8. Skolski eksperiment iz fizike2013tesla.pmf.ni.ac.rs/people/nesiclj/predavanja/metodika/2013/8.pdf2 4 Експеримент– историја Галилеј– превишеод300

1

1

Школски експеримент изфизике

2

Школски експеримент изфизике

Изазивање физичке појаве, формирање апаратуре, израда икалибрација апарата, мерењефизичких величина, обрадарезултата мерења, ... У функцијиостваривања задатака наставефизике чини школскиексперимент из физике.

3

Експеримент у науци и школи

у науци – метод истраживања, путналажења истине и начин проверавањатеоријеу школи – извор знања, метода учења, потврда истина, полазиште зауспостављање логичких и математичкихоперација, веза теорије и праксе,..., средство за остваривање очигледности унастави.

2

4

Експеримент – историја

Галилеј – пре више од 300 година, као метода истраживањапре њега, појаве су изучаване само умоменту догађања (природно)експеримент = изазивањеприродних појава у вештачкимусловима

5

Галилејев жљеб – стрма раван

6

Експеримент у настави физике

однос радова из теоријске иексперименталне физике – у једноммоменту је био 3:1разлози?Капица, нераскидива веза теорије иексперимента

3

7

8

Експерименти у науци – подела

истраживачки (доводи до новог сазнања у датој области –Мајкелсон - Морли) у настави такође до новог сазнања али у субјективном смислу

(новог)

критеријумски (потврђују или оповргавају претпоставке –Херц, LHC, ...)

Ова подела може да се примени и нашколске експеримента мада нијенајпогоднија

9

Експерименти у школи –према дидактичком циљу

демонстрационилабораторијске вежбелабораторијски експерименталнизадацидомаћи експериментални задациизрада учила и апарата

4

10

Експерименти у школи –према карактеру

илустративнифундаменталниистраживачки

11

Експерименти у школи –према карактеру

Илустративни Имају најмању педагошку вредност Њима се постиже очигледност, уверљивост, поткрепљујесе теорија, демонстрира процес, показује руковањеапаратима, упознаје метода или изучавани објекат, ...

Фундаментални Омогућили су у науци

Формирање научних теорија и настајање нових грана наукеи технике

Проверу оних теоријских хипотеза које су ималепринципијелан значај за науку

Истраживачки Доминантан је неки неуобичајени проблем чије решењеје непознато ученицима – има смисла само у додатнојнастави

12

Фундаментални експерименти

1. откриће најважнијих закона у физици2. Откриће нових физичких појава које

теорија пре тога није познавала3. Експерименти који леже у основи

физичких теорија или су потврда некихпоследица

4. Експерименти помоћу којих је одређенапрви пут вредност неке физичкеконстанте

5

13


1. откриће најважнијих закона уфизициосциловање математичког клатна –Галилеј,закони електродинамике – Кулон, Ом, Ленц, Ампер, Џул, Фарадеј;закон фотоефекта (Херц 1887, Ленард1900),гасни закони, ...

14

КулоновКулонов законзакон

Charles Augustin de Coulomb (1736-1806)

Француски физичар, вршиоексперименте са торзиономвагом. Показао да за дванаелектрисана тела• Вектор силе лежи на правој којапролази кроз та тела (сила јецентрална)• обрнуто је пропорционалнаквадрату растојања честица, F ~ 1/r 2

• директно пропорционална углуупредања нити, тј. наелектрисању, F ~ q:

15

Омов законКаква је веза између електричног напонапримењеног у колу (U), струје која протиче крозњега (I) и отпора (R)?

VA

R

UI

R

UI ;

][

][][ ;

Georg Simon Ohm(1789-1854)

6

16

Смисао Омовог закона

VA

R

UI

R

UI ;

][

][][ ;

1. Електрична струја и напонсу пропорционални једнодругом.

2. Да ли Омов закон може дасе примени на свеотпорнике? НЕ. Нису свиотпорници омски!

17


2. откриће нових физичких појава којетеоријски нису биле “најављене”електрична струја – Галвани, магнетна својства електричне струје –Ерстед, електромагнетна идукција – Фарадеј,рентгенско зрачење, природна радиоактивност- Бекерел, цепање језгра урана под дејством неутрона –Хан и Штрасман (Мајтнер), ...

18


3. експерименти који леже у основифизичких теорија или су потврданеких последицаелектронска теорија супстанције –Томсон, молекуларно кинетичка теорија грађесупстанције – Браун, Перен, мерење брзине молекула гаса ирасподела по брзинама - Штерн....

7

19


4. експерименти којима је одређенапрви пут вредност дате физичкеконстантегравитациона константа - Кевендиш, брзина светлости у вакууму – Ремер, Физо,елементарно наелектрисање -Миликен, ...

20

Демонстрациони експерименти

показивање физичких појава, процеса, законитости или објекатакао и начина њиховог рада, ... изводи га наставник обично препорука је да га изводе ученици алине увек исти

21

Демонстрациони експерименти

Наставник треба да зна Који дидактички циљеви се остварују Које опште захтеве треба испуњаватипри извођењу огледа

Методику извођења демонстрационогогледа

Технику демонстрационог експеримента

8

22

Демонстрациони експерименти –дидактички циљеви

Који дидактички циљеви се остварују За сваки дем. експер. се мора знати сврха

Мотивација, очигледност у изучавању градива, конкретизација примене теоријских знања, стицање умења и вештина на конкретном примеру, повећање интересовања за изучавање градива, изазивање посматране физичке појаве, илустрација принципа и закона, развијање критичког мишљења, оцењивање ученика, ...

23

Демонстрациониексперименти- општи захтеви

сврсисходност (правилан изборексперимента)поузданост (припрема наставника)видљивостприступачност и очигледностнаучна заснованост (у складу садостигнућима савремене физике идидактике)безбедност и заштита

24

Демонстрациони експерименти-методика и техника

методика Остваривање дидактичких принципасистематичности и научности

Осим тога у оквиру ње наставник треба да зна Који оглед из мноштва истворсних изабрати за датичас

Када у току часа извести изабрани оглед Како изводити демонстрациони оглед

Техника ... Принцип очигледности

9

25


методика - препоруке Ученике треба упознати са сврхом д.експ. Идеја и поставка д.е. Мора бити ученицимајасна

За сваки д.е. Мора постојати скица на таблиили пројектору

Два приступа код извођења “тиха демонстрација” након које ученициобјашњавају појаву

Пре извођења појаве се са ученицима анализира штатреба да очекују током демонстрације, ...

26


методика - препоруке После хипотеза наставик даје правилне одговоре иизводи закључке

огледе треба изводити довољно споро али не преспоро Ученицима треба што чешће пружити прилику да сеукључе у извођење

Најбоље су демонстрације које у себи садрже нештопроблематично што интригира ученике

Не треба претерати са бројем огледа Поред квалитативних треба изводити и квантитативнеогледе са једноставним и брзим израчунавањима

...

27


техника – све оно што доприносивећој изражајности, ефектности ивидљивости огледа Зависи од тога колико наставник познајенаставна средства, како ихупотребљава, од тога чиме располаже укабинету, ... Технику одређују и субјективни и објективнифактори

10

28

Демонстрациони огледи – 6. разред

КРЕТАЊЕ (7+7+0) Кретање куглице по Галилејевом жљебу. Кретање мехура ваздуха (или куглице) кроз вертикално постављену дугупровидну цев са течношћу.

29


СИЛА (6+8+0) Истезање и сабијање еластичне опруге. Трење при клизању и котрљању. Слободно падање. Привлачење и одбијање наелектрисанихтела.

Привлачење и одбијање магнета.

30


МЕРЕЊЕ (4+4+7) Мерење дужине (метарска трака, лењир), запремине (балон, мензура) ивремена (часовник, хронометар, секундметар).

Приказивање неких мернихинструмената (вага, термометри, електрични инструменти).

11

31


МАСА И ГУСТИНА (5+7+3) Илустровање инертности тела. Судари двеју кугли (а) исте величине, одистог материјала, (б) различитевеличине, од истог материјала, (в) истевеличине, од различитог материјала.

Мерење масе вагом. Течности различитих густина у истомсуду - "течни сендвич".

32


ПРИТИСАК (5+6+1) Зависност притиска од величине додирнеповршине и од тежине тела.

Стаклена цев са покретним дном задемонстрацију хидростатичког притиска.

Преношење притиска кроз течност (стакленацев с мембраном, Херонова боца, спојенисудови).

Хидраулична преса. Огледи који илуструју разлику притисакаваздуха (како се ваздух може "видети", какосвећа може да гори под водом ...)

33


СИЛА И КРЕТАЊЕ(9+14+2) Илустровање инерције(?)тела помоћу папира и тега.

Кретање куглице низГалилејев жљеб.

Кретање тела под дејствомсталне силе.

Мерење силединамометром.

Илустровање закона акцијеи реакције помоћудинамометара и колица, колица са опругом и другихогледа (реактивно кретањебалона и пластичне боце)

12

34


КРЕТАЊЕ ТЕЛА ПОД ДЕЈСТВОМ СИЛЕТЕЖЕ. СИЛЕ ТРЕЊА (4+6+2) Слободно падање тела различитих облика имаса (Њутнова цев, слободан пад везанихновчића…).

Падање тела у разним срединама. Бестежинско стање тела (огледи садинамометром, с два тега и папиром измеђуњих, са пластичном чашом која има отвор надну и напуњена је водом).

Трење на столу, косој подлози и сл. Мерење силе трења помоћу динамометра.

35


РАВНОТЕЖА ТЕЛА (5+5+1) Врсте равнотеже помоћу лењира или штапа. Равнотежа полуге. Услови пливања тела (тегови и стакленапосуда на води, Картезијански гњурац, сувогрожђе у минералној води, свеже јаје у води иводеном раствору соли, мандарина са кором ибез коре у води, пливање коцке леда наводи…).

36


МЕХАНИЧКИ РАД И ЕНЕРГИЈА. СНАГА(6+7+2) Илустровање рада утрошеног на савладавањесиле трења при клизању тела по различитимподлогама, уз коришћење динамометра.

Коришћење потенцијалне енергије воде илиенергије надуваног балона за вршењемеханичког рада.

Примери механичке енергије тела. Закон о одржању механичке енергије

(Максвелов точак).

13

37


ТОПЛОТНЕ ПОЈАВЕ (3+5+1) Дифузија и Брауново кретање. Ширење чврстих тела, течности и гасова

(надувани балон на стакленој посуди -флаши и две посуде са хладном итоплом водом, Гравесандов прстен, издужење жице, капилара...).

38


ОСЦИЛАТОРНО И ТАЛАСНО КРЕТАЊЕ(4+3+1) Осциловање куглице клатна и тела обешеног оопругу (у ваздуху и у течности).

Осциловање жица и ваздушних стубова (фрулазароњена у воду, ксилофон, различитезатегнуте жице, једнаке стаклене флаше саразличитим нивоима воде).

Одакле долази звук (гумено црево са двалевка, канап и две пластичне чаше...).

Таласи (таласна машина или када).

39

Демонстрациониогледи – 8. разред

СВЕТЛОСНЕ ПОЈАВЕ (7+6+2) Сенке. Хартлијева (Хартлова) плоча за илустровање закона оодбијању и преламању светлости.

Преламање светлости (штапић делимично уроњен учашу с водом, новчић у чаши са водом и испод ње).

Преламање беле светлости при пролазу кроз призму. Преламање светлости кроз сочиво, око и корекцијавида (оптичка клупа, геометријска оптика на магнетнојтабли, стаклена флаша са водом као сочиво).

Лупа и микроскоп.

14

40

Демонстрациониогледи – 8. разред

ЕЛЕКТРИЧНО ПОЉЕ (5+5+0) Наелектрисавање чврстих изолатора ипроводника.

Електрофор, електрично клатно иелектроскоп.

Линије сила електричног поља(перјанице, гриз у рицинусовом уљу ијаком електричном пољу).

Фарадејев кавез. Антистатичке подлоге. Инфлуентна машина. Мехури сапунице у електричном пољу. Модел громобрана.

41


ЕЛЕКТРИЧНА СТРУЈА (8+8+3) Демонстрациони амперметар у струјном колу. Регулисање електричне струје у колу реостатом ипотенциометром.

Графитна мина (оловке) као потенциометар. Мерење електричне отпорности омметром. Загревање проводника електричном струјом. Протицање електричне струје у воденом растворукухињске соли.

Лимун као батерија. Пражњење у Гајслеровим цевима помоћу Теслиногтрансформатора.

42


МАГНЕТНО ПОЉЕ (4+2+0) Линије сила (х) магнетног пољапотковичастог магнета и магнетнешипке.

Магнетна игла и школски компас. Ерстедов оглед. Електромагнет. Узајамно деловање два паралелнапроводника кроз које протиче струја.

15

43


ЕЛЕМЕНТИ АТОМСКЕ И НУКЛЕАРНЕФИЗИКЕ (5+3+0) Детекција присуства радиоактивногзрачења. (школски Гајгер-Милеровбројач)

44

Лабораторијске вежбе

Чини је Формирање потребне апаратуре Изазивање физичких појава Мерење физичких величина Прикупљање и обрада резултатамерења

45

Лабораторијске вежбеДидактички циљеви Изучавање новог теоријског градива кроз експерименталнирада – метода лабораторијског рада

Упознавање одговарајућих техничких средстава и њиховогпринципа функционисања

Стицање умења употребе средстава експерименталног рада имерења физичких величина

Упознавање и овладавање методама експерименталног рада уфизици Метода супституције Компензациона метода Калориметријске методе Оптичке методе, ...

Продубљивање, утврђивање и проверавање стеченихтеоријских знања и способности ученика за обављањеексперименталног рада у физици

16

46

Лабораторијске вежбеУ организационом смислу Фронталне Групне индивидуалне

47

Лабораторијске вежбеУ погледу методике извођења Уз усмене инструкције Са писаном инструкцијом и припремом Без икаквих инструкција

48

Лабораторијске вежбе – 6. разред

МЕРЕЊЕ (4+4+7) 1. Мерење димензија малих тела лењиром самилиметарском поделом. (1)

2. Мерење запремине чврстих тела неправилног обликапомоћу мензуре. (1)

3. Одређивање средње брзине променљивог кретањатела и сталне брзине равномерног кретања помоћустаклене цеви са мехуром. (2)

4. Мерење еластичне силе при истезању и сабијањуопруге. (1)

5. Калибрисање еластичне опруге и мерење тежине теладинамометром. (1)

6. Мерење силе трења при клизању или котрљању телапо равној подлози. (1)

17

49


МАСА И ГУСТИНА (5+7+3) 1. Одређивање густине чврстих телаправилног и неправилног облика. (2)

2. Одређивање густине течностимерењем њене масе и запремине. (1)

50


ПРИТИСАК (5+6+1) 1. Одређивање зависностихидростатичког притиска од дубине воде(1)

51

Лабораторијскевежбе – 7. разредСИЛА И КРЕТАЊЕ(9+14+2) 1. Одређивање сталногубрзања при кретањукуглице низ жљеб. (1)

2. Провера ДругогЊутновог законапомоћу покретног телa (колица) или помоћуАтвудове машине. (1)

18

52


КРЕТАЊЕ ТЕЛА ПОД ДЕЈСТВОМСИЛЕ ТЕЖЕ. СИЛЕ ТРЕЊА(4+6+2) 1. Одређивање убрзања тела којеслободно пада. (1)

2. Одређивање коефицијента трењаклизања. (1)

53


РАВНОТЕЖА ТЕЛА (5+5+1) . Одређивање густине чврстог телаприменом Архимедовог закона. (1)

54


МЕХАНИЧКИ РАД И ЕНЕРГИЈА. СНАГА (6+7+2) 1. Одређивање рада силе под чијимдејством сe тело креће по различитимподлогама. (1)

2. Провера закона одржања механичкеенергије помоћу колица. (1)

19

55


ТОПЛОТНЕ ПОЈАВЕ (3+5+1) 1. Мерење температуре мешавине топлеи хладне воде после успостављањатоплотне равнотеже. (1)

56


ОСЦИЛАТОРНО И ТАЛАСНОКРЕТАЊЕ (4+3+1) 1. Мерење периода осциловања клатна.

(1)

57


СВЕТЛОСНЕ ПОЈАВЕ (7+6+2) 1. Провера закона одбијања светлостикоришћењем равног огледала. (1)

2. Одређивање жижне даљине сабирногсочива. (1)

20

58


ЕЛЕКТРИЧНА СТРУЈА (8+8+3) 1. Зависност електричне струје од напона напроводнику (таблични и графички приказзависности). (1)

2. Одређивање електричне отпорности отпорау колу помоћу амперметра и волтметра. (1)

3. Мерење електричне струје и напона у колуса серијски и паралелно повезанимотпорницима и одређивање еквивалентнеотпорности. (1)

59

Лабораторијскиекспериментални задаци

60

Домаћи експерименталнизадатак

21

61

Израда учила и апарата

62

Домаћи задациАко бисмо направили прав тунел кроз Земљу тако дапролази кроз њен центар и са површине Земље у тунелпустили тело, како би се оно кретало? (Сматрати да јегустина Земље свуда иста и занемарити отпор ваздуха)Тело занемарљивих димензија окачено о неистегљиву нит итег окачен о опругу на Земљи осцилују са једнакимпериодом Т. Ако се ови осцилатори пренесу у шатл којикружи око Земље, за периоде осциловања тела на нити Т1 итега на опрузи Т2 ће важити

периоди оба клатна ће бити једнаки периоду кружења шатлаоко Земље.

21 TT TTT 21 ,

21 ,TTT

21 ,TT

Documents

8. Skolski eksperiment iz fizike2013tesla.pmf.ni.ac.rs/people/nesiclj/predavanja/metodika/2013/8.pdf2 4 Експеримент– историја Галилеј– превишеод300