Разработка урока по физике по теме «Определение жесткости пружины»

Цель урока: в ходе проведения лабораторного практикума выработать общий подход к изучению сил электромагнитной природы, на примере силы трения и силы упругости.

Задачи урока:

Показать межпредметную связь физики и математики при обобщении результатов лабораторного исследования.

Отработка навыков работы с физическими приборами.

Вовлекать учащихся в активную творческую деятельность, воспитывать культуру общения на уроке и при изложении собственных мыслей.

Ход урока:

Организационный момент. (1 минута)

Здравствуйте, ребята! Мне очень приятно видеть вас готовыми к уроку. Очень рассчитываю на нашу совместную плодотворную работу. Сегодня мы с вами продолжим исследование двух важнейших сил в природе - силы трения и силы упругости. Выступая в роли исследователей, попробуем определить, в чем сходство в этих на первый взгляд таких не похожих друг на друга силах и попытаемся в процессе исследования выработать общий подход к изучению подобных сил.

Фронтальный опрос. (5 минут)

Подготовка к выполнению работы. (2 минуты)

Провожу демонстрацию, перемещая брусок с грузом по поверхности деревянной линейки. Заостряю внимание на сложность равномерного перемещения двух трущихся поверхностей относительно друг друга и на колебания стрелки динамометра. Для исследования силы трения будем использовать виртуальную лабораторию (ноутбуки). Компьютер упрощает измерения. Нам лишь останется обработать результаты, полученные в виртуальном эксперименте. Также демонстрирую один из опытов второй лабораторной работы.

Одним из результатов исследования является определение коэффициента трения и коэффициента упругости по полученным в ходе работы зависимостям.

Для этого обращаю внимание ребят на распечатки, в которых описана лабораторная работа. Чтоб получить оценку «хорошо» - предстоит выполнить все задания из уровня «А» и если претендуете на более высокую оценку «отлично», то и уровень «В» также должен быть выполнен безошибочно. На каждую работу отводится 15 минут. В ходе урока ученики меняются местами с ребятами, выполняющими другое исследование. Таким образом, через 30 минут мы сможем подвести итоги работы.

Выполнение лабораторной работы. (30 минут)

В течение 15 минут учащиеся выполняют одну лабораторную работу. Из каждой группы учеников к доске вызывается 1 человек для построения полученной зависимости. И ученики, меняясь местами, заканчивают выполнение второй работы.

Полную информацию смотрите в файле. 

Конспект урока по физике

Лабораторная работа

«Определение жесткости пружины» и

«Определение коэффициента трения скольжения»

Учебник «Физика 10 класс» авторы Л.Э. Генденштейн, Ю.И. Дик

Разработала:

Васильева Д.Н. учитель физики высшей квалификационной категории

Цель урока: в ходе проведения лабораторного практикума выработать общий подход к изучению сил электромагнитной природы, на примере силы трения и силы упругости.

Задачи урока:

1. Показать межпредметную связь физики и математики при обобщении результатов лабораторного исследования.

2. Отработка навыков работы с физическими приборами.

3. Вовлекать учащихся в активную творческую деятельность, воспитывать культуру общения на уроке и при изложении собственных мыслей.

Применяемые технологии: технология ИКТ

Применяемые формы работы: групповая работа в парах, работа с виртуальной лабораторией и реальным оборудованием.

На столах перед учениками: листочки с планом выполнения лабораторной работы, рисунком и расчётной таблицей, индивидуальным заданием, а так же - оборудование для определения жесткости пружины, ноутбук с установленной виртуальной лабораторной работой «Определение коэффициента трения скольжения»

На демонстрационном столе: деревянная линейка, деревянный брусок, набор грузиков, динамометр, штатив.

На доске: название лабораторных работ, координатные оси, для построения графиков при обсуждении результатов исследования, домашнее задание.

Ход урока:

1. Организационный момент.(1 минута)

Здравствуйте, ребята! Мне очень приятно видеть вас готовыми к уроку. Очень рассчитываю на нашу совместную плодотворную работу. Сегодня мы с вами продолжим исследование двух важнейших сил в природе - силы трения и силы упругости. Выступая в роли исследователей, попробуем определить, в чем сходство в этих на первый взгляд таких не похожих друг на друга силах и попытаемся в процессе исследования выработать общий подход к изучению подобных сил.

1. Фронтальный опрос.(5 минут)

1. Подготовка к выполнению работы.(2 минуты)

Провожу демонстрацию, перемещая брусок с грузом по поверхности деревянной линейки. Заостряю внимание на сложность равномерного перемещения двух трущихся поверхностей относительно друг друга и на колебания стрелки динамометра. Для исследования силы трения будем использовать виртуальную лабораторию (ноутбуки). Компьютер упрощает измерения. Нам лишь останется обработать результаты, полученные в виртуальном эксперименте. Также демонстрирую один из опытов второй лабораторной работы.

Одним из результатов исследования является определение коэффициента трения и коэффициента упругости по полученным в ходе работы зависимостям.

Для этого обращаю внимание ребят на распечатки, в которых описана лабораторная работа. Чтоб получить оценку «хорошо» - предстоит выполнить все задания из уровня «А» и если претендуете на более высокую оценку «отлично», то и уровень «В» также должен быть выполнен безошибочно. На каждую работу отводится 15 минут. В ходе урока ученики меняются местами с ребятами, выполняющими другое исследование. Таким образом, через 30 минут мы сможем подвести итоги работы.

1. Выполнение лабораторной работы.(30 минут)

В течение 15 минут учащиеся выполняют одну лабораторную работу. Из каждой группы учеников к доске вызывается 1 человек для построения полученной зависимости. И ученики, меняясь местами, заканчивают выполнение второй работы.

1. Анализ результатов выполненной работы.(5минут)

В конце урока на доске находятся 2 графика с помощью которых ученики определяли коэффициенты. Проговорим еще раз последовательность действий нахождения каждого из них. И обсудим следующие вопросы:

1. Как построить график по экспериментальным точкам?

2. Что такое аппроксимация?

3. Чему равен тангенс угла наклона графика? (При обсуждении этого вопроса на доске цветным мелом дорисовывается прямоугольный треугольник, из которого видно, что и .)

4. Формулируем вывод о том, каков общий подход к изучению сил имеющих аналогичные зависимости.

1. В заключение урока(2 минуты).

Я благодарю вас за плодотворную работу! Мне хотелось бы узнать: с каким оборудованием вам было работать легче, интересней, результативней? Достигли ли мы поставленной цели?

Прошу записать Д/З: Тех, кто хотел бы повысить свою оценку может в домашней тетради провести расчет погрешностей экспериментов. Для всех остальных § 21 (Пункт1. Опр. наизусть)

Выходя из кабинета тетрадочки с лабораторными работами мне положить на край кафедры.

Спасибо за урок! До свиданья!

Приложения

Лабораторная работа №3

Определение жесткости пружины.

Цель работы: проверить справедливость закона Гука для пружины динамометра и измерить коэффициент жесткости этой пружины.

Оборудование: штатив с муфтой и зажимом, динамометр с заклеенной шкалой, набор грузов известной массы (по 100 г), линейка с миллиметровыми делениями.

Описание работы: Согласно закону Гука, модуль F силы упругости и модуль х. удлинения пружины связаны соотношением F=кх. Измерив F и х, можно найти коэффициент жесткости к по формуле к= F/х.

Ход работы:

Уровень «А»

1. Закрепите динамометр в штативе на достаточно большой высоте.

2. Подвешивая различное число грузов (от 1-го до 4-х), вычислите для каждого случая соответствующее значение F=mg, а также измерьте соответствующее удлинение пружины х.

3. Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу:

   № опыта	m, кг	mg, H	х, м
   1	0,1
   2	0,2
   3	0,3
   4	0,4

4. Начертите оси координат x и F, выберите удобный масштаб и нанесите полученные экспериментальные точки.

1. Оцените (качественно) справедливость закона Гука для данной пружины: находятся ли экспериментальные точки вблизи одной прямой, проходящей через начало координат.

2. Запишите сделанный вами вывод.

3. Вычислите коэффициент жесткости по формуле: k =F/х , используя результаты опыта №4 это обеспечит наибольшую точность.

Уровень «В»

8.Для вычисления погрешности надо использовать опыт №4, потому что ему соответствует наименьшая относительная погрешность измерения. Вычислите границы F_min и F_max , в которых находится истинное значение F , считая, что F_min = F - ∆F, F_max = F + ∆F. Примите ∆F = 4 ∆mg, где ∆m - погрешность при изготовлении грузов (для оценки можно считать, что ∆m= 0,005 кг).

x_min = x - ∆x, x_max = x + ∆x, где ∆x = 0,5мм,

Найденные величины запишите в приведенную ниже таблицу.

9.Пользуясь методом оценки погрешности косвенных измерений, найдите

k_max = F_max/х_min , k_min = F_min/х_max .

10. Найдите среднее значение k_ср и абсолютную погрешность измерения ∆ k по формулам

k_ср = (k_max + k_min) / 2, ∆k = (k_max - k_min)/2

11. Определите относительную погрешность измерения

12. Запишите результат в виде k = k_cр ± ∆к , подставив в эту формулу численные значения найденных величин:

13. Запишите вывод: что вы измеряли и какой получен результат.

Лабораторная работа №4

Определение коэффициента трения скольжения.

Цель работы: измерить коэффициент трения скольжения дерева по дереву.

Оборудование: деревянный брусок, деревянная линейка, набор грузов известной массы (по 100 г), динамометр.

Описание работы: Если тянуть брусок с грузом по горизонтальной поверхности так, чтобы брусок двигался равномерно, прикладываемая к бруску горизонтальная сила равна по модулю силе трения скольжения, действующей на брусок со стороны поверхности. Модуль силы трения F_тр связан модулем силы нормального давления N соотношением F_тр= μN . Измерив F_тр и N, можно найти коэффициент трения по формуле . В данном случае сила нормального давления N равна весу P бруска с грузом.

Ход работы:

Уровень «А»

1. Определите с помощью динамометра вес бруска P_бр и запишите в приведенную ниже таблицу.

2. Положите брусок на горизонтально расположенную деревянную линейку. На брусок поставьте груз.

3. Поставив на брусок один груз, тяните брусок равномерно по горизонтальной линейке, измеряя с помощью динамометра прикладываемую силу. Повторите опыт, поставив на брусок 2 и 3 груза. Записывайте каждый раз в таблицу значения силы трения F_тр и силы нормального давления N =P_бр+Р_гр.

   № опыта	Pбр, H	N, H	Fтр ,Н
   1
   2
   3

4. Начертите оси координат N и F_тр, выберите удобный масштаб и нанесите полученные три экспериментальные точки.

1. Оцените (качественно), подтверждается ли на опыте, что сила трения прямо пропорциональна силе нормального давления: находятся ли все экспериментальные точки вблизи одной прямой, проходящей через начало координат.

2. Запишите сделанный вами вывод.

3. Вычислите коэффициент трения по формуле , используя результаты опыта №3 (это обеспечивает наибольшую точность).

Уровень «В»

1. Для вычисления погрешности надо использовать опыт №3, потому что ему соответствует наименьшая относительная погрешность измерения. Вычислите границы F_min и F_max, в которых находится истинное значение F, считая, что F_min=F-∆F, F_max=F+∆F. С учетом того, что указатель динамометра при движении колеблется, можно принять ∆F=0,1Н.

2. Найдите границы N_min и N_max , в которых находится истинное значение N ,считая что N _min =N - ∆N, N_max= N + ∆N. Примите ∆N=3∆mg+∆P_бр, где ∆m – погрешность при изготовлении грузов (для оценки можно считать, что ∆m =0,005 кг, ∆P_бр=0,05H).

3. Пользуясь методом оценки погрешности косвенных измерений, найдите

,

1. Найдите среднее значение μ_ср и абсолютную погрешность ∆μ по формулам:

,

1. Определите относительную погрешность измерения

1. Результаты вычислений запишите в таблицу:

   Fmin, H	Fmax, H	Nmin, H	Nmax, H	μmin	μmax	μср	∆μ	ξμ

2. Запишите результат в виде μ = μ_ср ± ∆μ, подставив в эту формулу численные значения найденных величин.

3. Запишите вывод: что вы измеряли и какой получен результат.