Статья «Как провести лабораторную работу по физике дистанционно?»

Как провести лабораторную работу по физике дистанционно?

Дистанционное обучение вошло в нашу школьную жизнь неожиданно, но надолго. Оно стало «одним из участников» современного учебно- воспитательного процесса. И оголило возникшую проблему, решить которую было трудно или невозможно. Такой проблемой оказалось проведение лабораторных работ по физике дистанционно.

Цифровые платформы, готовые к реализации в учебном процессе на момент введения дистанционного обучения, не давали решения данной проблемы. Можно было «зависнуть» в интернете и найти виртуальные лабораторные работы. Однако это было временно затратно , либо не соответствовало возрасту учащихся. Не все из ребят готовы к выполнению виртуальных лабораторных работ. Поэтому другим способом решения вопроса мне виделись лабораторные работы с помощью подручных средств, того оборудования, которое учащиеся могли найти без труда в домашних условиях. О своем опыте организации учебно- воспитательного процесса в «трудное время» карантина я попытаюсь рассказать.

В качестве примера хочу привести описания двух работ курса 7 класса. Программа А.В. Перышкина «требовала» их проведения в карантинное время.

Лабораторная работа №8

«Определение выталкивающей силы,

действующей на погруженное в жидкость тело»

Цель работы- обнаружить на опыте выталкивающее действие жидкости на погруженное в нее тело и определить выталкивающую силу.

Приборы и материалы: кусок резинки (резинка должна быть мягкая, легко растяжимая), два тела разной формы и объема (определите, какое №1, какое №2), стаканы с водой и насыщенным раствором соли в воде), листок бумаги или картона, прикрепленный к резинке. Листок должен быть по длине больше, чем резинка.

Ход работы.

Отметьте на картоне (листочке) и резинке черточки на одном уровне для начала измерений.

Привяжите к резинке первое тело, пометьте на картонке (листочке) новое положение черточки резинки (резинка растянулась, а картонка- нет). Эта черточка на картонке будет соответствовать весу тела №1 в воздухе.

Измерьте расстояние между черточками на картонке (листочке) в см, с точностью до 0,1 см. Запишите результаты в таблицу ( без единиц измерения).

Опустите тело №1 в воду, отметьте новой положение черточки резинки. Измерьте расстояние между первой черточкой (пункт 1) и вновь полученной в см, с точностью до 0,1 см. Это значение будет соответствовать весу тела в воде. Запишите результат в таблицу без единиц измерения.

Опустите тело №1 в насыщенный раствор соли в воде, отметьте новое положение черточки резинки. Измерьте расстояние между первой черточкой (пункт 1) и вновь полученной в см, с точностью 0,1 см. Запишите результат в таблицу без единиц измерения.. Это значение будет соответствовать весу тела №1 в насыщенном растворе соли в воде.

Поменяйте картонку ( листок) и приступайте к опытам со вторым телом.

Проделайте те же измерения, что и в пунктах 1-5, сменив тело 1 на тело 2. Результаты внесите в таблицу.

Определите выталкивающую силу. Запишите вычисления без единиц измерения для каждого опыта ниже таблицы.

На основе полученных результатов сделайте вывод, от каких величин в ваших опытах зависит выталкивающая сила?

 

Таблица для внесения результатов опытов.

Работа выполняется на листочках. Листок подписать, заполнить таблицу, сделать вычисления и сформулировать вывод. Полностью оформлять работу не надо!

Выполненную работу, карточки (листочки) с отметками сканировать и отослать в сообщении в ЭлЖур.

 

Лабораторная работа №9

«Выяснение условий плавания тела в жидкости»

Цель работы: на опыте выяснить условия, при которых тело плавает и при которых тело тонет.

Приборы и материалы: пузырёк или маленькая баночка, которые могут закрываться, нитки, емкость, в которую можно налить воды и чтобы в ней мог плавать поплавок (пузырёк или баночка), фломастер или то, что будет писать на емкости с водой, сахарный песок , соль или любые крупы, линейка.

Ход работы.

Отметьте фломастером на емкости уровень налитой воды.

Насыпьте в поплавок 0,5 чайной ложки песка (или то, что вы приготовили) так, чтобы он, закрытый и помещенный в воду, плавал в воде, немного в нее погрузившись. Отметьте новый уровень воды.

Измерьте расстояние между черточками в см. Это будет объем вытесненной воды в условных единицах. Запишите результат в таблицу без единиц измерения.

Вычислите выталкивающую силу, действующую на поплавок по формуле F=ρвgVв. Результат запишите в таблицу без единиц измерения. Все вычисления делаем после таблицы!

Проделайте еще два опыта, насыпая в поплавок сначала 1 чайную ложку песка, потом 1,5 чайной ложки песка, аналогично пунктам 2-4. Результаты запишите в таблицу.

Зафиксируйте поведение поплавка в каждом случае. Результаты внесите в таблицу.

Сделайте вывод об условиях плавания тела.

Таблица.

 

Ребята! Полностью оформлять работу не надо. Заполните на листочке таблицу, после нее вычисления выталкивающей силы и вывод. Сделайте скан (фото) своей работы и вышлите его мне в сообщении в ЭлЖур.

Дополнительное задание. При желании можно немного усложнить работу, рассчитав объем вытесняемой воды. Для этого нужно определить не только уровень воды, но и площадь свободной поверхности жидкости . Если емкостью, которую вы используете в работе, будет банка, то определив экспериментально ее диаметр или радиус, по формуле площади круга S=πD2/4 или S=πR2 найдете площадь свободной поверхности воды. Другим способом определения площади круга может стать расчет через длину окружности банки. Если С- длина окружности, то С=πD или С=2πR. Выразив D или R из формулы длины окружности, получим формулы для расчета площади круга S=C2/4π . Умножив S на расстояние между черточками, находим объем вытесненной жидкости.

Дополнительное задание к работе №9 предложили сами дети, поскольку более подготовленным из них это позволяла сделать математическая подготовка.

Такая форма проведения лабораторных работ «на злобу дня» выявила свои плюсы и минусы. В плюсах оказались самостоятельность и заинтересованность ребят, возможность показать, на что они способны без помощи «друга из интернета». Они увидели, каких знаний и навыков им не хватает, над чем еще надо поработать. Кроме того, ребята сами обнаружили, что знания других предметов можно использовать на практике. Например, математика не лежит «мертвым грузом», а работает! И самое важное. Все, что есть вокруг тебя, может быть инструментом для изучения науки!

Минусы тоже были. Не секрет, что современные дети мало читают, неважно пересказывают, и что, самое ужасное, плохо понимают прочитанное. Вот поэтому были ребята, для которых выполнение работ становилось трудным уже на этапе прочтения. Самостоятельность- тоже не самая сильная сторона таких детей.

Возможно, для создания ситуации успеха таким ребятам требовалась дополнительная помощь. Например, этапы выполнения работы снять на видео или сделать фото- фрагменты. Думаю, такого рода шпаргалка была бы им полезна. Может быть в дальнейшем , применяя лабораторные работы из подручных средств, я так и сделаю.

А в качестве примера хочу привести другие лабораторные работы, для выполнения которых можно использовать то, что найдется дома. Это фрагмент работы на одну из городских научно- практических конференций готовила учащаяся 8 класса Тимофеева Светлана. К сожалению, по техническим причинам участие не состоялось. И в описании опытов Светлана как раз и использует фото- помощь.

Лабораторная работа №1

Измерение физических величин с учётом абсолютной погрешности.

 

Цель работы: Приобретение умений оценивать абсолютные погрешности измерений. Научиться пользоваться измерительными приборами и записывать результат измерений и учётом погрешностей.

Приборы и материалы: измерительный цилиндр (мензурка), линейка, термометр, стакан с водой, брусок.

Это школьные приборы и материалы, но если исследовательскую работу необходимо выполнить дома, то следует взять: 2 стакана и водой, линейку, коробку или любую другую вещь прямоугольной формы, шприц, термометр. Эти приборы наверняка имеются дома и с их помощью можно проводить измерения.

Чтобы приступить к лабораторной работе, нужно изучить теорию.

 

Теория.

Для начала рассмотрим размер физической величины, который мы будем измерять с помощью линейки, итак:

Размер физической величины — это количественное содержание характеристики физического объекта или явления.

Это например: 12 см, 1 дюйм.

Линейка — это наш измерительный прибор.

Измерительным прибором называют средство измерения, дающее возможность непосредственно отсчитывать значение измеряемой величины.

 

В этой лабораторной работе мы будем определять абсолютную погрешность.

Погрешность — это допускаемая при измерении неточность.

Абсолютная погрешность — это модуль разности результата измерения и истинного значения измеряемой величины.

 

 

Также мы будем вычислять цену деления.

Цена деления — это расстояние между двумя ближайшими штрихами шкалы измерительного прибора.

 

Ход работы.

Определите цену деления шкалы линейки.

Определите абсолютную погрешность измерения линейкой.

Измерьте длину (а), ширину (б) и высоту (h) деревянного бруска.

Запишите значения цены деления, погрешность и результаты измерений в таблицу.

Изготовление мензурки

Определите цену деления шкалы мензурки.

Определите абсолютную погрешность измерения мензуркой.

Налейте в мензурку немного воды из стакана. Измерьте объем воды V1.

Налейте в мензурку еще воды и определите ее объем V2.

Изготовление термометра

Определите цену деления шкалы термометра.

Определите абсолютную погрешность измерения термометром. 13.Измерьте температуру воды в мензурке.

14.Запишите результаты всех измерений в таблицу.

Определение цены деления шкалы линейки

Чтобы определить цену деления, нужно из большей величины, соответствующую отметке шкалы, вычесть меньшую, а потом разделить на количество штрихов, находящихся в промежутке между ними. Я буду использовать в своих измерениях эту линейку. Её цена деления равна:

Определение абсолютной погрешности измерения линейкой.

 

 

Для того, чтобы измерить абсолютную погрешность измерения линейкой, нужен прибор, который бы показывал очень точный результат измерения размера физической величины, например штангенциркуль. Но у меня такого прибора нет, поэтому я воспользуюсь таблицей абсолютных инструментальных погрешностей. Из таблицы видно, что у моей ученической линейки абсолютная погрешность равна+- 1 мм.

Измерение длины, ширины и высоты деревянного бруска.

Деревянный брусок я заменю на маленькую коробочку.

 

Измерение длины

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Среднее значение длины = (12,5см + 12,6см + 12,5см):3=12,5333см=12,5см Длина равна 12,5см+-1мм с учётом абсолютной погрешности.

Измерение ширины

 

Среднее значение длины = (9см + 8,9см + 8,9см):3=8,93333см=8,9см Ширина равна 8,9см+-1мм с учётом абсолютной погрешности

 

Измерение высоты

 

Высота = 3,5см+-1мм с учётом абсолютной погрешности.

Таблица значений цены деления, погрешности и результат измерений.

 

 

Изготовление мензурки

Для измерения абсолютной погрешности измерения нужно использовать мензурку, но если в домашних условиях её нет, то её можно изготовить с помощью шприца и стакана.

Материалы: стакан, шприц, фломастер, маркер или др.

 

Разрезаем бутылку на 2 части, чтобы было удобней наливать штрихом воду.

 

 

 

берём в шприц воду ( если шприц большой, то можно сразу 10 мл по 2 раза, тогда цена деления будет 20 мл, а если шприц как у меня, то 2 раза по 5 мл или 4 раза до 20 мл).

 

Цена деления моей мензурки будет равна 10 мл.

 

 

 

 

 

Выливаем воду в разрезанную бутылку и помечаем ручкой ( маркёр плохо пишет на бутылке).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Повторяем это ещё несколько раз (зависит от размера бутылки и от выбранной цены деления).

 

 

 

 

 

 

 

В итоге деления должны получиться достаточно ровными друг относительно друга

(зависит от формы бутылки) и быть похожи на деления на мензурке.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Я не буду помечать на моей самодельной мензурке деления.

Определение цены деления шкалы мензурки.

Цена деления моей мензурки равна 10 мл. (20-10)/1=10 мл.

Определение абсолютной погрешности измерения мензуркой.

Для определения абсолютной погрешности нужно взять шприц и стакан.

Шприц мы будем использовать как более точный предмет.

Предположим, что абсолютная погрешность этого шприца равна половине его цены деления.

 

Нальём в мензурку воды. Я налила 40 мл.

 

Наливаем воду в шприц и определяем, сколько миллилитров мы нальём за одно деление.

 

В итоге в одном делении оказалось 5 мл+6 мл=11 мл вместо 10 мл.

 

Абсолютная погрешность равна:

 

 

Налейте в мензурку немного воды из стакана. Измерьте объем воды V1.

Налейте в мензурку ещё воды и определите ее объём V2.

 

 

№Опыта Объёмы,V,мл

 

№2

 

С помощью самодельной мензурки мы можем самостоятельно измерять объёмы жидкостей.

Изготовление термометра.

На лабораторных работах в школах не используют ртутные термометры и электронные термометры, которые наверняка есть дома. Следует изготовить водный термометр или термометр с раствором воды и медицинского спирта.

 

Для этого понадобится: бутылка, трубка (медицинская из-под капельницы), вода, медицинский спирт, пластилин, картон.

 

 

Изготовление раствора

Налейте в бутылку наполовину воды.

 

После столько же налейте спирта. Обязательно наливайте до самых краев!

 

Изготовление прибора

Проделываем в крышке маленькую дырочку и продеваем трубку.

 

После плотно заклейте пластилином места вокруг отверстия, чтобы не вытекал раствор. Потом приклейте прямоугольник картона скотчем трубке, чтобы потом на нем отмечать деления.

 

Далее с помощью шприца долейте раствор так, чтобы была заполнена половина трубки.

 

Не нужно заклеивать верхнюю часть трубки, иначе термометр не будет работать!

 

Для того, чтобы измерить цену деления термометра, нужно проделать опыты охлаждения и нагревания прибора для того, чтобы отметить деления. Изначально термометр был при комнатной температуре, равной 20 0С.

Лабораторная работа №2

Измерение массы тела на рычажных весах.

 

Цель работы: определить массу тел с помощью рычажных весов.

Для проведения следующей лабораторной работы нам понадобятся следующие

приборы: самодельные весы, грузы одинаковой массы.

 

Теория

Масса тела - это физическая величина, которая является мерой инертности. Эту величину можно измерить двумя способами:

Сравнивая скорости, приобретённые при взаимодействии.

Для такого измерения массы тела нужно знать приобретённые от взаимодействия скорости тел, и массу одного из тел. Вычисление происходит по формуле

С помощью весов.

При одинаковых массах на весах, тела будут находиться в равновесии.

 

 

Весы могут быть учебные, медицинские, аналитические, аптекарские, электронные и др.

В нашёл лабораторной работе мы будем изготавливать простейшие учебные весы.

 

Ход работы:

Изготовление весов

Придерживаясь правил взвешивания, измерьте массу нескольких твёрдых тел.

Результаты измерений запишите в таблицу.

 

Перед тем, как выполнять лабораторную работу, сделает изучить правила взвешивания: 1.Перед взвешиванием необходимо убедиться, что весы уравновешены. При необходимости для установления равновесия на более лёгкую чашку нужно положить полоски бумаги, картона и т. п.

Взвешиваемое тело кладут на левую чашку весов, а гири — на правую.

Во избежание порчи весов взвешиваемое тело и гири нужно опускать на чашки осторожно, не роняя их даже с небольшой высоты.

Нельзя взвешивать тяжелые тела.

 

Изготовление весов

Для изготовление прибора понадобится: длинная линейка, чашки (из бутылки или кашпо для горшков), нитки.

Склеиваем по сторонам линейки 2 чашки.

 

Ищем центр тяжести наших весов и приклеиваем на отмеченное место веревку.

 

Закрепляем весы так, чтобы они были в равновесии. Для улучшения равновесия внутрь можно положить ватные диски, бумагу и др.

Измерение массы нескольких твёрдых тел.

Так как у меня нет гирек, я буду измерять массу не граммами и миллиграммами, а специальной величиной, которая будет обозначать массу, — монетами, а именно копейками.

взвешивание.

Первым я буду измерять массу брелка, с помощью 10-копеечных монеток.

После уравновешивания весов выяснилось, что масса брелка равна 20 копейкам.

взвешивание.

Во втором взвешивании я уравновесила на весах компьютерную флешку. Для этого я использовала не только 10-копеечную монету, но и монету в 1 копейку.

 

Оказалось, что масса флешки равна 41-ой копейке по массе.

 

Таблица результатов измерений.

 

Лабораторная работа №3

Градуирование динамометра.

Цель работы: проградуировать пружину, получить шкалу с заданной ценой деления и с её помощью измерить силы.

Теория:

Сила — это векторная физическая величина, являющееся мерой инерции тел. Измеряется в 1Н.

Сила, с которой тела притягиваются тела к Земле, называется сила тяжести. Она также измеряется в Н. Сила тяжести можно вычислить с помощью формулы mg.

Сила упругости — это сила, возникающая в теле в результате его деформации и стремящаяся вернуть тело в исходное положение.

Fупр = kx

x — изменение длины пружины, k — коэффициент пропорциональности или жесткость. Деформация — это любое измерение формы и размера тела. Она бывает упругая и неупругая.

В динамометре сила тяжести груза уравновешивается силой упругости растягиваемой пружины.

Для изготовления самодельного динамометра понадобиться: картон, бумага, скрепка, нитки, резинка.

 

Ход работы:

Изготовление динамометра

Определение цены деления.

Таблица измерений силы тяжести грузов.

 

Изготовление динамометра.

Вырежьте из картона и бумаги основу динамометра

Наклеите прямоугольный кусок бумаги на картон

 

Проделайте в картоне маленькую дырочку и проденьте скрепку. Заклейте её с обеих сторон

Возьмите хорошо растягивающуюся резинку и привяжите её к веревке (можно согнуть резинку вдвое, для увеличения k, а также наклеить стрелочку, там, где привязана веревка)

 

Наденьте на скрепку резинку, отметьте 0 там, где начинается веревка (или там, где показывает стрелочка).

Наверху напишите букву H, что означает, что прибор измеряет в Ньютонах.

 

Прибор готов.

Определение цены деления.

Мой прибор будет иметь цену деления, равную 1 Ньютон. Для того, чтобы измерить 1Н на динамометре, нужен груз весом 102г.

Я возьму мыло равное по массе 100г, этой точности вполне будет достаточно, чтобы получить нужную цену деления.

 

Подвешиваем груз на динамометр и отмечаем штрихом там, где начинается веревка или стрелка. (Измерение №1)

 

Теперь возьмём другой груз, подобрав его так, что при подвешивании на динамометр стрелочка или узел показывали на 1Н. Это будет значит, что сила тяжести второго груза будет равна первому. (Измерение №2)

 

2.3 Для определения силы в 2Н нужно скрепить 2 груза вместе и подвесить их к динамометру. Отметить штрихом указания стрелочки или узла. (Измерение №3)

 

Теперь у нас есть проградуированный динамометр.

Таблица измерений силы тяжести грузов.

Так как я уже до этого проводили измерения с помощью динамометра, я уже впишу те результаты, которые были при измерении цены деления.

 

Думаю, что такой способ проведения лабораторных работ может быть использован как при дистанционном обучении, так и в обычном, очном, учебно- воспитательном процессе.