Нужна помощь в написании работы?

Проведение экспериментальных туров на протяжении многих лет стало традиционным при организации физических олимпиад. Однако, как показывает опыт, у учащихся часто возникают трудности в решении экспериментальных задач. Главная причина состоит в том, что экспериментальным задачам в школе уделяют недостаточное внимание.

Включение экспериментального тура в физическую олимпиаду – логичный и не требующий подробного аргументирования шаг. Назначение этого тура в том, чтобы выявить наиболее достойных школьников, которые могут на практике применять свои «физические» знания, проверить, у кого из будущих участников следующих этапов олимпиады не хватает навыков выполнения физических измерений, чтобы можно было за время между прошедшими и предстоящими этапами олимпиады выправить обнаруженные недостатки подготовки.

Существенным отличием экспериментальных задач от текстовых является их постановка. В случае текстовой задачи учащимся уже указаны те величины, которыми следует оперировать, чтобы разрешить поставленную задачу, что, до некоторой степени предопределяет путь решения. Простые, односложные текстовые задачи вообще позволяют заменять сознательное решение формальной подстановкой готовых чисел в известную формулу.

В случае экспериментальной задачи этого сделать нельзя, так как нет никаких готовых чисел и, следовательно, подставлять в формулы просто нечего. Надо сначала осмыслить физический процесс, о котором идет речь в данной задаче, чтобы установить, какие величины нужно знать для решения задачи, как эти величины найти, какие для этого надо поставить опыты, произвести измерения, а уже потом переходить к математическим расчетам.

Экспериментальные задачи можно разделить на несколько типов:

1.    Измерение какого-либо параметра физического тела или системы тел (плотности, массы, электрического сопротивления, индуктивности и т.д.), например: определить длину проволоки, не разматывая мотка;

2.    Выявление и исследование какой-либо зависимости (КПД наклонной плоскости от угла наклона, сопротивления лампы от силы тока, частоты колебаний струны от её натяжения и т.д.).

3.    Определение кинематической, электрической или оптической схемы, скрытой в «чёрном ящике», и нахождение параметров этой схемы, например: на столе электрическая цепь, собранная по схеме, изображенной на предложенном рисунке, один из вольтметров закрыт экраном. Необходимо определить величину показаний закрытого вольтметра.

Внимание!
Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы.

4.    Конструирование действующей модели технического устройства, например: модель водоструйного насоса, сифон специального устройства, электрический двигатель и т.д.

При этом следует отметить, что экспериментальное задание обычно предполагает несколько способов его выполнения. Ученик должен провести анализ каждого из них, оценить точность полученных результатов и выбрать наиболее оптимальный способ.

Методы решения экспериментальных задач в значительной мере зависит от роли эксперимента в их решении. Если, например, в задаче содержатся все данные, необходимые для решения, и лишь требуется проверить опыт с помощью опыта, то оформление решения задачи производят в соответствии с данными выше указаниями.

В других типах экспериментальных задач ярко выступает их специфика и поэтому методика решения и оформления имеет свои особенности. Так как в задаче данные для решения получают в результате опыта, большое значение приобретает постановка эксперимента и измерения.

Решение и оформление экспериментальной задачи расчётного характера складывается из следующих элементов: постановка задачи, анализ условия, измерения, расчёты, опытная проверка ответа .

Измерения, которые будет проводить экспериментатор, можно разделить на две группы: предварительные и контрольные. Предварительные измерения нужны для того, чтобы выяснить, имеются ли непредсказуемые и неустранимые отклонения измеряемой величины от единственного значения, и оценить величины этих случайных отклонений. Кроме того, предварительные измерения позволяют оценить среднее значение измеряемой величины. Предварительные измерения и их анализ дают информацию для уточнения плана действий и правильного распределения времени на одну экспериментальную работу.

Если по составленному экспериментатором плану предполагается провести много измерений, то следует заготовить таблицу для внесения в неё экспериментальных значений. Столбцы таблицы предусмотрены для значений измеряемых величин и для погрешностей этих же величин.

Отчёт о проделанном экспериментальном задании должен начинаться заголовком и развёрнутой формулировкой поставленной задачи. Затем следует список предоставленного экспериментального оборудования. Как правило, участникам запрещается использовать какие-либо предметы и приборы, не указанные в списке.

Далее следует краткое теоретическое рассмотрение физического явления, в котором играют роль физические величины, подлежащие измерениям. На основе теоретического рассмотрения предлагается метод измерений или описывается последовательность операций, которые нужно выполнить, чтобы найти ответ на поставленный вопрос. В частности, могут быть приведены формул для вычисления величин, которые нельзя получить прямыми измерениями.

При необходимости в этом разделе отчёта помещается схематическое изображение экспериментальной установки с подробным описанием её деталей и узлов. Следует также подробно описать используемые приёмы, предназначенные для уменьшения возможных ошибок и увеличения точности измерений. В частности, если проводится много измерений для нахождения среднего значения, очень полезно указать, каким способом оценено число измерений, которые необходимо провести для получения заданной точности.

Вполне возможно, что для нахождения ответа на поставленный вопрос требуется использовать графическое представление каких-либо зависимостей. В этом случае следует рационально использовать выданную миллиметровую бумагу. На координатных осях обязательно следует указать размерности физических величин, нанести метки, соответствующие делениям шкалы. Масштабы по осям нужно выбрать так, чтобы график занимал по возможности большую площадь на листе бумаги. На графике можно помещать комментарии, которые поясняют смысл изображённого.

В конце отчёта обычно приводятся выводы. Если требовалось найти значение какой-либо величины, следует указать её измеренное (вычисленное) значение и указать погрешности. Если просили установить какую-то зависимость одной величины от другой, следует привести график и (если это возможно) формулу, которая связывает указанные величины. Если нужно было установить содержимое «чёрного ящика», следует привести разгаданную схему и параметры деталей, находившихся внутри «чёрного ящика», которые предлагалось найти .

В качестве примера рассмотрим решение следующей экспериментальной олимпиадной задачи для 7 класса: найти отношение толщин двух листов бумаги. Оборудование: два листа бумаги разной толщины, линейка, ножницы.

Для выполнения данной экспериментальной работы следует воспользоваться уже известным семиклассникам методом рядов: разрежем каждый из листов бумаги на большое количество прямоугольников. Поставим их рядом на стол, а сверху на них установим ребром линейку. При этом к ней сверху нужно прикладывать небольшое усилие, чтобы кусочки бумаги плотно прилегали друг к другу. Подберем количество кусочков в стопках  так, чтобы линейка была параллельна  поверхности стола. В этом случае отношение толщин  листов будет обратно отношению количества кусочков в соответствующих стопках.

Некоторые экспериментальные задачи по своей постановке напоминают лабораторные работы, однако они не снабжены подробной инструкцией, в которой было бы чётко расписано, какой шаг за каким следует сделать. Школьник на олимпиаде или в ходе экспериментальной подготовки к решению таких задач сам разрабатывает план действий и сам его выполняет.

Примером такого задания может стать следующая задача из городской олимпиады для 10 класса: измерить ускорение свободного падения с помощью математического маятника.

Данная задача не представляет особой сложности с точки зрения постановки эксперимента и математических вычислений. Вся трудность состоит лишь в отсутствии описания работы: ученик должен самостоятельно организовать и провести опыт, сделать вычисления и оформить отчёт.

       

 

Поделись с друзьями