МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРАКТИКО-ОРИЕНТИРОВАННЫХ ЗАДАНИЙ ПО ФИЗИКЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЛАБОРАТОРИИ «L-МИКРО»

Юшкевич Евгения

класс 11, МБОУ «Приморская средняя общеобразовательная школа», Приморский район, Архангельской области

Чиркова Лидия Николаевна

научный руководитель, канд. пед. наук, доцент кафедры информационных технологий и информатизации образования Института математики, информационных и космических технологий Северного Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова, г. Архангельск

Известно, что «главным фокусом» освоения курса физики в школе является умение решать задачи. Особенность физики в том, что эта наука основывается на эксперименте, поэтому при проведении итоговой аттестации выпускников средней общеобразовательной школы наряду с расчетными и качественными задачами используются задания экспериментального характера. Снабдить все пункты приема экзаменов набором необходимого оборудования проблемно и дорого. Поэтому разработчики контрольно-измерительных материалов ЕГЭ предлагают практико-ориентированные задачи решать по фото.

Изучая банк заданий ЕГЭ по физике за последние пять лет, мы обнаружили фотографии задач, в которых применяется оборудование лаборатории «L-микро» по механике. Эти задания содержат длинное описание экспериментальной установки, результаты измерений указываются с помощью «эффекта лупы». Такие фото-задачи встречаются как в части А, так и частях В и С.

Из данных опроса выпускников прошлых лет (всего опрошенных 57 чел.), выявлено, что 36 чел. (63,1 %) на экзамене пропустили эти задания, чтобы не потерять время. Они обучались в школах, где в кабинетах физики отсутствовало оборудование лаборатории «L-микро».

Возникает противоречие между желанием выпускников сдавать экзамен по физике и отсутствием опыта работы учеников с заданиями экспериментального характера. Этот факт и привел к необходимости моделирования заданий экспериментального характера по механике с использованием лаборатории «L-микро» и апробирования их на практике.

Гипотеза исследования: уровень подготовки обучающихся к экзамену по физике будет выше, при условии создания условий для приобретения ими опыта работы с заданиями экспериментального характера при максимальном использовании оборудования лаборатории «L-микро».

Цель работы: разработать серию практико-ориентированных заданий с использованием лаборатории «L-микро» по механике.

Задачи: на основе анализа банка задач ЕГЭ за последние пять лет выявить наличие экспериментальных фото-заданий, решить их; составить модели практико-ориентированных заданий по механике с использованием лаборатории «L-микро»; апробировать смоделированные задания на практике, подготовить компьютерную презентацию «Знакомство с оборудованием лаборатории «L-микро» по механике и способами его использования».

Объект исследования: банк заданий ЕГЭ по физике за 2007—2011 гг.

Предмет исследования: задания экспериментального характера.

Методы исследования: анализ материалов ЕГЭ, наблюдение, сопоставление, обобщение, систематизация, опрос, тестирование, моделирование физических процессов и задач.

Практическая значимость работы:составлены и апробированы на практике компьютерная презентация и мини-сборник экспериментальных задач с использованием лаборатории «L-микро» для подготовки выпускников к ЕГЭ.

Под моделированием задач мы понимаем замещение исследуемого объекта, процесса или явленияего условным образом — моделью(в виде изображения, описания, схемы, чертежа, графика, карты, фото и др.) [4, с. 60]

При решении экспериментальных задач мы знакомимся с ситуацией задачи, составляем физическую модель, определяем, к каким явлениям она будет относиться, каковы границы применимости, какие свойства и качества реального объекта ей присущи, а какие отбрасываются [3, с. 59]. Затем выясняем условия взаимодействия объектов и выражаем их через физические величины и их значения, подбираем уравнение, описывающее эту модель и решаем задачу в общем виде. Затем производятся вычисления по расчетной формуле, анализируется результат.Приведем примеры экспериментальных заданий ЕГЭ.

В части А (2009 г.) на фотографии изображена установка для исследования равноускоренного скольжения каретки массой 0,1 кг по наклонной плоскости, установленной под углом 30° к горизонту. В момент начала движения верхний датчик включает секундомер, а при прохождении каретки мимо нижнего датчика секундомер выключается. Числа на линейке обозначают длину в сантиметрах.

Определить: какое выражение описывает зависимость скорости каретки от времени? 1) V= 1,25t2) V= 0,5t3) V= 2,5t4) V= 1,9t(1 балл)

В части В (2011 г.) этой же задачи надо определить, чему равна скорость каретки в момент, когда она проходит нижний датчик. (2 балла).

В части С1 (2011 г.) этой же задачи предлагается оценить количество теплоты, которое выделилось при скольжении каретки между датчиками. (3 балла). [2]. То есть одна и та же задача усложняется, к механическим явлениям добавляются тепловые.

Составим свои модели задач на основе метода «снежного кома», начиная от самой простой, постепенно «наращивая» на нее все новые и новые «слои», т. е. определим, что еще можно найти с помощью оборудования лаборатории «L-микро» по механике, которое используется в условиях данной выше задачи.

Оформим эту работу в виде мини-сборника экспериментальных задач, расположенных по возрастанию степени сложности.

Например, предлагаем определить:

·     среднюю скорость движения каретки по направляющей рейке, используя общее определение средней скорости неравномерного движения (V_cp=S_весь/ t_все); среднюю скорость, используя теорию Галилея. (V_cp= V/2) [1, с. 11];

·   величину ускорения, с которым тело соскальзывает с наклонной плоскости, и доказать, что оно при этом движется равноускоренно;

·     значение скорости тела, двигающегося прямолинейно и равноускоренноиз состояния покоя, в заданной точке его траектории;

·     записать уравнение движения (х = х_o+V_oxt+ a_xt² /2);

·     построить графики движения х(t),скорости V(t),ускорения a(t);

·     кинетическую энергию в любой момент времени (W_k= mV²/2, где V= V(t));

·     импульс тела в любой момент времени Р = mV, где V= V(t);

·     проверить признак равноускоренного движения: перемещения, совершаемые телом за чередующиеся один за другим равные промежутки времени, соотносятся как последовательность нечётных чисел. S₁:S₂: S₃…=1:3:5…;

·     оценить изменение внутренней энергии каретки при наличии силы трения;

·     работу силы трения (А_тр = — ∆U);

·     коэффициент трения дерева по дереву (μ=tgα);

·     КПД при подъёме тела по наклонной плоскости и т. д.

(Приотсутствии оборудования в школе наглядное представление моделейэкспериментальных задачпомогает обеспечить интерактивная доска.)

Апробация эксперимента проходила в 10 и 11 классах на контрольной работе по механике. В 10 классе ученики не знакомились с оборудованием лаборатории «L-микро»и 46,5 % учеников этого класса не приступили к выполнению задач по фотографии, 33,3 % — выполнили задание с ошибками, 20,2 % — выполнили задание без ошибок. В 11 классе после знакомства с лабораторией «L-микро» к выполнению задания приступили все ученики, выполнили задание 66,7 %, частично — 33,3 %. Таким образом, наш сборник помогает приобрести опыт решения экспериментальных задач с использованием оборудования лаборатории «L-микро» и позволяет качественно подготовиться к ЕГЭ.

Список литературы:

1.Громов С.В., Родина Н.А. Физика. учеб. 8 кл общеобраз. учреждений. —2-е узд. — М : Просвещение, 2000. — 158 с.

2.Контрольно-измерительные материалы (КИМ) // [Электронный ресурс]; — Режим доступа — URL: http://www.fipi.ru/binaries/1027/phys_11_11_10.zip

3.Коханов К.А. Модели в физическом эксперименте // Физика в школе. — 2004 — № 4. — С. 59

4.Преподавание физики, развивающее ученика. Кн. 3 /сост. и под. ред. Э.М. Браверман. Пособие для уч-й — М.: Ассоциация учителей физики, 2005. — 360 с.