М.С.Красин,
Калужский ГПУ им. К.Э. Циолковского,
школа № 36, г. Калуга

Организация лабораторных работ с экспериментальной проверкой точности измерений

9-й класс. Базовый курс

В большинстве случаев критерием правильности выполнения учащимся физического лабораторного эксперимента является мнение учителя. Однако можно ввести новую методику проведения лабораторных работ с тем, чтобы сам учащийся, выполнив по рекомендации учителя тут же другой, более простой и надежный эксперимент, мог проверить свой результат. Этапы такой лабораторной работы могут быть следующими:

1) СѓС‡Р°С‰РёРµСЃСЏ получают описание лабораторной работы, оборудование Рё РІ соответствии СЃ инструкциями экспериментально находят значение РёСЃРєРѕРјРѕР№ физической величины (например, СЃ помощью часов определяют длину математического маятника);
2) СЃРѕРѕР±С‰Р°СЋС‚ учителю это значение;
3) СЃ помощью рекомендуемого учителем оборудования Рё РїРѕРґ его наблюдением выполняют второй эксперимент Рё проверяют правильность первоначальных измерений. Если первоначально найденное значение отличается РѕС‚ контрольного РЅРµ более, чем РЅР° 10%, работа считается выполненной.

При выполнении первой части эксперимента следует рекомендовать учащимся повторять опыты не менее трех раз, чтобы получить статистически значимое значение измеряемой величины. Контролируя ход физического эксперимента, учитель должен следить, чтобы учащиеся заранее не воспользовались другими средствами измерения. При фронтальной организации лабораторной работы, когда все учащиеся одновременно выполняют одно и то же задание, следует позаботиться о том, чтобы численные значения величин, измеряемых каждым учащимся, отличались друг от друга. При круговой организации лабораторных работ, принятой для физического практикума, следует производить замену измеряемых характеристик после каждого контрольного измерения.

Основной целью лабораторной работы является формирование экспериментальных навыков, поэтому, если учащийся получил численное значение физической величины в пределах допустимого отклонения, то работа оценивается не ниже, чем на «хорошо», а если ученик еще выполнил и контрольное задание, то он получает «отлично». Если результат оказался отрицательным, то после просмотра письменного отчета учитель ставит оценку «удовлетворительно» или «неудовлетворительно» – в зависимости от качества и объема учебной работы. Можно разрешить (в пределах учебного времени) повторить эксперимент, но измеряемый параметр должен быть изменен. Основная нагрузка на учителя приходится на последние 10–15 мин урока, когда учащиеся подходят для проведения контрольных замеров, поэтому данной технологией следует воспользоваться либо в маленьких классах (до 15 человек), либо организовывать бригады по 2–3 человека.

Приведем примеры.

Лабораторная работа в„– 2.  «Определение массы деревянного тела СЃ помощью стакана СЃ РІРѕРґРѕР№В»

Цель: РѕРїСЂРµРґРµР»РёС‚СЊ массу деревянного Р±СЂСѓСЃРєР° (цилиндра) СЃ помощью линейки Рё стакана СЃ РІРѕРґРѕР№.

Оборудование:

на столах учеников – стакан с водой, линейка, деревянный брусок или цилиндр;
на столе учителя для контрольного эксперимента – весы и набор разновесов.

Ход работы

1. Р˜Р·РјРµСЂСЊС‚Рµ толщину Р° Рё ширину b Р±СЂСѓСЃРєР° (диаметр основания цилиндра).
2. РћРїСѓСЃС‚ите Р±СЂСѓСЃРѕРє РІ РІРѕРґСѓ, удерживая его РІ вертикальном положении, незначительными усилиями добейтесь его равновесия Рё измерьте изменение СѓСЂРѕРІРЅСЏ РІРѕРґС‹ L1.
3. РџРѕРІС‚орите Рї. 2 еще РґРІР° раза Рё вычислите среднее арифметическое значение изменение СѓСЂРѕРІРЅСЏ РІРѕРґС‹ LСЃСЂ.
4. РџРѕСЃРєРѕР»СЊРєСѓ РёР· условия плавания тел FA = mg (FA – сила Архимеда, m – масса Р±СЂСѓСЃРєР°, g – ускорение силы тяжести) следует равенство
rРІgLСЃСЂS = mg (rРІ – плотность РІРѕРґС‹, S = ab вЂ“ площадь основания Р±СЂСѓСЃРєР°), то масса Р±СЂСѓСЃРєР° равна m = rРІLСЃСЂS. Вычислите массу Р±СЂСѓСЃРєР° РїРѕ формуле m = rРІLСЃСЂab РІ граммах Рё сообщите полученное значение учителю.
5. Р˜Р·РјРµСЂСЊС‚Рµ (РїРѕРґ наблюдением учителя) массу m0 Р±СЂСѓСЃРєР° РЅР° весах.
6. РћС†РµРЅРёС‚Рµ относительное отклонение РїРѕ формуле:

7. Р—аполните таблицу измерений Рё вычислений.

Контрольные задания: знать буквенные обозначения величин, определение выталкивающей силы, закон Архимеда, уметь выводить формулы п. 4.

Методические рекомендации и практические советы учителю

Лабораторная работа в„– 8.

«Определение массы груза с помощью линейки»

Цель: определение массы груза с помощью линейки и груза известной массы.

Оборудование:

на столах учеников – однородная линейка, груз неизвестной массы, нить, гиря (груз известной массы и симметричной формы);
на столе учителя – весы и набор разновесов.

Ход работы

1. РџРѕР»РѕР¶РёС‚Рµ линейку перпендикулярно краю стола, чтобы РѕРЅР° едва РЅРµ опрокидывалась.
2. РќР° РѕРґРёРЅ РёР· концов линейки поставьте РіРёСЂСЋ известной массы m1.
3. РџРѕРґРІРµСЃСЊС‚Рµ РіСЂСѓР· неизвестной массы ближе Рє середине линейки СЃ помощью нити СЃ широкой петлей.
4. РџРµСЂРµРјРµС‰Р°СЏ петлю РѕС‚ центра Рє краю, найдите положение, РїСЂРё котором линейка начнет опрокидываться.
5. Р˜Р·РјРµСЂСЊС‚Рµ плечо l1 силы тяжести, действующей РЅР° РіРёСЂСЋ (РѕС‚ края стола РґРѕ середины РіРёСЂРё), Рё плечо l силы тяжести, действующей РЅР° РіСЂСѓР· неизвестной массы m (РѕС‚ края стола РґРѕ нити).
6. Р˜Р· условия равновесия (равенства моментов СЃРёР») определите массу РіСЂСѓР·Р° РїРѕ формуле
7. Р˜Р·РјРµРЅРёС‚Рµ положение РіРёСЂРё РЅР° линейке Рё повторите Рї. 3–6 еще РЅРµ менее РґРІСѓС… раз.
8. Р’ычислите среднее арифметическое значение массы РіСЂСѓР·Р° mСЃСЂ Рё сообщите полученное значение учителю.
9. Р˜Р·РјРµСЂСЊС‚Рµ (РїРѕРґ наблюдением учителя) РЅР° весах массу этого РіСЂСѓР·Р° m0.
10. РћС†РµРЅРёС‚Рµ относительное отклонение:
11. Р—аполните таблицу измерений Рё вычислений.

Контрольные задания: знать буквенные обозначения величин, понятие плечо силы, правило моментов, уметь выводить формулы п. 6.

Методические рекомендации и практические советы учителю

TopList