Методологические требования к демонстрационному эксперименту

Содержание

Введение

. Основные типы демонстрационных работ

.1 Демонстрационный эксперимент как метод обучений

.2 Особенности организационных и проведение демонстрационных экспериментов

. Методика проведения демонстрационных экспериментов в средней школе

.1 Физический эксперимент как необходимость составного умственного развития обучения и воспитание его творческих способностей

.2 Требование к профессионально-методологической подготовки учителя физики в области методики и техники демонстрационного эксперимента

. Предлагаемый цикл демонстрационных работ ориентированный на программу 10-11-х классов

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Физические знания человека о мире по объему, причем объем их продолжается ускоренно расти. По своему содержанию они весьма разнообразны: это и знание об отдельных явлениях (физических эффектах), и физических экспериментах, и теория, и разнообразные применения и приложения физики.

Физика по своей природе - наука экспериментальная, но она немыслима и без теории, ибо только теория делает ее обозримой и действенной, т.е. применимой на практике. В физической теории, весьма обширной и далеко не однородной, в свою очередь может быть выделена фундаментальная часть, приставляющая собой основу современных знаний о движении и строении материи. Это «фундаментальная теория» объединяет и направляет все разделы физики. Роль фундаментальных знаний в педагогическом плане была велика всегда, но в полной мере начинает осознаваться в наше время, когда особенно быстро растет объем новых сведений.

Очевидно, что прогресс человеческого общения невозможен без овладения следующими поколениями всей совокупностью знаний, приобретенных предыдущими поколениями. Поэтому остро стоит вопрос о том, чтобы фундаментальные физические положения, изучения которых формирует научное мировоззрение учащихся, составляя картину мира, входили в содержание школьного курса физики.

Под физической картиной следует понимать систему фундаментальных идей, понятий и законов физики. К ней относятся: представления о свойствах пространства и времени, понятия об объектах изучения физической науки и исходных составных частей материи, универсальные физические законы, представление об иерархии закономерностей по масштабам явлений, исходные идеи и уравнения физической теории и соотношения между теориями.

Важно заметить, что физическая картина мира является обобщением на уровне концептуальных систем понятий фундаментальных физических теорий, опирающихся на некоторую общую модель материи и движения. Это обобщение тесно связано с миропониманием, мировоззрением и служит одним из основных средств его формирования, т.е. существенно в педагогическом плане.

Цель данной курсовой работы демонстрационный эксперимент как метод обучения появился практически одновременно с началом преподавания систематического курса физики.

Задачи данной курсовой работы: Создание инновационного школьного практикума по Физике. На текущий момент создано более 25.

демонстраций, полностью соответствующих требованиям образовательных стандартов средних учебных заведений и квалификации учителей.

1. Основные типы демонстрационных работ

демонстративный обучение учитель воспитание

Эксперимент (от лат. <#"886032.files/image001.gif">

Рис. 1. Получение медленных затухающих электромагнитных колебаний; n+n2=3600 витков; n3=15 витков; C=0ё58мкФ

Внимание! До получения картины колебаний на экране осциллографа демонстрационный вольтметр в схему не включать!

.1. Устанавливают емкость конденсатора в диапазоне 8 ё 32 мкФ, развертку осциллографа - на минимальную частоту, переключатель П в положение 1.

.2. На схему подают напряжение от источника питания 50 ё 100 В, конденсатор заряжается. Затем переключатель перекидывают в положение 2, на экране наблюдают затухающие колебания.

.3. Изменяют емкость конденсаторной батареи и подстраивают развертку осциллографа до получения на экране устойчивой выразительной картины затухающего процесса.

.4. Снимают напряжение питания с конденсатора и подключают параллельно осциллографу демонстрационный вольтметр. Медленно, ступенями, повышают напряжение на выходе выпрямителя и следят за амплитудой колебаний стрелки демонстрационного вольтметра. Одновременно демонстрируют колебания на экране осциллографа и по стрелке демонстрационного вольтметра. Обсуждают причину затухания колебаний и способы изменения их амплитуды и частоты.

Не допускайте биения стрелки демонстрационного вольтметра о боковые упоры!

Второй уровень

. Демонстрация медленных незатухающих колебаний

Оборудование: то же плюс панель с электронной лампой (6С2С, 6Н7С или 6Р1П).

Ход работы

Соединяют оборудование по схеме, приведенной на рис. 2. На начальном этапе демонстрации стрелочный демонстрационный вольтметр в схему не включать!

.1. К источнику питания подключают ламповую панель, соблюдая полярность напряжений, указанных на лицевой стороне. Емкость контура устанавливают в пределах 16 ё 32мкФ, частоту развертки осциллографа выбирают минимальной.

.2. Включают источник питания, при этом в лампе загораются нити накала. Ручкой выпрямителя повышают напряжение на аноде до 100-150В. На экране осциллографа наблюдают синусоидальные колебания низкой частоты.

.3. Демонстрируют зависимость амплитуды и частоты колебаний от емкости конденсаторной батареи и величины напряжения на аноде лампы. Напряжение на аноде подбирают таким, чтобы не было заметно нелинейных искажений сигнала.

.4. Ручкой выпрямителя снимают анодное напряжение на лампе и подключают параллельно осциллографу демонстрационный вольтметр. Постепенно увеличивают анодное напряжение и показывают колебания стрелки демонстрационного вольтметра. По осциллографу и демонстрационному вольтметру одновременно демонстрируют незатухающие колебания. Рассказывают, почему в данном случае колебания не затухают.

₁ - катушка 120 витков (от универсального трансформатора);₂ - дроссельная катушка 1200 витков;₃ - дроссельная катушка 15 витков;= 0ё 58 мкФ;- демонстрационный вольтметр

Третий уровень

. Демонстрация амплитудной (анодной) модуляции

Оборудование: электронный осциллограф, конденсаторная батарея 0 ё 58мкФ, полупроводниковый выпрямитель ВУП-2, демонстрационный вольтметр, универсальный трансформатор с двумя катушками на 120/200В, дроссельная катушка, однополюсный переключатель, ламповая панель с триодом 6Н7С, 6С2С или 6Н1П, ползунковые реостаты по 5кОм (2шт.), катушка индуктивности на деревянном кольце, ЛАТР выходным напряжением 127В, набор проводов.

Ход работы

Собирают схему по рис. 3.

.1. Выставляют ползунок реостата в среднее положение, ручку ЛАТРа выводят на ноль, ламповую панель подключают к элементам схемы согласно рисунку на лицевой панели. Параллельно конденсатору (емкостью 0,5 1,0 мкФ) подключают осциллограф.

.2. Размыкают однополюсный переключатель, включают источник питания и подают на лампу анодное напряжение 100 ё 150В. На экране осциллографа должны появиться незатухающие синусоидальные колебания. Вариацией параметров LC-контура добиваются максимально возможной частоты колебаний (несущая частота в данной демонстрации).

.3. После получения устойчивой картины на экране замыкают однополюсный переключатель и постепенно увеличивают напряжение от ЛАТРа до 30-50В (сигнал модулирующей частоты 50 Гц). На экране осциллографа возникает картина модуляции высокочастотного сигнала низкочастотным.

.4. Двигают ползунки реостатов и устанавливают на экране наиболее симметричную картину модулированного сигнала. По ходу демонстрации вводят понятия глубина модуляции и перемодуляция. Демонстрируют эти понятия изменением напряжения на выходе ЛАТРа. Напоминают слушателям, что подобный модулятор является составной частью любого радиопередатчика.

.5. Подключают на вход осциллографа катушку на деревянном кольце, ярмо трансформатора устанавливают на сердечник вертикально. Сверху к ярму подносят катушку и медленно надевают ее на сердечник. Обращают внимание на экран осциллографа, где появляются амплитудно-модулированные колебания, размах которых зависит от положения катушки.

.6. Удаляя и приближая катушку к сердечнику, демонстрируют беспроволочную связь между передатчиком и приемником. Изменяют глубину модуляции сигнала через напряжение на автотрансформаторе, отмечают, что аналогичное изменение сразу происходит и в приемной рамке. Таким образом обосновывают возможность передачи информации через беспроводный канал связи.

Рис. 3. Схема для демонстрации амплитудной (анодной) модуляции

Внимание! На переключатель и реостаты подается переменное напряжение 127В. При работе соблюдайте осторожность! Прикасайтесь только к изолированным ручкам!

Отчет о работе должен содержать:

cхемы демонстраций;

зарисовки осциллограмм колебаний для каждого проведенного эксперимента;

выводы по каждой демонстрации.

Рекомендации

. Сначала добиваются устойчивой картины колебаний на экране осциллографа. Затем снимают анодное напряжение и подключают к схеме демонстрационный вольтметр. Постепенно повышают анодное напряжение и наблюдают низкочастотные колебания одновременно и на экране осциллографа, и по отклонению стрелки демонстрационного вольтметра.

. Для получения отчетливой осциллограммы работайте на самой низкой частоте развертки (2-10Гц).

. При демонстрации работы генератора незатухающих колебаний не забывайте показывать влияние сдвига фаз между сигналами в анодной (L₂) и сеточной (L₁) обмотках схемы. Для этого достаточно просто менять местами проводники на клеммах одной из катушек.

. Во время сборки и показа амплитудной модуляции будьте осторожны! На открытые контакты и реостаты подается переменное напряжение 50-100В. Прикасайтесь только к изолированным ручкам и не подпускайте к собранной установке детей!

. Для демонстрации возможности приема электромагнитных колебаний на расстоянии используйте стандартную катушку (L₃) от трансформаторного набора на деревянной ручке с встроенной лампочкой. Лампочку выверните, а на ее место прикрепите два провода для подключения к осциллографу, настроенному на максимальную чувствительность.

Заключение

Школьные учебные эксперименты, как демонстрационные, так и лабораторные являются перспективной областью внедрения современных технологий по автоматизации измерений.

Новейшие информационные технологии позволяют напрямую продемонстрировать законы и процессы, которые раньше были уделом косвенного подтверждения ввиду очень малого или слишком быстрого изменения измеряемого параметра.

Для углубленного изучения физики в 7-11 классах проводятся демонстрационные эксперименты. В 10-11 классах наряду с демонстрационными занятиями проводятся также и иная форма занятий, например теоретические и практические изучения физики.

На демонстрационных занятиях по физике организуются систематические занятия по программе, имеющие тесную связь с программой основных занятий по физики. В группу по изучению углубленного курса физики зачисляются по собственному желанию.

Представленный нами современный подход к проведению демонстраций в школьном курсе физики наглядно демонстрирует преимущества современных технологий сбора, обработки и представления данных, позволяя более полно и наглядно раскрыть суть физических явлений и законов. Данный демонстрационный физический эксперимент составляет значительную часть программно-аппаратного комплекса экспериментов по различным школьным дисциплинам. В ближайшем будущем планируется, что этот комплекс полностью удовлетворит потребность в предусмотренных школьной программой демонстрационных экспериментах.

Список использованной литературы

1. Физические взаимодействия и картина мира в школьном курсе, В.В. Мултановский, - М: «просвещение», 1977

. Методика факультативных занятий по физике, под редакцией О.Ф. Кабардина, - М: «Просвящение» 1980

. Практикум по школьному физическому эксперименту, МарголисА.А., Парфентьева Н.Е., Иванова Л.А. - М.: Просвещение, 1977

. Демонстрационный эксперимент по физике в средней школе. /Под ред. А.А. Покровского. - М: «Просвещение», 1978

. Демонстрационный эксперимент по физике в средней школе./Под ред. А.А. Покровского. - М: «Просвещение», 1979

. Физический эксперимент в средней школе, Шахмаев Н.М., Шилов В.Ф. - М: «Просвещение», 1989

. Физический эксперимент в средней школе. Шахмаев Н.М., Павлов Н.И., Тыщук В.И. М: «Просвещение», 1991

. Методика преподавания физики в 8-10-х классах средней школы / Под ред. В.П. Орехова и А.В. Усовой. - М.: Просвещение, 1980. - Ч. 1,2. 165

. Методика преподавания физики в средней школе: Механика / Под ред. Э.Е. Эвенчик. - М.: Просвещение, 1986

. Методика преподавания физики в средней школе: Электродинамика. Квантовая физика /Под ред. А.А. Пинского. - М.: Просвещение, 1989

. Методика факультативных занятий по физике /Под ред. О.Ф. Кабардина, В.А. Орлова. - М.: Просвещение, 1988.