Дипломна робота на тему: «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ АСПЕКТ ВПРОВАДЖЕННЯ ЕТАЛОННОГО ПІДХОДУ ПРИ ВИВЧЕНІ ФІЗИКИ»

Зміст

Зміст    2

Вступ    3

Розділ 1. Теоретичні основи застосування еталонного підходу у традиційній системі фізичної освіти    6

1.1 Психолого-педагогічний аналіз традиційної системи фізичної освіти    6

1.2 Інноваційна парадигма освіти    6

1.3 Еталонні вимірники якості знань    14

Розділ 2. Методичні основи використання еталонів при вивчені фізики    21

2.1. Методичні та технологічні особливості і результати впровадження еталонного підходу в навчанні фізики    21

2.2 Технологічний аспект використання еталонних вимірників якості знань    27

2.3 Методика забезпечення еталонних вимог у навчанні    30

2.3.1. Реалізація еталонних вимог за параметром пристрасності    31

2.3.2. Реалізація еталонних вимог за параметром стереотипності    36

2.3.3. Реалізація еталонних вимог за параметром усвідомленості    40

2.4. Врахування факторів, що впливають на
проектування еталонів контролю у навчанні    46

2.5    Методика використання завдань диференційованих за рівнями знань у навчанні фізики    52

2.5.1. Задачі диференційовані за рівнями знань.    54

2.5.2. Тестові завдання диференційовані за рівнями знань.    77

2.5.3. Лабораторні роботи.    98

Розділ 3. Проведення та обробка результатів педагогічного експерименту    121

3.1 Організація педагогічного експерименту    121

3.2 Хід та результати експерименту    126

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ    132

Список використаної літератури    136

Додатки    143

 

 

Освіта завжди має на увазі можливості людини. Сьогодні необхідно думати про зміни, які трансформують світ і впроваджувати ці зміни у життя. Впродовж нашої історії ми вважали ресурсами ґрунти й каміння, землі й багатства, залишені в минулому. Але наше найбільше багатство лежить поміж нами: наш інтелект, геніальність, здатність людського розуму аналізувати, робити логічні висновки, узагальнення. Тому ми повинні усвідомити важливість освіти. Адже дуже сумнівно чекати від дитини успіхів у житті, якщо вона не мала можливості отримати хорошу освіту. Освіта залежить від одностайності вчителів, вільних від обмежуючих чинників позапрофесійного характеру, спільності батьків та прагнення дітей до знань.

Навіть зараз ми поводимося з освітою як з виробничим процесом, думаючи, що досить лише встановити правильні критерії оцінки знань, мати добру тарифікаційну шкалу оплати, встановити хороше співвідношення: вчитель – кількість учнів, як добре підготовлені учні відразу почнуть виходити зі стін наших шкіл. Однак потрібно діяти інакше.

Виникає необхідність фокусувати всю увагу на учнях, особливо звернутися до питання розвитку і формування пізнавальних інтересів учнів до науки.

Розв’язок нових задач, поставлених перед школою життям привів до пошуків нових форм організації навчальної роботи в школі, до нових методів навчання. За словами Верзіліна Н. М.[75]: “урок – це сонце, навколо якого, як планети, обертаються всі інші форми навчальних занять”. Тому саме на уроці учитель повинен організувати таку діяльність, використати таку форму викладення матеріалу, щоб у учнів виникло здивування, захоплення, бажання його освоїти, зрозуміти, що в свою чергу веде до формування стійкого пізнавального інтересу.

Проблема впровадження еталонного підходу під час вивчення фізики є важливою і досить складною. Вивчення цієї проблеми, осмислення шляхів її розв’язання і визначило вибір теми дипломної роботи “Технологічний аспект впровадження еталонного підходу при вивчені фізики в школі”.

Фізика займає одне з останніх місць у рейтингу серед всіх шкільних предметів за рівнем зацікавленості учнів у їх вивченні. Як показує досвід майже третю частину учнів не цікавить фізика взагалі. І тому зараз на першому місці стоїть питання про пошук нових шляхів розвитку, формування і підвищення пізнавальних інтересів учнів. Саме з цією проблемою тісно пов’язана актуальність обраної теми. Адже учні будуть любити предмет, вчити його, захоплюватись ним лише тоді, коли їм буде цікаво. А зацікавити учнів – це обов’язок кожного вчителя. Ще А.Ейнштейн[76,с125] писав: “… якщо учитель поширює навколо себе подих нудьги, то в такому оточенні все зачахне; зуміє навчити той, хто навчає цікаво”. Саме тому необхідно застосувати на практиці різноманітні форми навчальної діяльності.

Об’єкт дослідження: процес навчально-пізнавальної діяльності учнів у навчанні фізики.

Предмет дослідження: активізація навчально-пізнавальної діяльності учнів з фізики на основі використання еталонних вимірників якості знань.

Основною метою: дослідження було обґрунтування і доведення того, що використання еталонного підходу в навчальній діяльності може привести до високих результатів як по обізнаності учнів (швидке засвоєння матеріалу і використання його на практиці), так і по формуванню нових умінь і навичок при нестандартних підходах, а також доведення того, що використання пізнавальних задач, проблемних ситуацій на уроці – ключ до підвищення пізнавальної активності учнів, що веде у свою чергу до підвищення рівня зацікавленості учнів у навчально-пізнавальній діяльності.

Завдання дослідження: полягало у з’ясуванні впливу еталонного підходу в навчальній діяльності на рівень пізнавальної активності, на рівень росту пізнавального інтересу. Також основними завданнями було:

  • визначити ефективність використання еталонного підходу при викладанні фізики в школі;
  • забезпечити високий рівень організації еталонного підходу при розв’язувані задач, тестових завданнях та лабораторних роботах;
  • розробити методичні рекомендації, щодо шляхів застосування еталонного підходу в сучасній системі освіти.

Робоча гіпотеза: якщо навчально-пізнавальну діяльність постійно “підживлювати” впровадженням еталонних вимірників якості знань та ігровими елементами у різних видах навчальних занять, то навчання стає більш цікавим, глибоким і гнучким, а це веде до значного підвищення його результативності.

Новизна дослідження: полягає у тому, що було досліджено і доведено практикою таку ідею: “Навіть здавалося б непривабливий навчальний матеріал можна представити на уроці в формі, яка породжує здивування, зацікавлення і бажання його освоїти на основі доцільного поєднання раціонального та почуттєвого в діяльності школяра”[5,7,8].

Практична цінність дослідження: полягає в тому, що матеріали про можливість управління пізнавальною діяльністю учнів в навчанні фізики можуть бути використані учителями фізики в їхній педагогічній діяльності. Творчий підхід, диференціація завдань за рівнями знань, емоційність викладу – все це стимулює пошукову діяльність , підвищує інтерес, активність учнів.

Теоретико-методологічною основою дослідження обрано: теорії пізнання та відображення, сучасні методи навчання і виховання, принципи дидактики і педагогічної психології.

Апробація та впровадження результатів опрацювання та творчого осмислення сучасної педагогічної, психологічної та методичної літератури, перевірка гіпотези проводилась в ході педагогічної практики на четвертому і п’ятому курсах у Кам’янець-Подільській ЗОШ №5 та ліцею–інтернату з поглибленим вивченням наук. Результати науково-методичного пошуку, здійснюваного автором обговорювались на звітних конференціях з педагогічних практик, на науково-методичних студентських конференціях, на студентських наукових конференціях за підсумками педагогічних практик та наукових робіт у 2002-2003 та 2003-2004 навчальних роках.

Розділ 1. Теоретичні основи застосування еталонного підходу у традиційній системі фізичної освіти

В цьому розділі розглядається ідея про використання у традиційній системі фізичної освіти еталонного підходу. На основі аналізу літературних джерел педагогічного, психологічного, методичного характеру впроваджуємо гіпотезу ефективності навчання фізики орієнтованого на еталонний підхід.

1.1 Психолого-педагогічний аналіз традиційної системи фізичної освіти

Отже, підсумовуючи усе вище сказане, можна зробити висновок про недостатнє функціонування традиційної системи освіти, зокрема з фізики. Основною ідеєю суспільства сьогодні є виховання та розвиток соціально значущої, нестандартно мислячої особистості, яка в умовах економічної нестабільності самостійно могла б трансформувати набуті знання та вміти їх набувати впродовж всього життя .

Традиційна освітня система на сьогодні не може вдовольнити потреб суспільства, тому й реформування та інновації просто необхідні на даних щаблях розвитку.

1.2 Інноваційна парадигма освіти

Традиційна система освіти потребує реформування та модернізації, через те, що зростає обсяг наукових відкриттів, навчальної інформації, для учнів стає громіздким засвоювати великий об’єм необхідних знань, як результат – перевантаження, психічні розлади, перевтоми, депресії. Тому потрібен перехід до “гнучкої” системи освіти, де роль вчителя зводиться до мінімуму: порадник, помічник, орієнтир між учнем та суб’єктом пізнання; учень набирає в такій системі освіти мінімум необхідних знань та будує власну методологію їх здобування, для того, щоб протягом всього свого життя вміти почерпнути нові знання в конкретних ситуаціях в економічно нестабільній, молодій державі необхідні люди.

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗМІСТ

(змістова складова діяльність) 

Навчальний план

Навчальна програма 

Підручник 

Методика 


Освітнє середовище

(організаційно складова діяльність) 

Ідейно – технологічна частина

Матеріальна частина

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Управління

(операційна складова діяльності) 

Еталонні вимірники якості знань 

Контроль 

Корекція 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Структурна схема освітнього прогнозу

На поданій схемі освітній прогноз окреслено зовнішньою штриховою рамкою. Його структура: глобальна мета освіти – освітній стандарт (окреслено внутрішньою штриховою рамкою) – управління. Взаємозв’язок між прогнозом і концепцією фізичної освіти та блоками прогнозу відображено стрілками: жирна – вказує на визначальний характер впливу, тонка – ілюструє зворотній зв’язок. П. С. Атаманчук зазначає, що освітній прогноз – це ідеалізована модель освіти та діяльнісна основа її реалізації. Зупинимось коротко на характеристиці елементів структури освітнього прогнозу.

Глобальна мета освіти – це забезпечення засвоєння соціального досвіду та формування на цій основі функціонально грамотної особистості, прилученої до національних і загальнолюдських цінностей, формування духовності молоді. Глобальну ж мету фізичної освіти можна окреслити як забезпечення засвоєння наукових і прикладних основ фізики на рівні інтелектуального, світоглядного і соціально – культурного збагачення особистості.

Стандарт фізичної освіти – це своєрідний план, який становить головну частину освітньої фізичної моделі як суспільного ідеалу навчання, як результату передбачення розвитку фізичної освіти в теперішньому часі та у найближчій перспективі. Він має свою структуру: зміст та освітнє середовище. В свою чергу зміст містить такі елементи: навчальний план, навчальна програма, підручник, методика; а до освітнього середовища входять ідейно-технологічна та матеріальна частини.

Навчальний план – нормативний документ, яким регламентується зміст освіти (складом навчальних дисциплін, чи освітніх галузей, порядком і послідовністю їх вивчення за роками навчання, нормами часу, що відводиться на вивчення кожної навчальної дисципліни чи освітньої галузі). В ньому визначаються цілі і завдання навчання і виховання, основні принципи відбору наукової інформації і її систематизація з врахуванням логіки між предметних зв’язків та викладу матеріалу; втілюються ідеї диференціації та індивідуалізації навчання, впровадження інтегративних курсів, розвитку творчого стилю мислення і пізнавальної активності школярів, створення умов для само актуалізації та самореалізації особистості; задаються умови для функціонування гнучкої відкритої системи навчання, орієнтовано на максимальне використання індивідуальних пізнавальних можливостей учнів, їхніх інтересів і нахилів; проектуються структурні блоки та часові межі навчального навантаження.

Навчальна програма є нормативним документом, який визначає зміст конкретної навчальної дисципліни та розподіл його за роками навчання, а також окреслює вимоги до знань учнів з цієї дисципліни. Будь-яка навчальна програма повинна носити цільовий характер: тобто окреслюючи зміст навчального матеріалу на рівні його окремих структурних одиниць (пізнавальних задач – ПЗ), необхідно визначати еталон (рівень) його засвоєння безпосередньо на уроці, по завершенню вивчення окремої теми чи розділу. Таким чином навчальна програма тепер стає цільовою навчальною програмою, яка виконує управлінську функцію на рівні організаційно-методичної підтримки процесу навчання.

Підручник є своєрідним “опредмеченим” відображенням тієї освітньої моделі, яка обслуговує процес навчання на конкретному етапі соціального розвитку. У монографії [65,с 204-219] дуже переконливо наголошується що підручник одночасно виступає і носієм змісту сучасної освіти і проектом процесу засвоєння відповідного навчального матеріалу.

Методика є останнім елементом змісту стандарту фізичної освіти. Вона відображає специфіку застосування загальних законів та принципів навчання у процесі вивчення цього предмета. Іншими словами, методика є своєрідним результатом дидактичного препарування змісту конкретної навчальної дисципліни у відповідності до обраних педагогічних технологій та методів навчання, можливостей навчально-матеріальної бази та характеру орієнтирів управління навчально-пізнавальною діяльністю. Методика охоплює змістовну і діяльнісну складові навчання. На думку вчителя-методиста А. М. Сабо [59, с 85-86] сценарій методики має бути поданим у відповідності (до рівня повного співпадання назв і кількостей тем та параграфів) зі змістом і структурою підручника. Такий методичний посібник особливо потрібний для вчителя за умови переходу на нову освітню модель.

Освітнє середовище – це система навчально-методичного забезпечення процесу навчання фізики. Освітнє середовище інтерпретується двома частинами: матеріальною та ідейно-технологічною. Матеріальна частина – це навчально-матеріальна база (кабінети і лабораторії з відповідним обладнанням, різні технічні засоби навчання) та навчально-методичний комплекс (навчально-методична література, дискетні носії з навчальними програмами комп’ютерної підтримки, атласи, плакати, діапозитиви і діафільми, кінофрагменти і кінофільми, відеозаписи, друкований роздатковий матеріал, тощо). Ідейно-технологічна частина освітнього середовища визначається складно опосередкованими зв’язками з реальним світом, які формуються в процесі життєдіяльності людини.

Наступним елементом освітнього стандарту є управління. В явній чи неявній формі проблема управління навчання пронизує практично майже кожен методичний твір. Різні автори ставлять і розглядають її під різним кутом зору: загострена постановка проблеми управління в навчанні [45], опосередкований розгляд проблеми управління через призму формування якостей знань та розвитку особистості [3,39,46,56 ], наголошування на тому, що у вирішенні проблеми управління, визначальна роль належить “зворотному зв’язку” [14,50 ]; управління процесом засвоєння знань [25, 62]; контроль у навчанні як основа процесу управління [26,30,47]; вирішення проблеми управління в навчанні на рівні автоматизації та оптимізації цього процесу[12,21,24,53].

Однак роль компоненти “Управління” стосовно до фізичного стандарту вбачається в тому, що цю проблему необхідно розв’язувати з позицій особистісно-діяльнісного підходу, тобто управляти засвоєнням знань та способами діяльності щодо їх засвоєння, враховуючи особистісні характеристики учня. Саме на цьому зрізі виникає фундаментальна проблема – виділення “клітинки пізнання”, як генетичного носія всіх основних властивостей навчального матеріалу.

Необхідною передумовою управління будь-яким процесом є контроль. Контроль
(франц. Controle – список, який ведеться у двох примірниках) перевірка чого-небудь, наприклад, виконання законів, планів, розв’язків. В роботі [22,66] виділяють такі види контролю, як перевірка знань на рівні сприймання, осмислення та запам’ятовування; перевірка на рівні застосування знань у новій ситуації, яка вимагає виявлення деяких елементів творчої діяльності. У Ю. М. Сорокіна [60] виділяє такі види контролю, як поточний, періодичний та підсумковий.

Контроль може виконувати такі функції, як навчальну, дидактичну, виховну і розвиваючу. За домінуючою ознакою реалізації тієї чи іншої функції, виділяємо види контролю: оперативний, поточний, тематичний і підсумковий. Під оперативним контролем розуміють [2,50] перевірку знань і дій учня безпосередньо після повідомлення йому необхідної інформації або показу дій. Такий контроль особливо необхідний під час пояснення нових знань, формування нових понять і способів інтелектуальних і моторних дій. Поточний контроль забезпечує найбільш повне досягнення дидактичної мети, пов’язаної з глибшим, ніж при первинному перетворенні, опануванням змісту навчального матеріалу, що вивчається. Для здійснення поточного контролю застосовуються різні види перевірки: усне опитування, перевірка письмових домашніх робіт, “п’ятихвилинки”, самостійна робота, програмований контроль. Тематичний контроль сприяє досягненню перш за все, дидактичної і розвиваючої цілей навчання. Основними методами тематичного контролю є письмові контрольні роботи, стандартизований контроль, комбіноване (або ущільнене) опитування, практичні роботи. Як метод підсумкового контролю застосовуються заліки, контрольні роботи, екзамени.

Для всіх видів оперативної, поточної, тематичної й підсумкової перевірок знань, які слугують реальною основою для цілеспрямованого управління у навчанні, важливу роль відіграє зворотній зв’язок з кожним учнем. Без опори на нього знижується ефективність усіх методів навчання і всіх спеціальних методів перевірки знань.

У всякому контролі розглядають два об’єкти: один – даний (що контролюється), другий – еталонний. Спільною для цих об’єктів виступає та ознака (властивість), за якою здійснюється контроль; її називають параметром контролю. Для параметра еталонного об’єкта встановлюють критичні значення. У такій ситуації сутність контролю зводиться до того, що фактичне значення параметра об’єкта, який контролюється порівнюють з його критичними значеннями (критеріями), тобто порівнюють з еталоном і на цій основі роблять висновок про належність даного об’єкта [63].

В [67] “еталон (франц. etalon) – зразок, мірка, ідеальний, або встановлений тип чого-небудь; точно розрахована міра чого-небудь, прийнята за розрахунок”.

За Ш. А. Амонашвіллі, під еталоном навчальної діяльності розуміють існуючий в суспільній свідомості зразок діяльності учнів в зв’язку з засвоєнням конкретної пізнавальної задачі, як одиниці навчального матеріалу [1,2].

В навчально-пізнавальній діяльності еталони слугують прикладом, метою, якої мають досягнути учні в процесі навчання, і їх конкретне визначення робить для учнів зрозумілішим завдання в кожній конкретній ситуації.

Отже, підсумовуючи усе вище сказане, можна зробити висновок про те, що на сьогоднішньому етапі розвитку науки і техніки освіта повинна забезпечувати для учня такі умови, в яких він зміг би охоче і творчо здобувати знання. Причому, орієнтація повинна бути на кожного учня, враховуючи його індивідуальні особливості. В процесі здобуття знань, учень повинен мати певний орієнтир, на який він буде рівнятись.

1.3 Еталонні вимірники якості знань

На розв’язання пізнавальної задачі, яка постає перед учнем в процесі вивчення конкретного розділу фізики потрібно затратити чимало зусиль. Успіх розв’язання цієї задачі залежить від багатьох чинників і, перш за все, від індивідуальних особливостей дитини. Враховуючи психолого-педагогічні властивості, та орієнтуючи навчання на конкретну особистість, Атаманчуком П.С. в [9] були описані основні якісні характеристики процесу навчально-пізнавальної діяльності: усвідомленість, стереотипність та пристрасність. Розглянемо їх дещо детальніше.

Параметр усвідомленості пов’язаний з впорядкованістю і систематизацією у мислительних операціях і розумових образах. Усвідомлення здійснюється через співвіднесення сприйнять що виникають в даний момент, з раніш здобутим і закріпленим в слові суспільне виробленим знанням. Усвідомлювальність предмета розглядувальної пізнавальної задачі характеризує актуальний стан її функціонування, відображає те, як у дійсності, у даній навчальній ситуації, безпосередньо у процесі засвоєння учень усвідомлює і розуміє дану пізнавальна задачу відповідно до нормативного змісту спільного класу задач у суспільній свідомості.

Наступний параметр, який розглядається П.С. Атаманчуком – пристрасність. Вона характеризує, наскільки знання, які входять до складу змісту пізнавальної задачі, мають для учня особистий смисл, як вони втілюють, “опредмечують” його потреби, мотиви та цілі, наскільки і як вони пов’язані з його суб’єктивно передбачуваним майбутнім. Кожна пізнавальна задача своїм змістом впливає на емоційний стан учня, викликаючи до себе ту чи іншу ступінь його пристрасності, його бажання в кінцевому рахунку, засвоюючи дану пізнавальну задачу.

І остання характеристика навчально-пізнавальної діяльності – стереотипність. Головні риси різних пізнавальних задач можуть повторюватися, що приводить до формування певного стереотипу, в якому відображаються загальні риси цілого класу пізнавальних задач. При цьому діяльність перетворюється в дії, які в кінці зводяться до рівня автоматизованих операцій, переведені у неусвідомлювану область. Ці операції виконуються швидко, легко і точно. Цим і пояснюється необхідність врахування третього параметра пізнавальної задачі – стереотипності. “Стереотипність співвідноситься з досвідом минулого, вона виступає умовою економного функціонування мислення та пам’яті ” [9, с.36].

“Таким чином, розгорнутість процесів відображення світу у часі проявляє себе в людській свідомості через такі його характеристики, як пристрасність, усвідомленість та стереотипність. Наведенні характеристики складають цілісну систему для будь-якого людського пізнання, оскільки вони тлумачать його через призму минулого (стереотипність), теперішнього (усвідомленість) та майбутнього (пристрасність) “[9,с.40].

Розглянемо для початку еталонні вимірники якості знань за параметром усвідомленості. Згідно цього параметру, виділяють такі різні рівні засвоєння навчального матеріалу, що відповідають нижчому, оптимальному та вищому критичним значенням:

– учень засвоїв пізнавальну задачу настільки, що це дозволяє йому сформулювати і передати основний зміст її розв’язку одноактною дією, а саме за допомогою одного судження, таке засвоєння ми називаємо розумінням головного (РГ);

– учень не тільки розуміє основний зміст пізнавальної задачі, але й може продуктивно активно відтворювати усі її елементи у будь-якій структурі викладу, тобто повністю володіє знаннями (ПВЗ), що складають зміст цієї задачі;

–    учень так володіє знаннями, що може вільно включати головну ланку пізнавальної задачі в нові інформаційні зв’язки, раціонально, творчо використовувати їх для самостійного розв’язання нових пізнавальних задач, інакше кажучи, уміє застосовувати знання (УЗЗ).

Схематично дані рівні засвоєння знань можна подати таким чином (мал.1.1)



мал.1.1

Стереотипність характеризує те, на скільки зміст пізнавальної задачі закріпився в інтелектуальній і моторній пам’яті учня. Тому еталони контролю навчально-пізнавальної діяльності за параметром стереотипності фіксується на основі розгортання пізнавальної задачі в зв’язку з необхідністю підвищити ступінь запам’ятовування знань. Отже, за параметром стереотипності реальні дії учня будуть такими:

– учень може відтворити зміст пізнавальної задачі в об’ємі і структурі її засвоєння як механічно завчені знання (33), що відповідає першому або нижчому еталону;

– учень повністю осмислено володіє знаннями (ПВЗ) в межах конкретної пізнавальної задачі – другий (оптимальний) еталон;

– учень може використовувати зміст пізнавальної задачі в однотипних
стандартних ситуаціях діяльності як навичку (Н) – третій (вищий) еталон.

Спроектуємо схематично рівні засвоєння пізнавальної задачі, що відповідають параметру стереотипності.(мал. 1.2)

мал.1.2

 

За параметром пристрасності кожна пізнавальна задача при її засвоєнні часто розгортається як система підпорядкованих та субпідрядних понять, тлумачення яких супроводжується яскравими прикладами, ілюстраціями, які залишають глибокий емоційний слід у чуттєвому досвіді учня. Структура такого руху навчального матеріалу відповідає класифікаційній, а метод навчання можна назвати емоційним, оскільки головною рушійною силою пізнавальної діяльності тут виступають мотиви-стимули. Тоді еталонні вимірники якості знань за параметром пристрасності охарактеризовуються в [9] такими діями учня:

– учень відтворює основні дії пізнавальної задачі як просте наслідування (НС), що відповідає нижчому рівню засвоєння знань;

– учень повністю свідомо володіє знаннями (ПВЗ) в межах конкретної пізнавальної задачі, – оптимальний рівень;

– учень включає зміст пізнавальної задачі в свою життєдіяльність як особисті переконання (П), що відповідає вищому еталону пізнавальної задачі. Схематично це можна подати так (мал.1.3)

мал.1.3

 

Розглянувши еталонні вимірники якості знань за трьома параметрами: усвідомленості, пристрасності та стереотипності, виділенні Атаманчуком П.С., узагальнимо матеріал.

Використовуючи еталони, сутність контролю якості знань у такому
випадку зводиться до порівняння дійсних значень для параметрів з обраними еталонами. З врахуванням співпадання номінальних значень для виділених параметрів (усвідомленість, стереотипність та пристрасність), таких еталонів буде не дев’ять, а лише сім: розуміння головного (РГ), заучування знань(ЗЗ), наслідування (НС); повне володіння знаннями (ПВЗ); уміння застосовувати знання (УЗЗ), навичка (Н), переконання(П). (табл.1.1)

табл.1.1

Ієрархічна схема еталонів засвоєння пізнавальної задачі

Параметри


 

Рівні засвоєння знань

Протікання в часі

Нижчий

Оптимальний

Вищий

Пристрасність

НС

 

ПВЗ


 

П

Майбутній

Усвідомленість

РГ

УЗЗ

Теперішній

Стереотипність

33

Н

Минулий

 

Аналіз виділених рівнів дозволяє помітити, що підвищення якості засвоєння навчального матеріалу для кожного з головних його параметрів обов’язково проходить через рівень повного володіння знаннями конкретної пізнавальної задачі. Особлива роль цього рівня полягає в тому, що
незалежно від початкового руху до нього, подальше підвищення якості засвоєння можливе за будь-яким з трьох описаних параметрів.

Зрозуміло, що можливі й інші моделі засвоєння, зокрема, комбінації названих, – оскільки “…звичайно в дидактичних концепціях складно переплітаються впливи самих різних моделей навчання” [37].

Як зазначає автор виділених еталонів: “Наведенні рівні самі по собі не можуть бути вичерпними критеріями якості знань, сформованих в учнів. Такі характеристики знань як глибина і широта мають бути закладенні в змісті кожної пізнавальної задачі. Успішне володіння навчальним є необхідною умовою формування знань в учнів, але далеко не достатньою. Достатність визначається тим, наскільки об’єктивно і достовірно, глибоко та повно, строго, науково та просто відображенні в навчальному матеріалі закономірності дійсності. Запропоновані еталони відповідають ступеню усвідомлення, стереотипності та пристрасності знань у зв’язку з засвоєнням конкретної пізнавальної задачі. Застосування цих еталонів контролю (рівнів засвоєння) у навчальному процесі дозволяє більш точно проектувати пізнавальні цілі навчання. При цьому створюються умови для здійснення надійного оперативного та біжучого, підсумкового та тематичного контролю, чим забезпечується дієвість управління процесом навчання” [9,с.47].

Підсумовуючи усе сказане, спробуємо коротко викласти основну ідею даного розділу.

Ввійшовши в нове тисячоліття, технічний процес висовує перед наукою нові вимоги. Наука і техніка перебувають в постійному русі, що веде за собою визначення місця освіти в системі суспільних явищ і процесів. ХХІ століття ставить перед освітою нові завдання, – всебічний розвиток особистості, яка б могла вступити в нове тисячоліття з готовністю до вирішення питань, які ставить перед нею суспільство. Освіта вимагає нових технологій, які б забезпечували вирішення даних питань, тобто забезпечити для учня такі умови, в яких він зміг би охоче і творчо здобувати знання. Причому, орієнтація повинна бути на кожного учня, враховуючи його індивідуальні особливості. Тобто необхідне виділення рівнів, через які обов’язково має пройти учень в процесі навчання.

В ході процесу здобуття знань, учень повинен мати певний орієнтир, на який він буде рівнятись, тобто певний еталон, який визначає навчальну мету, якої повинен досягти учень в ході вивчення даного навчального матеріалу. За допомогою еталонних вимірників знань можна скорегувати навчально-пізнавальну діяльність учнів.

Розділ 2. Методичні основи використання еталонів при вивчені фізики

2.1. Методичні та технологічні особливості і результати впровадження еталонного підходу в навчанні фізики

Наслідком функціонування механізму первинного засвоєння навчального матеріалу є завжди конкретний значущий результат навчально-пізнавальної діяльності, – (33), (НС), (РГ). – на основі якого кожна в наступному орієнтувати цю діяльність на досягнення більш високих результатів, – (ПВЗ), (УЗЗ), (Н), (П). – якщо це вимагається, цільовій навчальній програмі з фізики. В ході досліджень, здійснюваних Атаманчуком П.С., на навчальному матеріалі фізики стосовно масивів учнів середніх закладів освіти, вдалося встановити основні тенденції щодо забезпечення сформованості механізму первинного засвоєння навчального матеріалу: належна цілезорієнтованісгь + адекватна самооцінка особистісного досвіду + установки на навчальну діяльність + рефлексія + адресне забезпечення опорного рівня знань + власна перетворююча, діяльність предметі конкретної пізнавальної задачі – результат первинного засвоєння навчального матеріалу. Отримані результати та їх аналіз дали можливість виявити основні причини відносно низького рівня готовності учнів до різних видів навчальних занять з фізики та накреслити конкретні напрямки дослідження проблеми управління навчально-пізнавальною діяльністю учнів не тільки на фазі первинного (навчальна мета), але й на фазах систематизованого вивчення фізики (дидактична, розвиваюча та виховні цілі).

Досліджувались можливості використання цілей-еталонів, тобто впровадження еталонного підходу, з метою цілеспрямованого -. правління навчально-пізнавальною діяльністю учнів у навчанні фізики. Було встановлено, що ступінь управління навчально-пізнавальною діяльністю учнів у навчанні фізики зростає, якщо цю діяльність орієнтувати не тільки на первинні перетворення (навчальна мета) у тісті конкретної пізнавальної задачі, але й на більш високі (дидактична, виховна, розвиваюча) цілі, що окреслюються у цілях-еталонах. У свою чергу це зобов’язує розробників еталонних вимірників якості знань учнів з фізики враховувати ціннісно-орієнтаційну, світоглядну та практично-прикладну значущість конкретного навчального матеріалу. Вивчалися питання, пов’язані з різними чинниками впливу освітнього середовища (цільова навчальна програма; тематичні тестові завдань
еталонного характеру; проектно-пошукові, проектно-творчі та ігрові елементи навчання; врахування самооцінок учнів тощо) на
результативність, а отже, керованість, навчанням фізики. Проводились також анкетування, опитування, інтерв’ю серед учнів та учителів з метою встановлення порівняльних оцінок щодо результативності навчально-пізнавальної діяльності та витрат часу у навчанні фізики за пропонованою нами традиційною методиками навчання.

В організації навчальної роботи виходили, перш за все, з використання цільової програми, розроблених матеріалів та описаної М.В.Кларіним технології повного засвоєння навчального матеріалу [68, с. 52-55]. Поряд з цим. для забезпечення різних розв’язок методологічного, процедурного, змістовного, методичного, інформаційно-технологічного характеру, спиралися на створені та апробовані схеми: стратегії об’єктивізації процесу навчання фізики, етапів та результатів засвоєння навчального матеріалу за параметрами усвідомленості, стереотипності та пристрасності, загальної схеми управління у навчанні фізики, технологічної схеми управління первинним засвоєнням навчального матеріалу, цілей-еталонів для поточного, тематичного та підсумкового контролю з фізики, матриць цільових навчальних програм з фізики і т. ін. Поточний контроль рівня засвоєння навчального матеріалу теми здійснювали, орієнтуючись на цілі-еталони, визначені для конкретного уроку, тематичний – для теми в
цілому. Основне завдання поточного контролю, який здійснюється у ході вивчення теми, зводилось до діагностування рівня готовності учнів до засвоєння конкретного навчального матеріалу, встановлення ступеня адекватності самооцінок та коригування результатів навчально-пізнавальної діяльності учнів відповідно до цілей-еталонів, визначених для кожної пізнавальної задачі на конкретному уроці.

Проведені опитування, анкетування та спілкування з учнями, стосовно з’ясування їхнього відношення до застосованої методики управління навчанням фізики, не дали жодного негативного результату. Опосередковане підтвердження позитивного відношення учнів до такої методики навчання також відстежується за фактами поліпшення виконавської діяльності та сформованості механізмів саморегуляції і самооцінки у навчанні учнів, що корелює з висновками досліджень Е.Страчара, О.К.Осницького, та ін.

До найбільш вагомих результатів дослідження відносяться висновки про необхідність чіткої цілевизначеності у навчанні фізики та регулярність фіксації результатів навчання, іншими словами, це означає, що освітнє середовище (як умови і засоби, навчання) має задовільняти можливості досягнення учнями завчасно до даного результату у навчанні фізики, тобто фіксованими (постійними); повинні стати не умови і засоби, а результати навчання.

В ході дослідження також можна утвердитись у справедливості висновку, що тільки те що пройшло через власну діяльність суб’єкта, залишає у його почуттєвому та мислительному досвіді певні «сліди-знання». Пересвідчуємось, також у тому, що якщо первинні суб’єкт-об’єктні перетворення у ході засвоєння конкретної пізнавальної задачі не відбулися, то даремно вести мову про досягнення у навчанні цілей вищої валентності (дидактичної, розвиваючої, виховної), бо при цьому втрачається опорна основа, для глибшого проникнення (як на раціональному, так і на почуттєвому рівнях) у сутність фізичних явищ, процесів, законів, теорій тощо. Цікаві дані отримуються на рівні локального експерименту: як тільки той чи інший учень (який мав значні прогалини у знаннях, перш за, все, з фізики) переводився на навчання в режимі репетиторства репетитором міг бути не тільки вчитель, але й педагогічно здібні і відповідно зорієнтовані учні), коли бралися до уваги такі чинники як індивідуальний робочий темп, рівень домагань (самооцінка), виконавська діяльність і та. ін., то, в кожному окремому випадку, ми обов’язково досягнемо прогнозованого результату навчання. При цьому
виникали такі побічні позитивні ефекти як підвищення індивідуального робочого темпу і виконавської діяльності, що вказує на адекватне реагування учнів на впливи (предметного та інформаційно-технологічного характеру) освітнього середовища Отже проглядається можливість управління результатами навчання враховуючи індивідуальні діяльнісні характеристики учня, та створюючи для цього відповідне освітнє середовище. Підвищення ефективності і навіть повне засвоєння навчального матеріалу, в умовах чіткої зорієнтованості на фіксовані результати навчання фізики, зумовлюється вмотивованою активністю (репродуктивною, евристичною, креативною) школяра та забезпечується цілеспрямованими суб’єкт-об’єктними перетвореннями в предметі конкретної пізнавальної чи навчальної фізичної задач (предметно-змістовного, змістовно-діяльнісного та особистісно-діяльнісного характеру). Доцільне спрямування цих процесів задається через відповідне до існуючого стандарту фізичної освіти освітнє середовище, тобто – визначається його інформаційно-технологічною (технології активного навчання та управління ним) та матеріальною (навально-матеріальна база та навчально-методичний комплекс) структурними складовими. При цьому функції учня, як суб’єкта діяльності, в навчанні фізики поступово змінюються (за принципом заміщення) від таких, які властиві суб’єкту-виконавцю до тих, що притаманні суб’єкту-діячу (творцю, досліднику). Однак було б необачним надіятись, що досить розробити певну дидактичну модель-матрицю. забезпечити її належну трансляцію та впровадження в навчанні і одразу ж отримаємо прогнозований ефект. Цього не станеться, якщо не будемо враховувати індивідуальних особливостей учнів за стилем навчально-пізнавальної діяльності, типом характеру, самооцінкою власних можливостей, мірою домагань, сформованістю світоглядних позицій тощо та їхньої диференційованості за способами мислення, робочим темпом, виконавською діяльністю, прогалинами в знаннях і т. ін. Тобто, шаблонізація навчально-пізнавальної діяльності учнів (особливо – в навчанні фізики як науки діалектичної, світоглядної) не може бути ніяким чином виправданою. Тим не менше, на освітнє середовище (як категорію, що пов’язана з організаційною складовою навчально-пізнавальної діяльності та технологічним забезпеченням цілеспрямованого формування особистісних якостей учня, відповідно до фіксованих результатів навчання фізики) певні стандартизовані вимоги не тільки можуть, але, повинні бути накладені. Згідно з деякими передбаченням унормуванню підлягає, перш за все, технологічне забезпечення засвоєння навчального матеріалу на проектованому рівні. Суть такої норми стандарту для окремої дидактичної одиниці (конкретної навчальної теми шкільного курсу фізики) зводиться до наступного: завдання цільової навчальної програми з конкретної навчальної теми курсу фізики, у якій визначені цілі-еталони засвоєння навчального матеріалу як в рамках кожного окремого уроку, так і по завершенню вивчення даної теми;

  • ознайомлення учнів з загальною стратегією і особливостями вивчення конкретної дидактичної одиниці навчального матеріалу;
  • здійснення навчання, орієнтованого на всі види активності репродуктивної, евристичної, креативної) школяра;
  • забезпечення (з діагностичною метою) регулярного поточного контролю та оцінки його результатів:
  • виконання коригуючих навчальних процедур з учнями, що не досягли засвоєння навчального матеріалу на рівні визначених цілей еталонів;
  • проведення перевірки засвоєння навчального матеріалу теми чи розділу) на основі тематичного тесту еталонного характеру.

    За таких умов навчальний цикл засвоєння будь-якої дидактичної одиниці курсу фізики набуває ознак постійно відтворюваної побудови навчального процесу.

    Аналіз технологічних особливостей та наслідків навчання за експериментальною методикою показує:

    запорукою гарантованого досягнення учнем конкретної мети-еталону в навчанні фізики є приведення у відповідність його пізнавальних можливостей з потребами;

    коригуючі навчальні процедури необхідно виконувати одразу ж як тільки фіксується факт (відповідне тестування у ході поточного контролю) не повного засвоєння навчального матеріалу на рівні проектованої мети-еталону;

    учні позитивно оцінюють еталонні вимоги у навчанні (їхні оцінки: стало зрозуміло, чого від мене хочуть; завжди ясна мета і шлях до неї; знаю, що і в якій послідовності треба робити; кожен може обрати свій шлях у навчанні; зникла невпевненість у своїх діях; постійно відчуваю чиюсь готовність мені допомогти; повірив у те, що «не святі горшки ліплять»; забув, що треба щось у когось списувати і т. ін.);

    ті, хто не досяг проектованого рівня охоче погоджуються на відповідні репетиторські та консультативні послуги як з боку учителя, так і з боку педагогічне здібних учнів, які оволоділи потрібним рівнем фізичного знання; сформованість прогнозованої якості фізичного знання та самооцінки забезпечується адекватним до цих потреб освітнім середовищем (клімат співпраці і посильності навчальних завдань, належна інформаційно-технологічна і матеріально-технічна підтримка навчального процесу);

Зорієнтованість на когнітивні, операціонально-діяльнісні, термінальні, афективні та психомоторні цілі, навіювання ціннісно-нормативних відношень, використання алгоритмів (елементи програмованог навчання) та евристик – основні механізми цілеспрямованого управління навчально-пізнавальною діяльністю старшокласників у навчанні фізики.

2.2 Технологічний аспект використання еталонних вимірників якості знань

Основна мета освіти сьогодні – розвиток творчої особистості. Але запропонувати єдиного стандартного шляху, слідуючи якому можливо було б розвинути в усіх учнів творчі здібності, не можливо. Кожен учень має індивідуальні задатки і здібності, і досягнути творчого рівня можна орієнтуючись на психолого-фізіологічні особливості кожного. Тому пропонуємо здійснити це шляхом використання еталонних вимірників якості знань.

У кожного учня шлях досягнення творчого рівня (вищого еталону) – свій. Задача вчителя – помітити цей шлях і допомогти тому, хто навчається, направити його навчально-пізнавальну діяльність у правильне русло, скорегувати його пошук. Одним словом – створити оптимальні умови для того, щоб активізувати його діяльність, і уникнути таких негативних явищ, як пасивність, стандартність мислення, одноманітності навчального матеріалу. Для того, щоб діяльність учня обрала вірний напрямок, учень повинен мати певний орієнтир, мету. Згідно даної мети учень і повинен діяти.

Для виділення мети на кожному етапі навчання Атаманчуком П.С. в [6,8] розроблена цільова програма, виходячи з якої навчальний матеріал (пізнавальна задача) розглядається як мета, визначена об’єктивно предметними умовами її досягнення. Кожній пізнавальній задачі в кінці програми ставиться еталон – рівень засвоєння даної задачі – на уроці і після вивчення всієї теми.

Використання цільової програми в навчально-пізнавальній діяльності чітко визначає цілі, на які повинен орієнтуватись учень в ході уроку і під час вивчення теми.

Нами пропонується така організація роботи, при якій цільова програма завжди б знаходилась в полі зору учнів. Її можна виготовити на плакаті, який
розташувався б на стіні фізичного кабінету, і по ходу того, як змінюються теми вивчення ШКФ, змінювати таблиці. Звичайно, це клопітка справа, адже ШКФ містить в собі немало тем, але виходячи з того, що 80% інформації, яку сприймає людина, це інформація, одержана через орган зору, то розміщення програми перед очима учнів було б досить ефективним. Якщо при вирішенні цього питання виникають певні проблеми організаційного чи матеріального характеру, то можна вчинити наступним чином: цільову програму можна виготовити в такій кількості примірників, щоб кожен учень мав можливість користуватись нею особисто. Програма повинна прикріплятись в робочий зошит з фізики, і учень завжди має доступ до неї.

Орієнтуючись на еталони, вказані в цільовій програмі вчитель розробляє систему завдань, щоб досягти даного рівня на уроці і в ході вивчення цієї теми.

Як було уже сказано, кожен учень іде своїм шляхом до розвитку творчо-пошукової активності, і залежно від індивідуальних психолого-фізіологічних особливостей цей шлях проходить через різні етапи.

Працюючи з класом, вчитель не може орієнтуватись на середнього учня, якщо він має на меті в кінцевому результаті досягти мети розвитку творчої особистості.

Учень повинен відчувати з боку вчителя особливе піклування і зацікавлення в його результатах. Тобто вчитель регулярно перевіряє домашнє завдання; окремим учням доручає особливі доручення, і обов’язково дає вказівки щодо їх виконання (залежно від рівня знань учня ці вказівки мають різну глибину і деталізацію); підбирає завдання для оперативного, поточного та тематичного контролю, – мається на увазі, що всі ці завдання мають еталонний характер.

Але схема руху учня від нижчого (Н), оптимального (О) і до вищого (В) рівня засвоєння знань не може бути стандартною і в рамках одного, конкретно визначеного параметра (усвідомленість, стереотипність і пристрасність). Цей шлях може набувати найрізноманітніших форм та ракурси. Учень може підійматись з (Н) на (О) і знову опускатись на (Н), досягати (В) і повертатись до (О); інший учень, навпаки, може звершувати свій шлях стрибкоподібно вгору, а хтось покроково засвоюючи кожен етап, рівень за рівнем впевнено прямує до вищого рівня і творчо проявляє свої знання у переконаннях (П), уміє застосовувати знання (УЗЗ), та у навичках (Н). Задача вчителя полягає у визначені еталонів і в управлінні навчально-пізнавальною діяльністю учнів, щоб впритул наблизитись до найвищої мети навчання – еталону звичка (3В). Цим самим забезпечити виконання ще однієї освітньої мети – “навчитись вчитись”, тобто перевести процес пізнання в само регульоване протікання, виробити звичку в того, хто навчається до самоосвітньої, творчо-пошукової діяльності протягом всього свого життя, як необхідної потреби.

“Розкриття учнем змісту еталонів контролю, формування у них вмінь самостійно оцінювати своє просування у навчанні забезпечує адекватність якості засвоєння конкретної пізнавальної задачі кожним учнем вимогам проектованого еталону. Це означає, що зовнішній контроль у таких умовах поступово інтерпретується у самоконтроль. Необхідними умовами переведення контролю у самоконтроль також є:

  1. Максимум поваги і максимум вимогливості до особистості учня у процесі його навчально-пізнавальної діяльності;
  2. Забезпечення матеріальної, операційної та психологічної готовності учня до засвоєння кожної пізнавальної задачі…

Якщо навчально-пізнавальну діяльність постійно корегувати відповідно до критеріїв (еталонів), що відображають собою ієрархію особистісних психічних новоутворень (набутків), використовуючи цільові навчальні програми та відповідні дидактичні пакети (навчальний посібник, збірник, програмований продукт тощо), то управління навчанням стає настільки оперативним, гнучким і детермінованим, що вдовольняє вимогу надійного забезпечення виходу на досягнення програмованих результатів у навчанні” [8с.97-98,9].

2.3 Методика забезпечення еталонних вимог у навчанні

Зовсім недоречно очікувати будь-яких суттєвих особистісних набутків учня, якщо виключити з навчальної практики контроль. Але і контроль, такий, що не став органічним компонентом навчання, також користі приносить небагато. Говорити про сприятливий вплив контролю на успіх навчальної діяльності учня можливо лише тоді, коли контроль стає невід’ємною частиною самого процесу навчання, здійснюється систематично, орієнтований на певний зразок (еталон) дій, що однаково чітко сприймається як вчителем, так і самим учнем. Під еталонним підходом у навчанні розуміємо таку організацію навчальної діяльності на основі здійснення контролю і формування самоконтролю, внаслідок якої досягається максимальне наближення рівня засвоєння навчального матеріалу кожним учнем до еталонного рівня. Це стає можливим у випадку формування таких дій, коли «… учень навчається самостійно співвідносити навчальні дії і їх результати з заданими умовами, встановлювати їх рівень і повноту свідомо визначати недоліки і позитивні сторони своєї роботи і уявляти її можливі результати» [60; 37]. Отже, говорити про будь-які набутки учнів у зв’язку з конкретною пізнавальною задачею можливо лише у тому випадку, коли він здійснює конкретні дії по перетворенню предмета задачі. Для того, щоб цей факт став нормою навчальної діяльності, необхідно розвинути в кожному учневі пізнавальну активність, саме таку активність, яку, на думку Т.І.Шамової, «… слід розглядати і як мету діяльності, і як засіб її досягнення, і як результат». Активність учня в навчанні базується на зацікавленості до об’єкта своєї діяльності. Тому, невипадково питанню інтересу в навчанні приділялась і приділяється така пильна увага багатьох психологів, педагогів, а також діячів більш широкого плану. Пропонуються різноманітні способи спонукання дітей та підлітків до навчальної діяльності на основі виховання в них стійкого пізнавального інтересу до такої. Орієнтуємося на дослідження Н.Г.Морозової, зокрема у тій її частині, де виділяються такі умови, які сприяють виникненню та розвитку пізнавального інтересу:

1) створення сприятливих об’єктивних, матеріальних передумов (обладнання уроків і т.п.);

  1. забезпечення самих необхідних попередніх знань та умінь;
  2. підготовка психологічних передумов у вигляді: а) позитивного емоціонального ставлення до діяльності, предмета, вчителя; б) свідомого ставлення до предмета, розуміння його практичного значення, перспектив розвитку»

2.3.1. Реалізація еталонних вимог за параметром пристрасності

В курсах фізики та хімії в школі учні ознайомлені з початковими відомостями про будову речовини і можуть їх застосовувати для пояснення багатьох явищ об’єктивної дійсності. В наступному вивченні окремих питань, тем і навіть цілих розділів у курсах з технічної механіки, загальної електротехніки з основами електроніки, технології металів та конструкційних матеріалів, основ теплотехніки і гідравліки тощо передбачається використання учнями основних положень, законів, теорій на рівні вищого ступеня особистісних набутків, тобто переконань. Значить, переконання — це той рівень засвоєння названої пізнавальної задачі, котрий необхідно запроектувати у навчальних програмах курсів фізики для середньої школи і технікуму. З цього витікає, що перевірка засвоювання даної пізнавальної задачі повинна бути спрямована не на просту репродукцію основних положень, законів, теорії, а на те відношення в предметі задачі, котре потрібно сформувати у даному випадку. Таке відношення можливо створити на основі емоційного розгортання пізнавальної задачі в її цільових аспектах, коли учень усвідомлює, що знання, які складають зміст задачі мають для нього особистіший відтінок, тісно пов’язані з його майбутнім, у соціальному розумінні цього слова. Для підсилення ефекту пристрасності, в своїй практиці використовуємо, в тісних зв’язках з об’єктом пізнання, різні історизми, професійно та соціально значущі факти, відштовхуємося від розгляду локальних та глобальних проблем людства.

Перед тим, як розглянути характерні етапи розвитку пізнавальної задачі, сформулюємо дидактичну та виховну цілі, що переслідуються її розв’язком. Дидактична мета: пізнання фізичної сутності основних положень, законів, теорії. Виховна мета: формування в учнів стійких світоглядних уявлень про суть та роль в науці і виробництві основних фізичних положень, законів, теорій.

На заняттях учні отримують завдання для повторення матеріалу з фізики та хімії, що вивчався раніше і має пряме відношення до виділеної пізнавальної задачі. Оскільки, в кінці кінців, у пізнавальній задачі нас цікавить формування особливої пристрасності до її об’єкту, то в плані домашнього повторення необхідно орієнтуватися на завдання, що вимагають особистісного ставлення учня до змісту задачі, наприклад:

  1. поміркуйте, якими факторами можна підтвердити думку про
    те, що молекули будь-якої речовини мають певний розмір;
  2. проведіть досліди з різними речовинами, котрі б свідчили про
    існування у них міжмолекулярних проміжків;
  3. проведіть або запропонуйте дослід, що підтверджує факт руху
    молекул речовини;
  4. проведіть досліди, що підтверджують існування сил притягання та відштовхування між молекулами.

    Об’єм домашніх завдань при цьому встановлюється, виходячи з порад М.В.Антропової відносно загальної тривалості навчального навантаження (денного та тижневого) у рамках вікової норми; згідно з Ю.Польциним, на зміст домашніх завдань накладається такі вимоги, щоб можливо було говорити про виховання за їх допомогою активності та ініціативи в плануванні та організації навчальної праці та контролю (а точніше — самоконтролю) за нею; використовується також рекомендації В.Л.Вив’юрського щодо відбору змісту та методів домашньої навчальної роботи. Оскільки кожен учень, з числа тих, хто старанно виконував вказівки до домашнього повторення, повинен пройнятись певною мірою пристрасності по відношенню до зробленого, то є резон провести активну актуалізацію (пояснення результатів дослідів, залучення до дискусії, розв’язання експериментальних завдань) матеріалу. Проведення та пояснення оригінальних дослідів, втягування в дискусію з конкретного питання, переконлива відповідь учня на характерне запитання, націлювання учня на пошук.

— Все це сприяє актуалізації знань у психіці навіть тих учнів, що я деяких причин не виконали завдання на повторення попереднього, а в навчальній практиці з цим неможливо не рахуватись. У нашому випадку забезпечити досягнення окресленої мети з допомогою запитань-завдань, які ми вивішуємо на дошці або висвічуємо на екрані:

  1. які можна рекомендувати досліди та способи, крім книжкових, для визначення розмірів молекули довільної речовини?
  2. як можна підтвердити факт руху молекул у речовині?
  3. порекомендуйте засоби виявлення сил міжмолекулярного притягання та відштовхування для твердих, рідких та газоподібних речовин?
  4. які є у кого ідеї, проекти або пропозиції відносно конструкцій саморобних приладів для показу та використання описаних вище згаданих фізичних явищ?
  5. на сьогоднішній день людині вдалось створити ряд приладів набагато чутливіших органів чуття. Це — мікроскоп, фотоелемент, сейсмограф, термометр. Тільки одне чуття — нюх, немає поки-що рівного собі конкурента у технічному втіленні. Маємо підстави чекати в цьому напрямі нових винаходів. Пропонуємо подумати над
    цією проблемою кожному; ваші ідеї, проекти, пропозиції і т.п. будуть детально проаналізовані.

    В процесі актуалізації почуттєвого досвіду минулого, викладач повинен звертати особливо увагу на самостійність та оригінальність мислення учнів, на здатність захищати, відстоювати свою точку зору, бачити замасковані сторони явища. Особливо цінною є діяльність педагога, спрямована на розвиток творчих здібностей учня до конструювання та моделювання. Суть такого типу завдань полягає не тільки і не стільки в вишуковуванні нових способів і засобів скільки в перебудові «… самих цілей, з позиції і на основі яких виявляються вже ці нові засоби і способи розв’язування» [193, 92].

    У своєму відгуці про виставку «Юні техніки — на допомогу школі» (1940) П.Л.Капіца закликав розвивати такі якості особистості учня через залучення його у творчу роботу по конструюванню саморобних приладів для проведення різноманітних фізичних дослідів. «Значно кращий прилад, який побудований кустарно, найпростішими засобами, але дотепно і самостійно, ніж точна і акуратна копія з курсу фізики, виконана тим же учнем.

    Вчителі не повинні боятися нерозв’язних задач: важливо, щоб вони пробуджували живу думку, апелювали до емоцій учнів, продовжувати поглиблення змісту пізнавальної задачі. На дошці або на екрані відображаються основні фізичні положення, закони, теорії будови речовини, які складають у нашому випадку рівні розуміння головного на прикладі МКТ:

    1. всі види речовини складаються з молекул, між якими є деякі проміжки;
    2. молекули в будь-якій речовині неперервно і хаотично (безладно) рухаються;
    3. на невеликих відстанях між молекулами (атомами) діють як сили притягання, так і сили відштовхування; природа перших—електромагнітна, других — квантомеханічна.

    Одразу ж обмовимося, що процес актуалізації почуттєвого досвіду та розгортання пізнавальної задачі неможливо собі уявити як процеси яким-небудь чином розмежовані у просторі або часі. Нормально вони протікають у такому поєднанні, коли не нав’язливо, самим природним чином, через вплив на емоційну сферу учня спочатку намічаються, а пізніше закріплюються у його психіці сліди, що ведуть від минулого досвіду до майбутнього через теперішній. Тому, роблячи наголос на соціальній значущості знань даної пізнавальної задачі та, актуалізуючи досвід минулого, ведемо лінію на розгортання навчального матеріалу в напрямку, що нас цікавить. Очевидно, на самій початковій стадії розгортання пізнавальної задачі потрібно наголосити, що в наш час людині доводиться враховувати та використовувати розв’язки різноманітних проблем. Важливо показати, як та або інша проблеми прямо чи побічно торкаються інтересів того покоління людей, до якого належить сам учень.

    У завершальній частині розгортання пізнавальної задачі передбачається одна або декілька навчальних задач, що сприяють її засвоєнню на окресленому або близькому до окресленого рівнях. У нашому випадку такими будуть навчальні задачі іншої якості ніж ті, що
    використовувались при актуалізації почуттєвого досвіду минулого. Це завдання, предмет яких вимагає до себе активного ставлення учня. Варто заохочувати будь-яку думку, будь-яку дію учня, які відображають та формують його світоглядну позицію. Обстановка, забезпечує можливість довірливих висловлювань (дій), створює оптимальні передумови для об’єктивного управління ходом думок та емоцій учня.

    Як правило, одразу ж учні починають висувати різноманіття пропозиції, припущення, заперечення, ствердження і т.д. Різні однозначності, лаконізми та категоричності у відповідях одразу ж аналізуємо і відкидаємо, всіляко заохочуючи міркування повні та обґрунтовані.

    Коментуючи відповіді учнів, учитель зобов’язаний дати кожній з них правильну наукову оцінку, вказавши при цьому, хто і чому найбільш близький до істини.

    Варіанти еталонних завдань можуть бути різними, але в кожному випадку вони мають відповідати тому, щоб учень міг виявити своє особисте ставлення до об’єкту пізнання та готовність захищати власну світоглядну позицію.

    У план домашнього завдання, стосовно даної пізнавальної задачі, крім роботи над підручником, включаємо роботу по виготовленню саморобних приладів для виявлення сил міжмолекулярного притягання та відштовхування, розбір навчальної задачі, розглянутої у класі. Залишається також творче завдання, яке не може якось чітко регламентуватися: розв’язок або просто цікава ідея можуть з’явитися під час прогулянки та читання художньої книжки, у ході перегляду наступної телепрограми та під час гри у футбол. Цей план може бути оголошений одразу ж після розгляду пізнавальної задачі або в кінці навчального заняття. Бажано вказати орієнтований час на виконання кожного завдання.

    2.3.2. Реалізація еталонних вимог за параметром стереотипності

    Розглядаючи яку-небудь пізнавальну задачу ми бачимо, що вона має попередні внутріпредметні та міжпредметні зв’язки з курсами попередніх класів, тем та ін.: природознавство, географія, трудове навчання, фізика, хімія та інші.

    Але якщо об’єкт пізнання знаходиться у певних міжпредметних зв’язках, звернутих до минулого досвіду, то для вироблення кінцевої стратегії засвоєння пізнавальної задачі в даний час необхідно проаналізувати, в яких зв’язках вона перебуває і з майбутнім досвідом.

    Певна пізнавальна задача тісно пов’язана з курсами інших дисциплін, що вивчались раніше чи будуть іще вивчатись. Таким чином, якщо враховувати, досвід минулого, то легко бачити, що кінцевим рівнем засвоєння пізнавальної задачі, винесеної на розгляд, повинна стати навичка: учень навчається автоматично користуватися поняттями в різноманітних випадках, де доводиться мати справу з їх застосуванням. Це говорить про те, що пізнавальна задача має для учня певного контингенту практичну та професійну значимість і тому її розгортання повинно відбуватися за параметром стереотипності та носити алгоритмічний (мнемічний характер: актуалізуючи досвід минулих умінь, треба підвести учня до відкриття алгоритму розв’язання пізнавальної задачі.

    Проектуючи рівень засвоєння пізнавальної задачі, будемо виходити з того, що досягнення рівня навички здійснюється у наступних загально технічних та спеціальних курсах навчальних дисциплін. В курсі фізики необхідно створити належну базу для цього. Зрозуміло, що такою передумовою є нормативний рівень засвоєння пізнавальної задачі — повне володіння знаннями (ПВЗ).

    Пізнавальна задача може належним чином функціонувати, коли учень та викладач чітко бачать поставлені перед ними цілі. Визначивши головні для параметру стереотипності дидактичну та розвиваючу мету, вкажемо на характерні особливості засвоєння певної пізнавальної задачі. Дидактична мета: пізнання фізичного змісту поняття, яке вивчається. Розвиваюча мета: створення передумов для використання на рівні навички понять з теми яка вивчається.

    Як вже зазначалось, умовою функціонування пізнавальної задачі, яка має виражену професійну значущість, є діяльність, спрямована, перед усім, на актуалізацію досвіду попередніх умінь. Зокрема, в деяких прикладах використовуємо вже існуючі вміння учнів. Покажемо це на прикладі вивчення теми “температура, вимірювати температуру тіла за допомогою термометра, внутрішня енергія тіла”

    Тому на попередніх заняттях пропонуємо учням завдання:

  6. який принцип покладений в основу дій термометра?
  7. як можна виміряти температуру тіла?
  8. дайте якісну оцінку величини внутрішньої енергії будь-якого
    тіла в залежності від температури, від його агрегатного стану;
  9. назвіть відомий (невідомий більш бажаний) спосіб використання внутрішньої енергії будь-якого тіла для певних цілей.

    У процесі обговорення цих завдань у класі, використовуючи основні положення молекулярно-кінетичної теорії будови речовини, спрямовуємо хід думок учнів у такому руслі:

    1. молекули довільної речовини знаходяться в безперервному хаотичному русі, що називається тепловим. Середня швидкість такого руху, а точніше середня кінетична енергія молекул визначає ступінь нагрітості тіла або його температуру;
    2. для об’єктивної оцінки температури тіла у рідинному або газовому термометрах використовується принцип зміни об’єму рідини або газу в залежності від ступеня їх нагрітості;
    3. щоб судити про температуру тієї чи іншої системи, необхідно
      привести термометричне тіло термометра, — рідина, газ, — у теплову рівновагу з цією системою. Температура виступає як параметр рівноважного стану;
    4. сумарна кінетична (що визначається температурою тіла) та
      потенціальна (що визначається взаємним положенням молекул речовини) енергії молекул речовини визначають його внутрішню
      енергію;
    5. зміна внутрішньої енергії речовини (тіла), таким чином, може
      проходити як за рахунок зміни його температури, так і за рахунок
      зміни його стану (тверде тіло, рідина, газ).

    Фактично цей алгоритм при умілому використанні викладачем відповідних мобілізуючих та керівних функцій, відкривають самі учні. Залишається, можливо, зафіксувати його у конспекті та розглянути декілька навчальних задач на закріплення фізичної суті поняття температури та внутрішньої енергії тіла. Пропонується, наприклад, навчальна задача такого характеру:

    «Рівні маси води та вуглекислого газу мають однакову температуру. Чи може це означати, що середня швидкість руху та внутрішня енергія молекулі цих речовин однакові?»

    Якщо учень самостійно включає головну ланку задачі в інформаційні зв’язки з минулим досвідом та правильно використовує ці зв’язки і самі поняття для розв’язку відповідним чином підібраних навчальних задач, то це відповідає вимогам еталонного рівня, рівня повного володіння знаннями. Для запропонованої навчальної задачі прагнемо до отримання приблизно такої відповіді:

    «Температура тіла визначається середньою кінетичною енергією молекул цього тіла, а внутрішня енергія тіла визначається сумою кінетичної та потенціальної енергії усіх молекул даного тіла (рівень розуміння головного). Можна однозначно стверджувати, що якщо середня швидкість молекулі будь-якої речовини збільшується чи зменшується, то відповідно збільшується чи зменшується його температура. Однак це ще не означає, що якщо будь-які речовини мають однакові температури, то середні швидкості молекул цієї речовини будуть однакові. Справа у тому, що молекулярні маси різних речовин, як правило, неоднакові. Так, у нашому випадку, молекулярна маса води 18, а вуглекислого газу 44. Це свідчить про те, що при умові рівності середніх кінетичних енергій молекул цих речовин, більшу середню швидкість будуть мати молекули меншої маси, тобто молекули води.

    Таким чином, якщо температури речовин однакові, то середня швидкість молекул води приблизно у 1,6 разів більша середньої швидкості молекул вуглекислого газу. В нас немає також підстав стверджувати, що внутрішня енергія цих речовин однакова, якщо однакові їх маси та температури. У рівних кількостях різних речовин з неоднаковими молекулярними масами, як неважко бачити, знаходиться різна кількість молекул цих речовин. А це значить, що сума кінетичних енергій всіх молекул однієї речовини не дорівнює сумі кінетичних енергій всіх молекул другої речовини. Не може бути рівності сум потенціальних енергій всіх молекул першої та другої речовини. Адже потенціальна енергія молекул визначається їх взаємодією. А для молекул рідини та газу (як у нашому випадку) умови на цей рахунок далеко не однакові. Як наслідок, у кількостях води та вуглекислого газу, однакових за масою та при однаковій температурі, внутрішня енергія молекул цих речовин різна.

    Така, чи близька до такої, відповідь на еталонне завдання можуть слугувати свідченням того, що пізнавальна задача розв’язана на проектованому рівні — рівні повного володіння знаннями. Для закріплення рівня засвоєння, досягнутого на уроці, як домашнє завдання учням можна порекомендувати, наприклад, таку навчальну задачу:

    «Середня швидкість руху молекул ацетилену та оксиду сірки однакова для обох газів. Чи можна стверджувати, що однакові маси цих речовин мають однакову температуру і внутрішню енергію ?»

    2.3.3. Реалізація еталонних вимог за параметром усвідомленості

    Розглянемо пізнавальну задачу “Броунівський рух у газі”. Характерними для даної пізнавальної задачі є внутріпредметні зв’язки з курсами фізики 7-8 класу (броунівський рух, три стани речовини, відмінності в будові твердих речовин, рідин і газів, зміна агрегатних станів речовини). Спостерігаються також і наступні (перспективні) внутріпредметні зв’язки в курсі фізики для ВУЗів (вимірювання швидкості руху молекул, дослід Штерна, розподіл молекул за швидкостями їх хаотичного руху, довжина вільного пробігу молекули в газі, тиск газу, фізичні умови, що існують у газових туманностях та багато інших). Пізнавальна задача “Броунівський рух у газі” в найбільшій мірі носить пізнавальний характер, а також має бути добре усвідомлена. Відомо також, що усвідомлення навчального матеріалу найкраще забезпечується проблемним методом навчання, при якому вищим рівнем засвоєння є уміння застосовувати знання.

    Таким чином, якщо врахувати, що броунівський рух є одним з важливих явищ, що підтверджують справедливість молекулярно кінетичної теорії, то прийдемо до стандартизованої вимоги засвоєння пізнавальної задачі на рівні уміння застосовувати знання (УЗЗ), на такому рівні, коли учень може творчо використовувати головну ланку обраної пізнавальної задачі в нових навчальних ситуаціях.

    Дидактична мета: пізнання обґрунтованих причин броунівського руху.

    Виходимо з того, що забезпечити психологічну готовність учня до розв’язання пізнавальної проблеми можливо тільки на основі чіткої актуалізації опорних понять та суджень, що знаходяться в інформаційних зв’язках із поставленою пізнавальною задачею. При такій актуалізації минулого досвіду, в зв’язку з моделлю кінцевої ситуації конкретної пізнавальної задачі, обов’язково приходимо до створення пізнавальних проблем. Вони можуть бути двох видів: один вид пізнавальних проблем — це, коли в процесі актуалізації певного теоретичного положення виникають протиріччя в зв’язку з кінцевою метою пізнавальної задачі; другий вид пізнавальних проблем полягає в тому що який-небудь висновок робиться на основі теоретичних суджень, але при цьому виникає проблема його перевірки експериментальним шляхом. Так, у випадку наведеної пізнавальної задачі приходимо до створення пізнавальної проблеми другого виду. Говорячи про те, що всі речовини складаються з молекул (атомів) і що ці частинки перебувають у безперервному хаотичному русі, використовуємо для підтвердження цього висновку історичний факт спостережень англійським ученим Броуном безладного руху завислих у воді маленьких частинок. Впевнюємося в правильності зробленого висновку для молекул рідини. Але газоподібний стан речовини відмінний від рідкого стану. Чи будуть молекули газоподібної речовини вест себе подібним чином, чи вони будуть вести себе по-іншому? Виникає потреба перевірити це експериментально. Засвоюючи пізнавальну задачу, необхідно в кінці кінців прийти до розв’язання вказаної проблеми. В даному випадку, як і в попередніх, звертаємося до минулого досвіду учнів. З цією метою учням пропонується згадати вдома про такі поняття: агрегатний стан речовини, його види; характерні особливості газоподібного стану речовини; про причини броунівського руху. Потрібно спиратись також на головні поняття і судження пізнавальної задачі “Основні положення молекулярно-кінетичної теорії”. З метою актуалізації минулого досвіду учнів пропонується (екран, плакат, дошка) така програма дій:

    1. дайте визначення агрегатного стану речовини; наведіть приклади речовин, що знаходяться в різних агрегатних станах;
    2. назвіть характерні особливості газоподібного стану речовини;
    3. чим можна пояснити той факт, що реальний газ заповнює
      наданий йому об’єм повністю?
    4. якими причинами зумовлюється броунівський рух частинок,
      завислих у рідині?

    Як показує досвід, у процесі обговорення запропонованих завдань учні легко дають визначення агрегатного стану речовини, наводять приклади речовин, що знаходяться в різних агрегатних станах, правильно вказують на характерні особливості газоподібного стану. Однак не всі учні і не відразу приходять до правильного висновку про те, що здатність газу заповнювати весь об’єм, який наданий йому, пояснюється хаотичним рухом молекул і практично відсутністю сил взаємного притягання між молекулами газу. В окремих учнів виникають труднощі при формулюванні основних причин броунівського руху: хаотичність руху молекул рідини, малість розмірів броунівських частинок.

    Завдання викладача полягає у тому, щоб, допомагаючи учням актуалізувати минулий досвід, у зв’язку з даною пізнавальною задачею підвести їх до постановки і розв’язання проблеми про характер руху молекул газу. Розмірковуючи теоретично, приходимо до висновку, що молекули в газах повинні рухатися хаотично. Чи підтверджується цей факт експериментально? Учні самі пропонують провести такий дослід. В якості броунівської частинки для газу обрати частинки диму, водяної пари чи пилу, які зависають у повітрі. Невелику циліндричну заглибину в предметному склі мікроскопа заповнити сумішшю повітря з димом. З іншого боку можна скористатись спеціальною камерою, що описана в книзі З.В.Сичевської «Вивчення основ молекулярно-кінетичної теорії і термодинаміки в середній школі», і при цьому учні робитимуть необхідні зарисовки (якщо в лабораторії є 10-15 мікроскопів, можна рекомендувати фронтальні індивідуальні спостереження). В ході здійснюваних спостережень учні самостійно приходять до висновку про те, що характер руху броунівської частинки в газі безладний, хаотичний, що причиною цього є хаотичний рух молекул газу, який обумовлює виникнення флуктуацій рівнодійної сил, діючих на ту чи іншу частинку з боку молекул газу.

    Якщо проблема розв’язана і пізнавальна задача засвоєна повністю, учням пропонується навчальна задача. Як було доведено вище, це має бути задача на вміння учня застосовувати знання в новій навчальній ситуації. Зокрема, пропонуємо як еталонну таку навчальну ситуацію

    “На прикладі атмосфери планет переконуємося, що газ може не мати стінок. Здавалось би, в такому випадку, він повинен звітрюватись і розсіюватись. Чому ж цього не відбувається насправді? Що можна сказати про густину атмосфери з висотою?”

    І прагнемо, стосовно до наміченого еталону, одержати відповідь такого змісту:

    «Атмосфера будь-якої планети являє собою газ, в якого лише одна стінка — поверхня планети. Це пояснюється безперервним хаотичним рухом частинок атмосфери (рівень розуміння головного) і присутністю сили тяжіння. Молекули атмосфери утримуються від розсіювання (розлітання) своїм тяжінням. Але при цьому, в зв’язку з хаотичним рухом цих частинок, відбувається своєрідний перерозподіл числа молекул з висотою атмосфери: верхні шари атмосфери спричинюють тиск на нижчі шари і зближують молекули цих, останніх, шарів атмосфери. Частинки, що знаходяться біля самої поверхні планети зазнаватимуть найбільшого тиску і тому густина атмосфери внизу буде найбільшою. Відомо, наприклад, що половина всієї маси земної атмосфери розміщена на перших 5,5км її висоти, в той час як земна атмосфера простягається на сотні кілометрів. Якщо в густих шарах атмосфери молекула пролітає між двома послідовними зіткненнями відстань, що вимірюється мікрометрами чи долями мікрометра, то в верхніх шарах ця відстань вимірюється багатьма кілометрами. Аналогічну картину перерозподілу за висотою можна
    спостерігати для дрібних частинок, зважених у рідині. Причини тут ті
    самі: броунівський рух та існування сили тяжіння».

    Схожий характер у змістовому плані повинні носити навчальні задачі для домашнього завдання. Наприклад, такий:

    «Дуже дрібні частинки більш важчі, ніж рідина, в яку вони занурені утримуються в ній у зваженому стані. При цьому ведуть вони себе подібно до молекул атмосфери, все більше ущільнюються від верхніх шарів до нижніх. Який механізм цього явища ?»

    Навчальний час, що залишається, як правило після викладення, використовують для таких цілей:

    1. треба зробити основні висновки і узагальнення з кожної
      пізнавальної задачі даного навчального заняття;
    2. необхідно оголосити, прокоментувати і виставити оцінки учням. При визначенні оцінки враховується активність і діяльність учнів у зв’язку з актуалізацією минулого досвіду і з засвоєння конкретної чи конкретних задач даного навчального заняття;
    3. бажано, деталізувавши план домашніх завдань, зупинитися н
      поясненні і рекомендаціях способів і засобів їх виконання.

      У план домашніх завдань повинні бути включені як завдання що витікають з даного навчального заняття, так і завдання, що визначаються характером змісту наступного заняття. З урахуванням останнього фактору, план домашнього завдання стосовно даного заняття може бути таким:

    1. робота з книгою (формулювання основних положень молекулярно-кінетичної теорії будови речовини, сутність понять температури і внутрішньої енергії, пояснення причин броунівського руху);
    2. аналіз розв’язків навчальних задач та інших видів робіт, виконаних у класі;
    3. виготовлення саморобних приладів;
    4. творчі завдання;
    5. розв’язання навчальних задач.

      Для повторення попереднього матеріалу в зв’язку з наступним навчальним заняттям “Кількісні характеристики молекулярного руху і самих молекул (атомів)”, зокрема рекомендувались такі завдання:

      1. молекула газу рухається з середньою швидкістю 400 м/с. Визначити час її руху між двома послідовними зіткненнями, якщо вона пролітає при цьому відстань 0,8 мікрометра;
      2. визначити лінійну швидкість кінчика секундної стрілки годинника, якщо її довжина 2 см;
      3. крапля нафти чи іншої маслянистої рідини на поверхні води утворює жирову плівку. Подумайте, як можна визначити товщину цієї плівки;
      4. бідон місткістю 36 літрів заповнений водою. Скільки в ньому кіломолів даної речовини;
      5. вістря голки має площу 0,2 кв. мм. Визначити тиск, створюваний нею, при проколюванні шкіри із зусиллям 2 Н.

     

    2.4. Врахування факторів, що впливають на

    проектування еталонів контролю у навчанні

    Під еталоном контролю навчальної діяльності або рівнем засвоєння навчального матеріалу розуміємо існуючий в суспільні свідомості зразок діяльності учня
    по засвоєнню конкретної пізні вальної задачі. На основі виділення таких головних якісних характеристик пізнавальної задачі, як пристрасність, стереотипність та усвідомленість і призначення для кожної з них критичних значень, були виділені та охарактеризовані сім можливих еталонів контролю навчальної діяльності учня. В таких умовах виникає технологічна задача: проектуючи еталони контролю для конкретної навчальної діяльності, бажано забезпечити оптимальне врахування факторів що впливають на її протікання. Однак ми усвідомлюємо те, що врахування всіх можливих впливів (у тому числі і стихійних) — завдання практично нерозв’язне. Тому зупинимося на головних фактора впливу: ціннісно-орієнтаційній значущості змісту пізнавальної задачі, внутрішньо предметних і міжпредметних її зв’язках, моделі майбутнього фахівця (кваліфікаційної характеристики спеціаліста). Питання про ціннісно-орієнтаційну значущість змісту навчального матеріалу безпосереднім чином пов’язане з мотивацією навчальної діяльності учня, із збудженням зацікавленості до конкретне пізнавальної задачі, що вивчається. Інакше кажучи, зміст пізнавальної задачі повинен мати ту
    або іншу значущість для учня, щоб він захотів взятися до її засвоєння. Без такого збудження, без наявного мотиву, навчання, як правило, не відбувається: немотивованих діяльностей не буває. В.О.Онищук пише з цього приводу, що без активної цілеспрямованої пізнавальної, практичної і ціннісно-орієнтаційної діяльності неможливе успішне засвоєння учнями знань

    Мотивацією навчальної діяльності в дидактиці та психології займалися різні дослідники: Ю.К.Бабанський, О.МЛеонтьєв, Г.С.Костюк, В.В-Давидов, М.ОДанілов, Л.І.Божович, М.І.Алексєєва, Б.П.Єсіпов, І.ЯЛернер, Н.О.Менчинська, Б.Ф.Баєв, СЛ.Рубінштейн, М.І.Скат-кін, М.І-Махмутов, В.О.Онищук, Н.Г.Морозова, Т.І.Шамова та інші. Виділяються різні групи взаємозв’язаних мотивів. Їх неважко дослідити. Так, якщо у Б.Ф.Баєва знаходимо виділення трьох видів мотивів: широкі суспільні мотиви, пізнавальні мотиви та мотиви, пов’язані з близькими до життя дітей обставинами, — то у праці В.О.Онищука виділено п’ять загальних видів, — широкі суспільні мотиви, комунікативні мотиви, пізнавальні мотиви, мотиви відповідальності та мотиви перспективи. М.І.Алексєєва виділяє два головних види мотивів: пізнавальні та широкі суспільні. За двома головними ознаками класифікує мотиви О.М.Леонтьєв: смислоутворюючі мотиви та мотиви-стимули. Але за зовнішніми термінологічними розходженнями у виділенні груп мотивів простежується загальна для усіх авторів тенденція, в основі якої лежить відношення мотиву до змісту пізнавальної задачі. В цьому легко переконатися, зробивши порівняльний аналіз видів мотивів, виділених у різних джерелах. Розглянемо для прикладу види мотивів у працях О.М Леонтьєва.

    Хоч у наведених роботах види мотивів іменують по-різному, але по своїй суті вони ідентичні: смислоутворюючі мотиви = внутрішнім мотивам; мотиви-стимули = зовнішнім мотивам. Відмінність їх полягає в тому, що у книзі О.М Леонтьєва мотиви співвідносяться з довільними видами діяльності, в той час як «Вікова і педагогічна психологія» виділяє зовнішні та внутрішні мотиви у співвіднесенні з навчальною діяльністю. Якщо у О.М.Леонтьєва мотиви, що надають навчальній діяльності особистіший зміст називаються смислоутворюючими, то «Вікова і педагогічна психологія» мотиви, які«… спонукають людину до навчання як до власної мети», тобто, мають особистісний зміст, небезпідставно відносить до внутрішніх мотивів.

    Таким чином, ми фактично прийшли до виділення двох груп мотивів:

    1. зовнішні = мотиви-стимули,
    2. внутрішні мотиви = смислоутворюючі.

    Стосовно до пізнавальної задачі ці мотиви виконують різні психологічні функції: перші — відіграють роль поштовху до розв’язання! пізнавальної задачі; другі — орієнтують процес на нові цілеутворення на кожному етапі її розв’язування. Види ж мотивів, що зустрічаються в різних працях, легко звести до цих двох груп. Дійсно, 1-шу групу мотивів складають: у Б.Ф.Баєва — суспільні мотиви та мотиви, пов’язані з близькими до життя дітей обставинами; у В.О.Онищука — широкі соціальні мотиви, комунікативні мотиви, мотиви відповідальності та мотиви перспективи; у М.І.Алексєєвої — широкі соціальні мотиви. Характерно, що 2-у групу тут складають мотиви, які всі три автори іменують пізнавальними. Тому цей різнобій у класифікації видів мотивів ми схильні пояснювати скоріше всього не відсутністю єдиного підходу в цьому питанні, а різноманітними цілями авторів.

    Таким чином, виділення 2-х груп мотивів здійснено у відповідності з ціннісно-орієнтаційною значущістю змісту пізнавальної задачі. З педагогічної точки зору оптимальному протіканню процесу повинні відповідати такі зміст та форма існування кожної пізнавальної задачі, які максимально сприяють формуванню в учня ціннісних набутків (життєві ідеали та образи, самовираження, самоутвердження тощо) і поведінкових орієнтацій, що визначаються «… вимогами, очікуваннями і можливостями, продиктованими суспільними умовами життєдіяльності людини». Отже, кожна пізнавальна задача для того, щоб спонукати учня до навчальної діяльності повинна мати для нього подвійну ціннісно-орієнтаційну значущість. Тільки в такому випадку навчальна діяльність учня буде з початку і до кінця мотивованою, а це значить здійснюваною.

    Значущість змісту пізнавальної задачі визначається, перш за все тим, на досягнення якої, — навчальної, дидактичної, виховної або розвиваючої, — мети вона орієнтована. Пізнавальна задача починає функціонувати, якщо вона своїм змістом спонукає учня до конкретних перетворень предмета задачі, відповідно до нормативних вимог, очікувань або можливостей, що закладені у навчальній програмі. У такій ситуації переслідується навчальна ціль, яка має, як правило для учня орієнтаційну значущість. Якщо навчальною програмою або системою навчальних дисциплін, що вивчаються у навчальних закладах, не передбачено досягнення більш високих цілей навчання, то в цьому випадку для управління процесом необхідно обирати еталони, які відповідають нижчим рівням сприймання пізнавальної задачі: наслідування, розуміння головного або заучування знань. Але це тільки у тому випадку має сенс, якщо дана задача буде зустрічатися або використовуватися на вищих ступенях навчання; якщо ж ні — то таку пізнавальну задачу слід було б просто вилучити з програми вивчення. Формування ж особистості в цілому відбувається на шляху досягнення ієрархічно більш високих цілей: дидактичної, виховної та розвиваючої. Якщо навчальною програмою передбачено, в зв’язку з даною пізнавальною задачею, більш глибоке проникнення у сутність об’єкта пізнання (ставиться дидактична мета), чого можливо досягти на шляху упорядкування, систематизування розумових операцій та розумових образів або, іншими словами, усвідомлення понять, суджень або умовиводів, що складають предмет пізнавальної задачі (в цьому її пізнавальна значущість), то в такому випадку найбільш доцільні еталони для контролю за параметром усвідомленості. Для досягнення виховної мети, коли суттєвими є відносини, що формують особистість учня, тобто коли зміст пізнавальної задачі має світоглядну значущість, еталони визначаємо за параметром пристрасності. і, на кінець, коли зміст пізнавальної задачі має практичну, професійну значущість, тобто сприяє розвитку, удосконаленню способів та операцій по перетворенню предмета задачі (розвиваюча мета) — найкращим орієнтиром у навчанні можуть стати еталони контролю за параметром стереотипності.

    Однак, орієнтуючись на значущість змісту пізнавальної задачі, ми не можемо ще призначити еталони контролю, що відповідають конкретним рівням засвоєння даної пізнавальної задачі, за винятком нижчих рівнів, які визначаються досягненням навчальної мети. Вищі еталони контролю можна призначити (або не призначати) тільки на основі глибокого аналізу внутріпредметних і міжпредметних зв’язків кожної конкретної пізнавальної задачі

    Перш ніж говорити про використання міжпредметних зв’язків для проектування еталонів діяльності учня, зробимо короткий підсумок:

    1) досягнення ієрархічно більш високих цілей (дидактичних, виховних та розвиваючих) можливо лише при умові досягнення навчальної мети (якщо немає ніяких перетворень у предметі задачі — не може бути й мови про досягнення будь-якої вищої мети, оскільки втрачається діяльніша основа знань);

    1. коли навчальна програма переслідує досягнення тільки навчальної мети, то для контролю навчальної діяльності учня призначаються нижчі еталони: наслідування, розуміння головного, заучування знань;
    2. для досягнення дидактичних цілей потрібно надати змісту задачі пізнавальну значущість та еталони контролю призначати за параметром усвідомленості;
    3. виховну мету можливо реалізувати на змісті пізнавальної задачі, що має світоглядну значущість, цінність для розвитку самостійного цілепокладання учня; при цьому еталони для контролю проектуються за параметром пристрасності;
    4. якщо зміст пізнавальної задачі має практичну, професійну значущість, то він сприяє розвитку операційної сторони діяльності учня, тому в цьому випадку контроль доцільно здійснювати за допомогою еталонів, що проектуються за параметром стереотипності.

    Тому мета проектувальника (розробника) полягає у тому, щоб у відповідності з “питомою вагою” конкретної пізнавальної задачі в загальній системі її зв’язків призначити відповідний рівень засвоєння (еталон контролю).

    Таким чином, проектування еталонів контролю (рівнів засвоєння) для конкретної пізнавальної задачі складається з таких етапів:

    1. встановлення параметра контролю на основі проектованої мети, що витікає з ціннісно-орієнтаційної значущості пізнавальної задачі;
    2. прикидка (або призначення) можливого еталону на основі врахування внутріпредметних та міжпредметних зв’язків;

    3)уточнення та остаточне призначення еталону контролю

    2.5    Методика використання завдань диференційованих за рівнями знань у навчанні фізики

    Виходячи з того, що зазначалось вище, ми усвідомили необхідність цілеспрямованих впливів на навчально-пізнавальну діяльність учнів з метою досягнення фіксованих результатів (цілей-еталонів) у навчанні фізики. У цьому зв’язку можна говорити про необхідність створення добірки завдань підтримки уроків фізики різних типів. Сьогодні небагато збірників завдань, які забезпечують весь арсенал активності школярів. В них дитина не бачить мети, цікавості. Справжній процес навчання в умовах групових занять ілюзорна картина діяльності учнів. Учні нібито уважні, нібито діяльні, але насправді далеко не всі і не завжди розуміють вони те, що відбувається на уроці, далеко не кожний з них сприймає мету, висунуту учителем на уроці, як свою свідому мету і діє згідно з нею. Для багатьох учнів така ілюзія обертається в навчанні виникненням або підсиленням смислового бар’єру із всіма тими наслідками, що з цього витікають. Ми неодноразово підкреслювали той факт, що без належного спонукання до перетворення предмета пізнавальної задачі, при відсутності стійкого пізнавального інтересу до об’єкта пізнання з сторони учня, навчання як процес нездійсненний. Пізнавальна задача тільки тоді починає функціонувати, коли вона своєю формою або предметною стороною спонукає учня до певних перетворень в її предметі.[7]. Тому для об’єктивізації контролю навчальної діяльності учнів, в якій би формі його не здійснювали, він у першу чергу повинен бути орієнтований на виявлення передбачених навчальною програмою перетворювальних дій учня в предметі пізнавальної задачі, тобто він повинен забезпечувати можливість з високою мірою достовірності судити про діяльнісний контакт кожного учня з об’єктом пізнання. Відомо, що на ефективність контролю дуже суттєво впливає частота перевірок кожного учня. Однак в межах традиційних методів контролю досягти помітного збільшення середньої питомої частоти перевірки практично досить важко. Але певне завдання порівняно легко розв’язується застосуванням, поряд з класичними методами, методу контролю за допомогою завдань диференційованих за рівнями знань. Саме тому при висвітленні питання еталонного підходу у навчанні, розробці завдань диференційованих за рівнями знань варто надати першочергового значення, хоча зрозуміло, що прийоми розробки вказаних завдань можуть бути перенесенні і на розробку інших видів контрольних завдань. Для того, щоб засвоїти (розв’язати) ту чи іншу пізнавальну задачу, учень повинен бути забезпечений необхідними матеріальними засобами для її розв’язку, потрібно оволодіти деякими узагальненими способами дій (операціями), характерними для класу пізнавальних задач, з якими співвіднесена дана, і, нарешті, потрібен досвід упередження кінцевого результату навчальної діяльності (психологічна готовність до засвоєння пізнавальної задачі). Тому головним призначенням задач маємо вважати перевірку матеріальної, операційної та психологічної готовності учня до здійснення певних перетворень у предметі пізнавальної задачі, відповідно до нормативних вимог, очікувань можливостей, передбачених навчальною програмою. Аналіз результатів такої перевірки створює сприятливі умови для управління процесом засвоєння знань на потрібному рівні.

    Характер завдань даної добірки узгоджений з проектованим рівнем засвоєння кожної пізнавальної задачі. При цьому центр ваги зміщується в сторону найбільш вагомих пізнавальних задач, тобто більше уваги приділяється тим пізнавальним задач, які орієнтовані на оптимальний і вищий рівні (еталони) засвоєння, адже проблема цілеспрямованого управління навчально-пізнавальною діяльністю учнів полягає в забезпеченні, насамперед, їх активної вибіркової діяльності, спрямованої на оволодіння ведучими знаннями і способами діяльності. Задачі також розроблялись так, щоб у них відображалась виробнича, науково-технічна, екологічна та інші види діяльності людини.

    Композиція даних завдань диференційованих за рівнями знань здійснена у слідуючому руслі. Як уже зазначалось, згідно цільових програм тематично до уроків фізики в школі, підібрано завдання відповідного змісту і рівня, орієнтуючись на еталонні вимірники якості знань. А також подається розв’язок до кожного завдання.

    Розуміючи важливість задач для вивчення фізики, багато вчителів діють за принципом: чим більше завдань, особливо високого рівня складності, тим краще. В деякій мірі це вірно, адже говорять, що кількість переходить в якість. Але в більшості випадках це приводить до інших результатів: створює перевтому школярів, породжує зневіру в свої сили, відштовхує від предмету. Саме тому добре підібрані завдання передбачає мету не просто навчання фізичних формул, отримати числовий результат, а зрозуміти ідею, методологію, збагачення інтелектуального і світоглядного рівня, соціально-культурного збагачення особистості. і в кінцевому рахунку збудити інтерес, активність учнів, досягти того рівня знань, який відповідає еталонному.

    Врахування означених впливів дає можливість створювати завдання диференційовані за рівнями знань з достатньою мірою дієвості і надійності.

    А тепер розглянемо добірку задач, тестових завдань та лабораторних робіт диференційованих за рівнями знань.

    2.5.1. Задачі диференційовані за рівнями знань.

    Задача1(УЗЗ)

    Який об’єм займає газ при 77 0С, якщо при 27 0С його об’єм становив 6 л?

    Дано:

    Т1 = 27 0С =300 K

    Т2 = 77 0С =350 K

    V1 = 6 л =6×10-3 м3

    V2= (6 ×10-3 м3 ×350 K)/300 K=

    =7×10-3 м3=7 л

    V2 – ?

     

    Задача2 (УЗЗ)

    У фляжці місткістю 0,5 л є 0,3 л води. Турист п’є воду, міцно притиснувши губи до шийки так, що у фляжку не потрапляє зовнішнє повітря. Скільки води вип’є турист, якщо він може знизити тиск повітря, що залишилося у фляжці, до 80 кПа?

    Дано:

    Vф1 = 0,5 л = 0,5×10-3 м3

    Vв1 = 0,3 л = 0,3×10-3 м3

    Vп1 = 0,2 л = 0,2×10-3 м3

    p1 = 105 Па

    p2 = 8×104 Па


    Vп2=(105 Па ×0.2×10-3 м3)/8×104 Па =

    = 0,25 ×10-3 м3

    Vп2 -Vп1= 0,25 ×10-3 м3 – 0,2 ×10-3 м3=

    = 0,05 ×10-3 м3

    Vв1 -Vв2 – ?

    Задача 3(ПВЗ)

    Внаслідок збільшення тиску в 1,5 раза об’єм газу зменшився на 30 мл. Знайти початковий об’єм.

    Дано:

    p2 = 1,5 × p1

    V2 = V1 – 30×10-6 м3

    V1 – ?

    Задача 4(УЗЗ)

    Бульбашка повітря спливає з дна водоймища. На глибині 6 м вона мала об’єм 10 мм3. Знайти об’єм бульбашки біля поверхні води.

    Дано:

    h = 6 м

    V1 = 10 мм3 =10×10-9 м3

    p = 105 Па

    V2= 16 × 10-3 м3

    V2 – ?

    Задача 5(П)

    Бак з рідиною, над поверхнею якої є повітря, герметично закрили. Чому, коли відкрити кран, розміщений у нижній частині бака, після витікання якоїсь кількості рідини вона відразу перестане текти? Що треба зробити, щоб рідина знову почала вільно витікати?    

    Оскільки із збільшенням об’єму повітря зменшується його тиск. Відкрити пробку.

    Задача 6(РГ)

    Як залежить густина газу від абсолютної температури при ізобарному процесі?

    Обернено пропорційно.

    Задача 7(П)

    Графіком заданий процес зміни стану ідеального газу у координатах Р, V. Подайте цей процес на графіках у координатах V, T і P, T.


     

     

     

     

     

    Відповідь:
    1-2 – ізобарний, р=const, V/T=const, Т↑,V↑;

    2-3 – ізотермічний, Т=const, рV=const, р↑,V↓;

    3-1 – ізохорний; V =const, р/T=const, р↓, Т↓;

     

     

    Задача
    8(РГ)

    У яких точках на графіку зміні стану ідеального газу відповідає мінімальне значення температури газу.


    Відповідь: Ділянка 1-2.

     

     

     

    Задача 9(РГ)

    На діаграмі V, T зображені два ізобаричні процеси в газах при тисках р1 і р2. Який тиск більший? Маси газів однакові.


     

    Відповідь: р1 < р2.

     

     

     

    Задача 10(УЗЗ)

    На малюнку зображений коловий цикл зміни стану деякої маси газу. Яким процесам зміни стану газу відповідають окремі ділянки циклу.

     

    Відповідь:
    1-2 – ізохорний; V =const, р/T=const, р↑, Т↑;

    2-3 – ізобарний, р=const, V/T=const, Т↑, V↑;

    3-4 – ізотермічний, Т=const, рV=const, р↓, V↑;

    4-1 – ізобарний; р=const, V/T=const, Т↓, V↓.

    Задача 11(ПВЗ)

    Графіком заданий процес зміни стану ідеального газу у координатах Р, V. Подайте цей процес на графіках у координатах V, T і P, T.

    Відповідь: A-B – ізохорний; V =const, р/T=const, р↑, Т↑;

    B-C – ізобарний, р=const, V/T=const, Т↑, V↑;

    C-D – ізотермічний, Т=const, рV=const, р↓, V↑;

    D-A – ізобарний; р=const, V/T=const, Т↓, V↓.

     

    Задача 12(УЗЗ)

    У 4 м3 повітря при температурі 16 0С міститься 40 г водяної пари. Визначити відносну вологість.

    Дано:

    t
    = 16 0С

    V
    = 4
    м3

    m = 40 г

    ρн = 13,6 г/м3

    φ = (40 г/4 м3ּ13,6 г/м3)ּ100% =

    = 73,5 %

    φ – ? 

    Задача 13(РГ)

    Визначити відносну вологість повітря у кімнаті при температурі 18 0С, якщо точка роси становить 10 0С.

    Дано:

    t
    = 18 0С

    tр = 10 0С

    ρн = 15,4 г/м3

    ρа = 9,4 г/м3


    φ = (9,4 г/м3/15,4 г/м3)ּ100 % = 61%


     

    φ
    – ?

    Задача 14(ПВЗ)

    Відносна вологість в кімнаті при температурі 16 0С становить 65 %. Як зміниться вона внаслідок зниження температури повітря на 4 0С, якщо абсолютна вологість залишиться незміною?

     

    Дано:

    t1 = 16 0С

    t2 = t1– 4 0С = 12 0С

    φ1=65 %

    ρн1 = 13,6 г/м3

    ρн2 = 10,7 г/м3

    ρа1 = ρа2

    φ2 = 65%ּ13,6 г/м3/10,7 г/м3=

    =83%

    φ2 – φ1 = 83% – 65% = 18%


     

    Φ2 – φ1 – ?

    Задача 15(УЗЗ)

    Сухий термометр психрометра показує 16 0С, а вологий 8 0С. (Обидва термометри попередньо вивірено). Відносна вологість, виміряна волосяним гігрометром, дорівнює 30%. Чи правильні покази гігрометра?

    Дано:

    tс = 16 0С

    tв = 8 0С

    φг = 30%

    За психрометричною таблицею φ = 30%

    φг = φ

    Покази гігрометра правильні.

    φг = φ

    Задача 16(УЗЗ)

    Визначити середню кінетичну енергію поступального руху молекул гелію й азоту при температурі – 23 0С.

    Дано:

    Т = – 23 0С = 250 К

    к = 1,38 ּ 10 –23 Дж/К

    Ек = (3ּ1,38ּ10 –23 Дж/Кּ250 К)/2=

    =517,5ּ10 –23 Дж.

    Ек – ?

    Задача 17(УЗЗ)

    Чому дорівнює густина азоту при температурі 15 0С і тиску 101 кПа?

    Дано:

    Т = 15 0С = 288 К

    p = 101 кПа = 101ּ 10 3 Па

    M(N2)
    = 28ּ10 –23 кг/моль

    R = 8,31 Дж/КּМоль


    ρ = 101×10 3 Паּ28ּ10 –3 кг/Моль/

    /8,31 Дж/КּМольּ288 К =

    =1,18 кг/м3.

    ρ
    – ?

    Задача 18(П)

    Зобразити процеси в координатах P, V.


     

    1-2 – адіабатний PV/T=const, p↑, T↑, V↓;

    2-3 – ізобарний, р=const, V/T=const, Т↑, V↑.

    3-1 – ізохорний; V =const, р/T=const, р↓, Т↓;

     

     

    Задача 19(ПВЗ)

    Визначити середню квадратичну швидкість молекул водню за нормальних умов, коли відомо, що маса молекули водню 3,4ּ10–27 кг.

    Дано:

    m0 = 3,4ּ10 –27 кг

    M(Н2)
    = 2ּ10 –23 кг/моль

    Т = 20 0С = 293 К

    V= 18,9 ּ10 2 м/с.

    V
    – ?

    Задача 20(УЗЗ)

    Балон містить кисень при 12 0С і тиску 2,56 МПа. При якій температурі виникає небезпека вибуху, якщо балон може витримати тиск не більше 3,04 МПа.

    Дано:

     

    Т1 = 12 0С = 285 К

    p1 = 2,56ּ106 Па

    p2 = 3,04ּ106 Па

    Т2= 3,04ּ106 Па × 285 К /2,56ּ106 Па
    =

    = 338,4 К.

    Т2 – ?

    Задача 21(П)

    Зобразити процеси в координатах P, V.

    1-2 – адіабатний PV/T=const, V↑, T↑, p↓;

    2-3 – ізохорний; V =const, р/T=const, р↑,Т↑;

    3-1 – ізобарний, р=const, V/T=const, Т↓,V↓.

     

     

     

     

    Задача 22(ПВЗ)

    Під час вимірювання поверхневого натягу спирт піднявся у капілярній трубці, діаметр каналу якої 0,15 мм, на висоту 7,6 см. Чому дорівнює поверхневий натяг спирту за результатами досліду? Густина спирту ρ=0,8ּ103 кг/м3.

     

    Дано:

    d
    = 0,15 мм = 1,5ּ10 – 4 м

    h
    = 7,6
    см = 7,6ּ10 –2 м

    ρ=0,8ּ103 кг/м3

    σ = (7,6ּ10 –2 мּ0,8ּ103 кг/м3ּ9,8 м/с2ּ

    ּ1,5ּ10 – 4 м)/4= 2,2ּ10 –2 Н/м.

    σ – ? 

    Задача 23(УЗЗ)

    Спирт піднявся в капілярній трубці на 1,2 см. Знайти радіус трубки.

    Дано:

    h
    = 1,2
    см = 1,2ּ10 –2 м

    ρ = 0,79ּ103 кг/м3

    σ = 22ּ10 -3 Н/м


    r = (2ּ22ּ10 -3 Н/м)/ 0,79ּ103 кг/м3ּ

    ּ9,8 м/с2 ּ1,2ּ10 –2 м = 4,7ּ10 –4 м =

    0,47 мм.


     

    σ
    – ?

    Задача 24(ПВЗ)

    У капілярній трубці, радіус якої 0,5 мм, рідина піднялася на висоту 11 мм. Визначити густину цієї рідини, якщо коефіцієнт поверхневого натягу становить 22 мН/м.

    Дано:

    r
    = 0,5 мм = 0,5ּ10 – 3 м

    h
    = 11
    мм = 11ּ10 –3 м

    σ = 22ּ10 -3 Н/м


    ρ = (2ּ22ּ10 -3 Н/м)/ 0,5ּ10 – 3 м ּ

    ּ9,8 м/с2 ּ 11ּ10 –3 м = 0,816ּ10 3 кг/м3 = = 816 кг/м3.


     

    ρ
    – ?

    Задача 25(ПВЗ)

    У скляній капілярній трубці вода на Землі піднімається на висоту h1 = 1 см. На яку висоту підніметься вода в тій самій трубці на Місяці, де прискорення вільного падіння g = 1,6 м/с2?

    Дано:

    r1
    = r2

    h1 = 1
    см = 1ּ10 –2 м

    g2 = 1,6 м/с2

    h2 = (9,8 м/с2 ּ 1ּ10 –2 м)/ 1,6 м/с2 =

    = 6,1ּ10 –2 м = 6,1 см.


     

    h2 – ?

     

    Задача 26(РГ)

    Вертикальний прямокутний дротяний каркас, одна горизонтальна сторона (перетинка) якого рухома і може ковзати по бічних, опускають у мильну воду, а потім витягують. Мильна плівка, що утворилася на каркасі, скорочуючись, піднімає горизонтальну перетинку завдовжки 75 мм в тому випадку, коли її маса і маса підвішеного до неї тягарця не перевищують 1,14 г. Визначити поверхневий натяг плівки.

    Розв’язання.

    Оскільки мильна плівка має дві поверхні, то сила поверхневого натягу, яка діє на рухому сторону каркаса, F = σ2l. Умову переміщення плівки можна записати так:

    тg= l, звідси

    .

    Задача 27(УЗЗ)

    Обчислити масу однієї молекули метану (СН4).

    Дано:

     

    Mr(CH4)
    = 16

    m0=1,66×10-27 кг× Mr;

    m0(CH4)=1,66×10-27 кг × 16=27×10-27 кг;

    m0(CH4)
    – ?

     

    Задача 28(ПВЗ)

    Скільки молекул міститься в 20 г азоту?

    Дано:

     

    m = 20 г = 0,02 кг

    Mr(N2)
    = 28


    N = 0,02/1,66×10-27 кг × 28 = 4,3×1023

    N
    – ?

    Задача 29(ПВЗ)

    Який тиск азоту, якщо середня квадратична швидкість його молекул 500 м/с, а густина 1,35 кг/м3? Порівняйте цей тиск з нормальним атмосферним.

    Дано:

     

    V = 500 м/с

    ρ = 1,35 кг/м3

    Р = (1,35 кг/м3×250000 м22)/3 =

    = 11,25 Па 

    р
    – ?

    Задача 30(УЗЗ)

    Кисень знаходиться у балоні об’ємом 5 л при атмосферному тиску 105 Па. Знайти яким буде тиск цього самого газу в балоні об’ємом 15 л. Зміною температури знехтувати.

    Дано:

     

    V1 = 5 л =5×10-3 м3

    V2 = 15 л =15×10-3 м3

    p1 = 105 Па

    р2= 105 Па × 5 × 10-3 м3/15 × 10-3 м3 =

    = 3,3×104 Па

    р2 – ?

     

    Задача 31(П)

    Графіком заданий процес зміни стану ідеального газу у координатах Р, V. Подайте цей процес на графіках у координатах V, T і P, T.

    Відповідь:A-B – ізохорний; V =const, р/T=const, р↑, Т↑;

    B-C – ізобарний, р=const, V/T=const, Т↑, V↑;

    C-D – ізотермічний, Т=const, рV=const, р↓, V↑;

    D-A – ізобарний; р=const, V/T=const, Т↓, V↓.

    Задача 32(ПВЗ)

    Чому дорівнює абсолютне видовження стального троса довжиною 10 м і площею поперечного перерізу S = 3 см2 у разі підвішування на нього вантажу масою 6 т? Модуль пружності сталі дорівнює 2ּ1011 Па.

    Дано:

    l
    = 10 м

    S
    = 3
    см2 = 3ּ10-4 м2

    m = 6 т = 6ּ103 кг

    Е = 2ּ1011 Па

    Δl = (6ּ103 кг ּ 10 м/с2 ּ 10 м)/

    /3ּ10-4 м2 ּ 2ּ1011 Па =

    = 102 м = 1 см.

    Δl – ?

    Задача 33(УЗЗ)

    Будівельна сталь марки Ст. 3 (мостова) має межу міцності 4,5ּ108 Н/м2? Деталі з цієї сталі мають працювати із коефіцієнтом безпеки 3. Яку найбільшу напругу розтягу можна допустити за цієї умови?

    Дано:

    σп = 4,5ּ108 Н/м2

    n
    = 3


    σм = 4,5ּ108 Н/м2/3 = 1,5 ּ108 Н/м2

    σм – ?

    Задача 34(УЗЗ)

    Балка завдовжки 5 м, яка має площу поперечного перерізу 100 см2, під дією сил по 10кН, прикладених до її кінців, стиснулася на 1 см. Визначити відносний стиск і механічну напругу.

    Дано:

    l
    = 5 м

    S
    = 100
    см2 = 100ּ10-4 м2

    F = 10 кН = 6ּ103 Н

    Δl = 1 см = 10-2 м


    σ = 2ּ6ּ103 Н /100ּ10-4 м2= 12 ּ105 Н/м2

    ε = 10-2 м/5 м = 0,002

    σ, ε
    – ?

    Задача 35(УЗЗ)

    Тиск у кабіні космічного корабля при температурі 290 К дорівнює 9,7×104 Па. Який буде тиск повітря при підвищенні температури на 8 К?

    Дано:

    Т1 = 290 K

    Т2 = 298 K

    P1 = 9,7×104 Па

    р2=(9,7×104 Па×298 К)/290 К =

    =9,967×104 Па

    Р2 – ?

    Задача 36(УЗЗ)

    Внаслідок стиснення газу його об’єм зменшився з 8 до 5 л, а тиск підвищився на 60 кПа. Знайти початковий тиск.

    Дано:

    V1 = 8 л = 8×10-3 м3

    V2 = 5 л = 5×10-3 м3

    P2 = p1 + 6×104 Па


    р1=(6×104 Па ×5×10-3 м3)/

    (8×10-3 м3 – 5×10-3 м3) =

    =100 ×103 Па=100 кПа

    Р1 – ?

     

    Задача 37(ПВЗ)

    Амплітуда сили змінного струму Iм = 20 мА, частота n = 103 Гц. Визначити миттєве значення сили струму через t = 10-4 с від його нульового значення.

    Дано:

    Iм = 20 мА=0,02A

    ν = 103 Гц    

    t = 10-4 с

    ;

    ;

    I — ?

    Задача 38(ПВЗ)

    Трансформатор з коефіцієнтом трансформації k= 10 знижує напругу з 10000 В до 800 В. При цьому у вторинній обмотці йде струм силою І2 = 2 А. Визначити опір вторинної обмотки. Втратами енергії в первинній обмотці знехтувати.

    Дано:

    U1 = 10 000 В

    U2 = 800 В    

    I2 = 2 А

    k = 10

    ; ;

    ; ; ; .

    R2 — ?

     

    Задача 39(УЗЗ)


    Для трансляції радіопередач застосовують трансформатор, який знижує напругу з 480 до 30 В. Визначити споживану трансформатором потужність, якщо його ККД η = 95 % і до нього ввімкнені n=380 гучномовців, через кожний з яких проходить струм силою I=8мА.

    Дано:

    U1 = 480 В

    U2 = 30 В

    η = 95%

    n = 380

    I2 = 8мА=8·10-3A

    Визначимо потужність, споживану гучномовцями:

    ;

    З урахуванням ККД трансформатора споживана ним потужність

    P — ?

    Задача 40(УЗЗ)

    Котушку якої індуктивності треба ввімкнути в коливальний контур, щоб при ємності конденсатора 50 пФ дістати частоту вільних коливань 10 МГц?

    Дано:

    С = 50 пФ.    

    = 10 Мгц    

    ; ; ; ;

    ;

    L–?        

    Задача 41(ПВЗ)

    Котушку індуктивності, що має дуже малий активний опір, ввімкнули в коло змінного струму з частотою 50 Гц. При напрузі 125 В сила струму дорівнює 2,5 А. Яка індуктивність котушки?

    Дано:

        

        ; ; ; ; ; ;

    ; ; ;

            

    Задача 42(УЗЗ)

    У коло змінного струму з частотою 400 Гц ввімкнули котушку, індуктивність якої 0,1 Гн. Конденсатор якої ємності треба ввімкнути в це коло, щоб настав резонанс ?.

     

    Дано:

        

    ; ; ; ; ;

    ; ;

            

    Задача 43(ПВЗ)

    Рамка площею обертається з частотою у магнітному полі з індукцією . Написати рівняння і , якщо при нормаль до площини рамки перпендикулярна до ліній індукції поля. Знайти амплітуду ЕРС індукції.

    Дано:

        



        







        

    Задача 44(ПВЗ)

    Під час обертання дротяної рамки в однорідному магнітному полі потік магнітної індукції, який пронизує її, змінюється залежно від часу за законом: . Обчислити похідну і написати формулу залежності ЕРС від часу: . В якому положенні була рамка на початку відліку часу? Яка частота обертання рамки? Чому дорівнюють максимальні значення магнітного потоку та ЕРС?

    Дано:



    , отже , , .

    Отож з наших формул ми бачимо, що , .


    Задача 45(УЗЗ)

    Який діапазон частот власних коливань у коливальному контурі, якщо його індуктивність можна змінювати в межах від до , а ємність – у межах від 50 до 5000 пФ?

    Дано:

        

        


        


    , ,




    Задача 46(УЗЗ)

    Увімкнутий у коливальний контур конденсатор заповнили діелектриком з діелектричною проникністю e = 4. У скільки разів змінилась частота власних коливань контуру?

    Дано:

        

    ; , оскільки ; ;

    ; ; ;


    – частота зменшиться у два рази.

        

    Задача 47(ПВЗ)

    Коливальний контур містить котушку індуктивністю L = 10-4 Гн і конденсатор, електроємність якого можна змінювати від C1 = 10-10 Ф до C2 = 4 10-10 Ф. Активний опір контуру дуже малий. В яких межах буде змінюватися період коливань контуру?

    Дано:

    L = 10-4 Гн     

    C1 = 10-10 Ф

    C2 = 4 · 10-10 Ф

    ,


    Т1 – ?

    Т2 – ?

    Задача 48(ПВЗ)

    Миттєве значення ЕРС синусоїдального струму для фази 60° становить 120 В. Визначити амплітудне значення ЕРС.

    Дано:

    φ = 60°

    δ = 120 В

    ;

    δм — ?

    Задача 49(УЗЗ)

    Амплітуда сили змінного струму Iм = 20 мА, частота n = 103 Гц. Визначити миттєве значення сили струму через t = 10-4 с від його нульового значення.

    Дано:

    Iм = 20 мА=0,02A ν = 103 Гц    

    t = 10-4 с

    ; ;

    I — ?

    Задача 50(ПВЗ)

    У коливальному контурі індуктивність котушки становить 0,2 Гн, а амплітуда сили струму дорівнює 40 мА. Визначити енергію електричного поля конденсатора і магнітного поля котушки в той момент, коли миттєве значення сили струму буде в 2 рази менше, ніж амплітудне значення.

    Дано:

    Задача 51(УЗЗ)

    Коливальний контур складається з конденсатора ємністю С=400 пФ і котушки індуктивністю L=10 мГн. Визначити амплітуду і силу струму ІM, якщо амплітуда напруги UM=500 В.

    Дано:

        

    Задача 52(УЗЗ)

    Амплітуда сили струму у контурі , а амплітуда напруги . Визначте силу струму і напругу в той момент часу, коли енергія магнітного поля котушки дорівнює енергії електричного поля конденсатора.

    Дано:

        

            ;     .

     

    Задача 53(РГ)

    У мережі 220 В послідовно ввімкнені дві лампи . яка напруга припадає на кожну лампу , якщо опір першої лампи в 3 рази більший , ніж опір другої?

    Дано:

    U=220

    R1=3R2

    Запишемо напругу на обох лампах U=U1+ U2;

    Знаючи що при послідовному з’єднані сила струму однакова на обох лампах, прирівняємо її на обох лампах відповідно виразивши I1=U1/R1; I2=U2/R2;

    I1=I2; U1/R1=U2/R2;

    Підставляємо R1 в отриману формулу , ми одержимо

    3R2U2=U1R2; 3U2=U1; U1=U-U2; 3U2=U-U2= 220-U2

    3U2+U2=220 U2*(3+1)=220;

    U2=220B/4=55B; U1= U-U2=220B-55B=165B

    U1-?, U2-?

    Задачу 54(ПВЗ)

    Визначте, на скільки градусів нагріється 100г води, якщо на нагрівання їх використано всю кількість теплоти .що виділилась при протіканні струму 5А по провіднику з опором 10 Ом на протязі 2 хв.

    Дано:

    m=100gr=0,1kg

    I=5A

    t=120c

    c=4200Дж/kg*c

    Запишемо кількість теплоти ,що потрібна для нагрівання води

    Q1=cmt°

    Запишемо кількість теплоти, виділяється нагрівачем

    Q2=I2Rt

    Якщо вся енергія струму йде на нагрівання води , то

    Q1=Q2I2Rt =cmt°

    t0=I2Rt /cm=

    =5A*10Om*120c/4200*0,1kg=30000/420=71,4°c

    t-?

    Задачу 55(УЗЗ)

    Яка з двох електричних ламп споживає більшу потужність та ,що розрахована на напругу 24В і силу струму 0,7 А, або та, яка розрахована на напругу 120В і силу струму 0,2А.

    Дано:

    U1=24B I=5A

    I1=0,7A U2=120B

    I2=0,2A

    Визначимо потужність, що виділяє перша лампа P1=U1*I1

    Визначимо потужність , що виділяє друга лампа P2=U2*I2

    Р1=24В*0.7А=16,8Вт

    Р2=120В*0,2А=24Вт

    Р2>P1

    P1-?,

    P2-?

    Задача 56(РГ)

    Опір нагрівального елемента електричного чайника 24 Ом. Знайдіть потужність струму , що живить чайник ,при напрузі 120 В.

    Дано:

    R=24Om

    U=120B

    Запишемо формулу для знаходження потужності P=U*I

    З закону Ома знайдемо силу струму I=U/R;

    Отримаєм P=U*U/R=120B*120B/5A= 600Bт

    P-?

    Задача 57(РГ)

    Яку кількість теплоти виділяє за 5 с константановий провідник опором 25Ом, якщо сила струму у колі 2А.

    Дано:

    t=5c

    R=25Om

    I=2A

    Запишемо формулу для знаходження кількості теплоти ,що виділяє провідник зі струмом

    Q= I2Rt = 4A*25Om*5c=500Дж

    Q=?

    Задача 58(УЗЗ)

    Напруга живлення радіоприймача 127В потужність 50Вт. При якому додатковому опорі можна увімкнути радіоприймач у коло з напругою 220В?

    Дано:

    U1=127B

    P=50Вт    

    U2=220B

    Щоб знайти додатковий опір, нам потрібно знайти силу струму і напругу на ньому .

    U=U2-U1=220B-127B=93B – напруга ,що має бути на додатковому опорі

    При послідовному з’єднані І12

    Знаючи потужність приймача і напругу на яку він розрахований знайдемо силу струму

    I=P/U1=50/127B= 0,394A

    R=U/I=93B/0,394=236,04 Om

    R-?

    Задача 59(ПВЗ)

    Скільки часу потрібно для нагрівання води масою 2 кг від температури 10°с до кипіння у електричному чайнику з нагрівачем потужністю 1 кВт?

    Дано:

    T1=10c

    m=2kg

    P=1кВт

    T2=100c

    С=4200Дж/ кг*c

    Запишемо формулу для знаходження кількості теплоти ,що виділяє провідник

    Q= I2Rt = Pt;

    Q=cm(T2-T1); Pt=cm(T2-T1)

    t= Cm(T2-T1)/P=4200*2*90/1000=756c=12,6 хв

    t-?

    Задача60(УЗЗ)

    Визначте напругу на кінцях провідника, опір якого 20 Ом, якщо сила струму в провіднику 0.4 А.

    Дано:

    R=20 Om

    I=0,4A

    Сформулюйте закон Ома. І=U/R.

    Яким чином з цієї формули можна визначити напругу

    U= I*R = 0,4A* 20 Om =8В.

    U=?

    Задача 61(УЗЗ)

    Опір електричного паяльника 440 Ом.

    Напруга, при якій він працює , 220В. Визначити потужність струму , що споживає паяльник

    Дано:

    U=220В

    R=440Om

    Запишемо формулу для знаходження потужності. P=U*I

    Знайдемо І з закон Ома. І=U/R.

    I = U/R = 220 В/440 Ом = 0,5А

    Підставимо значення сили струму І в формулу для знаходження потужності, і отримаємо:

    P= U*I= 220В*0,5А = 110 Вт

    Р=?

    Задача62(УЗЗ)

    На яку потужність розрахована електрична лампочка , якщо вона за 1 годину виділяє 540 кДж теплоти.

    Дано:

    Q= 540kДж

    =540000Дж

    t=1 год=

    =3600 с

    Запишемо закон Джоуля-Ленца :

    Q= I2Rt Q= I2·U/I*t=IUt;

    Оскільки ми знаємо , що UI=P , то Q=P*t

    Звідки Р=Q/t

    Підставимо відповідні значення знаходження ми отримаємо: P=Q/t = 5400000Дж/3600c=150 Вт

    Р=?

    Задача 63(УЗЗ)

    Яка кількість теплоти виділиться в спіралі електричної лампи за 20 с, якщо при напрузі 5В сила струму в ній 0,2А? За 5 год?

    Дано:

    t1= 20c

    t2= 5год=18000с

    U=5В

    І=0,2А

    Запишемо закон Джоуля-Ленца :

    Q= I2Rt

    Для розв’язку цієї задачі нам необхідно знайти R

    R=U/I;

    Q1=I2·U/I·t= IUt=0,2A* 5В* 20c= 20Дж

    Q2=I2·U/I·t= IUt=0,2A* 5В* 1800c= 1800Дж=18кДж

    Q-?

    Задача 64(ПВЗ)

    Визначити масу мідного дроту, довжина якого 2 км і опір 8,5 Ом.

    Дано:

    L=2 km =2000m

    R= 85Om

    q=8900kg/m3

    q2=0,017Om*mm/m

    Запишемо формулу для знаходження маси тіла:

    m=q·V, де V – це об’єм тіла ,а q- густина.

    V=S·L; отже маса m=qLS;

    З формули R=q·L/S знаходимо S:

    S=qL/R=0,017Oм ·2000/8,5=4mm =0,000004m

    m=qLS=8900·0,0000042000 =71,2kg

    Q-?

    Задача 65(УЗЗ)

    Яку кількість теплоти виділить за 30 хв дротяна спіраль опором 20 Ом при силі струму 5 А?

    Дано:



    Для розв’язку даної задачі скористаємося законом

    Джоуля–Ленца , маємо

    .

    Задача 66(РГ)

    Яку кількість теплоти виділить за 10 хв спіраль з дроту опором 15 Ом. Якщо сила струму в колі 2 А?

    Дано:



    Застосуємо відому нам формулу з неї

    Задача 67(РГ)

    В обмотці електричного двигуна, опір якої 0,75 Ом, сила струму 20 А. Яку кількість теплоти виділяє ця обмотка за 1 хв?

    Дано:

        


    Застосуємо відому нам формулу з неї


    Задача 68(ПВЗ)

    Спіраль з дроту, опір якої 55 Ом, увімкнено в мережу напругою 110 В. Яку кількість теплоти виділяє ця спіраль за 1 хв? 0,5 год?

    Дано:

        



    Ми вже маємо формулу , з закону Ома

    виводимо . Обчислимо І

    , підставимо це значення в формулу, маємо

    Задача 69(УЗЗ)

    Яка кількість теплоти виділяється за 10 с в спіралі електричної лампи опором 25 Ом, якщо сила струму в ній 0,2 А? За 10 хв? За 0,5 год? За 2 год?

    Дано:

        





    Ми уже маємо формулу , підставимо значення і підрахуємо




    Задача 70(ПВЗ)

    Яка кількість теплоти виділиться в спіралі електричної лампи за 20 с, якщо при напрузі 5 В сила струму в ній 0,2 А? За 1 хв? За 0,5 год? За 5 год?

    Дано:

        





    Ми уже маємо формулу , підставимо знайдемо з закону Ома : і підрахуємо

    отже,



    Задача 71(ПВЗ)

    Електричний чайник увімкнено в мережу напругою 110 В. Визначте: а) яка кількість теплоти виділяється в чайнику за кожну секунду, якщо опір нагрівального елемента чайника 55 Ом; потужність струму що споживається чайником.

    Дано:

        


    З формули , з закону Ома , обрахуємо І

    , виходячи з цього

    . З формули потужності

    .

    Задача 72(УЗЗ)

    Коло складається з двох послідовно з’єднаних провідників, опір яких 4 і 6 Ом. Сила струму в колі 0,2 А. Знайдіть напругу на кожному з провідників та загальну напругу.

    Дано:

        


    При послідовному з’єднанні провідників . Із закону Ома , отже і .

    Знайдемо . Аналогічно знайдемо


    Загальна напруга .


        

        

        

     

    Задача 73(ПВЗ)

    Електричне коло складається з джерела струму – батареї акумуляторів, яка створює в колі напругу 6 В, лампочки від кишенькового ліхтарика опором 13,5 Ом, двох спіралей опором 3 і 2 Ом, ключа і з’єднувальних проводів. Усі деталі кола з’єднані послідовно. Накресліть схему кола. Визначте силу струму в колі, напругу на кінцях кожного з споживачів струму.

    Дано:

        



    Знайдемо загальний опір кола

    Знайдемо З закону Ома сила струму

    Знайдемо напругу для кожного приладу




        

    Задача 74(ПВЗ)

    Два провідники опорами 10 і 15 Ом з’єднані паралельно і під’єднані до напруги 12 В. Визначте силу струму в кожному провіднику і силу струму до розгалуження.

    Дано:

    R1=10Ом

    R2=15 Ом

    U=12 В

    З закону Ома , отже .

    Аналогічно . Так як провідники

    з’єднані паралельно, то сила струму до розгалуження

     

    І–? 

    Задач 75(УЗЗ)

    Електричні лампи опорами 360 Ом і 240 Ом з’єднані паралельно. Обчислити напругу на лампах, якщо відомо, що сила струму в першій з них 0,35 А.

    Дано:



    Оскільки лампи з’єднані паралельно, то напруга на

    кожній з них буде однаковою, тобто

    Загальний опір ,

    і

    Задача 76(УЗЗ)

    Три споживачі опором 20, 40 і 24 Ом з’єднанні паралельно. Напруга на кінцях цієї ділянки кола 24 В. Визначте силу струму в кожному споживачі, загальну силу струму в ділянці кола і опір ділянки кола.

    Дано:



    Виходячи з закону Ома маємо , знайдемо силу

    струму для кожного провідника:; ; .

    Загальна сила струму в колі , знайдемо . .


    Задача
    77(РГ)

    Два опори величиною 10 Ом і 20 Ом з’єднали паралельно. Визначити їх загальний опір.

    Дано:


    Скористаємося формулою для знаходження опору

    при паралельному з’єднанні провідників:

    .Виразимо звідси .

     

    Задача 78(РГ)

    Яку кількість теплоти виділить за 30 хв дротяна спіраль опором 20 Ом при силі струму 5 А?

    Дано:



    Для розв’язку даної задачі скористаємося законом

    Джоуля–Ленца , маємо

    Задача 79(РГ)

    Яку роботу виконає електричний струм в електродвигуні за 30 ха, якщо сила струму в колі 0,5 А, а напруга на клемах двигуна 12 В?

    Дано:

    З відомої нам формули роботи ,

    Отже , обрахуємо

        

    Задача 80(УЗЗ)

    Напруга на спіралі лампочки кишенькового ліхтарика 3,5 В, опір спіралі 14 Ом. Яку роботу виконає струм у лампочці за 5 хв?

    Дано:

    Робота рівна , з закону Ома , отже

    . Тепер знайдемо роботу

        

    Задача 81(РГ)

    У коло з напругою 127 В увімкнено електричну лампу, сила струму в якій 0,6 А. Знайдіть потужність струму у лампі.

    Дано:

    У нас є потрібна нам формула , звідси

    .

    Задача 82(РГ)

    Електроплитка розрахована на напругу 220 В і силу струму 3 А. Визначте потужність струму в плитці.

    Дано:

    Аналогічно до попередньої задачі , звідси

    .

    Задача 83(УЗЗ)

    Користуючись даними таблиці потужностей, обчисліть, яку роботу виконує за 1 год електричний струм у лампочці кишенькового ліхтарика, освітлювальній лампі потужністю 200Вт, лампі в зірці Кремля.

    Дано:



    Виразимо формулу потужності . З цієї

    формули , знайдемо потрібну нам роботу



    Задача 84(РГ)

    Яку кількість теплоти виділить за 30 хв дротяна спіраль опором 20 Ом при силі струму 5 А?

    Дано:


    Для розв’язку даної задачі скористаємося Джоуля–Ленца , маємо

    Задача 85(П)

    Які з даних схем правильні.

    Відповідь: 1; 4.

    Задача86(УЗЗ)

    Яку роботу виконає електричний струм в електродвигуні за 30 ха, якщо сила струму в колі 0,5 А, а напруга на клемах двигуна 12 В?

    Дано:

    З відомої нам формули роботи ,

    Отже , обрахуємо

        

    Задача87(УЗЗ)

    Напруга на спіралі лампочки кишенькового ліхтарика 3,5 В, опір спіралі 14 Ом. Яку роботу виконає струм у лампочці за 5 хв?

     

    Дано:

    Робота рівна , з закону Ома , отже . Тепер знайдемо роботу

        .

    Задача 88(РГ)

    У коло з напругою 127 В увімкнено електричну лампу, сила струму в якій 0,6 А. Знайдіть потужність струму у лампі.

    Дано:

    У нас є потрібна нам формула , звідси

    Задача 89(РГ)

    Електроплитка розрахована на напругу 220 В і силу струму 3 А. Визначте потужність струму в плитці.

    Дано:

    Аналогічно до попередньої задачі , звідси

    Задача 90(УЗЗ)

    Користуючись даними таблиці потужностей, обчисліть, яку роботу виконує за 1 год електричний струм у лампочці кишенькового ліхтарика, освітлювальній лампі потужністю 200Вт, лампі в зірці Кремля.

    Дано:



    Виразимо формулу потужності . З цієї формули , знайдемо потрібну нам роботу


     

     

    2.5.2. Тестові завдання диференційовані за рівнями знань.

    ЕЛЕКТРОМАГНІТНІ КОЛИВАННЯ

    ЦІЛЬОВА ПРОГРАМА


    Перелік пізнавальних задач

    Урок

    Тема

    1  

    Вільні електромагнітні коливання

    ПВЗ 

    П 

    2

    Перетворення енергії в коливальному контурі

    ПВЗ

    П

    3

    Гармонічні коливання

    РГ

    ПВЗ

    4

    Амплітуда, частота, період та фаза коливань

    РГ 

    ПВЗ

    5

    Власна частота коливань в контурі

    РГ

    УЗЗ 

    6

    Затухаючі електромагнітні коливання

    ПВЗ

    ПВЗ 

    7

    Автоколивання

    РГ

    ПВЗ

    8

    Генератор незатухаючих коливань

    ПВЗ

    ПВЗ

    9

    Вимушені електромагнітні коливання

    ПВЗ 

    П

    10

    Змінний струм

    ПВЗ

    УЗЗ

    11 

    Генератор змінного струму 

    ПВЗ 

    ПВЗ 

    12 

    Діюче значення напруги та струму 

    ПВЗ 

    УЗЗ 

    13 

    Резонанс

    ПВЗ 

    П 

    14 

    Трансформатор 

    ПВЗ 

    ПВЗ 

    15 

    Проблеми пошуку нових екологічно чистих джерел енергії 

    РГ 

    ПВЗ 

    16 

    Розвиток енергетики в Україні 

    РГ 

    ПВЗ 

    1(ПВЗ).    В один ящик поклали реостат, в другий – конденсатор, а в третій – котушку індуктивності. Виводи приєднали до зовнішніх затискачів. Як, не заглядаючи в ящик, довідатись, що в ньому? Використовуються джерела сталої та змінної напруги і лампа розжарювання.

    А)    котушка, якщо лампа світиться лише при змінній напрузі;

    Б)    реостат, якщо розжарення лампи однакове при постійній та змінній напругах;

    В)    конденсатор або котушка, якщо лампа світиться лише при постійній напрузі;

    Г)    конденсатор, якщо лампа при постійній напрузі не світиться.

     

    2(ПВЗ)    Як відомо, графік залежності ЕРС від часу при рівномірному обертанні рамки в однорідному магнітному полі є синусоїда. Як зміниться графік, якщо частота обертання рамки збільшиться в 2 рази?

    А)    період та амплітудне значення ЕРС зменшиться в 2 рази;

    Б)    період та амплітудне значення не зміняться;

    В)    період збільшиться у 2 рази, амплітудне значення зменшиться в 2 рази;

    Г)    період збільшиться у 4 рази, амплітудне значення зменшиться в 4 рази.

     

    3(ПВЗ)    Миттєве значення ЕРС Е=100-sin800πt. Чому дорівнює амплітуда, частота, період і фаза коливань, якщо Е =50 В?

    А)    Еmax=100 В, V=800 Гц. Т=1/800 с, j=800πt;

    Б)    Еmax=50В, V=400Гц, Т= 1/400 с, j=800πt

    В)    Еmax =100В, V=400Гц, Т-= 1/400 с, j=800πt;

    Г)    Еmax=50 В. V=800 Гц. Т -1/800 с, j=πt.

     

    4(ПВЗ)    Через яку частку періоду після того, як конденсатор почав розряджатись, енергія в контурі розподілиться порівну між конденсатором і котушкою?

    А)    через1/2 T:                В)    через 1/8 Т;

    Б)    через 1/4 Т:                Г)    через 2/З Т.

    5(ПВЗ)    На малюнку 1 зображено графіки залежності напруги та сили струму від часу для двох кіл. В якому з кіл є конденсатор? В якому з кіл є котушка індуктивності?

    А)    в колах А і Б немає ні котушки, ні конденсатора;

    Б)    в колах А і Б – котушки;

    В)    в колах А і Б – конденсатори;

    Г)    в колі А – конденсатор, в колі Б – котушка.

     

    6(УЗЗ)    У колі змінного струму частотою 50 Гц послідовно ввімкнуто котушку індуктивності L і конденсатор С. Чому має дорівнювати добуток LС, щоб коло перебувало в режимі резонансу.

    А)    1·10-5 Гн·Ф;                В)    314Гн·Ф;

    Б)    3·10-3 Гн-·Ф;                Г)    2·10-2 Гн·Ф.

     

    7(П)    Незатухаючі самостійні коливання характеризуються такими фізичними величинами, як: 1) зміщення, 2) амплітуда, 3) період, 4) частота. Які з цих величин сталі?

    А)    1 і 2;                    В)    1.2.3 і 4;

    Б)    1,3 і 4;                    Г)    1 і 4.

     

    8(ПВЗ)    Дано графіки (мал. 2) затухаючих коливань. Який з
    них відповідає дійсності і чому?

    А)    обидва графіка вірні, тому що змінюються і А, і Т;

    Б)    правильний другий графік, тому що змінюється А;

    В)    правильний перший графік, тому що змінюється А, а Т – стала:

    Г)    обидва графіка неправильні.


     

    9(УЗЗ)    На малюнку 3 зображено графіки залежності U
    та І від t змінного струму. На якому з графіків зсув фаз між струмом та напругою дорівнює π/2?

    А)    графік 4;                    В)    графік 1;

    Б)    графік 1 і 4;                Г)    графік 3 і 4.


    10(ПВЗ) яких фізичних явищах ґрунтується дія трансформатора? 1)Електромагнітна індукція. 2)Самоіндукція. 3)Магнітна дія струму. 4) Теплова дія струму.

    А)    1 і 2;                        В)    1,2 і 3;

    Б)    2,3 і 4;                    Г)    3 і 4

     

    11(УЗЗ)    Можна встановити режим резонансу в колі змінного струму не змінюючи індуктивності та ємності в ньому. Для цього треба встановити таку частоту струму, яка задовільняє рівнянню:

    А)    ƒ=                В)    ƒ=

    Б)    ƒ=            Г)    ƒ=

    12(ПВЗ)    Чому передача електроенергії
    на далекі відстані здійснюється при високих напругах, а не при збільшеній силі струму?

    А)    це дає змогу зменшити втрати енергії по нагріванню провідника;

    Б)    це дає змогу створити високу напруженість поля в провіднику;

    В)    це дає змогу збільшити силу струму в колі споживача;

    Г)    це дає змогу зменшити час передачі.

     

    ІЗ(ПВЗ)    Яке співвідношення між струмами та напругами в обмотках трансформатора?

    А)                Б)    

    В)            Г)    Правильної відповіді немає.

     

    14(ПВЗ)    На мою думку, найменш чистим, хоч і потужним джерелом енергії є:

    А)    атомна енергія;                Б)    енергія вітру;

    В)    енергія сонця;                Г)    енергія приливів.

     

    15(ПВЗ)    Електричне коло складається з послідовно з’єднаних конденсатора С, котушки індуктивності L та вимикача, що дозволяє замкнути коло. Конденсатор зарядили до напруги U Що буде відбуватись у колі, якщо вимикач замкнути?

    А)    конденсатор плавно розрядиться;

    Б)    виникають незатухаючі електромагнітні коливання;

    В)    виникають електромагнітні коливання, амплітуда і період яких поступово зменшуються;

    Г)    виникають електромагнітні коливання, амплітуда яких поступово зменшується, а період залишається сталим.

    ТАБЛИЦЯ ВІДПОВІДЕЙ

     

    1 

    2 

    3 

    4 

    5 

    6 

    7 

    8 

    9 

    10 

    11 

    12 

    13 

    14 

    15 

    Ключ 

    Д 

    А 

    В 

    В 

    Д 

    А 

    Б 

    В 

    В 

    В 

    Б 

    А 

    Б 

    А 

    Г 

    МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

    1    Для того, щоб довідатись, що лежить в кожному з ящиків, потрібно скласти кола, використовуючи джерела постійної і змінної напруги і прослідкувати за розжаренням лампочок. В ящику реостат, якщо розжарення лампочок однакові в разі послідовного з’єднання з ящиком при постійному і змінному струмах. Котушка, якщо розжарення лампочки менше при змінному струмі. Конденсатор, якщо лампочка при постійному струмі не світиться.

  10. Коли подвоїти частоту обертання рамки, яка рівномірно обертається в однорідному магнітному полі, то період обертання зменшиться у 2 рази, а амплітудне значення е.р.с. збільшиться в 2 рази.
  11. x=Аsіп(ωt+φ) рівняння при допомозі якого описують електромагнітні коливання, х – зміщення, А – амплітуда (величина стала для коливань). Т – період коливань, V – частота коливань. V=1/Т.
  12. В період часу t=π/8 енергія буде порівну розподілена між конденсатором і котушкою.

    5.    На конденсаторі коливання сили струму випереджають коливання напруги на π/2, а на котушці індуктивності відстають, отже правильна відповідь 1.

    6    Амплітуда сили струму в колі змінного струму досягає найбільшого значення при найменшому значенні повного опору. Тобто, при умові

        LW-1/(CW)=0, W- резонансна циклічна частота. LC=1/W2

  13. Амплітуда коливань – це найбільше значення коливної величини. Амплітуда визначається початковими умовами.
  14. При затухаючих коливаннях зменшується (затухає) лише амплітуда коливань, отже правильна відповідь В.
  15. Зсув фаз між струмом та напругою рівна π/2, тому що коливання сили струму випереджають коливання напруги на π/2, отже правильна відповідь В.

    10.        Дія трансформатора ґрунтується на таких фізичних явищах: електромагнітна індукція, самоіндукція та магнітна дія струму.

    11    Режим резонансу можна встановити не змінюючи ні індуктивності ні ємності. Для цього треба встановити частоту струму, яка б задовільняла рівняння:

  16. Ha великі відстані електроенергію передають при високих напругах для того, щоб і зменшити втрати при передачі енергії, і щоб зменшити нагрівання провідників.
  17. P1P2;     U1I1U2I2;         U1U2I1I2

    14    Внаслідок радіоактивного забруднення атомне джерело енергії є найменш чистим серед перелічених.

    15    Затухаючі електромагнітні коливання характеризуються тим, що амплітуда коливань зменшується, а період – залишається незмінним. Коло з індуктивним опором характеризуються тим, що коливання сили струму відстають по фазі на π/2 від коливаня напруги. Коло з ємнісним опором. Коливання сили струму випереджають по фазі на π/2 коливання напруги.

     

    ЕЛЕКТРОМАГНІТНІ ХВИЛІ ТА ЕЛЕМЕНТИ ТЕОРІЇ ВІДНОСНОСТІ

    ЦІЛЬОВА ПРОГРАМА


    Перелік пізнавальних задач

    Урок

    Тема

    1  

    Електромагнітні хвилі 

    ПВЗ 

    П 

    2

    Властивості електромагнітних хвиль

    РГ 

    УЗЗ 

    3

    Поглинання електромагнітних хвиль

    РГ

    ПВЗ

    4

    Відбивання електромагнітних хвиль

    РГ 

    ПВЗ

    5

    Заломлення електромагнітних хвиль

    РГ

    ПВЗ 

    6

    Поляризація електромагнітних хвиль

    РГ 

    ПВЗ 

    7

    Енергія електромагнітних хвиль

    ПВЗ

    П

    8

    Густина потоку випромінення

    ПВЗ

    РГ 

    9

    Винайдення радіо. Принцип радіозв’язку

    ПВЗ 

    ПВЗ

    10

    Модуляція і детектування

    РГ 

    РГ 

    11 

    Поширення радіохвиль. Радіолокації

    РГ 

    РГ 

    12 

    Телебачення 

    РГ 

    РГ 

    13 

    Швидкість світла. Принцип Гюйгенса 

    ПВЗ 

    РГ 

    14 

    Закони відбивання світла 

    ПВЗ 

    УЗЗ 

    15 

    Закони заломлення світла 

    ПВЗ 

    УЗЗ 

    16 

    Повне внутрішнє відбивання 

    ПВЗ 

    УЗЗ 

    17 

    Інтерференція світла 

    РГ 

    ПВЗ 

    18 

    Дифракція світла

    ПВЗ 

    УЗЗ 

    19 

    Дисперсія світла 

    РГ 

    РГ 

    20 

    Поляризація світла 

    РГ 

    ПВЗ 

    21 

    Шкала електромагнітних хвиль 

    ПВЗ 

    П 

    22 

    Постулати теорії відносності 

    РГ 

    РГ 

    23 

    Відносність довжини 

    РГ 

    РГ 

    24 

    Відносність проміжків часу 

    РГ 

    РГ 

    25 

    Зв’язок між масою та енергією 

    ПВЗ 

    УЗЗ 

    1(П)    В якому середовищі можливе поширені електромагнітних хвиль?

    А)    в діелектрику;        Б)    в вакуумі;

    В)    в металі;            Г)    в будь-якому середовищі.

     

    2(УЗЗ) Яка характерна для електромагнітних хвиль величина залишається незмінною нри проходженні світла через середовище?

    А)    частота;            Б)    довжина;

    В)    швидкість поширення;    Г)    всі величини суттєво змінюються.

     

    3(ПВЗ)    Яка властивість рентгенівського випромінювання дозволяє отримати на знімку чітке зображення металічних предметів?

    А)    поглинання в середовищі;

    Б)    заломлення при проходженні границі розподілу;

    В)    дифракція від краю предмету;

    Г)    правильної відповіді немає.

     

    4(ПВЗ)    Всім добре відомі параболічні антени радіотелескопів та станцій зв’язку із супутниками. Ці великі споруди досягають ста метрів в діаметрі, А яка властивість електромагнітних хвиль лежить в основі фокусування радіохвиль такою антеною?

    А)    поглинання в діелектрику;

    Б)    відбивання від провідника;

    В)    заломлення на границі двох середовищ;

    Г)    поляризація при проходженні крізь речовину.

     

    5(ПВЗ)    З космосу на Землю весь час надходять різні види випромінювання, джерелами якого є окремі зорі та інші космічні об’єкти. Які з перерахованих нижче видів космічного випромінювання будуть зазнавати заломлення при входженні в земну атмосферу? 1 .Видиме світло. 2.Радіохвилі всіх довжин. 3. Заряджені частки.

    А)    тільки 1;                В)    тільки 3:

    Б) 1та 2;                    Г)    всі види випромінювання.

     

    6(ПВЗ)    Антена (диполь), що випромінює електромагнітні хвилі, являє собою вертикально натягнутий дріт. Як мають бути розміщені антени-приймачі. щоб найкраще сприймати сигнал, який передається?

    А)    вертикально;        В)    орієнтація не має значення;

    Б)    горизонтально;        Г)    правильної відповіді немає.

     

    7(П)    Для радіозв’язку характерно, що при збільшенні відстані в два раза сигнал послаблюється в чотири раза. При радіолокації сигнал має пройти одну й ту ж саму відстань двічі. В скільки разів зменшиться потужність відбитого сигналу при збільшенні відстані в два раза?

    А)    в 2 раза;            В)    в 8 раз;

    Б)    в 4 раза;            Г)    в 16 раз.

     

    8(ПВЗ)    Який ланцюжок перетворень хвиль та коливань відбувається в радіоприймачі?

    А)    електромашині хвилі – електромагнітні коливання – акустичні хвилі;

    Б)    електромагнітні коливання – електромагнітні хвилі – акустичні хвилі;

    В)    акустичні хвилі – електромагнітні коливання – електромагнітні хвилі;

    Г)    електромагнітні хвилі – акустичні хвилі – електромагнітні коливання.

     

    9(УЗЗ)    Під яким кутом до падаючого променя потрібно розмістити одне з двох перпендикулярних дзеркал, щоб відбившись від другого дзеркала промінь був паралельним до падаючого?

    А)    0 градусів;

    Б)    45 градусів;

    В)    під будь-яким кутом;

    Г)    відбивання світла в такій оптичній системі взагалі неможливе.

     

    10(УЗЗ)    Під яким кутом повинно падати світло на скляну пластину (показник заломлення скла 1,5), щоб відбитий та заломлений у склі промені були перпендикулярними?

    А)    33,7 градуса;            В)    45,0 градуса;

    Б)    41,8 градуса;            Г)    56,3 градуса.

     

    11(УЗЗ) Під яким кутом падає світло на бокову стінку склянки з рідиною, якщо на дні склянки, на границі рідина-скло, відбувається повне внутрішнє відбивання? Показник заломлення скла nc=4, показник заломлення рідини np.

    А)            В)

    Б)        Г)

     

    12(ПВЗ)    Які з перерахованих нижче явищ пояснюються інтерференцією світла? 1.Кольорова плівка мильних бульбашок. 2.Відхилення світла в область геометричної тіні. 3.Кільця Ньютона. 4.Утворення напівтіні. 5.Розкладання світла в призмі.

    А)    1 і 5;            В)    3 і 4;

    Б)    1 і 2;            Г)    1 і 3.

     

    13(УЗЗ)    Дифракційна гратка має 40 штрихів на 1мм. Четвертий максимум відхилений на 6 градусів від точки центру екрану. Чому дорівнює довжина хвилі світла? Якому кольору відповідає така довжина хвилі?

    А)    523 нм, зелений;            Б)    653 нм, жовтий;

    В)    710 нм, червоний;            Г)    1024 нм, червоний.

     

    14(П)    Для якого із видів електромагнітного випромінення можливе заломлення на границі поділу двох середовищ вакуум-метал?

    А)    радіохвилі;            Б)    інфрачервоне;

    В)    ультрафіолетове;        Г)    рентгенівське випромінення.

     

    15(УЗЗ)    Потужність випромінювання Сонця 3,8ּ1023 кВт. Знайдіть зменшення маси Сонця за 1с за рахунок випромінювання енергії в навколишній простір.

    А)    4,22кт;            В)    12,66 Мт;

    Б)    4,22 Мт;            Г)    23.37 Мт.

    ТАБЛИЦЯ ВІДПОВІДЕЙ

     

    1 

    2 

    3 

    4 

    5 

    6 

    7 

    8 

    9 

    10 

    11 

    12 

    13 

    14 

    15 

    Ключ 

    Г 

    А 

    А 

    Б 

    Б 

    А 

    Б 

    А 

    В 

    Г 

    А 

    Г 

    Б 

    Г 

    Б 

    МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

    1.    Електромагніті хвилі можуть поширюватись в будь-якому середовищі.

    2.    В будь-якому середовищі частота електромагнітної хвилі залишається сталою, а швидкість та довжина хвилі зменшується порівнянне з вакуумом.

    3    .    Навіть тонкий шар металу майже повністю поглинає рентгенівське випромінення, тому металічні предмети дають на рентгенівському знімку чітке зображення. Таким чином головну роль відіграє поглинання хвиль в середовищі.

    4    Для фокусування хвилі параболічною поверхнею необхідно, щоб електромагнітна хвиля майже без втрат енергії відбивалась від цієї поверхні.

    5.        Заломлюватись на границі розподілу можуть тільки електромагнітні хвилі, а заряджені частки, що мають власну масу спокою, можуть не заломлюватись, а лише розсіюватись в атмосфері.

    6.    В зв’язку з поперечністю електромагнітної хвилі антени передавача і приймача повинні бути розміщені в одній площині.

    7.    Потужність все одно зменшиться в чотири раза.

    8    Елекгромашітні хвилі поширюючись в просторі вловлюються приймальним елементом приймача антеною, яка включена в коло коливального контура. Внаслідок цього в контурі виникають електромагнітні коливання, які детектуються. підсилюються і з допомогою електродинамічної головки (динаміка) перетворюються в акустичні хвилі.

    9.    Оптична система з двох перпендикулярних дзеркал відбиває світловий промінь в зворотньому напрямку при будь-якому куті його падіння.

    10.    Кути падаючою і відбитого променів однакові. Отже для того, щоб відбитий і заломлений промені були перпендикулярні необхідно щоб α+β=900 або sinα+sinβ=1

    11    Треба врахувати, що заломлення відбувається тричі: на границі розподілу повітря-скло, на границі скло-рідина (в цих випадках під склом розуміють стінку склянки), і на граниш рідина-скло (але скло – це дно склянки, де й відбувається повне внутрішнє відбивання). Дно розташовано під кутом 90 градусів до стінок, тому замість синуса кута падіння на дно потрібно використати його косинус.

    12    Кольорове забарвлення бульбашок пояснюється інтерференцією в тонких плівках, кільця Ньютона – інтерференцією в тонкому повітряному проміжку.

    13.    Для розв’язку використовують умову максимуму при к=4. Довжина хвилі 653 нм відповідає жовтій ділянці спектру.

    14    З усіх перерахованих видів випромінювання лише рентгенівське може проникати в метал на деяку глибину, тому лише для нього можна говорити про заломлена в металах.

  18. Зв’язок маси та енергії виражається формулою Ейнштейна E=mс2 звідки

    M=E/с2=P/(tс2)

     

    СВІТЛОВІ КВАНТИ

    ЦІЛЬОВА ПРОГРАМА


    Перелік пізнавальних задач

    Урок

    Тема

    1  

    Фотоефект

    РГ

    ПВЗ  

    2

    Закони фотоефекту

    РГ

    ПВЗ

    3

    Теорія фотоефекту

    РГ

    П

    4

    Фотони. Енергія і імпульс фотона

    ПВЗ 

    УЗЗ

    5

    Kopпускулярно-хвильовий дуалізм

    РГ

    П

    6

    Застосування фотоефекту

    РГ

    УЗЗ

    7

    Вакуумні фотоелементи

    РГ

    І1ВЗ

    8

    Напівпровідникові фотоелементи

    РГ

    ПВЗ

    9

    Тиск світла

    РГ

    ПВЗ

    10

    Хімічна дія світла. Фотографія

    РГ

    УЗЗ

     

    1.(П). Як називається явище, при якому під дією світла з поверхні металу вириваються електрони?

    A) електронна емісія;            Б) робота виходу електрона;

    B) фотоефект;                Г) затримуючий потенціал.

    2.(УЗЗ). Який з поданих виразів відповідає значенню енергії частки, що викликає фотоефект?

    A) ;        Б) mc ;        В) ;        Г) .

    З.(ПВЗ). Треноване око, яке довго перебуває в темноті, сприймає світло з довжиною хвилі 0,5 мкм при потужності випромінювача Р=2,1·10-17Вт. Скільки фотонів попаде в цьому випадку на сітчатку ока за 1 с?

    А) 50 фотонів;    Б) 500 фотонів;    В) 103 фотонів;    Г)10 фотонів.

    4.(У33). На цинкову пластинку (робота виходу 15,3 еВ) падає пучок світла з довжиною хвилі 800 нм. Знайдіть червону межу фотоефекту.

    А) 0,33·10-6м;        Б) 4нм;        В) 0,8·10-6м;

    Г) початкових відомостей недостатньо для розв’язку.

    5.(ПВЗ). Потужність ртутної дуги–125 Вт. Знайти, скільки квантів з довжиною хвилі 6,123·107м випускається кожної секунди, якщо інтенсивність цієї лінії складає 2% інтенсивності дуги. ККД дуги – 80%.

    А) 5·105;            
    Б)6,2·1018;            В)6,2·1010;

    Г) правильної відповіді немає.

    6.(ПВЗ) Яку максимальну швидкість мають вирвані з літію електрони при опромінюванні світлом з частотою 1015 Гц?

    А) 3·105 м/с;        Б)0,8·106м/с;        В) 9·107 м/с;

    Г) правильної відповіді немає.

    7.(П). Вкажіть правильний запис рівняння Ейнштейна для фотоефекту і назвіть всі величини, що входять до нього.

    A) ;        Б) ;

    B) ;        Г) правильної відповіді немає.

    8.(П). Одночасно почали нагрівати катод і освітлювати його ультрафіолетовими променями. Виліт фото- та термо- електронів розпочнеться:

    А) одночасно;        Б) фотоелектрони почнуть вилітати перші;

    В) термоелектрони почнуть вилітати перші;

    Г) правильної відповіді немає.

    9.(УЗЗ). Червона межа фотоефекту для цинку 0.33 мкм. Максимальна швидкість фотоелектронів 2·106 м/с. Знайдіть довжину хвилі світла, що падає на поверхню цинку?

    А)0,8·10-7м;        Б)9нм;        В) 0,6·10-5м;        Г) 0,9·10-5 м.

    10(П). Який вислів точніше відображає фізичний процес;

    A) “фотострум пропорційний світловому потоку”;

    Б) “фотострум насичення пропорційний світловому потоку”;

    B) обидва попередні вирази точні;

    Г) всі попередні вирази хибні.

    11(П). Чи може фотон при зіткнені з іншою частинкою віддати їй більше енергії та імпульсу, ніж він має?

    A) енергії–так; імпульсу–так;        Б) енергії–так; імпульсу–ні;

    B) енергії–ні; імпульсу–так;        Г) енергії–ні; імпульсу–ні.

    12.(УЗЗ). Знайти імпульс фотона, що відповідає найбільш довгим хвилям (0,75мкм) у видимій частині спектра. Стала Планка h =6,6·10-34Дж·с.

    А) 8,8·10-25 кг·м;    Б) 8,8·10-32 кг·м;    В) 8,8·10-24 кг·м;    Г) 8,8·10-34 кг·м.

    13.(УЗЗ). Виконуючи досліди, Столєтов помітив, що фотоефект проходить інтенсивніше з підвищенням температури металу. Чим це пояснити?

    A) збільшується енергія руху електронів;

    Б) збільшуються відстані між іонами кристалічної ґратки;

    B) збільшується робота виходу електронів;

    Г) збільшується червона межа фотоефекту.

    14.(П). Які закономірності свідчать про те. що світло поглинається лише окремими порціями–квантами? 1.Максимальна кінетична енергія фотоелектронів зростає лінійно. 2.Кінетична енергія фотоелектронів залежить від частоти світла. 3.Кінетична енергія фотоелектронів не залежить від інтенсивності світла. 4.Випромінена порція енергії зберігає свою індивідуальність.

    A) тільки 1;                Б) тільки 2 і 3;

    B) тільки 1, 2 і 3;                Г) всі перелічені.

    15.(П). У досліді Столєтова світловий потік, що падав на цинк, збільшили в k раз, але це не призвело до збільшення фотоструму. Коли це можливо?

    A) коли збільшиться енергія фотоелектронів:

    Б) коли довжина хвилі цього світла була більша за червону межу фотоефекту:

    B) коли зменшиться інтенсивність світла;

    Г) правильної відповіді немає.

    ТАБЛИЦЯ ВІДПОВІДЕЙ


    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    10

    11

    12

    13

    14

    15

    Ключ

    В

    В

    А

    А

    Б

    Б

    В

    Б

    А

    Б

    В

    А

    А

    Г

    Б

    МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

    1. Фотоефектом називається явище виривання електронів з речовини під дією світла.

    2. Енергія фотона.

    3.50 (фотонів).

    4.0,33·10-6M

    5. Енергія випромінювання хвилі 125·0,8·0,02=2 Дж. Число квантів:

    6,2-1018.

    6.

    7.Енергія порції світла hv витрачається, на так звану, роботу виходу А, тобто роботу, яку треба затратити, щоб виділити електрон з металу і надати йому кінетичної енергії.

    8.Виліт фотоелектронів розпочнеться практично миттєво, термоелектронів
    значно пізніше, коли температура катода підвищиться до межі термоелектронної емісії.

    9. .

    10. Кількість електронів, вирваних світлом з поверхні металу за 1с прямопропораійна поглинутій енергії світлової хвилі. Звідси видно, Що чим більший світловий потік, тим більший фотострум.

    11 При відбиванні фотона він віддає перешкоді подвійний імпульс,

    12.

    13. При нагріванні металу збільшується енергія руху електронів та ослаблюється енергія їх взаємодії з іонами.

    14. Світло поглинається квантами енергії E=h·v. Максимальна кінетична енергія фотоелектронів зростає лінійно з частотою світла і не залежить від його інтенсивності. Квант зберігає свою індивідуальність поглинутим може бути лише весь квант енергії.

    15. Однією із умов фотоефекту є те, що частота хвилі повинна бути більша граничної частотиmin (червона межа).

    АТОМНА ФІЗИКА, ФІЗИКА АТОМНОГО ЯДРА

    ЦІЛЬОВА ПРОГРАМА

     

    Перелік пізнавальних задач

    Урок 

    Тема

    1

    Модель атома Томсона

    РГ 

    ПВЗ

    2

    Досліди Резерфорда. Модель Резерфорда

    РГ 

    ПВЗ

    3

    Постулати Бора

    УЗЗ

    УЗЗ

    4

    Пояснення закономірностей лінійчатих спектрів

    РГ 

    ПВЗ

    5

    Значення та недоліки теорії Бора

    РГ 

    ПВЗ

    6

    Лазер

    РГ 

    ПВЗ

    7

    Гіпотеза де Бройля

    РГ 

    ПВЗ

    8

    Дифракція електронів

    РГ 

    РГ

    9

    Про корпускулярно-хвильовий дуалізм речовини

    ПВЗ 

    П

    10

    Відкриття атомного ядра Визначення його розмірів

    ПВЗ 

    ПВЗ

    11

    Відкриття протонів та нейтронів

    РГ 

    ПВЗ 

    12

    Будова атомною ядра Енергія зв’язку

    ПВЗ 

    П

    13

    Ядерні реакції Енергетичний вихід ядерних реакцій

    ПВЗ 

    УЗЗ  

    14

    Відкриття радіоактивності Закон радіоактивною
    розпаду Альфа-, бета- і гама- випромінення

    ПВЗ

    П  

    15

    Методи реєстрації заряджених часток

    РГ 

    ПВЗ

    16

    Поглину га доза опромінення та її біологічна дія

    ПВЗ 

    ПВЗ

    17

    Ланцюгові ядерні реакції Дефект маси

    ПВЗ 

    П  

    18

    Ядерний реактор

    РГ 

    ПВЗ

    19

    Термоядерні реакції

    РГ 

    ПВЗ

    20

    Частинки і античастинки

    РГ 

    РГ

    21

    Радіоактивні перетворення

    ПВЗ

    П

    1(ПВЗ). Чи може при радіоактивному розпаді ядра спостерігатись:

    A) збільшення його заряду і маси;

    Б) збільшення заряду і зменшення маси:

    B) зменшення заряду і збільшення маси:

    Г) правильної відповіді немає.

    2(УЗЗ). Згідно з теорією Бора радіус першої орбіти електрона в атомі водню R=0,53-10-18 м. Визначити лінійну і кутову швидкість руху електрона по орбіті.

    А)2.2·1010 м/с, 4,1·10-16с-1 ;            Б) 2,2·106 м с, 4,1·1016с-1;

    В)1,2·103 м/с, 4,1·108с-1 ;                Г) 3,7·106 м/с, 8,2-10!6 с-1 .

    3(П). Чому кожен хімічний елемент має лише одному йому властивий лінійчатий спектр?

    A) енергія електрона залежить від радіуса орбіти, який в атомах різних елементів різний:

    Б) енергія електрона залежить від величини заряду ядра, який в атомах різних елементів різний:

    B) енергія фотона залежить від радіуса орбіти і від величини заряду ядра, які різні для різних атомів;

    Г) правильної відповіді немає.

    4(ПВЗ). Рубіновий лазер випромінює в імпульсі 2·1019 фотонів з довжиною хвилі 694 нм. Яка середня потужність спалаху лазера, якщо його тривалість 2·10-3 с?

    А) 1,43·10-28 Вт:    Б) 2,86-10-9 Вт;    В)2,86-10-4 Вт;    Г) 3,45-10-9 Вт.

    5(ПВЗ). Знайти довжину хвилі випромінюваняя.для якого маса фотона дорівнює масі спокою електрона m=9.1·10-31 кг. Стала Планка h=6,6-10-34 Дж·с.

    А)0,24нм;    Б)0,12нм,    В) 24 Гм;     Г) 56 нм.

    6(ПВЗ). Яку кількість протонів і нейтронів містить ядро атома кисню 8О16 ? Скільки електронів має цей атом?

    А) 8 та 8; 8;        Б) 16 та 8; 8;        В) 8 та 8; 16;         Г) 8 та 16; 8.

    7.(ПВЗ). При захваті нейтрона ядром магнію 12Mg24 утворюється радіоактивний ізотоп 11Na24. Які частинки випускаються при цьому перетворенні?

    А) протони;            Б) нейтрони;        В) електрони;        Г) фотони.

    8.(П) Чи вимагає реакція витрат енергії, чи проходить з її виділенням?

    A) необхідна енергія 17,32 МеВ;    Б) виділяється енергія 17,32 МеВ;

    B) виділяється енергія 3,17 МеВ;    Г) необхідна енергія 3,17 МеВ.

    9.(УЗЗ) При проведенні термоядерної реакції синтезу ядра гелію із ядер ізотопів водню-дейтерію і тритію звільняється енергія 17,6 МеВ Яка енергія звільнюється при синтезі 1г гелію? Скільки кам’яного вугілля потрібно було б спалити для одержання такої енергії?

    А) 4,2·1011 Дж. 1,56·104 кг;            Б) 4,2·1014 Дж. !,56·107кг;

    В)2,1·1011 Дж. 0,23·104кг;            Г) 5,6·109 Дж. 2,87·103 кг.

    10(П). Якщо в колбу, наповнену повітрям, помістити альфа-радіоактивну речовину, то альфа-частинки не викличуть свічення сірчистого цинку, яким вкриті її стінки. Чому при відкачуванні повітря стінки починають світитись?

    A) збільшується довжина вільного пробіг;

    Б) зменшується енергія взаємодії часток із молекулами повітря;

    B) збільшується імпульс часток;

    Г) правильної відповіді немає.

    11 (ПВЗ). На малюнку 1 приведено графік залежності струму від напруга в газовому проміжку, що опромінюється іонізуючими частками. Які ділянки використовують для реєстрації часток пропорційними приладами?

    А) ділянка 0-1;    Б) ділянка 1-2;    В) ділянка 2-3,    Г) ділянка 3-4.

    12(ПВЗ). Допустима доза загального опромінення людини складає 5 рад за годину. Яка допустима потужність дози загального опромінення людини при умові неперервного випромінювання цілодобово на протязі року?

    A) 57 мрад/г;    Б)0,38 мрад/г;    В)0.57 мрад/г;    Г)1 мрад/г.

    13(П). Розрахувати дефект маси та енергію зв’язку ядра ізотопу 3Li7.

    А)0,04186 а.о.м. 39 МеВ;        Б) 0.056 а.о.м, 76 МеВ;

    B) 0,41 а.о.м. 29 МеВ;            Г) 0,004186 а.о.м. 390 МеВ.

    14(УЗЗ).При протіканні реакції термоядерного синтезу , виділяється 2,68·1013Дж тепла. Визначити масу ядерного пального, використаного при цьому. (Маси ядер-2,0141; 4,0026 та 6,0151 а.о.м.).

    А) 1,2кг;        Б) 0,1кг;        В) 0,86 кг;        Г) 24,5 кг;

    15(П). Маса спокою мезона дорівнює 264 масам електрона. Визначити енергію гамма-квантів, що утворені при розпаді нейтрального нерухомого мезона.

    А) 68 МеВ;        Б) 34 МеВ;        В) 126 МеВ;        Г) 0,818 МеВ;

    ТАБЛИЦЯ ВІДПОВІДЕЙ

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    10

    11

    12 

    13

    14

    15

    Ключ

    Б

    А

    в

    Б

    А

    А

    А

    А

    А

    А

    В

    В 

    А

    Г

    Б

    МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

    1. Можливий варіант Б (при бета-розпаді) – збільшення заряду і зменшення маси.

    2. Електрони притягаються до ядра кулонівськими силами. Щоб радіус руху не змінювався, ці сили повинні зрівноважуватись відцентровою силою, яка залежить від швидкості руху. Звідси можна знайти лінійну швидкість руху електронів, а з неї – кутову швидкість.

    3. Енергія фотона залежить від енергії електрона при переході з рівня на рівень, а вона, в свою чергу. залежить і від радіусів орбіт, і від заряду ядра. Для різних же хімічних елементів ці параметри будуть різні.

    4. Потужність спалаху залежить від числа фотонів та енергії кожного з них. Енергія одного фотона визначається з частоти випромінювання лазера.

    5.Маса фотона , звідки.

    6.де М – атомна маса (кількість нейтронів і протонів), Z–заряд ядра.

    7. Заряд новоутвореного ядра менший на одиницю від заряду вихідного ядра, а масове число не змінилось. Значить, при перетворенні випускається протон 12Mg24on’ => 11Na24+1H1

    8.Спочатку визначити дефект маси, а потім через неї визначається енергія зв’язку. Якщо енергія додатня, то для протікання процесу потрібна енергія.

    9.Для знаходження енергії, яка виділяється при синтезі 1г гелію, необхідно помножити вихід ядерної реакції на кількість здійснених реакцій. Потім із умови Q=qm витікає, що m=Q/q=E/q.

    10.В колбі з повітрям альфа-частинки зазнають багато зіткнень з молекулами газу, тому довжина вільного пробігу у них невелика, частинки швидко втрачають свою енергію. При відкачуванні повітря довжина пробігу зростає, частинки долітають до стінок колби і викликають їх свічення.

    11.Інтервал 2-3. Результуючий сигнал залежить від початкової енергії іонізуючої частинки.

    12.Потрібно допустиму дозу опромінення розділити на кількість годин в році.

    13.Дефект маси 0,04186 а.о.м. Енергія зв’язку

    39 МеВ.

    14.Потрібно знайти дефект маси і енергію зв’язку. 1 а.о.м. =1,6604-10-27 кг.

    15.mp=264m; і ; Отже:

    34МеВ.

    ЗАКОНИ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ

    ЦІЛЬОВА ПРОГРАМА

     

    Перелік пізнавальних задач

    Урок

    Тема

    1

    Поняття електричного струму

    РГ

    ПВЗ

    2

    Дія струму

    РГ 

    РГ

    3

    Сила струму

    РГ

    ПВЗ

    4

    Швидкість упорядкованого руху

    РГ

    ПВЗ

    5

    Умови існування струму

    РГ 

    РГ

    6

    Вольт–амперна характеристика

    РГ 

    РГ

    7  

    Закон Ома для ділянки кола

    РГ

    ПВЗ

    8

    Опір

    РГ 

    ПВЗ

    9

    Послідовне з’єднання провідників

    РГ

    УЗЗ

    10

    Паралельне з’єднання провідників

    РГ 

    УЗЗ

    11

    Вимірювання сили струму

    РГ

    ПВЗ

    12

    Шунти до амперметра

    РГ 

    Н

    13

    Вимірювання напруги

    РГ

    ПВЗ

    14

    Додаткові опори до вольтметр

    РГ

    Н 

    15

    Робота сили струму

    РГ

    ПВЗ

    16

    Закон Джоуля-Ленца

    РГ

    ПВЗ

    17

    Потужність струму

    РГ

    УЗЗ

    18

    Сторонні сили

    РГ

    РГ

    19

    Аналогія між електричним струмом т рухом рідини
    а

    РГ

    ПВЗ

    20

    Електрорушійна сила

    РГ

    ПВЗ

    21

    Закон Ома для повного кола

    РГ

    УЗЗ

    1(ПВЗ). Визначити силу струму в контактному мідному провіднику тролейбусної мережі, якщо концентрація електронів провідності в міді 3·1023 см-3 середня швидкість їх упорядкованого руху 0,25 мм/с. Площа поперечного перерізу провідника 85 мм2.

    А) 0,1 А;        Б)1А:        В) 1,02·10-9А;        Г)1,04·10-4 А.

    2(ПВЗ). По срібному провіднику діаметром 2 мм тече струм силою 2 А. Вважаючи, що кожен атом срібла дає один вільний електрон, обчислити швидкість упорядкованого руху електронів у провіднику під впливом електричного поля.

    А)6,8·105м/с;        Б)6,8·10-5м/с;        В)10 м/с;        Г) 0 м/с.

    З(ПВЗ).Як виміряти величину невідомого опору, маючи вольтметр, амперметр і джерела ЕРС з невідомими внутрішніми опорами. (Мал. 1).


    A) це неможливо;

    Б) провівши два виміри за схемами 1 і 2;

    B) достатньо зібрати схему 1;

    Г) достатньо зібрати схему 2.

    4(ПВЗ). Струм пропускають по провіднику, що складається з двох стержнів однакового перерізу вугільною і залізного, з’єднаних послідовно. Яким повинно бути співвідношення довжин цих стержнів для того, щоб їх загальний опір не залежав від температури? Температурні
    коефіцієнти вугілля та заліза відповідно:

                    

                    

    А)I1/I2=1/44;        Б)I2/I1=1/44;            В)I1/I2=1;    Г)I1/I2= 1/4.

    5(ПВЗ). Скільки акумуляторів з ЕРС 2В і внутрішнім опором 2 Ом треба з’єднати послідовно, щоб одержати в зовнішньому колі I=5 А при різниці потенціалів на полюсах батареї U=110В?

    А) 10;        Б) 150;        В) 23;            Г) 110

    6(УЗЗ). Електричний стерилізатор має дві обмотки. При вмиканні однієї з них вода в стерилізаторі закипає через 15 хв, при вмиканні другої–через 30 хв. Через скільки часу закипить вода, якщо обидві обмотки ввімкнути паралельно?

    А) 45хв.;        Б) 30хв.;        В) 2хв;        Г) 5 хв.

    7(УЗЗ). Вольтметр з опором R1=3000 Ом показує різницю потенціалів на певній ділянці кола U1=98 В. Амперметр в магістралі показує силу струму I Вольтметр з опором R2=6000 Ом показує різницю потенціалів U2=100 Ом. Покази амперметра в магістралі такі самі, як і в першому випадку. Визначити силу струму, що показує амперметр, а також опір досліджуваної ділянки кола.

    A) I=50 A, R=14 Ом;            Б) I=0,81 A, R=125 Ом;

    B) I=126 A; R=0,81 Ом;            Г) I=1 A, R-1000 Ом.

    8(ПВЗ). Яким повинен бути опір шунта до гальванометра для зменшення чутливості приладу в 20 разів? Внутрішній опір гальванометра r=950 Ом.

    А) 50 Ом;        Б) 200 Ом;        В) 0,2 Ом;        Г) 70 Ом.

    9(ПВЗ). Два вольтметри з межами вимірювань 150 В, але з різними внутрішніми опорами r1=4200 Ом і r2=4800 Ом з’єднані послідовно і ввімкнуті до джерела напруги 300В. Які будуть покази вольтметрів?

    A) U1=U2=150 В;                Б) U1=110 В, U2=160 В;

    B) U1=130 В, U2=170;            Г) U1=140 В, U2=160 В

    10(ПВЗ). Якщо до амперметра розрахованого на максимальну силу струму 2 А приєднати шунт rш=0,5 Ом. то ціна поділки шкали амперметра зросте в 10 раз. Визначити додатковий опір, який потрібно приєднати до амперметра, щоб його можна було використовувати як вольтметр, що вимірює напругу 220 В.

    А) 105,5 Ом;        Б) 100 Ом;        В) 110 Ом;        Г) 2 Ом.

    11 (У33). Визначити роботу електричних сил на протязі однієї секунди в батареї акумуляторів, що дає струм 1А на зовнішній опір, різниця потенціалів між полюсами акумулятора U=2 В, ЕРС батареї =2,6 В. Визначити також кількість теплоти, що виділяється за той самий час.

    A) А=0,6 Дж, Q=20 Дж;            Б) А=2 Дж, Q=0,6 Дж;

    B) А=2 Дж, Q=-0,6 Дж;            Г) А=20 Дж, Q=1 Дж;

    12(ПВЗ). В кінці своєї статті “Виділення тепла в провідниках” академік Ленц ставить таку задачу: “Для розжарення дроту визначеного діаметра і довжини l потрібно коло з п елементів. Скільки потрібно елементів для розжарення дроту того ж діаметру, але довжини р·l? З’єднання елементів в обох випадках проводиться послідовно”. Спробуйте розв’язати задачу Ленца.

    А)х=р/n;        Б)х=n/р;        В)х=р+n;        Г)х=р·n.

    ІЗ(ПВЗ). Два споживачі з опорами R1 і R2 вмикають до джерела струму з напругою U один раз паралельно, а другий раз послідовно. У якому випадку споживана потужність буде більша?

    A) у першому;                Б) потужність, що споживається однакова;

    B) не споживається взагалі,        Г) у другому.

    14(ПВЗ). Для визначення ЕРС акумулятора його включали послідовно з еталонним елементом в деяке коло і одержали струм I1=0,2 А. Коли акумулятор був увімкнений в коло, назустріч еталонному елементу, було одержано струм I2=0.08 А. Яка ЕРС акумулятора? ЕРС еталонного елементу 2В.

    А)
    =0.25 В;        Б)
    =1В;        В)
    =4,7 В;        Г)
    =2 В.

    15(УЗЗ). Гальванічний елемент дає на зовнішній опір R1=4 Ом струм I1=0,2 А. Якщо ж зовнішній опір R2=7 Ом, то елемент дасть струм I2=0,14 А. Який струм він дасть, якщо його замкнути накоротко?

    А) 1 А;        Б) 4.7·10-1А;        В) 0,25 А;        Г)5·10-2А.

    ТАБЛИЦЯ ВІДПОВІДЕЙ


    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    10

    11

    12

    13

    14

    15

    Ключ

    В

    Б

    Б

    А

    г

    В

    Б  

    А

    Г

    А

    Б

    Г

    А

    В

    Г  

    МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

    1.I=1,02 10-9 А.

    2. U 6,8·10-5 м/с.


    3. Достатньо зробити два виміри. Перший вимір дозволяє виміряти опір вольтметра, а другий–невідомий опір



    4. l/l=1,44, Rt=R01(1+1·t)+R02·(1+2·t)=(R01+R02)+(R02·2+R011)·t,

    , Oпір кола не залежить від температури,
    якщо R02·2+R01·1=0,

    5. n=110, б=n1·1, r=n·r1, U=I·r1 Згідно закону Ома для повного кола повинно бути

    -U=U, n·1-U=I·n·r1, звідси

    6. tпарал =2xв.

    7.I 0.81 A, R=125 Ом.


    125 Ом, 0,81 A

    8 (n = 20) Вказівка: Для зменшення чутливості гальванометра в n разів необхідно, щоб при силі струму в колі 1 через шунт проходив струм ((n-1)/n)·1

    9. U1=140В, U2=I60B.

    10. 105,5 Ом.

    11.-2 Дж; 0,6 Дж, А= -U·I·t=-2 Дж (струм іде від меншого потенціалу до більшого). Q=I2·R·t=I2·(E-U)·t=0,6 Дж

    12. х = р·n




    13. Послідовно сполучені споживачі від мережі споживають потужність , паралельно сполучені споживачі від мережі споживають потужність: Порівнюючи ці два вирази, маємо: >

    14. Е4,7 В. Якщо R – повний опір кола. Е – ЕРС акумулятора, Е’ -ЕРС еталонного елемента: I1·R=Е+Е’ в другому випадку I2·R=Е – Е,

    15. Iкз=0,47 А

    Iкз=, ,

    2.5.3. Лабораторні роботи.

    Р О Б О Т А N 1

     

    ФІЗИЧНИЙ ЕКСПЕРИМЕНТ У РОЗДІЛІ: “ПОЧАТКОВІ

    УЯВЛЕННЯ ПРО БУДОВУ РЕЧОВИНИ”

     

    Мета роботи: ознайомитись з методикою та технікою проведення навчального експерименту під час вивчення у 7-му класі питань, які пов`язані з вивченням будови речовини.

     


    Обладнання:
    циліндр чавунний з поршнем, колба конічна з трубкою, куля з кільцем, спиртівка, крейда, пробірки з водою, спиртом, піском, скляна пластинка на пружині, склянка з водою, шматок льоду в посудині, посудини різної форми.

    Підготовка до роботи:

    1. Ознайомитись з навчальним матеріалом розділу “Початкові уявлення про будову речовини” підручників фізики 7-го класу, визначити його погодинний розподіл [6, 9].

    2. Ознайомитись з цільовою програмою вивчення теми: “Початкові уявлення про будову речовини” у 7 класі.

    3. Ознайомитись з цільовою програмою фахової підготовки майбутнього вчителя.

    Цільова програма до змісту теми:”
    Початкові уявлення про будову речовини” рівень первинної обізнаності.

     

    Перелік пізнавальних задач 

    Урок 

    Тема 

    1

    2

    3

     

    4 

    Внутрішня будова речовини.

    Рух молекул. Явище дифузії.

    Зв’язок температури тіла з швидкістю руху молекул.

    Взаємодія між молекулами. 

    УЗЗ

    УЗЗ

    ПВЗ

     

    ПВЗ 

    П

    П

    УЗЗ

     

    УЗЗ 

     

    Еталоні завдання для вступного контролю (шкільний курс фізики; первиний рівень фахової обізнаності):

    1. (УЗЗ) Змоделюйте поняття: молекула, взаємодія молекул, дифузія, броунівський рух?
    1. (УЗЗ) Що означає слово «речовина»? Чим відрізняється одна речовина від іншої? Яку речовину легко можна побачити у вигляді газу, рідини і твердого тіла.

    1. (УЗЗ) Порівняти густину сухого і вологого повітря при однакових умовах?
    2. (УЗЗ) Від чого, крім хімічного складу молекул, залежать властивості речовини?
    3. (УЗЗ) Проілюструйте основні положення молекуляно – кінетичної теорії?
    4. (УЗЗ)Чому аромат квітів ми відчуваємо на відстані, інколи досить значній? Які фізичні явища сприяють цьому?
    5. (УЗЗ)Чому всі тіла ми бачимо суцільними? Як можна підтвердити, що між атомами існують проміжки?
    6. (УЗЗ) Як пояснити повільне поширення запаху одеколону у кімнаті, враховуючи, що середня швидкість руху молекул газу дуже велика(сотні метри за секунду)?
    7. (УЗЗ) Молекул якої речовини більше в одному сантиметрі кубічному: маслинової олії чи води?
    8. (УЗЗ) Чому броунівський рух не можна спостерігати для порівняно великих частинок?
    9. (УЗЗ) Чи може газ зайняти якусь частину об’єму посудини, залишаючи іншу пустою?
    10. (УЗЗ) Від яких факторів залежить сила зчеплення свинцевих циліндрів?
    11. (УЗЗ) Доведіть що вода і лід, водяна пара і лід, складаються з однакових молекул?
    12. (РГ) На якому явищі ґрунтується процес засолювання огірків і капусти? Наведіть інші приклади дифузії в побуті.
    13. (УЗЗ) На мал. 1 зображено досліди по спостереженню явища дифузії в рідинах, газах та твердих тілах. В якому випадку дифузія протікає швидше?

     

    Теоретичні відомості:

    В основі молекулярно – кінетичної теорії будови речовини лежать три положення: речовина складається з частинок ці частинки безперервно рухаються частинки взаємодіють одна з одною.

    Речовини складаються з окремих частинок, між якими є проміжки. Коли частинки відсуваються одна від одної, об’єм тіла збільшується Із зближенням частинок об’єм зменшується.

    Дифузією можна пояснити те, що, якщо до кімнати внести пляшечку з парфумами, то через деякий час їхній запах пошириться по всій кімнаті. Це відбувається тому, що молекули парфумів, довільно рухаючись у просторі, поступово заповнюють усю кімнату. Саме це явище пояснює те, що два брусочки мила, притиснуті один до одного, через деякий час неначе «зростаються»; що огірки просолюють у розсолі тощо.

    Між молекулами одночасно із взаємним притяганням існує взаємне відштовхування. Коли молекули зближуються до відстаней, порівнянних з розмірами самих молекул, помітніше проявляється притягання, від дальшого, зближення починає більше проявлятися відштовхування.

    Дифузія – перемішування газів, рідини і твердих тіл при безпосередньому контакті. Це явище пояснюється безладним рухом молекул. Але найбільш очевидний доказ руху молекул можна дістати, спостерігаючи в мікроскоп дуже дрібні завислі у воді частинки якої-небудь речовини. Ці частинки перебувають у безладному русі, який називають броунівським.

    Броунівський рух – це тепловий рух завислих у рідині (або газі) частинок. Броунівський рух-це тепловий рух, і він може припинитися. Його можна пояснити лише на основі молекулярно-кінетичної теорії. Причина броунівського руху частинки в тому, що удари молекули об неї не компенсують один одного.

    Слабкі сили притягання молекул газу не можуть утримати їх одну біля одної. Тому гази здатні необмежено розширюватися. Вони не зберігають ні форми, ні об’єму. Численні удари молекул об стінки посудини створюють тиск газу.

    Тверді тіла мають спільну властивість, за якою їх називають твердими тілами: вони зберігають свою форму. Легко помітити, що кожне з цих тіл має власну поверхню, яка обмежує його і визначає форму. Тверді тіла відрізняються своїми механічними властивостями—твердістю, пластичністю, пружністю тощо. За певної температури тверді тіла плавляться. Тверді тіла різняться й іншими фізичними властивостями, наприклад, здатністю передавати теплоту або проводити електричний струм.

    На відміну від твердих тіл рідини не мають власної форми і тому під дією сили тяжіння повторюють форму тієї посудини, яку заповнюють; рідини текучі і тому легко змінюють свою форму; на межі з повітрям вони утворюють вільну горизонтальну поверхню; під час охолодження за певної температури вони кристалізуються і тверднуть; рідини переходять у газоподібний стан через випаровування.

    Гази леткі і тому заповнюють увесь наданий їм простір; вони легко стискуються і легко розширюються; вони не мають власної форми і легко її змінюють, але на відміну від рідин гази не утворюють вільної поверхні; під час охолодження до певної температури гази скраплюються і стають рідинами.

    Тверді тіла, рідини і гази — це не особливі види речовини, а її стани, в яких вона перебуває за певних фізичних умов. Зокрема, це залежить від температури. У фізиці ці стани називають агрегатними станами речовини.

    Х І Д Р О Б О Т И

  19. Провести серію дослідів, які підтверджують, що речовина може перебувати в трьох станах і відповідно в природі існують тверді тіла, рідини і гази. Вони мають як спільні властивості так і властивості, що їх відрізняють.

    А. Шматок льоду поміщають у хімічну склянку. Звертається увага на те, що лід має визначену форму. Склянка з льодом нагрівають доти, поки весь лід не розтане. Рівень води, що утворилась, відзначається покажчиком, і нагрівання продовжується. Після того як вода закипить, стежать за рівнем води в склянці. Він знижується, тому що вода переходить у газоподібний стан. Отже, речовини в природі можуть знаходитися в трьох станах: твердому, рідкому і газоподібному.

    Б. Здатність газів та рідин до стиснення.

    Прозорий циліндр з поршнем до половини наповнений повітрям. Поршень вставляється в циліндр. Об’єм повітря в ньому зменшується. Але якщо відпустити поршень, то він повертається в початкове положення (мал. 2). Отже, об’єм повітря можна змінити стисненням. Аналогічний дослід можна провести за допомогою чавунного циліндра з поршнем, який є в кожному кабінеті фізики.

     

    В. Зміна об’єму твердого тіла при його нагріванні та охолодженні.

    Металева кулька вільно проходить через кільце. Після нагрівання кулька застрягає в кальці (мал. 3). Коли кулька охолоне, вона знову вільно проходить крізь кільце.

    Г. Зміна об’єму рідини при її нагріванні та охолодженні.

    Колбу з водою закривають пробкою, в яку встановлено вузьку скляну трубку. Трубка до половини також заповнена водою (мал.4). При нагрiваннi води в колбі рівень води в трубці збільшується, при охолодженні зменшується.

    Якщо таких установки скласти дві і заповнити різними рідинами, то можна спостерігати, що різні рідини при нагріванні розширюються по різному.

     

    2. Провести демонстрації, які підтверджують, що тіла складаються з дрібних частинок:

    Досліди, які свідчать, що між частинками речовини існують проміжки (досліди з водою і піском, з водою і спиртом ).

    Беруть дві пробірки: (мал. 5) одна до половини заповнена водою, друга до половини заповнена піском. Воду виливають в пробірку з піском. Об’єм суміші води i піску в пробірці менший суми об’ємів води i піску.

    Дослід(Лише для ознайомлення) Довгу скляну трубку до половини заповнюють водою, а потім зверху наливають підфарбований спирт. Загальний рівень рідини в трубці відмічають гумовим кільцем (мал. 5). Звернувши увагу на те, що рідини не змішалися. Після цього щільно закривають відкритий кінець трубки пробкою і перемішують рідини, повільно повертаючи трубку кілька разів на 180° у вертикальній площині. Коли спирт і вода цілком змішаються, трубку знову розташовують вертикально пробкою нагору і звертають увагу на те, що рівень суміші помітно опустився нижче кілечка, тобто об’єм суміші став менше первісного об’єму.

     

    3. Досліди, які свідчать, що молекули речовини рухаються (дифузія).

    А. На класну дошку виливається трішки одеколону. Через деякий час сліди одеколону з дошки зникають, а запах речовини відчувається по всій кімнаті.

    Б. Вздовж бокової стінки всередині циліндричної посудини опускають вузьку смужку фільтрувального паперу, який змочений в суміші крохмального клейстеру з розчином фенолфталеїну. На дні посудини розміщують кристали йоду. Посудину щільно закривають кришкою, до якої підвішена вата, яка просочена нашатирним спиртом (мал. 10). За поширенням вздовж смужки паперу вверх синьої фарби можна судити про рух молекул йоду. Одночасно вниз поширюється малиновий колір – рух молекул аміаку. Через кілька хвилин границі зафарбованих вiдрiзкiв зустрінуться, і далі синій та малиновий кольори змішуються.

    4. Модель хаотичного руху молекул і броунівського руху

    Відомий прилад установлюють на проекційному апараті, підготовленому для горизонтального проектування. Над приладом закріплюють об’єктив із плоским дзеркалом або оборотною призмою. У затемненому класі проектують прилад на екран і, переміщаючи об’єктив, домагаються повної різкості зображення сталевих кульок і гумової пробки, поміщених усередині приладу. Кульки зображують молекули, а гумова пробка — маленьку завислу часточку в рідині чи газі, невидиму неозброєним оком, але спостережувану в мікроскоп.

    5. Взаємне притягання та відштовхування молекул; взаємодія молекул різних речовин.

    А. Розламати кусок крейди, розірвати нитку. Для того, щоб розламати кусок крейди, розірвати нитку, потрібно прикласти зусилля.

    Б. Скляна пластина підвішена в горизонтальному положенні на пружині (мал. 6). Знизу до пластини підносять широку чашу з водою до дотикання пластини з поверхнею води. Потім посудину з водою повільно опускають. Скляна пластина опускається разом з поверхнею води вниз, розтягуючи пружину.

     

    6. Розглянути методичні особливості проведення лабораторної роботи “Визначення розмірів малих тіл”.
    Розробити систему диференційованих завдань, які можна запропонувати учням при проведенні цієї лабораторної роботи.

    Для визначення розмірів малих тіл використовують метод рядів (мал.7). Суть його полягає в тому, що декілька малих тіл (20 — 25) складають впритул один до одного в ряд. Середній розмір тіла визначають як результат ділення довжини ряду на кількість тіл.

    А. Визначення діаметра малого тіла. Покладіть впритул до лінійки в ряд 20 — 3О пшонин. Виміряйте довжину ряду. Поділивши довжину ряду на кількість пшонин, визначіть діаметр однієї пшонини. Аналогічно визначте діаметр горошини, шротини.

    Результати вимірювань запишіть в таблицю:

    Назва малого тіла

    Довжина ряду, мм

    Кількість малих тіл

    Діаметр одного тіло, мм

    Пшоно

         

    Горох

         

    Шріт

         

    Б.
    Визначення товщини (діаметра) нитки або дроту.

    Кусок швацької нитки або тонкого дроту намотайте щільно на олівець. За допомогою лінійки виміряйте довжину ряду. Підрахуйте кількість витків. Поділіть довжину ряду на кількість витків, визначте товщину (діаметр) нитки або дроту. Для зручності при рахуванні витків використовуйте голку або шило. Результати вимірювань оформіть у вигляді таблиці.

     

    Додаткові експериментальні завдання.

    1. Візьміть пластмасову пляшечку з кришкою. Щільно закрийте її і спробуйте стиснути наявне в ній повітря. Потім заповніть її водою і спробуйте стиснути в ній воду. Запишіть результати досліду і поясніть їх на основі знань про молекули.

    2. Візьміть сиру картоплину і розріжте її навпіл, в
    центрі розрізу помістіть кристалик марганцівки і з’єднайте обидві половинки. Через певний час роз’єднайте їх. Поясніть отриманий результат.

    3. В пробірку насипте піску, збовтайте її і спостерігайте, які крупинки осядуть на дно швидше. Поясніть явище.

    4. Покажіть, що при нагріванні розміри п’яти копійчаної монети збільшуються, використовуючи дощечку, два цвяхи і спиртівку.

    5. За допомогою крупинок йоду, нагрітого у пробірці, дослідіть явище переходу речовини з твердого стану відразу в газоподібний (явище сублімації).

    6. Використовуючи гас, одеколон, інші пахучі речовини, здійсніть спостереження дифузії в повітрі. Проведіть спостереження дифузії марганцевокислого калію у воді. Зробіть висновки.

    7. У склянку з водою обережно покладіть грудочку цукру. Через кілька годин зачерпніть ложечкою воду з поверхні, покуштуйте її. Чому вода стала солодкою?

    8. Дано дві склянки з однаковою кількістю води , в одній – гарячої, в другій – холодної. Укиньте в обидві склянки по одному кристалику марганцевокислого калію і спостерігайте за явищем дифузії. В якій склянці вода зафарбується швидше? Чому?

    9. Візьміть сиру картоплину і розріжте її навпіл, в
    центрі розрізу помістіть кристалик марганцівки і з’єднайте обидві половинки. Через певний час роз’єднайте їх. Поясніть отриманий результат.

    10. Налийте у склянку холодної води й впустіть у неї кілька крупинок марганцівки (перманганат калію). Не перемішуючи воду, визначте, через який час молекули марганцю потраплять у верхній шар води. Поясніть спостережуване явище.

    11. Розламуючи; крейдяні і графітові стержні, зробіть висновки про силу взаємного притягання молекул в різних речовинах.

    12. Користуючись масштабною лінійкою, визначте об’єм п’яти кусочків цукру-рафінаду. Покладіть цукор в мензурку і залийте його водою. Порівняйте, як змінюється рівень води під час розчинення цукру. Чим це пояснюється?

    13. Як треба змінити форму гумки, щоб відстань між молекулами збільшилася? зменшилася?

    14. Візьміть важільні лабораторні терези, чистий металевий кружечок з гачком в центрі і посудину з водою. Продемонструйте, що між молекулами води і метану існують сили притягання.

    15. Продемонструйте, що сухі листки паперу не прилипають один до одного, а змочені водою зчіплюються. Як це пояснити?

    16. Два плоских шматки свинцю зачистіть ножем в місці дотику, міцно стисніть, Чому вони не розпадаються при відпусканні? Визначте при якому навантаженні вони відокремляться один від одного? Поясніть спостережуване явище.

    17. Скориставшись методом рядів, визначте товщину аркуша паперу, з якого виготовлено учнівський зошит, ваш підручник. Самостійно розробіть технологію виконання завдання та поясніть порядок його виконання.

    18. Підрахуйте, скільки краплин води можна помістити в чайну ложку, заповнивши її вщент. За допомогою мензурки визначте середній об’єм однієї краплини води.

    19. Шматочок свічки без фітиля, покладіть у залізну ложку і нагрівайте на по полум’ї газової плити. Яке явище ви спостерігаєте? Що сталось з ложкою та шматочком свічки?

    20. Проведіть спостереження де в домашніх умовах використовується явище дифузії? Від чого залежить швидкість його протікання? Як можна прискорити протікання дифузії? Як ведуть боротьбу з шкідливими проявами явила дифузії?

    21. В прозору склянку налийте води, піпеткою капніть туди туші. Спостерігайте за протіканням явища. Зробіть висновки.

    22. Візьміть дві скляних пластини, протріть їх сухою ганчіркою, прикладіть міцно одну до одної. Чи легко їх роз’єднати? Теж саме проробіть з мокрими пластинами і поясніть результати дослідів.

     

    Еталоні завдання для підсумкового контролю рівня фахової обізнаності.

    1. (РГ) У свинцеву кулю налили воду і запаяли отвір. Кулю поступово почали стискати під пресом. Через деякий час по всій її поверхні пропустили краплі води як пояснити цей дослід? Яку особливість будови речовини він підтверджує?
    2. (УЗЗ) Чому при змішуванні різнорідних рідин їх загальний об`єм
      виявляється меншим від суми об`ємів рідин до змішування?
    3. (РГ) У дослідах “Дифузії газів” пористий циліндр деколи опускають у посудину з газом, а деколи одягають зверху на нього посудину з газом. Чому так поступають?
    4. ( УЗЗ) Від яких факторів залежить сила зчеплення свинцевих
      циліндрів?
    5. ( УЗЗ) Чому влітку калюжі висихають швидше ніж восени? Поясніть кругообіг води в природі з позиції різних агрегатних станів води?
    6. (УЗЗ) З яких спостережень випливає, що частинки речовин дуже малі?
    7. (УЗЗ) У воді річок, озер та інших водойм є молекули газів, що входять до складу повітря. Внаслідок якого явища ці молекули потрапляють у воду? Чому вони проникають до дна водойм?
    8. (РГ) Поміркуйте якими факторами можна підтвердити думку про те, що молекули будь якої речовини мають певний розмір.
    9. (РГ) Запропонуйте дослід, що підтверджує факт руху молекул речовини.
    10. (УЗЗ) Чи можуть молекули речовини, взаємодіючи між собою, зблизитись впритул?
    11. (РГ) На сьогоднішній день вдалося створити ряд приладів набагато чутливих органів чуття людини. Це – мікроскоп, фотоелемент, сейсмограф, термометр. Тільки одне чуття–нюх, немає поки – що рівного собі конкурента у технічному втілені. Маємо підстави чекати в цьому напрямі нових винаходів. Пропонуємо подумати над цією проблемою; ваші проекти, ідеї, пропозиції.
    12. (УЗЗ) Рівні маси води та вуглекислого газу мають однакову температуру. Чи може це означати, що середня швидкість руху та внутрішня енергія молекул цих речовин однакові?
    13. (УЗЗ) Слово «молекула» в перекладі з латинської означає «маленька маса». Так, маса, наприклад, молекули води дорівнює 2,7۰10-28 кг. Підрахуйте, скільки молекул в 1 г води. Скільки атомів міститься в 1 г водню?
    14. (УЗЗ) Запропонуйте варіанти утворення атомів і молекул та назвіть відповідні їм речовини у разі одночасного поділу двох молекул води. Користуючись модельними уявленнями атома й молекули, зобразіть запропоновані вами варіанти перегрупування атомів і молекул схематично.
    15. (УЗЗ) Крапля олії об’ємом V розлилась на поверхні води тонким шаром площею S. Вважаючи, що товщина шару дорівнює діаметру молекули олії, визначити цей діаметр.
    16. (РГ) Запропонуйте авторський дослід який би підтвердив що тіла при нагріванні розширюються.
    17. (РГ) Якими причинами зумовлюється броунівський рух частинок, завислих у рідині?
    18. (РГ) Чим можна пояснити той факт, що реальний газ заповнює даний йому об’єм повністю?
    19. (РГ) Рівні маси води та вуглекислого газу мають однакову температуру може це означати, що середня швидкість руху та внутрішня енергія молекул цих речовин однакові?
    20. (РГ) Середня швидкість руху молекул ацетилену та оксиду сірки однакова для обох газів. Чи можна стверджувати, що однакові маси цих речовин мають однакову температуру і внутрішню енергію?
    21. (РГ) Запропонуйте спосіб демонстрації дифузії газів та рідин в домашніх умовах.
    22. (РГ) Продемонструйте залежність швидкості випаровування від виду речовини.
    23. (РГ) Поясніть існування різних станів речовин з погляду атомно молекулярного вчення.

    Р О Б О Т А № 2

    ФРОНТАЛЬНІ ДОСЛІДИ ТА ДЕМОНСТРАЦІЇ ПРИ

    ПРОВЕДЕННІ ПЕРШИХ УРОКІВ ФІЗИКИ У 7-му КЛАСІ

    Мета роботи: ознайомитись з методикою та технікою проведення навчального експерименту під час проведення в 7-му класі перших уроків фізики та вивчення теми “Вступ до фізики”.

    Обладнання: кулька, похила площина, високовольтний індуктор (електрофорна машина), колба, спиртівка, штатив, лінза, брусок, лінійка, амперметр, вольтметр, магніти, візочок, лійка, змійка, паперова коробочка, свічка, мірна стрічка, фотографії шкал термометрів, різних побутових приладів, мірний циліндр або мензурка, набір тіл неправильної форми, відливна склянка, лабораторний термометр, медичний термометр, секундомір, склянка з водою, тверде тіло у формі паралелепіпеда або куба, невелике тіло неправильної форми (камінчик на нитці), паперова смужка, клей, олівець.

     

    ПІДГОТОВКА ДО РОБОТИ

    1. Ознайомитись з навчальним матеріалом теми “Вступ” підручників фізики 7-го класу [4, 8, 12] та теоретичними відомостями до роботи.

    2. Ознайомтесь з цільовою програмою вивчення теми “Вступ” у 7 класі:

    3. Ознайомтесь з цільовою програмою фахової підготовки майбутнього вчителя.

     

     

     

    Цільова програма (А) до змісту теми “Вступ” рівень первинної обізнаності

    № n/n 

    Перелік пізнавальних задач 

    Урок 

    Тема 

    1

    2 

    Фізика, техніка, природа.

    Фізичні величини та їх одиниці. 

    РГ

    РГ 

    РГ

    ПВЗ 

     

    Еталонні завдання для вступного контролю (шкільний курс фізики; рівень фахової обізнаності):

    1. (УЗЗ) Змоделюйте поняття фізики як навчальної дисципліни?
    2. (УЗЗ) Означте термін «фізичне явище»? Наведіть приклади явищ: механічних, світлових, теплових, електромагнітних.
    3. (УЗЗ) Поясніть пізнання навколишнього світу фізиками? Які існують методи фізичних досліджень?
    4. (УЗЗ) Означте поняття спостереження та досліду? Що розуміють під моделюванням?
    5. (:УЗЗ) Яке призначення приладів? Назвіть приклади вимірювальних і не вимірювальних приладів.
    6. (УЗЗ) Що таке шкали приладу? Дайте означення поняття «ціна поділки вимірювального приладу».
    7. (УЗЗ) Що розуміють під терміном «значення фізичної величини»? Що таке стандартний запис числа?
    8. (УЗЗ) Що таке похибка вимірювання? Від чого залежить похибка вимірювання?
    9. (УЗЗ) Як знаходять середнє значення вимірюваної величини? Як визначають дійсне значення вимірюваної величини?
    10. (УЗЗ) Навіщо, на вашу думку існують еталони одиниць фізичних величин?
    11. (УЗЗ) Що таке інтервал значень виміряної величини? Як позначається інтервал значень виміряної величини на числовому промені? Наведіть приклад.
    12. (УЗЗ) Дайте означення площі поверхні і об’єму тіла. Дайте означення одиниці вимірювання всіх трьох зазначених вище величин (1 м, 1 м2 1 м3). Який спосіб вимірювання е спільним для всіх розглянутих вище фізичних величин?
    13. (УЗЗ) Що означає виміряти об’єм тіла? Якими способами вимірюють об’єм тіла?
    14. (УЗЗ) Як виміряти об’єм тіла неправильної форми?
    15. (УЗЗ) Як визначити межі вимірювання та ціну поділки шкали засобу вимірювання?
    16. (УЗЗ) Як виміряти об’єм рідини мірами місткості, об’єм твердого тіла, використовуючи міри місткості?
    17. (УЗЗ) Визначте ціну поділки і межі вимірювань термометрів, які є у вас вдома: медичного, кімнатного, надвірного.
    18. (УЗЗ) На мал. 5 показано мірний циліндр (мензурку) з рідиною. В яких одиницях вимірюють об’єм рідини за допомогою даного вимірювального приладу? Яка ціна поділки приладу? Який об’єм рідини у мензурці?

    ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

    Фізика
    — одна з найдавніших природничих наук. Фізика — фундаментальна наука про загальні закономірності перебігу явищ природи, властивості і будову матерії, закони її руху. Поняття і закони фізики як найзагальніші покладено в основу всього природознавства і техніки, їх застосовують інші природничі науки.

    Фізика як наука експериментальна
    ґрунтується на результатах дослідів. Тому спостереження, вимірювання і експеримент є основними методами наукового пізнання у фізиці. Перед тим, як вивести якусь закономірність і пізнати її суть, учені спостерігають за фізичними явищами, вивчають умови їхнього плину. Всі наші знання про природу розпочинаються із спостережень. Цим терміном називають цілеспрямоване і спеціально організоване сприймання предметів та явищ природи. Внаслідок цих спостережень нагромаджується багато фактів, які потребують пояснення.

    Наприклад, рух літака ми можемо спостерігати за допомогою зору, або, закривши очі, на слух. Результат нагрівання води можна оцінити на дотик. Випаровування парфумів або пахучих речовин ми виявляємо нюхом. Смак дозволяє виявити наявність чи відсутність у страві солі, цукру та деяких інших речовин. Зір, слух, дотик, нюх, смак — все це приклади надзвичайних здатностей людини сприймати навколишній світ. Ці здатності називають відчуттями, а відповідні органи людського тіла — око, вухо, ніс тощо – органами чуття.

    Учений фізик не може обмежитись лише спостереженнями, навіть якщо він робить це цілеспрямовано, з певною метою. Досить часто він намагається відтворити певне явище в різних умовах його плину, тобто проводить експеримент. Учені здобувають знання, виконуючи спеціальні досліди, тобто явище відтворюють у спеціально створених найзручніших для спостереження і вивчення умовах, у тому числі й за допомогою приладів. За його результатами вчений робить висновки, які потім можуть бути використані для пояснення явищ навколишнього світу. Здобуті фізичні знання, як правило, узагальнюються у формі фізичних законів і теорій.
    Закони фізики можуть бути встановлені експериментальне або виведені на підставі теоретичних обґрунтувань.

    Вимірювання — це знаходження значення фізичної величини за допомогою засобу вимірювання. Засоби вимірювання є двох видів: міри і вимірювальні прилади. Щоб мати правильну інформацію про речі і події у природі, використовують спеціальні прилади.
    Вони значно доповнюють наші органи чуття. Так, приладом для виявлення більшої чи меншої нагрітості тіла є термометр. Довжини тіл вимірюють вимірювальною стрічкою, мірним циркулем, масштабною лінійкою, час визначають годинником а масу тіл — терезами. Такі прилади називаються вимірювальними. Проте не всі прилади є вимірювальними. Наприклад, за допомогою магнітної стрілки виявляють магнітні полюси; дає змогу визначити вертикальний напрям. Отже, є багато різних приладів – малих і великих, простих і дуже складних.

    Міра — це прилад, який має відтворювати одне або кілька значень величини (наприклад, лінійка відтворює кілька розмірів об’єму — це міра об’єму). У мензурці значення вимірюваного об’єму встановлюється за поверхнею рідини, а лінійкою — довжину за крайніми гранями тіла).

    Вимірювальний прилад — це засіб вимірювання, в якому значення фізичної величини визначають за відповідним пристроєм — шкалою з покажчиком (стрілкою або цифровим індикатором)

    Вимірювальні прилади та міри мають шкалу. Нанесені на вимірювальний прилад поділки і цифри біля них, які вказують на фіксовані значення вимірювальної величини, називають шкалою приладу Шкалу наносять на прилад так, щоб нею зручно було користуватись. Шкали можуть бути нанесені з різним масштабом. На початку або в кінці шкали вказують, в яких одиницях вимірюють дану фізичну величину. Шкала приладу задає точну міру для порівняння з вимірюваною величиною. Вона є упорядкованою сукупністю рисок (крапок і штрихів), які відповідають послідовності значень вимірюваної величини. Засоби вимірювання мають свої характеристики. Основні з них: призначення (яку величину вимірює); одиниця вимірювання; межі вимірювання (початкове — нижня межа і кінцеве — верхня межа значення вимірюваної приладом величини); поділка шкали — проміжок (довжина інтервалу) між двома сусідніми рисками шкали; ціна поділки шкали — різниця між верхньою (ВМ) і нижньою (НМ) межами або між більшим і меншим значеннями найближчих оцифрованих рисок шкали, поділена на кількість проміжків (інтервалів) між ними.

    Ціна поділки вимірювального приладу визначається числом одиниць вимірюваної величини між двома найближчими поділками вимірювального приладу. На приладі, як правило, вказують значення вимірюваної величини між двома найближчими поділками з цифрами. Якщо на дерев’яну палицю завдовжки 1 м за допомогою мірної стрічки нанести позначки через кожні 10 см, то матимемо лінійку, проґрадуйовану з ціною поділки 10 см. Коли на цій самій лінійці поставити позначки через кожний сантиметр, то ціна її поділки дорівнюватиме 1 см.

    Під час вимірювання, наприклад, масштабною стрічкою, нульову поділку шкали суміщають із початком відліку вимірюваної величини і визначають, з якою поділкою шкали співпадає кінець відліку цієї величини.

    Щоб правильно зняти покази приладу, передусім маємо визначити ціну поділки його шкали. Для цього треба знати:

    а) одиницю фізичної величини, відносно якої проґрадуйовано прилад (її вказують на шкалі);

    6) нижню (НМ) і верхню (ВМ) межі вимірювання даного приладу або сусідні числові позначки на шкалі

    в) кількість поділок між нижньою і верхньою межами або між обраними сусідніми числовими позначками.

    Щоб правильно зняти покази приладу, треба дотримуватися певних правил.

    Правила користування вимірювальним приладом

    1. На шкалу приладу .треба дивитись перпендикулярно до неї, інакше покази можуть бути спотворені

    2. Якщо стрілка приладу розміщена між поділками, то результати треба округлити у бік ближчої позначки, а якщо посередині, то до більшого значення.

    3. Нульова позначка шкали повинна збігатись з початком відліку.

    4. Покази приладу не можна знімати за межами шкали приладу. Засоби вимірювання треба добирати таким чином, щоб під час вимірювань їхні покази були в середній частині шкали або ближче до кінця. Недоцільно проводити вимірювання біля нижньої межі шкали приладу та в першій її чверті.

    5. Під час зняття показів приладу треба обов’язково враховувати ціну поділки його шкали. Результат вимірювання не може бути точнішим за значення ціни поділки.

    Пам’ятайте: не існує абсолютно точних вимірювань; кожне вимірювання здійснюється з певною похибкою.

    Відліковий пристрій — шкала з покажчиком. У різних вимірювальних приладах може бути у вигляді прямої, кола або дути. Шкала може бути нерухомою з рухомим покажчиком чи рухомою з нерухомим покажчиком.

    Спостереження і досліди — основні джерела фізичних знань.

    Щоб здобувати наукові знання, треба не лише спостерігати й ставити досліди, а й обдумувати умови та результати спостережень і дослідів. Саме через обдумування (міркування) можна виявити найістотніше в речах і подіях природи.

    Предмети і події, які вивчає і пояснює фізика, називають відповідно фізичними тілами і фізичними явищами.

    Фізичне явище це сукупність таких подій (змін) у природі, які відбуваються за однакових причин або мають інші спільні (загальні для всіх) суттєві ознаки. Описуючи фізичні явища, ми говорили, що кожне з них відбувається з деяким, відокремленим від інших, утворенням (річчю) у природі: санчатами, людиною, олівцем, магнітною стрілкою, деревом, зорею. Місяцем тощо. Кожне таке відокремлене утворення, що має власну будову, називають фізичним тілом.

    Те, чим одне фізичне тіло або явище відрізняється від іншого тіла або явища, називається його фізичною властивістю. Наприклад, фізичною властивістю будь-якого тіла є його лінійні розміри. Про лінійні розміри конкретного тіла ми можемо говорити мовою кількісних тверджень. Так, розмірами звичайного учнівського стола є протяжність; більша по горизонталі (довжина); менша по горизонталі (ширина); по вертикалі (висота). Цей приклад показує, що кількісно про таку фізичну властивість тіла, як його лінійні розміри, ми стверджуємо, користуючись терміном протяжність.
    Тому протяжність (довжина, висота, ширина тощо) називають фізичною величиною, яку використовують для кількісного опису об’єктивно існуючої фізичної властивості тіла — його лінійних розмірів.

    Є й інші фізичні властивості тіл і відповідні їм фізичні величини. Так, площа поверхні тіла та його об’єм також є фізичними величинами, які характеризують відповідні їм властивості. Отже, будь-яка фізична величина є кількісною характеристикою (мірою) певної фізичної властивості тіла або явища.

    Фізична величина е кількісною характеристикою (мірою) певної властивості фізичного тіла або явища. Фізична величина — це завжди число відповідних їй одиниць вимірювання. Наприклад, коли кажуть, що товщина листа металу 1,6 мм, це означає єдність двох складових: числа 1,6 і одиниці вимірювання 1 міліметр. Ця єдність становить конкретне значення фізичної величини — товщини даного листа металу.

    З точки зору математики числове значення фізичної величини (1 см, 2 см, 5 см, 1,5 см, …) є найменованим числом. Його часто позначають символом – як правило, літерою латинського алфавіту: a, b, c, d. Загальновизнаними позначеннями невідомих величин часто є їх символи з індексами х, у тощо.

    Стандартний запис числа — це число виду X — а 10n, де: 1 < а < 10, a n — будь-яке ціле число — додатне, від’ємне або нуль. Показник степеня п числа 10n ще називають порядком величини. Щоб оцінити порядок величини, треба здійснити її округлення.

    У фізиці всі числа, які дістають під час вимірювання фізичних величин, є наближеними. Тому, вивчаючи фізику, необхідно знати правила виконання дій з наближеними числами.

    Помилки, допущені внаслідок заокруглення значень фізичної величини, називають похибками округлення. Похибка округлення є не більшою ніж половина (0,5) одиниці останнього збереженого розряду в результаті заокруглення. Під час заокруглення завжди можна оцінити точність отриманого (наближеного) числового значення фізичної величини.

    Помилки, які виникають під час вимірювання фізичної величини, називають похибками вимірювань. Чим менша ціна поділки приладу, тим менша похибка вимірювання, або, як кажуть, тим більша точність вимірювання. Результат вимірювання не може бути точнішим за значення ціни поділки.

    Крім ціни поділки, на точність вимірювання впливає конструкція вимірювального приладу. Так, вимірювальна стрічка залежно від її натягу дає різний результат. Похибки можна припуститися внаслідок неправильного користування. Щоб уникнути таких похибок, слід дотримуватись певних правил.

    Іноді похибка вимірювання залежить від зовнішніх впливів на вимірювальний прилад, або індивідуальних особливостей того, хто вимірює: його досвіду, вад і т. д. Тому слід дотримуватися інструкції до приладу, яка передбачає усунення таких похибок. Інколи значення фізичної величини, що характеризує дану властивість тіла, не є сталим. Так, діаметр металевої дротини, товщина віконного скла або листового металу неоднакові в різних місцях. У такому разі
    фізичну величину вимірюють кілька разів і знаходять її середнє значення. Найбільша похибка вимірювань під час користування загальновживаними приладами, за умови дотримання правил їх експлуатації, дорівнює половині ціни поділки.

    Похибка вимірювань обчислюється простим способом. Похибка прямого вимірювання дорівнює сумі похибки відліку (Δав) і похибки засобу вимірювання (Δaп). Похибка відлічування дорівнює половині ціни поділки шкали приладу. Похибка засобу вимірювання знаходиться за паспортом засобу вимірювання або за таблицею з довідника.

    Загальна похибка: Δа = Δав + Δап.

    Щоб записати значення фізичної величини, часто користуються символами або буквеними позначеннями. Аналогічно діють й у разі записування похибок. Якщо внаслідок вимірювання значення величини становить а, а похибка вимірювання Δа, дійсне значення величини А знаходять за формулою: А = а ± Δа. Чим менший інтервал, в якому міститься значення вимірюваної величини, тим вища точність вимірювання.

    Внаслідок математичних дій з числовими значеннями фізичних величин неминуче виникають ще й похибки округлення.

    Загальна (максимальна) похибка, зроблена в результаті знаходження фізичної величини, дорівнює максимальній сумі похибки вимірювання і похибки округлення.

    Неточність вимірювання не може бути виправлена (скомпенсована) підвищеною точністю підрахунку і навпаки. Згідно з вимогами до точності вимірювань у фізиці прагнуть, щоб похибки обчислень і вимірювань були в межах одних і тих же значень.

    Завдяки тому, що завжди можна оцінити допущену у вимірюванні й підрахунках похибку, фізику називають точною наукою.

     

    Х І Д Р О Б О Т И

    1. При виконанні роботи ознайомитись з технологією постановки та методичними особливостями проведення демонстраційних дослідів на першому уроці фізики.

    Варто звернути особливу увагу на добір дослідів до вступної бесіди на першому уроці в VIІ класі. Зміст і методика проведення першого уроку детально розроблені і описані майже у всіх методиках фізики середньої школи, які вийшли в світ за останній час. З описів видно, що всі автори вважають необхідним включити в зміст уроку демонстраційні досліди з основних розділів курсу, тобто механіки, термодинаміки і молекулярної фізики, електрики й оптики. Ці досліди на першому уроці не вивчаються, а лише показують різноманіття явищ, що складають зміст курсу фізики, з яким має мати справу учень протягом декількох років.

     

    Підбір дослідів для першого уроку можливий у двох варіантах.

    Варіант 1

    1. Переміщення платформи під дією вантажу, що опускається .

    2. Вода не виливається через лійку, яка вставлена в горловину склянки.

    3. Обертання змійки у струменях теплого повітря.

    4. Іскровий електричний розряд або взаємодія наелектризованих тіл.

    5. Спостереження уявного зображення полум`я свічки в скляній пластині.

    6. Рівні відрізки прямої, які обмежені стрілками, що мають різні напрямки здаються нерівними.

     

    Варіант 2

    1. Дія маятника Максвела.

    2. Вода не виливається через отвори в дні банки.

    3. Конвекція в рідині або кипіння води в паперовій коробці.

    4. Нагрівання дротини електричним струмом або взаємодія магнітів.

    5. Одержання на екрані збільшеного зображення полум`я свічки.

    6. Рівні діагоналі в двох різних паралелепіпедах здаються нерівними.

     

    Дослід 1 (В-1). Показують з саморобною платформою, яка служить для демонстрації переходу потенціальної енергії піднятого вантажу в кінетичну енергію платформи і навпаки. Посередині платформи розміром приблизно 15 на 6 см на платформі закріплений стержень висотою 20 см з блоком зверху. Проти задньої осі платформи зроблений невеликий виріз. Це дозволяє перекинути нитку з підвішеним вантажем через блок і вільний кінець нитки прив’язати до задньої осі платформи. Для демонстрації досліду закручують нитку на вісь і тим самим піднімають вантаж до блока стержня. Потім відпускають вантаж і спостерігають, як під впливом сили тяжіння, яка діє на вантаж, платформа приходить в рух. Якщо після зупинки платформи її переміщувати по столі, то нитка знову буде накручуватись на вісь, а вантаж підніматись – набуваючи потенціальної енергії.

    Для досліду 2 (В-1). складають прилад за мал. 1, герметично поклавши гумові пробки в обидві горловини склянок. Наливають воду в лійку і спостерігають, що тільки невелика кількість виливається в склянку. Залишок води залишається в лійці, тому що тиск стиснутого повітря в склянці зрівноважує стовп води в лійці. Якщо трохи звільнити праву пробку, то повітря буде виходити назовні і вода вільно виллється через лійку.

    Для досліду 3 (В-1). використовують підготовлену електрофорну машину. Зближують кульки індукторів спочатку до 1-2 см і одержують невелику іскру. Повторюють дослід декілька разів, збільшуючи відстань між кульками і одержуючи більш потужні іскри, аж до максимальної. На уроці показують максимальний іскровий розряд.

    Дослід 4
    (В – 1) Перед склом і за ним (між склом і чорним екраном) ставлять дві однакові свічки таким чином, щоб зображення передньої свічки, видиме в склі, співпало з свічкою, видимою крізь скло. На уроці в напівзатемненому класі запалюють тільки передню свічку, розміщену перед склом. Учням буде здаватись, що горять обидві свічки. Якщо дещо зсунути задню свічку, то ілюзія зникне.

    Для досліду 5, мета якого – підкреслити необхідність проведення вимірювань, до початку уроку проводять крейдою на класній дошці дві однакові лінії з різним напрямком стрілок кінцях (мал. 2). Перед уроком зображення закривають. Під час демонстрації запитують учнів, яка з ліній на першому малюнку або яка з діагоналей на другому – коротша або довша. Звичайно учні одноголосно стверджують, що лінії або діагоналі безперечно не рівні між собою. Однак просте вимірювання демонстраційним метром легко переконує всіх у зворотному: лінії в першому випадку і діагоналі в другому виявляються рівними.

    Дослід 3 (В-2). Для кип’ятіння води в паперовій коробці збирають установку Чотирикутну коробку виготовляють з цупкого паперу. Краї його загинають і закріплюють канцелярськими скріплювачами. Коробку встановлюють на кільці універсального штативу. Про те, що вода закипіла, судять по виділенню великої кількості пари. Коробка, яка поміщена на полум’я спиртівки, не горить тому, що папір змочується водою, стає теплопровідним і нагрівається при кипінні води приблизно до 100оС. Температура запалювання паперу значно вища.


    Другий варіант 5-го досліду виконується з свічкою та довгофокусною двовипуклою лінзою діаметром 80 мм (з набору лінз та дзеркал). На уроці перед запаленою свічкою ставлять лінзу на підставці, затемнюють клас і, повільно переміщуючи лінзу, отримують на віддаленому екрані чи на стіні збільшене перевернуте зображення свічки та її полум’я. Замість свічки можна взяти електричну лампочку і отримати на екрані збільшене зображення розжареної нитки.

    2. Провести досліди:

    а) Визначення основних характеристик вимірювальних засобів

    Вивчіть шкалу лінійки, мензурки, термометра і заповніть таблицю:

    Назва засобу вимірювання 

    Лінійка 

    мензурка 

    термометр 

    Яку фізичну величину ним вимірюють 

         

    Одиниці вимірювання 

         

    Межі вимірювання 

         

    Позначення шкали

    Значення сусідніх оцифрованих позначок 

         
     

    Кількість поділок 

         
     

    ціна поділки 

         

    Похибка відліку 

         

    Ознайомтеся із правилами вимірювання лінійкою, мензуркою і термометром.

    Виміряйте довжину бруска, місткість посудини та температуру води в посудині й заповніть таблицю:

    Вимірювана величина 

    Покази засобу вимірювання 

    Абсолютна похибка 

    Наближене значення з абсолютною похибкою 

    Місткість (об’єм) посудини 

         

    Довжина бруска 

         

    Температура води 

         

    б) визначення ціни поділки вимірювального приладу;

    Вказівки до проведення

    Визначте ціну поділки шкал запропонованих приладів: лінійки, мензурки, штангенциркуля, транспортира, вольтметра, амперметра, гальванометра і занесіть дані до таблиці.

    Із паперової смужки зробіть мірну стрічку з ціною поділки 2 (5; 10) мм. Виміряйте довжину олівця за допомогою виготовленої мірної стрічки.

    Результати дослідів записати в таблицю:

     

    Вимірювальний прилад 

    Одиниця

    величини 

    Межі вимірювання 

    Ціна поділки приладу 

    Лінійка

    Кімнатний термометр Медичний термометр Побутові або торгові терези

    Мензурка або мірний циліндр 

         

    в) вимірювання розмірів та визначення об’єму тіл правильної форми
    (методику та техніку проведення продумати самостійно).

    З допомогою лінійки вимірюють необхідні розміри твердого тіла правильної форми. За цими розмірами визначають об’єм тіла, використовуючи відомі математичні формули.

    Для паралелепіпеда заповніть таблицю.

    Об’єкт 

    Лінійні розміри 

    Об’єм тіла, см3

    А, см 

    В, см 

    С, см 

             

    г) вимірювання об’єму рідини за допомогою мензурки.

    Вказівки до проведення

    Налийте в мірний циліндр (мензурку) певний об’єм води. Запишіть результат. Долийте (або відлийте) 15 (20; 25) мл води і запишіть результат. Під час зняття показів приладу треба обов’язково враховувати ціну поділки його шкали.

    Визначте об’єм твердого тіла правильної форми (паралелепіпеда або куба), зануривши його у воду, як різницю показів до і після занурення. Порівняйте знайдене значення з об’ємом, обчисленим за математичною формулою (див. попередній дослід). Поясніть, чому таким чином можна вимірювати об’єми твердих тіл.

    Значення об’єму тіла виразіть у різних одиницях, застосовуючи відомі вам приставки до одиниць фізичних величин.

    Поясніть, як можна за допомогою мензурки, верхня межа якої 100 мл. відміряти 120 мл рідини.

    Результати вимірювань запишіть в таблицю:

    Об’єм води в мензурці V1 см3

    Об’єм води і тіла в мензурці V2, см3

    Об’єм тіла, визначений за допомогою мензурки V=V2-V1 см3

    Об’єм тіла, розрахований за формулою, V, см3

    Тіло правильної форми 

         

    Тіло неправильної форми

         

    е). Вимірювання об’ємів невеликих тіл неправильної форми.

    Об’єм невеликого тіла можна виміряти за допомогою вимірювального циліндра (мензурки). Для цього спочатку визначають ціну поділки мензурки. Потім наливають у мензурку таку кількість води, щоб тіло могло повністю зануритися в рідину. Визначають об’єм води. Тіло, об’єм якого треба виміряти, опускають на нитці у воду і визначають спільний об’єм води і тіла. Знаходять різницю цих двох об’ємів, яка й дорівнює об’єму досліджуваного тіла.

    Вказівки до роботи

    Розгляньте шкалу міри місткості, визначте межі вимірювання, ціну поділки шкали та межу похибки засобу вимірювання. Результати запишіть у зошит.

    Виміряйте початковий об’єм V1 рідини у мензурці, потім спільний об’єм рідини і тіла неправильної форми V2. Покази засобу вимірювання запишіть у таблицю. Обчисліть значення об’єму тіла неправильної форми VT за результатами прямих вимірювань Vl
    та V2.

    № досліду 

    Вимірювана величина 

    Показ засобу

    вимірювання 

    Межа похибки

    відліку 

    Результат

    вимірювання

    1 

    Початковий об’єм рідини V1

         

    2 

    Спільний об’єм рідини і тіла V2

         

    3 

    Об’єм тіла неправильної форми VT = V2
    – V1

         

    Б. Якщо тіло неправильної форми не входить у мензурку, то його об’єм визначають за допомогою відливної склянки Перед вимірюванням склянку заповнюють водою зверху до отвору відливної трубки. Під час занурення тіла частина води, яка за об’ємом дорівнює об’єму тіла, виливається. Визначивши мензуркою її об’єм, визначають об’єм зануреного у воду тіла.

    Виміряйте об’єм тіла VT неправильної форми, яке не вміщується у мензурку, але його можна помістити у відливну склянку.

    є) Вимірювання температури води та визначення похибки вимірювань.

    Наливайте в склянку воду і опустіть в неї лабораторний термометр. Виміряйте температуру води. Визначіть похибку вимірювань і запишіть дійсне значення температури.

    Температура води tоС

    Похибка 

    Дійсне знамення температури, tо±Δtо

     

    Відліку 

    Температура 

    Вимірювання 

     
             

     

    ДОДАТКОВІ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ЗАВДАННЯ

    1. Виготовте висок із підручних матеріалів і перевірте вертикальність стін, вікон та дверей у кабінеті фізики або у вашій квартирі. Наслідки досліду запишіть у зошит.
    2. Виміряйте довжину, ширину і висоту однієї зі своїх домашніх кімнат. Результати вимірювань запишіть у зошит. Яка ціна поділки приладу, яким ви користувалися? Яким чином ви її визначили?
    3. На мал. 5 показано мірний циліндр (мензурку) з рідиною. В яких одиницях вимірюють об’єм рідини за допомогою даного вимірювального приладу? Яка ціна поділки приладу? Який об’єм рідини у мензурці?
    4. Користуючись масштабною лінійкою, виміряйте лінійні розміри одного із своїх підручників та визначте його поверхню і об’єм. Знайдіть товщину одного аркуша підручника. Опишіть спосіб, яким ви для цього скористалися.
    5. Знайдіть спосіб вимірювання об’єму тіл неправильної форми, якщо об’єми кожного з них менші за ціну поділки шкали міри місткості.
    6. Із смужки паперу довжиною 25 см і шириною 2 см виготовіть мірну стрічку з ціною поділки 2 см і оцифруйте її через кожні 10 см.
    7. За допомогою стрічки визначте об’єм тіла правильної форми у формі куба або
      паралелепіпеда
    8. Визначте ціну поділки термометра і за його допомогою виміряйте температуру повітря в кімнаті, температуру води, взятої з водопроводу, або з холодильника.
    9. Прив’яжіть тягарець до нитки завдовжки 1 м, приведіть його в коливальний рух і за допомогою секундоміра або годинника із секундною стрілкою визначте час одного повного коливання.
    10. Виміряйте час між двома послідовними ударами пульсу.
    11. Визначте “кубатуру” (об’єм у кубічних метрах) класної кімнати. Для роботи використовуйте мірну стрічку.
    12. Визначте на око об’єм склянки, флакона з-під одеколону та інших посудин. Результати вимірювань перевірте за допомогою мензурки. На скільки ви помилились при окомірному вимірюванні?
    13. Ознайомтесь з будовою вимірювальної рулетки. Яка ціна поділки її шкали та межі вимірювання? Виміряйте з її допомогою довжину, ширину і висоту своєї кімнати. Результати запишіть в зошит.
    14. Визначте на око ширину вікон та дверей в своїй кімнаті. Перевірте одержані результати за допомогою вимірювань. На скільки ви помилились при окомірному вимірюванні?
    15. Шматочок свічки покладіть у залізну ложку і нагрівайте на полум’ї газової плити. Яке явище ви спостерігаєте? Що сталось з ложкою та шматочком свічки?
    16. Зробіть з цупкого паперу мірну стрічку з межею вимірювання 1 м і ціною поділки 1 см (до 0,5 м) і 5 см (від 0,5 м до 1 м). Виміряйте, користуючись виготовленою стрічкою, висоту і ширину дверей у своїй кімнаті.
    17. Визначте середню дожину свого кроку. З цією метою пройдіть, наприклад, двадцять кроків, виміряйте стрічкою пройдений шлях і зробіть відповідні обчислення.
    18. Виміряйте відстань між двома телеграфними стовпами, знаючи середню довжину свого кроку. Запишіть знайдену відстань у см, м, км.
    19. Накресліть на око кілька прямих ліній різної довжини та визначте їх довжину на око. Виміряйте лінійкою довжину кожної лінії та порівняйте одержані результати. Зробіть висновки.
    20. Виміряйте діаметр кулі або циліндра за допомогою лінійки, користуючись при цьому додатково двома пластинами.
    21. Знайдіть площу поперечного перерізу олівця, вважаючи, що вона наближено має форму круга. Результати виконаних дій запишіть у зошит.

     

    Еталоні завдання для підсумкового контролю рівня фахової обізнаності.

     

    1. (РГ) Обґрунтуйте необхідність використання на уроках фізики навчального експерименту.
    2. (РГ) Що входить до складу системи шкільного навчального фізичного експерименту?
    3. (РГ) Які вимоги ставляться до дослідів на перших уроках фізики?
    4. (РГ) Підберіть декілька своїх власних варіантів фізичних дослідів, які на вашу думку можна було б провести під час вступної бесіді у 7-му класі?
    5. (РГ) За допомогою чого можна підвищити виразність та наочність демонстраційних дослідів?
    6. (РГ) Доведіть, що органів чуття не досить для отримання наукових знань.
    7. (РГ) Обґрунтуйте, що «матеріальна точка» дійсно є прикладом моделі у фізиці.
    8. (УЗЗ) Користуючись мал. 2, поясніть, як визначають одиницю вимірювання, ціну поділки і межі вимірювання вимірювального приладу.
    9. (УЗЗ) Визначте ціну поділки приладів, зображених на мал. 2, 3, 4, 5.
    10. (УЗЗ) Наведіть приклади абсолютно точних і наближених чисел у фізиці.
    11. (УЗЗ) На прикладі знаходження об’єму дротини покажіть, як використовується математична модель у фізиці.
    12. (УЗЗ) Що спільного та які відмінності у термінах: вимірювальний засіб, міра, вимірювальний прилад?
    13. (УЗЗ) Перерахуйте основні характеристики засобу вимірювання та як їх визначати?
    14. (УЗЗ) Назвіть основні правила вимірювання лінійкою, мензуркою і термометром?
    15. (РГ) Поміркуйте що є спільного, а що відмінного між поняттями: похибка відліку, межа похибки відліку й абсолютна похибка.
    16. (УЗЗ) Назвіть фізичні величини, про які йдеться в даній роботі. Вкажіть конкретні властивості тіла, які характеризуються кожного з виділених вами величин.
    17. (УЗЗ) Якими одиницями довжини зручніше користуватися при визначенні розмірів: довжини книжки, висоти дверей, товщини дроту, діаметру труби, довжини телеграфного дроту між двома населеними пунктами, товщини волосини.
    18. (УЗЗ) Число штрихів на шкалі вимірювального приладу дорівнює 21. Проти першого штриха стоїть цифра нуль, проти останнього – число 10. Яка ціна поділки шкали приладу?
    19. (УЗЗ) Як визначити об’єм кулі Т, зображеної на мал. 3, якщо діаметр кулі більший за внутрішній діаметр мензурки. Якими способами можна це зробити?
    20. (УЗЗ) Уважно розгляньте настінний годинник. Вкажіть, які фізичні явища відбуваються під час його ходу, встановіть взаємозв’язок між ними.
    21. (РГ)У Стародавньому Вавилоні одиницею довжини була відстань, яку проходила доросла людина за час виходу диска Сонця з-за горизонту. Ця одиниця називалася стадієм. Чи могла така одиниця бути точною? Відповідь обґрунтуйте.
    22. (РГ) Продумайте методику та техніку проведення спостереження різноманітних тіл та визначення речовини, з якої вони виготовлені.
    23. (РГ) З’ясуйте, при поясненні яких явищ доцільно проводити описані вище фронтальні досліди.
    24. (РГ) Розгляньте методичні особливості проведення лабораторної роботи “Визначення ціни поділки вимірювального приладу. Вимірювання об’єму”.
    25. (РГ) Розробити систему додаткових диференційованих завдань, які можна запропонувати учням при проведенні цієї лабораторної роботи.
    26. (РГ) Продумати систему експериментальних задач, які доцільно запропонувати учням при вивченні даної теми.

     

     

    3.1 Організація педагогічного експерименту

    Працюючи над проблемою в педагогічній галузі одним з важливих є питання підтвердження розробленої методики результатами експерименту. Організація експерименту проходила в НВК м. Кам’янець-Подільського в 9-х класах. Такий вибір респондентів пояснюється прагненням визначити початковий рівень активності учнів 9-х класів на уроках фізики та їх відношення до завдань еталонного характеру. Разом з тим переслідувалась мета сформувати експериментальну та контрольну групи, щоб початковий рівень знань учнів був приблизно однаковий. За результатами анкетування в експериментальну групу увійшли учні 9-(філологічного профілю) класу, в контрольну – 9-(історичного профілю) класу.

    Проведенню експерименту передувала підготовча робота, яку було спрямовано на розроблення програми та методики педагогічного діагностування, уточнення критеріїв оцінки рівнів знань, їхніх якісних та кількісних показників. У вирішенні поставлених завдань було враховано результати численних психолого-педагогічних досліджень з проблем підвищення ефективності навчання, творчого розвитку, а також практичний досвід роботи під час попередніх педагогічних практик.

    Методика проведення дослідження складалася з 4-х етапів.

    На першому етапі дослідження виконувався теоретичний аналіз проблеми, предмета та задач дослідження; здійснювалось вивчення різноманітної літератури, що дає можливість виявити певну кількість фактів, які можуть бути базою дослідження. Тут найбільше застосовувався метод цілісного аналізу педагогічного процесу, тобто аналізу всіх його важливих компонентів в загальній системі їх функціонування.

    На другому етапі поглиблено вивчались впливи виділених елементів у змінених умовах. На цьому етапі експеримент часто відігравав ведучу роль, так як дозволяв вносити в педагогічний процес необхідні зміни, контролювати зв’язок виділеного елемента з деякими іншими, відносно точно враховувати отримані результати.

    На третьому етапі перевірялись в цілісній системі отримані результати. Для оцінки ефективності певної педагогічної системи, особливо її віддалених результатів, поряд з експериментом використовувались методи дослідної роботи, узагальнення та аналіз широкої педагогічної практики і методи соціологічних досліджень. На цьому етапі формуються остаточні висновки, які повинні містити розв’язки задач, які були поставлені в дослідженні.

    Заключний (четвертий) етап – впровадження результатів дослідження в шкільну практику.

    На початку дослідження проводилось інтерв’ю з учнями 9-го класу з метою з’ясування відношення учнів до фізики, їх бачення шляхів підвищення зацікавленості предметом, їх уявлення про якості, які повинний мати хороший вчитель. Даним інтерв’ю було охоплено шість учнів (2 учні успішність яких висока, два – успішність яких середня і два учні з низькою успішністю, що дало змогу більш точно виявити весь діапазон поглядів учнів Із вказаних вище питань). Текст питань, які пропонувались учням наведено в додатку 1.

    Аналіз відповідей на питання: “Чи рахуєш ти фізику цікавим предметом? (Відповідь обґрунтуйте)” показав, що в даному класі приблизно 50% учнів вважають фізику цікавим предметом, що е дуже хорошим показником (“так” – відповідали 3 учня з опитаних, Інші 3 – “ні” (два з низькою успішністю, а один з середньою)).

    Аналізуючи обґрунтування, які висунули учні, відповідаючи на це питання, бачимо, що до найважливіших умов, які визначають інтерес до предмета учні відносять “цікаве викладання”. На друге місце за значимістю у формуванні інтересу до предмета учні особистісні якості учителя, виражаючи де словами: “Подобається учитель, який викладає предмет”. Серед факторів, які визначають рівень інтересу учнів до предмету можна виділити такі як значення знань з предмета в житті”, їх “широке використання фізичних знань в техніці”. За значимістю, яку учні надають чим факторам, їх можна відповідно поставити на 3-4 місця.

    Обговорення з учнями питання про те які якості на їх думку повинний мати вчитель показало, що учні цінять насамперед добрі знання з предмету, захопленість предметом; уважність та доброзичливість до учнів, яка повинна поєднуватись з високою вимогливістю та справедливістю, вміння своєчасно прийти на допомогу учню, у якого з якихось причин виникли прогалини в знаннях; чесність, принциповість.

    Дуже великий інтерес являє відповідь учнів на питання “Що на твою думку необхідно зробити, щоб вивчення предмету стало більш цікавим?”.

    Найбільша кількість учнів 9 класу вважає, що в ряду основних заходів, які необхідні для того, щоб вивчення фізики стало більш цікавим перше місце повинно посідати збільшення кількості дослідів на уроках. На другому місці урізноманітнення видів самостійної роботи учнів на уроці, а на третьому місці – завдання вчителю навчити школярів розв’язувати задачі.

    Дані інтерв’ювання показали по-перше, що учні інтуїтивно відчувають необхідність деяких змін у навчанні з фізики , а по-друге, про те, що досить відчутним є синдром “пташеняти”, а самостійність виявляти не бажають.

    Для того, щоб більш детально дослідити існуючі в даному класі особливості діяльності учнів по розв’язанню задач учням була запропонована анкета (див. додаток 2).

    Результати анкетування подано в таблиці 3.

     

    1 питання

    2 питання

    3 питання

    4 питання

    1

    2

    3

    4

    1

    2

    3

    4

    1

    2

    3

    1

    2

    3

    4

     

    2

    2

    0

    2

    2

    2

    0

    0

    0

    0

    0

    2

    2

    2

    2

     

    1

    2

    1

    2

    2

    1

    0

    1

    1

    0

    0

    1

    2

    2

    1

     

    2

    2

    0

    1

    2

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    1

    2

    1

    2

     

    1

    2

    1

    0

    2

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    2

    2

    2

    2

     

    2

    2

    0

    1

    2

    1

    1

    0

    0

    1

    1

    1

    2

    2

    2

     

    2

    2

    0

    2

    2

    0

    2

    2

    0

    0

    0

    1 

    2

    0

    2 

     

    2

    1

    2

    1

    2

    2

    0

    0

    0

    0

    0

    1

    2

    1

    1

     

    2

    2

    0

    0

    2

    0

    2

    0

    0

    0

    0

    2

    0

    2

    2

     

    2

    2

    0

    0

    2

    0

    2

    1

    2

    0

    0

    2

    2

    0

    1

    0

    2

    2

    0

    0

    2

    1

    2

    1

    2

    0

    0

    2

    2

    1

    2

    1

    1

    2

    1

    2

    1

    2

    0

    0

    0

    1

    1

    2

    /

    2

    2

    2

    1

    2

    0

    2

    2

    2

    0

    0

    0

    0

    2

    1

    0

    2

    2

    3

    2

    2

    0

    2

    2

    1

    0

    0

    0

    0

    2

    1

    2

    0

    2

    4

    2

    2

    0

    2

    2

    0

    1

    1

    2

    0

    2

    1

    2

    1

    2

    5

    2

    2

    0

    1

    2

    0

    2

    2

    2

    0

    0

    2

    2

    2

    1

    6

    1

    1

    2

    1

    1

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    2

    2

    2

    2

    7

    1

    2

    1

    2

    1

    2

    1

    1

    0

    2

    0

    1

    1

    2

    2

    8

    2

    2

    0

    1

    2

    0

    0

    0

    1

    0

    1

    1

    2

    2

    2

    “2”

    7%

    9%

    1%

    50%

    78%

    28%

    28%

    1%

    2%

    2%

    0%

    44%

    83%|61%

    78%

    “1”

    3%

    1%

    2%

    28%

    22%

    22%

    17%

    8%

    1%

    1%

    7%

    56%

    6%

    23%

    22%

    “0”

    %

    %

    7%

    22%

    0%

    50%

    56%

    1%

    7%

    3%

    3%

    0%

    11%

    17%

    0%

    Аналізуючи результати анкетування, можна сказати:

    1) високий відсоток учнів, які надають перевагу розв’язанню задач, алгоритм розв’язку яких відомий (67%). Ще більше учнів, яким подобаються задачі на підстановку (89%) і відповідно дуже мало дітей, яким цікаві важкі задачі (11%). Високий відсоток дітей надає перевагу задачам з технічним змістом (50%).

    2) багато дітей втрачають інтерес до розв’язання задачі, якщо вона є непосильною (78%). Другим фактором, який вбиває інтерес до розв’язання задач є нецікавий зміст задачі (50%). Тривожним показником є те, що 28% взагалі не бачать сенсу у розв’язанні задач. 61% дітей заявили про те, що їм фізика взагалі цікава і відсутність інтересу до фізики як до предмета не є причиною і негативного ставлення до розв’язання задач. Останні дані підтвердили попередньо отриману інформацію, яку дало інтерв’ювання.

    3) показало, що високий відсоток дітей, які навіть найпростіші арифметичні дії виконують тільки за допомогою калькулятора (50%), що є дуже негативним явищем і говорить про те, що необхідно звернути увагу на покращення математичної підготовки учнів. На мою думку, варто дозволити користуватися калькулятором починаючи з 9 класу.

    4) відповідей на четверте питання анкети, що учні бажають по-перше, щоб було більше задач на підстановку (44%), щоб на уроці вчитель більше часу приділяв поясненню того, як розв’язувати задачі (83%). Останнє є яскравим підтвердженням дуже великої поширеності “синдрому пташеняти”. Учні також рахують в переважній більшості, що для зацікавлення задачею необхідно більше уваги приділяти задачам зміст яких пов’язаний з повсякденним (61%) та здійснювати диференційований підхід до учнів керуючись принципом посильності завдань (78%).

    Проведення анкетування підтвердило дані, отримані при попередньому інтерв’юванні. Воно дало можливість побачити більш наочно існуючі проблеми у діяльності школярів по розв’язанню задач, серед яких можна виділити слідуючі:

    1) більшості учням переваги найпростішим задачам причиною є по-перше відсутність навичок у розв’язанні нестандартних складних задач, а по-друге низький рівень математичної підготовки;

    2) інтересу до розв’язання задач і до фізики взагалі, яке викликане по-перше непосильністю задач, які пропонують учням, а по-друге слабким зв’язком змісту задач з реальним життям;

  20. високий рівень “синдроми пташеняти”, який виявляється у невмінні працювати творчо, самостійно, у небажанні зробити певні зусилля для подолання труднощів в навчанні, в постійному очікуванні допомоги з боку вчителя.

    3.2 Хід та результати експерименту

    Робота під час проведення експерименту була спрямована на зміну існуючого положення шляхом застосування задач варійованих за рівнями знань зміст яких в більшості був пов’язаний з реальним життям та технікою. При застосуванні даних задач отримувалась реальна можливість забезпечення посильності та поступового формування навичок розв’язання більш складних завдань.

    Дослідження впливу завдань варійованих за рівнями знань проводилось шляхом систематичного контролю за якістю знань учнів. З метою контролю за два місяці було проведено самостійну роботу, лабораторну роботу, короткочасну контрольну роботу, короткочасну самостійну роботу та фізичний диктант – всього п’ять перевірок.

    Отримані учнями оцінки за виконання даних робіт можна подати у вигляді таблиці 7 в якій також надається оцінка за дев’ятий клас. Прізвища учнів з етичних міркувань буде замінено їх номерами в журналі.


    п/п

    За 9кл.

    За 1 Роботу

    За 2 Роботу

    За З Роботу

    За 4 Роботу

    За 5 Роботу

    Середній бал

    1

    10

    10

    11

    11

    11

    10

    10,5 

    2

    6

    7

    8

    8

    8

    8

    7,5

    3

    5

    6

    5

    7

    7

    7

    6,2

    4

    8

    8

    7

    9

    9

    8

    8,2

    5

    6

    6

    7

    8

    7

    7

    6,8

    6

    6

    7

    6

    7

    8

    8

    7,0

    7

    9

    11

    10

    11

    11

    11

    10,5

    8

    8

    7

    7

    8

    9

    9

    8,0

    9

    5

    6

    5

    6

    7

    7

    6,0

    10

    9

    10

    11

    10

    9

    11

    10,0

    11

    8

    7

    8

    10

    9

    10

    8,7

    12

    8

    8

    9

    9

    10

    10

    9,0

    13

    7

    8

    9

    8

    10

    9

    8,5

    14

    4

    4

    5

    5

    6

    6

    5,0

    15

    6

    6

    7

    8

    8

    8

    7,2

    16

    6

    7

    6

    7

    7

    7

    6,7

    17

    8

    8

    9

    8

    9

    9

    8,5