Проектная деятельность учащихся 10 класса.

Калмыкова Елена Вячеславовна,

учитель физики МБОУ СОШ №266 г.

Снежногорск Мурманская область

Краткая аннотация

Учащиеся 10 классов нашей школы ежегодно принимают участие в научно-

практической конференции «Через тернии к звёздам». Большинство ребят физико-

математического профиля выбирают работы по физике. В физико-математический класс в

нашей школе принимаются учащиеся на основании заявления законного представителя и

сдаче ОГЭ, учащиеся получившие документ об основном общем образовании.

Комплектование классов осуществляется не на основе рейтинга образовательных результатов

учащихся по математике, физике, следовательно, состав разной подготовки. Поэтому мною

ребятам был предложен следующий план выполнения проектной работы: она должна была

состоять их 3-ёх блоков. По определённой теме (индивидуально или группа из 2 человек)

проделывались занимательные опыты, дана теоретическая часть, в заключении

рассматривалось решение задачи физической олимпиады экспериментального тура.

В моей работе представлены практические задачи по физике, взятые из различных

сборников,

которые

могут

помочь

учащимся

в

изучении

этой

науки

и

решению

экспериментальных задач на олимпиаде, в различных конкурсах.

К каждой задаче, в

соответствии с её темой подобраны занимательные опыты, что

увеличивает интерес к

изучению такого предмета, как физика.

Приведу примеры некоторых проектов.

Проект №1 «Наука о пузырях»

Демонстрация опытов, связанных с коэффициентом

поверхностного натяжения мыльного раствора:

1.Надувается мыльный пузырь, погружается в него

игрушка и оттуда же достаётся. Пузырь при этом

остаётся целым.

2. Прикладывается к середине листа из фольги пробка (нами

была

использована

пластмассовая

баночка)

и

вычерчивается

круг, а вокруг этого кружка осторожно рисуется и вырезается

шесть лепестков. Диаметр розетки 8-10 см. Поставив баночку,

1

видим, что наш цветок увял, не успев расцвести. Но это только кажется! Выдуем пузырь и

поднесём его к центру розетки. Сейчас же лепестки пристанут к пузырю и поднимутся,

натянутые упругой мыльной плёнкой.

Теоретическая часть «Поверхностное натяжение»

Наблюдения показывают, что поверхность жидкости под действием

молекулярных сил

сокращается. Дело в том, что молекулы на поверхности жидкости и

внутри находятся в различных условиях. Молекулы внутри жидкости

притягиваются

со

всех

сторон,

равнодействующая

равна

нулю.

Совсем в ином положении находятся те молекулы, которые находятся

на поверхности жидкости. Эти молекулы притягиваются молекулами

только внутрь жидкости. Поэтому силы притяжения, действующие на

поверхностные молекулы со стороны жидкости и пара, только частично скомпенсированы.

Следовательно, равнодействующая всех сил, действующая на молекулы поверхностного слоя,

направлена внутрь жидкости.

Под действием сил притяжения молекулы поверхности втягиваются внутрь, число молекул

уменьшается и площадь поверхности сокращается. Но все молекулы не могут уйти внутрь

жидкости. На поверхности остается такое число молекул, при котором площадь минимальна

при

данном

объёме

жидкости.

При

равновесии

силы

притяжения

молекул

притяжения

поверхностного

слоя

внутрь

жидкости

уравновешиваются

силами

отталкивания,

действующими на них со стороны молекул, лежащих на поверхности. Итак, сокращение

поверхности жидкости в процессе её перехода в состояние равновесия происходит под

действием сил, перпендикулярных поверхности. Эту силу называют силой поверхностного

натяжения.

Для измерения силы поверхностного натяжения можно воспользоваться

мыльной пленкой, образованной

на прямоугольной рамке. Испытывая

плёнку на разрыв при помощи миллидинамометра можно обнаружить, что

модуль силы поверхностного натяжения пропорционален удвоенной длине

перекладины, т.к. пленка имеет две поверхности. А отношение F:

l

для

плёнки данной жидкости всегда одно и то же. Эта величина характеризует

данную

жидкость,

её

называют

коэффициентом

поверхностного

натяжения.

Почему одна и та же жидкость смачивает поверхность одних твердых те и не смачивает

поверхность других. Если силы притяжения между молекулами жидкости и твердого тела

больше, то жидкость растекается по поверхности твердого тела, если же преобладают силы

между молекулами самой жидкости, то она стягивается в каплю. На явлении смачивания и

2

несмачивания основано объяснение капиллярности: исходя из условия

равновесия

столба

жидкости,

поднятого

в

капиллярной

трубке

над

уровнем в широком сосуде Силы поверхностного натяжения действуют в

точках, лежащих на линии соприкосновения жидкости с твердым тело, и

направлена вниз. По третьему закону Ньютона твердое тело с такой же по

модулю силой F

1

, направленной вверх, действует на жидкость. Кроме того,

на жидкость действует сила тяжести. Равновесия столба обеспечивается равновесием

по

модулю двух сил F

1

и силы тяжести.

Экспериментальная олимпиадная задача:

Измерить коэффициент поверхностного натяжения воды.

Оборудование: две стеклянные пластинки, ванночка с водой,

штангенциркуль.

Погрузим пластинки в ванночку с водой, сблизим их до небольшого

расстояния (см. рисунок). Пластинки должны быть параллельными

друг другу. Вода будет подниматься между пластинками, так как на

нее действуют силы поверхностного натяжения. Запишем условие равновесия для воды,

находящейся между пластинами: F

пн

= F

т

,

где F

пн

— 2σl, -здесь l — длина пластины (двойка

появилась потому, что вода соприкасается с обеими пластиками). Сила тяжести F

T

=mg, где m

= pV, а V=dlh;

здесь h

—

высота

подъема

воды

между

пластинами, d— зазор между

пластинами. Таким образом, имеем: 2σl = pdlhg, отсюда



=

При описании следующих проектов пропущу теоретическую часть, а подробней

остановлюсь на практической.

Проект №2 Принципы плавания и погружения подводной лодки

Для повышения познавательного интереса показывается опыт с

картезианским водолазом. Водолаза сделали из детской игрушки.

Сверху водолаз герметичен, а снизу сделано отверстие, куда может

заходить вода под давлением со стороны воздушного шарика,

3

натянутого на 1000 мл мензурку при нажатии на него рукой.

Из физики курса 7 класса известно, что на тело, находящееся в

жидкости

действует

две

силы:

Архимеда

и

тяжести.

Расписав

данные силы, выясняем условия плавания тел.

Посмотрите, какой получился светофор! В верхнем красном

воздушном шарике налито растительное масло, в нижнем зелёном –

солёная вода. Для наполнения жидкостью среднего шарика есть

различные варианты, главное терпение.

Затем рассматривается теоретическая часть.

Олимпиадное экспериментальное задание:

Проделать опыт, позволяющий поднять картофелину со дна сосуда, наполненного водой и

определить плотность картофелины, не прибегая к её взвешиванию.

Оборудование подобрать самим.

Для того чтобы картофелина всплыла, необходимо увеличить плотность жидкости, в которой

она находится. Это можно осуществить, насыпав в воду поваренной соли и растворив её

путем перемешивания.

Чтобы определить плотность картофелины, взвесим количество соли, необходимое

для создания концентрации, при которой картофелина всплывает. Из условия плавания тел

вытекает, что плотность картофелины равна:

Где

-плотность воды, m -масса поваренной соли в растворе, V -объем воды.

Следующий проект№3 посвящен расчету баллистического движения, где

рассматриваются вопросы темы «Движение тела, брошенного

под углом к горизонту»

Экспериментальная олимпиадная задача:

Стреляя из баллистического пистолета, установленного на столе,

попадите, проведя только два выстрела в картонную коробку,

стоящую на полу (на столе).

Оборудование: баллистический пистолет, рулетка, коробка.

В результате вывода формулы получаем конечный ответ:

4

).

arccos

(arccos

2

1

2

2

2

2

2

0

2

0

2

s

h

h

s

h

h

gs

















К

проекту можно приложить (либо воспользоваться готовой) программу для обработки данных

в EXCEL. А так же использовать «флеш» программу для игры, где задавая

начальные данные (угол выстрела, начальную скорость) можно

определить дальность полёта, т.е. проверить попадание снаряда в

цель.

Удивительно, но автор проекта действительно сразу попадал в

заданную цель.

Проект №4 Поющие волны

Занимательным экспериментальным заданием было создание «бутылкофона», а

олимпиадным экспериментальным: определить частоту колебаний камертона.

Оборудование: камертон, узкий цилиндр, сосуд около 1 метра закрытый с одного конца.

Заставим звучать камертон и расположим его над отверстием

сосуда. Будем доливать в сосуд воду, при этом мы услышим,

что

при

определенных

уровнях

воды

звук

камертона

значительно усиливается. Выясним причины этого явления.

Звуковые волны, испускаемые камертоном, попадают в сосуд,

отражаются от поверхности воды в нем и образуют в сосуде

стоячие волны. При этом усиление звука будет происходить в

том

случае,

если

на

уровне

открытого

конца

сосуда

будет

находиться пучность (на поверхности воды всегда будет узел

5

стоячей волны). Учитывая, что расстояние между узлами равно

2



, а

расстояние между

узлом и пучностью рано

4



,где



- длина звуковой волны, испускаемой камертоном, видим,

что усиление звука будет наблюдаться в том случае, если

4

2









k

l

k

, где

k

l

- расстояние от

открытого конца сосуда до уровня воды. Приведем последнее выражение к удобному нас

виду:

4

)

1

2

(







k

k

l

,учитывая,

что









,

получим





4

)

1

2

(





k

l

k

,где



- скорость звука (

с

м

340





при

комнатной

температуре),



-

частота

колебаний

камертона.

Измерив

линейкой

расстояние

k

l

и

1



k

l

легко

найти

искомую частоту:

(1)





4

)

1

2

(





k

l

k

(2)





4

)

1

2

(

1







k

l

k

Вычитая из (1) (2),получим:





2

1







k

k

l

l

, откуда

)

(

2

1







k

k

l

l





Проект №5 Атмосферное давление

Строим своими руками фонтан.

Экспериментальное задание: Определите атмосферное давление.

Оборудование: стеклянная трубка, резиновая трубка, сосуд с водой, воронка, линейка.

Решение:

Опустите стеклянную трубку в сосуд с водой. Закрыв верхнее отверстие трубки,

поднимаем её, измеряем изменение длины воздушного столба над водой

.

Используя закон Бойля-Мариотта, получим:

6

, где

- атмосферное давление,h -высота столба воды в трубке, S -

сечение трубки. Откуда

.

Проект №5 Гидродинамика

Для занимательности проделывались опыты на изменение давления при движении

воздуха или жидкости. Если в кабинете как у меня есть в наличии набор по гидродинамики,

то можно воспользоваться готовым перечнем опытов.

Пример задачи повышенного уровня:

Аквалангисты достают со дна водоёма камень. На помощь аквалангистам для решения

проблемы спешит катер. Какова примерно скорость катера, если вода при его движении вдоль

носовой вертикальной части поднимается на высоту 1м?

Согласно уравнению Бернулли:

Заинтересовавшись практической частью, ребята провели конференцию для учащихся

4-6 классов «Знакомьтесь с физикой!», где было очень много положительных эмоций,

восторженных глаз. Для проведения практической конференции были розданы

пригласительные, специально разработан сценарий. Каждому из гостей можно было

проделать опыт самостоятельно, узнать: как и почему?

7

Моя практика показала, что проведение проектной деятельности данным способом,

состоящим из трех блоков: занимательный опыт по теме проекта (демонстрируется во время

проведении конференции или вставляется видео опыта в презентацию), теоретическая часть,

самостоятельное, либо при помощи учителя выполнение экспериментальной задачи. Я верю,

что каждый участник проекта вынес что-то полезное для себя, обязательно принял участие в

практической части. И знаю зачем: это способствовало развитию и поддержанию интереса к

физике, более широкому вовлечению школьников в творческую деятельность, послужило

хорошим средством сближения обучения с жизнью, формированию практических умений.

Изучаемая в школе физика может стать методом познаний, а не «складом готовых знаний».

8