Курсовая работа (т): Демонстрационный эксперимент в современной средней школе

Схема 2.1. Структура демонстрационного эксперимента

Перечень обязательных демонстраций из каждой темы школьного курса физики есть в программе. В него входят, в первую очереди опыты, которые составляют экспериментальную базу современной физики, их называют фундаментальными, это, в первую очередь, исследования Галилея, Кавендиша, Штерна, Кулона, Эрстеда, Фарадея, Герца, Столетова и др. Некоторые из них могут быть воспроизведены в школьных условиях с достаточной достоверностью, другие же требуют сложного и дорогого оборудования (опыты Лебедева, Милликена, Резерфорда), а поэтому могут быть показаны лишь средствами кино, телевидения, или промоделируемы с помощью компьютерной техники.

Постановка этих опытов должна быть максимально четкой, а об яснение - продуманным и отображать не только физическую суть эксперимента, но и его место в системе физической науки.[9, c. 154 ]

С педагогической точки зрения демонстрация опытов является необходимой при решении ряда специфических задач, а именно:

Для иллюстрации объяснений учителя. Практика свидетельствует, что эффективность усвоения учебного материала значительно повышается, если объяснение учителя сопровождается демонстрацией опытов. Ведь в ходе демонстрации учитель имеет возможность руководить познавательной деятельностью учеников, акцентировать внимание на обстоятельствах наиболее важных для понимания сути учебного материала. Демонстраций такого типа более всего в обязательном минимуме, предусмотренном программой.

Для иллюстрации применения выученных физических явлений и теорий в технике, технологиях и быту. Демонстрация таких опытов является необходимой не только для иллюстрации связей физики с техникой, но и для подготовки учеников к жизни в условиях современного технизированного общества.

Для возбуждение и активизации познавательного интереса к физическим явлениям и теориям. Эффективный демонстрационный эксперимент может быть своеобразным толчком к активной познавательной деятельности учеников, особенно, если он носит проблемный характер. (Например, демонстрация плавания стальной иглы на поверхности воды создает проблемную ситуацию, которая может быть положена в основу изучения свойств поверхностного слоя жидкости).

Для проверки предположений, выдвинутых учениками в ходе обсуждения учебных проблем.

.3 Методика и техника демонстрационного физического эксперимента

Поскольку современная методика физики предлагает большое количество демонстраций из каждой темы школьного курса физики, перед учителем всегда возникает проблема отбора опытов при подготовке к каждому конкретному уроку. При наличии нескольких вариантов опытов следует отобрать те, которые:

Наиболее полно отвечают теме и дидактическим целям урока;

эффективно вписываются в логическую структуру урока;

наиболее выразительно иллюстрируют явление или физическую теорию;

могут быть воспроизведенные на самом простом оборудовании (но без потери эффективности).[10, c. 304]

Другие методические требования к организации демонстрационного эксперимента такие:

Учеников необходимо готовить к восприятию опытов. Идея опыта, его ход и полученные результаты должны быть понятными ученикам. С этой целью учитель должен объяснить схему установки, все ее составляющие, обратить внимание на измерительные приборы, или на те элементы, на которых оказывается наблюдаемый эффект.

При возможности опыты нужны ставить в нескольких вариантах (особенно, если это способствует более глубокому усвоению учебного материала).

Количество демонстраций на уроке не должна быть слишком большой. Демонстрационный эксперимент должен способствовать изучению учебного материала и не отвлекать от главного на уроке.

Если позволяет оборудование, демонстрационные опыты следует проводить с установлением количественных соотношений (числа должны быть предварительно подобранными и удобными для операции ими!).

Демонстрационную установку следует собирать перед учениками в процессе преподавания учебного материала. Лишь при условии использования очень сложного оборудования, установка может быть собрана предварительно (по этой причине не следует увлекаться использованием готовых стендов).

Установка должна быть максимально надежной, а техника демонстрирования отработанной.

В случае отказа установки, следует отыскать и быстро ликвидировать неисправность, а опыт повторить, достигнув позитивного результата. Если это сделать при данных обстоятельствах невозможно, необходимо объяснить ученикам причину отказа и обязательно воспроизвести демонстрацию на следующем уроке.

Техника демонстрирование должна удовлетворять двум требованиям:

метод демонстрирования должен максимально отвечать научному и давать достоверные результаты;

в процессе демонстрирования нужно достичь максимальной видимости ожидаемого и существенных составных частей установки.[11, c. 5-18]

Для обеспечение хорошей видимости нужно придерживаться таких правил:

Ни сам учитель ни его руки не должны закрывать приборы.

Отдельные приборы или их части не должны затенять друг друга. В связи с этим приборы разносят не только по горизонтали, но и по вертикали, применяя разные подставки и столики.

Рисунок 2.1 Пример расстановки приборов

Приборы нужно хорошо освещать. Для этого применяют специальные осветлители и экраны. Опыты со световыми явлениями, которые слабо наблюдаются, проводятся в темноте.

Рисунок 2.2 Освещение приборов

Если явления происходят в бесцветных телах или жидкостях, то их делают видимыми одним из методов контрастирования: подсветкой или подкрашиванием.

Рисунок 2.3 Подсветка и подкрашивание бесцветных тел

Если предмет вращается в горизонтальной плоскости, то его метят вертикальными отметками на видимой стороне, или ставят на него вешки.

Явления, которые происходят в горизонтальной плоскости, демонстрируются ученикам с помощью наклонных зеркал.

Рисунок 2.4 Демонстрация с помощью зеркал

Если ни одно из перечисленных средств не дает результата, то нужно пользоваться теневым проектированием на экран, или использовать телевизионную камеру.

Рисунок 2.5 Теневое проектирование опыта

3.Физические эффекты и явления на современной сцене

.1 Физические эффекты и явления, используемые на современной сцене

На сегодняшнее время всё больше и больше эффектом и явлений физики используются в повседневной жизни. Для нас это стало повседневностью и мы на это перестаём обращать внимание. Физика была всегда вокруг нас, а сейчас люди начали её использовать для улучшения качества работы и каких-то представлений, в том числе и на современной сцене. Стоит дать чёткое понятие ученикам, что физические явления и выполнение некоторых законов можно наблюдать не только на уроках физики и таких мест очень много. К таким местам можно отнести кинотеатры так как фильм, который мы смотрим проецируется на экран по законам геометрической оптики, представления в театрах, выступления звёзд эстрады, а также ставшие модными в последнее время лазерные и световые шоу.

На представлении в театре можно наблюдать частую смену декорации, данное явление происходит по системе сообщающихся блоков, которые управляются одним валом

Блок - простое механическое устройство, позволяющее регулировать силу, ось которого закреплена при подъеме грузов, не поднимается и не опускается. Представляет собой колесо с желобом по окружности, вращающееся вокруг своей оси. Жёлоб предназначен для каната, цепи, ремня и т. п. Ось блока помещается в обоймах, прикреплённых на балке или стене, такой блок называется неподвижным (то есть ось блока закреплена); если же к этим обоймам прикрепляется груз, и блок вместе с ними может двигаться, то такой блок называется подвижным.

Рисунок 3.1 Пример блока для смены декораций

Неподвижный блок употребляется для подъёма небольших грузов или для изменения направления силы.

Условие равновесия блока:

, где

 - прилагаемое внешнее усилие,  - масса груза,  - ускорение свободного падения,  - коэффициент сопротивления в блоке (для цепей примерно 1,05, а для верёвок - 1,1).

При отсутствии трения для подъема нужна сила, равная весу груза.

Подвижный блок имеет свободную ось и предназначен для изменения величины прилагаемых усилий. Если концы веревки, обхватывающей блок, составляют с горизонтом равные между собой углы, то действующая на груз сила относится к его весу, как радиус блока к хорде дуги, обхваченной канатом; отсюда, если веревки параллельны (то есть когда дуга, обхватываемая веревкой, равна полуокружности), то для подъёма груза потребуется сила вдвое меньше, чем вес груза, то есть:

При этом груз пройдёт расстояние, вдвое меньшее пройденного точкой приложения силы F, соответственно, выигрыш в силе подвижного блока равен 2.

Фактически, любой блок представляет собой рычаг <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D1%8B%D1%87%D0%B0%D0%B3>, в случае неподвижного блока - равноплечий, в случае подвижного - с соотношением плеч 1 к 2. Как и для всякого другого рычага, для блока справедливо правило: Во сколько раз выигрываем в усилии, во столько же раз проигрываем в расстоянии. Иными словами, работа <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B5%D1%85%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%82%D0%B0>, совершаемая при перемещении груза на какое-либо расстояние без использования блока, равна работе, затрачиваемой при перемещении груза на то же самое расстояние с применением блока при условии отсутствия трения. В реальном блоке всегда присутствуют некоторые потери.

Также используется система, состоящая из комбинации нескольких подвижных и неподвижных блоков. Такая система называется полиспаст. Простейшая такая система изображена на рисунке и даёт выигрыш в силе в 2 раза[12].

В отличие от шкива, блок вращается на оси свободно и обеспечивает исключительно изменение направления движения ремня или каната, не передавая усилия с оси на ремень или с ремня на ось.

Также можно отметить акустические свойства театров. Для того чтобы создать в оперном театре необходимую атмосферу, позволить звуку разливаться по всему залу, необходимо не только наличие очень сильного голоса у певца, но также и хорошее акустическое оснащение зала. Можно сказать одно, оперные театры и их строение, а именно расположение сцены и прочие детали, уходят своими корнями в самое далекое прошлое. А именно, к временам, когда греческие и вместе с ними римские амфитеатры были на высоте и пользовались особым спросом у населения.

По своему строению зал представлял собой нечто похожее на небольшую чашу. Так как многие здания, которые окружали театр, были сделаны из камня, то звук отражался от них и поэтому гармонично разливался по всему залу.

Позже, появилась новая тенденция, строить театры не открытыми, как это было, а делать их закрытыми. Данная практика возведения берет свое начало в Италии. В целом же ничего в структуре зала, как и всего строения не изменилось. Единственным изменением было то, что театр теперь был покрыт крышей. Все эти нормы выдерживались лишь с одной целью, сделать таким же качественным акустическое оснащение театра, как это было и прежде.

При соблюдении всех параметров, необходимых для того, чтобы опера звучала качественно в театре, иногда возникают спорные моменты. Случается так, что то, что для определенной части будет очень хорошо, для других частей может быть вообще неприемлемо. Главным моментом оперы является необходимость понять то, о чем поет оперный певец. Вообще в театре есть необходимость для лучшего восприятия спектакля зрителями делать расстояние между сценой и ими как можно меньше, во время же оперных выступлений это не является самым главным критерием.

Поскольку певцы оперного театра в большинстве своем всегда обладают очень сильным голосом, то слушать и наслаждаться их пением можно и сидя не на первом ряду.

Ещё стоит отметить, как говорилось ранние, то, что мы наблюдаем в кинотеатрах, а то есть проецирование фильма на большой экран.[13]

Устройство и принцип действия кинопроектора

Кинопроектор осуществляет проекцию движущегося изображения на экран при помощи последовательной проекции неподвижных кадров, отснятых на киноплёнке или отпечатанных на фильмокопии. Для этого перфорированная киноплёнка прерывисто передвигается в фильмовом канале мимо кадрового окна при помощи скачкового механизма. Стандартная частота кинопроекции звукового фильма - 24 кадра в секунду.

Рисунок 3.2 Устройство кинопроектора

Для предотвращения смазывания изображения на экране в момент передвижения плёнки в фильмовом канале применяется обтюратор, перекрывающий световой поток от осветительной системы. Все звуковые кинопроекторы оснащаются двухлопастным обтюратором, одна из лопастей которого - холостая. Она необходима для увеличения частоты мерцания изображения на экране до 48 герц, превышающей порог человеческого восприятия. В немом кинематографе стандартная частота проекции составляла 16 кадров в секунду, поэтому обтюраторы немых проекторов - трёхлопастные, с двумя холостыми лопастями

В отличие от фильмового канала, в остальных частях лентопротяжного тракта киноплёнка движется непрерывно, и для предотвращения её обрыва перед фильмовым каналом и после него киноплёнка делает петли у тянущего и задерживающего барабанов. Тянущий барабан сматывает киноплёнку с подающей бобины, после чего она попадает в фильмовый канал, где прерывисто передвигается скачковым механизмом. После фильмового канала, делая петлю, плёнка попадает на задерживающий барабан и с него - в звукочитающую систему на гладкий барабан, сглаживающий колебания скорости кинопленки. После звукочитающей системы фильм попадает на приёмную бобину, которая для равномерной намотки киноплёнки оснащена фрикционом.

Осветительно-проекционная система

Осветительно-проекционная система кинопроектора состоит из проекционного объектива, источника света и оптических элементов: конденсора, отражателя, контротражателя и теплофильтра. В качестве источника света в кинопроекторах используются лампы накаливания или ксеноновые лампы сверхвысокого давления. До распространения ксеноновых ламп в профессиональных проекторах использовалась угольная дуга интенсивного горения - вид газоразрядного источника света, при котором разряд происходит просто в воздухе между двумя угольными электродами. При этом происходит довольно быстрое обгорание электродов, и кинопроектор должен был содержать механическое устройство, регулирующее расстояние между электродами во время работы.