Сторінка
6

Методи реалізації комп’ютерної підтримки пізнавальної діяльності школярів з фізики

Розділ « Атомне ядро. Ядерна енергетика» передбачає вивчення тем, як атом і атомне ядро; радіоактивне випромінювання; активність радіонукліда. Правила зміщення; поглинута та еквівалентна дози йонізуючого випромінювання; отримання та використання радіоактивних ізотопів; ланцюгова ядерна реакція. ядерний реактор; екологічні проблеми атомної енергетики. Вивчаючи даний розділ планується проведення лабораторної роботи: «Вивчення будови дозиметра і проведення дозиметричних вимірювань».

Для реалізації пізнавальної діяльності учнів за допомогою ІКТ, ми візьмемо розділ «Магнітне поле». Дана тема передбачає проведення демонстрацій таких явищ, які скаладно для учнів уявити, вони мало зв’язані з їхнім попереднім досвідом. Це такі досліди, як дослід Ерстеда, рух провідника зі струмом у магнітному полі, орієнтація рамки зі струмом у магнітному полі, принцип роботи електричного двигуна тощо.

Методика проведення демонстраційних дослідів при вивченні теми «Магнітне поле»

Аналіз шкільних підручників, навчальної програми та науково-методичної літератури показує, що при вивченні магнітних явищ в основній школі потребують вирішення наступні проблеми:

• поняття магнітного поля (МП) вводять на основі досліду Ерстеда. Методика вивчення явища пропонує спочатку ввести достатньо складне загальне поняття магнітного поля як такого, що існує навколо провідників зі струмом, а значить, і навколо рухомих електрично заряджених частинок. При цьому не враховують, що магнітна взаємодія у свідомості учнів асоціюється спочатку не зі струмом, а через взаємодію постійних магнітів, яка за навчальною програмою вивчається в другу чергу;

• під час вивченні сили Ампера обмежуються тільки випадком взаємно перпендикулярного розташування провідника зі струмом і ліній магнітного поля. Крім того, учні не мають чіткого уявлення про «джерела» магнітного поля. Не проаналізована магнітна взаємодія паралельних провідників зі струмом, унаслідок чого виявився не розкритим фізичний зміст одиниці сили струму 1 А;

• потребує вдосконалення методика вивчення принципу роботи електричного двигуна, розгляд якої необхідний для надання учням цілісних уявлень про механічну дію магнітного поля.

Отже, ми пропонуємо вирішити дану проблему методом відео-демонстрацій дослідів, проведення яких передбачено під час вивчення розділу «Магнітне поле».

Проведення досліду Ерстеда

На початку слід повідомити учням деякі історичні факти даного досліду: «Ще вчені Давньої Греції висловлювали припущення, що магнітні й електричні явища якимось чином пов'язані між собою, проте встановити цей зв'язок удалося лише на початку XIX ст. Данський учений X. Ерстед демонстрував студентам досліди з нагріванням провідників електричним струмом. Під час одного з дослідів він помітив, що при проходженні електричного струму по провіднику магнітна стрілка, розташована поблизу провідника, відхиляється від напрямку «північ — південь». У разі ж відсутності струму стрілка знов встановлюється вздовж ліній магнітного поля Землі. Так учений з'ясував, що електричний струм чинить певну дію на магнітну стрілку.

Обладнання: стрілка магнітна на підставці, реостат, вимикач демонстраційний, джерело живлення, провід довжиною 1м (2 шт.), магніт, похиле дзеркало, провідники.

Рис.2.2.1.1

Складаємо установку ( рис.1). Провід затискаємо у лапках штатива і розташовуємо як можна ближче до стрілки. Кінці проводу через реостат і ключ під’єднуємо до джерела живлення. Магнітна стрілка встановлюється вздовж проводу. На реостаті встановлюємо опрі 1-1,5 Ом. При замиканні вимикача, стрілка повертається навколо осі на деякий кут, прагнучи встановитись перпендикулярно проводу.

Методичні рекомендації: для досліду краще взяти товстіщий провід, щоб була можливість подавати більш сильніший струм. Поворот магнітної стрілки потрібно демонструвати в вертикальній площині, тому краще застосувати дзеркало.

Питання до учнів. У яку сторону повернеться північний полюс магнітної стрілки в досліді Ерстеда, якщо струм тече ліворуч (праворуч), а магнітна стрілка знаходиться під проводом (над проводом)?

Проведення досліду «Взаємодія двох паралельних провідників»

Після досліду Ерстеда наступний крок у зближенні «електрики» і «магнетизму» зробив французький фізик Андре Марі Ампер. Він здогадався, що якщо провідники зі струмами взаємодіють з магнітами, то ці провідники повинні взаємодіяти й один з одним, причому фізична природа цієї взаємодії така сама, як і природа взаємодії магнітів.

Досліди, поставлені Ампером, підтвердили його здогад. Виявилося, що провідники зі струмами дійсно взаємодіють один з одним — наприклад, паралельні провідники зі струмом притягуються, якщо струми в провідниках течуть в одному напрямку, і відштовхуються, якщо струми течуть у протилежних напрямках.

Рис.2.2.2.1

Спостерігаючи подібність у взаємодії котушок, по яких течуть струми, і магнітів, Ампер припустив, що всі магнітні взаємодії обумовлені взаємодією електричних струмів. Це припущення одержало назву гіпотези Ампера. Відповідно до цієї гіпотези: властивості постійних магнітів обумовлені циркулюючими в них однаково спрямованими незатухаючими «молекулярними» струмами.

У внутрішніх частинах магніту «сусідні» молекулярні струми спрямовані протилежно і тому компенсують один одного. Але поблизу поверхні магніту ці струми течуть в одному напрямку, утворюючи ніби струм, що обтікає поверхню магніту.

Цей «поверхневий струм», як вважав Ампер, і надає постійному магніту його магнітних властивостей.

Взаємодія провідників, по яких течуть струми, обумовлена не електричною взаємодією, тому що ці провідники електрично нейтральні.

Взаємодію провідників, по яких течуть струми, використовували для визначення одиниці сили струму в системі СІ.

Одиницю струму на честь Ампера назвали ампером.

1 А — це сила такого постійного струму, що при проходженні по двох паралельних прямолінійних нескінченно довгих провідниках дуже малого перерізу, розташованих у вакуумі на відстані 1 м один від одного, викликає між провідниками силу взаємодії, що дорівнює 2 · 10–7 Н на кожен метр довжини.

Досліджуючи взаємодію котушок, по яких течуть струми, однієї з одною і з постійними магнітами, Ампер помітив, що торці котушок зі струмами подібні до полюсів магніту.

Гіпотеза Ампера пояснює також, чому не вдається роз’єднати полюса магніту: адже кожна половинка магніту знову подібна котушці зі струмом.

Обладнання: штатив, два паралельні провідники, джерело живлення, вимикач.

Питання до учнів: У чому суть суть дослідів Ампера? Які положення можна пояснити, використовуючи результати досліду? Учому полягає суть гіпотези Ампера?

Проведення досліду « Виштовхування провідника зі струмом в магнітному полі»

Дослід Ерстеда довів, що електричний струм породжує магнітне поле, що діє на магнітну стрілку, і повертає її так, що вона розташовується перпендикулярно провіднику, по якому йде струм. Вивчимо це явище ретельніше. Зберемо установку, зображену на рисунку 2.2.3.1.