияющие на результат эксперимента.       Приборы для контрольного опыта заранее выдавать не следует. Иначе, как правило, ученик сначала проделывает контрольный опыт, а потом подгоняет решение к результату эксперимента.       ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ЗАДАЧ В ПРОЦЕССЕ ОБУЧЕНИЯ       Такие задачи могут быть использованы в любой части урока. Но при этом цели применения, методика, а соответственно и содержание задач будут несколько различны.       1. Содержание экспериментальной задачи является темой данного урока. В ходе ее решения происходит усвоение новых понятий, закономерностей и зависимостей. Например, закон Ома для участка цепи можно объяснить, решая две такие задачи: «Проверить, зависит ли (и если да, то как) сила тока в данной спирали от напряжения на ее клеммах?» «Проверить, зависит ли (и если да, то как) сила тока в данной цепи от изменения сопротивления магазина, включенного в эту цепь, при постоянном напряжении на его клеммах?».       В этом случае необходимо, чтобы постановка вопроса вызвала у учащихся желание познать новые закономерности. Одним из средств создания стимула к восприятию нового материала является постановка проблемы, в качестве которой может быть подобрана подходящая экспериментальная задача. Условие задачи должно удовлетворять таким требованиям: а) все приборы, применяемые в задаче, знакомы ученикам, все сопутствующие явления им понятны. Они затрудняются решить задачу только из-за незнания какого-то одного понятия или явления, которое и является целью или темой данного урока; б) содержание задачи не должно подсказывать решение проблемы, которую ученики разрешат в ходе урока; в) постановка вопроса должна вызывать у учащихся некоторое удивление, возбудить желание решить его. Например, перед введением понятия «атмосферное давление» можно поставить такую задачу: «Дан полный стакан воды, накрытый куском картона. Выльется ли вода из стакана, если его быстро перевернуть вверх дном?» После обсуждения показывают опыт. Вода не выливается. А объяснить, почему, ученики пока не могут, хотя и очень стараются— ведь явление протекало у них на глазах. Тогда учитель и вводит новое понятие, которое объясняет опыт.       КОНЕЦ ФРАГМЕНТА КНИГИ