Кіріспе Зерттеу тақырыбының өзектілігі

Кіріспе

Зерттеу тақырыбының өзектілігі: Эксперимент физиканы оқыту процесінде әртүрлі функцияларды атқарады. Демонстрациялық тәжірибе ретінде ол физикаға деген қызығушылықты арттырудың құралы, фактілердің негізгі көзі, әлем туралы білім береді. Фронталь зертханалық жұмыс және физикалық практикумда ол оқушылардың өз беттерімен жұмыс істеуін ұйымдастырып, теориялық алған білімдерін практикада қолдануға зор үлесін тигізеді.

Түлектік жұмыста 9 сынып үшін экспериментальдық тапсырмалар келтіріліген. Біріншіден, оқушының шығармашылық қабілетін дамытуға бағытталған, екіншіден, бұл түлектік жұмысты физиканы тереңдетіп оқытатын сыныптардағы физика пәнінің мұғалімдері, физикаға қызығушылығы жоғары оқушылар өзіндік экспериментальдық жұмыстарды ұйымдастыру үшін пайдалануға болады.

Өте қарапайым құралдар мен аспаптарды пайдалана отырып, физикалық эксперимент сабақтарын физика кабинетінде жеке өткізуге немесе үйде орындауға болады.

Сонымен қатар бұл түлектік жұмыста халықаралық олимпиадаларда берілген экспериментальдық есептерді іріктеп, шығару әдістемесі көрсетілген.

Зерттеу нысанасы: Қиындығы әртүрлі экспериментальдық есептерді іріктеу және шығару әдістемесін көрсету, оны оқу үрдісінде, олимпиадаға дайындық кезінде пайдалану.

Зерттеу тақырыбының мақсаты:

- Оқушылардың шығармашылық қабілетін дамыту.

- Оқушылардың өз беттерімен кішігірім эксперментальдық зерттеу жүргізуіне мүмкіндік туғызу.

- Халықаралық олимпиадаларда берілген экспериментальдық есептерді іріктеп шығару әдістемесін көрсету.

- Қазақ мектептері үшін қазақ тілінде жазылған экспериментальдық тапсырмалар мен шығару әдістемесінің жоқтығын ескеріп осындай жұмыс дайындау.

Зерттеу пәні: Қиындығы әртүрлі экспериментальдық тапсырмаларды құру, жүйелеу, оларды дайындау әдістемесі.

Зерттеудің ғылыми болжамы: Экспериментальдық тапсырмаларды орындап шығару, зерттеу, оқушыларға әртүрлі деңгейлердегі олимпиадаларға қатысуына мүмкіншілік тудырады.

Зерттеу барысында қолданылатын әдістер:

- Оқушылардың педагогикалық – психологиялық мүмкіншіліктерін ескеріп экспериментальдық тапсырмаларды дайындау.

- Бағдарламаға сәйкес экспериментальды тапсырмаларды іріктеп, жауаптарын дайындау.

- Экспериментальдық тапсырманың орындалуының бағалау критериясын көрсету.

Зерттеу жаңалығы мен теориялық мәні:

- 9 сынып үшін экспериментальдық тапсырмалар алғаш рет қазақша дайындалып құрылды.

- Экспериментальдық тапсырмаларды бірнеше нұсқалармен орындауға болатын мүмкіндігі көрсетілді.

- 9 сынып үшін бүкіл экспериментальды есептерді дайындалып жүйеге келтіріліп, экспериментальды тапсырмалар мен халықаралық олимпиадаларда болған есептер іріктеліп, жүйеге келтіріліп шығарылуы берілді.

- Осы жұмысты өзіндік экспериментальдық жұмыстарға пайдалануға, ұсынуға болады.

І - Тарау.

Экспериментальдық есептердің қойылуы мен шығару әдістемелерін талдау

Эксперименттік есептердің мәні

Эксперименттік есептер мәтінді есептерге қарағанда, дайындыққа және шешуге көп уақыт қажет етеді, сондай-ақ мұғалімдер мен оқушылар экспериментті тұрғызуға дағдылану керек. Бұндай есептерді физиканы оқытудың сапалық жағына оң әсерін тигізеді. Эксперименттік есептердің артықшылықтары:

- Барлық эксперименттер сияқтыэксперименттік есептер оқушылардың сабаққа қатысу деңгейін едәуір көтереді, логикалық ойлау қабілетін арттырады, құбылысқа анализ жасауға үйретеді, сабақта алған практикалық дағдысын ескере отырып оқушы терең ойланады. Эксперименттік есептерді шешу оқушыларды бірлікке ұмтылуға, өз күштерімен білімді игеруге, дүниені тануға құлшынып ұмтылуға тәрбиелейді.

- Эксперименттік есептер оқушыларға шынайы білім алуға үйретеді, эксперименттік есептерді шеше отырып, оқушылар нақты мысалдарға көз жеткізеді, атап айтқанда, практикалық сұрақтарды шеуге өз мектептерінің білімі сай екендігіне, бұл білімнің көмегімен физикалық құбылыстарды байқауға, оның заңдылықтарымен физикалық құбылыстарды басқаруға болатындығын және т.б. Осылай теориялық және кітаптардағы болжамдар нақты шын мәнге ие болады. Эксперименттік есептерді шығару оқушыларға берік негізі бар білім алуға, бұл білімді практикада да өмірде де қолдануға үйретеді.

- Эксперименттік есептерді шығару және шешімін тәжірибе жүзінде тексеру, оқушылар физикалық заңдардың объективтілігіне, алған білімдеріне әрқашан толық сенуге, практика мен тәжірибе теориялық білімнің критериясы екендігіне, практика жүзінде тексерілген білім адамға ең қымбат білім екендігіне көздерін жеткізеді. Қиын практикалық есептерді шығарғанда, қоршаған құбылыстарды тануғаэксперименттің үлесі жоғары.

- Эксперименттік есептерді шешуде оқушылардың өз беттерімен жұмыс істеуі, оқушылардың іскерліктері мен дағдыларын, шығармашылық қабілеттерін дамытады. Бұнда оқушылар есеп жоспарын құрып қана қоймай, сонымен қатар кейбір мәтіндерді есептеу жолдарын қарастыру, өз беттерімен құралдарды жинау зерттелетін құбылысқа сай құралдарды таңдап алу, конструкциялау керек.

- Эксперименттік есептерде талдау оқушыларды өлшеу нәтижелерін дәлдікпен алуға жүргізілетін эксперименттердің берілгеніне мұқият мән беруге үйретеді. Практикада олар өлшеу нәтижелерінің әрқашанда жуық екендігіне және оларға әртүрлі себептер әсер ететіндігіне көз жеткізеді. Сондықтын, эксперимент жүргізгенде барлық зиянды нәрселерді болдырмау керек.

- Эксперименттік есептердің ерекшелігі олар шын мәнінде берілімдері толық емес есептер болып табылады. Мұндай есептер, оқушылар өмірде кездестіре алатын құбылыстарға елеулі түрде жақын болып келеді.

1.2. Эксперименттік есептердің қойылуы
Физиканы оқытуда эксперименттік есептердің маңызы зор. Өйткені онда оқушылар мен табиғат арасындағы тығыз байланыс байқалады. Физика сабақтарында көптеген тәжірибелер көрсетсек те, таным процесінің барлық этаптарын қамти алмайды, оқушылардың практикалық мәселелеріне жауап алатындай білімдері жеткіліксіз болып табылады.

Мұғалім тақырыпқа қатысты тәжірибенің құрылысын талдап қана қоймай, ол қажеттіліктен туындайды:

жаңа құбылыстарды көрсетеді.
берілген құбылыстардың заңдылықтарын құру.
теориялық қорытындының нәтижелерін практикада тексеру.

Эксперименттік есептердің қойылымы оқушыларға қозғалыстағы физикалық заңдардыкөрсетеді, табиғаттағы заңдардың объективтілігін, нақты орындауға түсіндіреді.

Оқушылар алған білімдерін практикалық мәселелерді шешуге қолдана алады. Теория мен практиканы байланыстыру оқушылардың пәнге деген қызығушылығын арттырады. Мектеп практикасында эксперименттік есептердің қойылымын көбірек жүзеге асыруға болады. Есептің берілгенің оқушылар өздері тәжірибеден алатын, ал дұрыстығын құралдармен тексеретін эксперименталды есептердің маңызы зор. Мұндай жағдайларда оқушылардың физика курсында алған білімдерінің маңызы мен қолданылуының ролі артады. Эксперименталды есептерді шешу оқушылардың физикалық заңдылықтарының мағынасын керемет түсінуге көмектеседі. Эксперименталды есептерді қою оқушының дұрыс және толық алмаған білімдерін алуға көмектеседі.

Әсіресе, сапалық эксперименттік есептердің қойылымында зерттелетін құбылыстың дәл өзі уақытында орындалуы және сол уақытта шешу керек екендігі үлкен рол атқарады.

Бұл есепке деген қызығушылықты арттырады, оны шешуге деген жауапкершілікті оятады.

Кейде сабақта көптеген есептерді шығарып үйренуге болады, бірақ оқушылардың зейінлдері шашыраңқы, шығарылатын есепке олардың тарапынан қызығушылықты оята алмасақ онда толы тәтиже төмен болады.

Егер есептің мазмұны оқулық бойынша оқылса, тіпті оның суреті тақтаға сызылса, онда да бұл сыныпты бүкіл оқушыларының, әсіресе жас ерекшелігіне орай қызықпаған нәрсеге зейінін аудармайтын кіші сынып оқушыларының көкейіне қонбайды.

Эксперименттік есептердің классификациясы

Эксперименттік есептер сандық және сапалық болып бөлінеді.

Сапалық есептер – шешіміне есептеу талап етілмейтін тапсырмалар оқушылар оқылған физикалық заңдылықтарды пайдаланып, оны есепте сөз болып отырған құбылысты талдауға қолданады.

Сандық есептер. Есептердің бұл түрі математикалық есептеуді қажет етеді. Дұрыс іріктеп алынған жағдайда мұндай есептер оқушылардың бойында ұтымды білімнің қалыптасуына ықпалын тигізеді. Мұндай есептер мұғалімдер қолданып жүрген барлық есептер жинқтарында анағұрлым толық түрде берілген.

Эксперименттік есептерді эксперимент жүргізілетін жеріне; қиындық деңгейіне қарай бірнеше топтарға бөлеміз:

- Керекті физикалық өлшемдерді өлшеу арқылы есептің жауабын аламыз, немесе құрал- жабдықтардың құжаттарында көрсетілген мәндерді қолданып (реостаттар, шамдар, электроплиталар және т.б.) немесе эксперимент арқылы бұл мәндерді тексереміз.

- Нақты физикалық өлшемдерге байланысты және тәуелділікті орнататын оқушылардың өз беттерімен шығарған есептері.

- Берілуінде тәжирбені жасау жолдары көрсетілген, ал оқушы нәтижесін айтуға тиіс. Осындай есептер оқушылардың өз пікірін айтып үйренуге тәрбиелейді.

- Шығармашылық есептерді шығару кезінде қандайда бір физикалық құбылысты түсіндіру арқылы орындала отырып, белгілі бір жағдайда құбылыстың қалай өтетініне болжам жасауды қажет ететін есептер. Мұндай есептердің мазмұнында сан мәлметтер болмайды, ол негізінен физикалық құбылыстың мағынасын ашуды мақсат етеді.

- Нақты практикалық сұрақтарды шешетін өндірістік мазмұндағы есептер. Бұндай есептерді экскурсияларда, мектеп шеберханаларында, сондай- ақ сабақтарда әр түрлі құрал- жабдықтарды және техникалық модельдерді қолдану арқылы есептейді.

Эксперименттік есептерді шығару жолдары

Білімді игерудің нәтижелілігі таным процесіне адамның әр түрлі сезім мүшелерінің іске қосылуы және нақты заттар мен құбылыстарға бетпе- бет келгенде оны сезіну, көре білу және қабылдауы арқылы артады. Бұл жағдайда физикалық эксперименттің маңызы зор.

Эксперименттік есептердің шешу тәсілдері оларды шешудегі эксперименттік жұмыстың қойылуына тәуелді. Мысалы, есепті шешу үшін барлық шамалар берілсе және жауабын тәжірибеде тексеру қажет болса, онда есептің шешуін нұсқауларға сәйкес жазады.

Эксперименттік есептердің басқа түрлерінде есепті шешу және баяндау қажет болады. Егер есепті шешу үшін қажетті шамалар тәжірибе нәтижесінде алынса, онда экспериментті қою және өлшеулер жүргізу маңызды.

Есеп түріндегі эксперименттік тапсырмаларды шешу және жазу келесі элементтерден тұрады: есептің қойылуы, шарттарды талдау, өлшеулер жүргізу, есептеулер, тәжірибеде тексеру.

Есепті қойылуынан кейін бірден тәжірибені орындауға көшеді. Өтіп жатқан құбылысты бақылайды. Содан кейін оны теория жүзінде түсіндіреді.

Экспериментальдық тапсырмаларды орындауға дайындық

Бұл жұмыста берілген эксперименттік тапсырмаларды орындауға дайындық тапсырмаларының көпшілігін шығаруға оқушылардың базалық курста алған білімдері жеткілікті, бірақ бұл білімдерін таныс емес жағдайларға қолданып, шығармашылық қабілеттерін көрсетеді. Бұл тапсырмаларды орындау уақыты бір сағатқа негізделген. Тапсырманы орындап болған оқушы нәтижесін таблица түрінде беріп алған нәтиженің мәнін ауызша түсіндіруіне болады. Мұғалімдерге көмек ретінде әрбір тапсырманы орындаудың бір немесе бірнеше нұсқалары көрсетілген. Кейбір тапсырмалардың қосымша тапсырмалары да берілген. Бұл оқушының жеке жұмыс істеуіне мүмкіншілік тудырады. Осы дайындық есептерін мұғалім экспериментальдық есеп ретінде физикадан мектеп іші олимпиадаларына қолдануға болады.

Бұл түлектік жұмыста күрделілігі жоғарғы деңгейдегі экспериментальдық тапсырмалар берілген. Бұл тапсырмаларды орындау үшін оқушы физикалық шамаларды өлшеу, өлшеген кездегі өлшеу қатесін бағалау әдісін меңгеріп және физикалық өлшеу аспаптары мен құралдарын пайдалануды білу керек. Әр тапсырмаларда есептің қысқаша мазмұны, керекті құрал-жабдықтар тізімі және мұғалімдер үшін экспериментальды тапсырмалардың орындалуының әдістемелік нұсқауы берілген. Эксперименттердің орындалу есебінің өңделу жолдары көрсетілген.

Бұл түлектік жұмыста оқушыларға өз беттерімен кішігірім экспериментальдық зеттеулер жүргізуге мүмкіндік туғызады. Оқушыдардың топ құрамына, зертхананың мүмкіншілігіне байланысты экспериментті жеке оқушы немесе екі – үш адам тобы орындайды. әр тапсырманы орындау үшін неше түрлі нұсқалар ізделінеді. Соның ішінен ең дұрысы таңдалынады. Содан кейін экспериментті орындап есептеу нәтижесінің таблицасы құрылып, графиктерін, суреттерін сызып, өлшеу қателерін бағалап, экспериментальды зеттеуді қортындылайды, есепті өңдейді. Мұғалім оқушыларға экспериментальды тапсырмалардың орындалуын бағалау критериясын көрсетеді.

Тапсырманы орындаудың шартты бағалануы (балдары).

Теориялық шешімі.
Өлшеу әдісін суретпен түсіндіру.
Физикалық шаманы экспериментальдық жолмен анықтаңыздару.
Физикалық шаманы есептеу.
Өлшеу қателігінің шекарасын бағалау.
Кейбір жағдайларда өлшеулерді өлшеуді қайталау.

Бұл экспериментальдық тапсырмалардың деңгейі халықаралық физикалық олимпиадалардың талабына сәйкес. Осындай тапсырмаларды орындау кез-келген оқушы үшін өзінің физикадан алған білімін бағалауға мүмкіндік береді.

1.5а. Эксперименттік тапсырмалар

Қағаз беттерінің қалыңдығын өлшеу

Сіздерге өлшегіш сызғыш пен штангенциркуль берілген.

Тапсырма: Осы құралдардың бірін пайдаланып физика кітабының бетінің қалыңдығын есептеңіздер.

Тапсырманы орындауға мүмкіндік беретін нұсқалар:

1-нұсқа. Бір бетінің қалыңдығын штангенциркуль арқылы өлшейміз, қағаз қалыңдығы 0,01 мм-ден кем болады, ал штангенциркуль құралының қателігі 0,1 мм, сондықтан өлшеу қателігі 100%-тінде артуы мүмкін.

2-нұсқа. Кітаптың қалыңдығын сызғышпен өлшеп, алған нәтижені кітаптың барақ санына бөлеміз:

Бұл жағдайда өлшенген қағаздың қалыңдығының абсолют қателігі, сызғыштың көмегімен өлшеніп алынған -ның абсолют қателігі (мм), кітаптың парақ санына бөлгенге тең болады.

3 нұсқа. Кітаптың қапсыз қалыңдығын штангенциркуль арқылы өлшеп, дәлдеу нәтиже алуға болады.

Мыс сымның диаметрін анықтаңыздару

Сіздерге сызғыш және әртүрлі салмақтағы гірлері бар таразы берілген.

Тапсырма: Жұқа мыс сымның диаметрін анықтаңыздардар. Мыстың тығыздығы

кг/

.

Тапсырманы орындауға мүмкіндік беретін нұсқалар.

1-нұсқа. Жұқа сымның диаметрін сызғыш арқылы өлшенбейді. Алайда сымның ұзындығын сызғышпен өлшеп, және таразы арқылы массасын біле отырып, көлемді анықтаңыздаруға болады.

болғандықтан, мұндағы

- көлденең қимасының ауданы сымның. Осыдан

диаметрін есептеп табамыз.

2-нұсқа. Сымды қарындашқа 30-40 рет ораймыз. Орамның ұзындығын өлшеп, оны орам санына бөлеміз.

Айға дейінгі арақашықтықты өлшеу

Тапсырма: Ұзындығы 1 м өлшегіш сызғыш және ені 0,5см қағаз қиығын қолданып, айға дейінгі қашықтықты анықтаңыздардар. Айдың

диаметрі 3476км-ге тең.
Тапсырманы орындауға мүмкіндік беретін нұсқа:

Сызғыштың жақ басын көзге дәлдеп айға бағыттаңыздар. Қағаз қиығын сызғыш арқылы жылжыта отырып, оның айдың бетін толық жабатын орнын табамыз (1-сурет).

1-сурет

1-суреттегі

- айға дейінгі қашықтық,

- оның диаметрі,

-көзден қағаз қиығына дейінгі қашықтық және

- қағаз қиығының ені. Үшбұрыштың ұқсастығынан келесі теңдеуді аламыз:

бұдан

Ауа көлемін өлшеу

Сіздерге суы бар кювета, көлемі 500

өлшегіш цилиндр, көлемі

шыны бөтелке, резеңке түтікше, резеңке шар берілген.

Тапсырма: Осы құралдардың көмегімен өз өкпелеріңіздің активті көлемін анықтаңыздар. Өкпенің активті көлемі деп, өкпеден бір рет шығарылған ауаның максимал көлемін айтамыз.

Ескерту: Егер сіздер резеңке түтікшені ауыздарыңызға салатын болсаңыздар, онда оны алдын-ала спиртке батырылған мақтамен сүрту керек.

Тапсырманы орындауға мүмкіндік беретін нұсқалар:

1-нұсқа. Бес литрлік шыны бөтелкені суға толтырып, оны суы бар кюветаға төңкеремізде бөтелкеге резеңке түтіктің бір ұшын енгіземіз. Егер резеңке түтіктің екінші ұшынан ауаны үрлейтін болсақ, онда судың бір бөлігі бөтелкеден шығады. Шыққан судың көлемі бір рет тыныс алғандағы шығарылған ауа көлеміне тең (атмосфералық қысымда). Бөтелкенің көлемін біле отырып және бөтелкеде қалған судың көлемін өлшеп, шығарылған судың көлемін есептейміз.

2-нұсқа. Резеңке шарға бір рет толық үрлейміз. Содан кейін суға толы бөтелкеге немесе өлшегіш цилиндрге шардағы ауаны жібереміз.

Доптың бастапқы жылдамдығын анықтаңыздару

Тапсырма: Тек секундомер көмегімен теннис добын қандай жылдамдықпен лақтыра алатындығыңызды анықтаңыздардар.

Тапсырманы орындауға мүмкіндік беретін нұсқа

Экспериментті жүргізу үшін екі оқушы спорт алаңына шығуы керек. Бір оқушы допты вертикаль лақтырады, ал екіншісі оны лақтырған мезеттен бастап қолына түскен соқтығысқанға дейінгі аралықты секундомермен өлшейді.

Ол уақыт доп қанша уақытта жоғары көтерілсе, сонша уақытта жерге түседі, яғни өлшенген уақыттың жартысына тең болады. Доптың қолға түскен жылдамдығы оның бастапқы жылдамдығына тең. Бұл жылдамдықты еркін түсу үдеуі -ге және еркін түсу уақытына көбейту арқылы табамыз:

.

6. Түскен дененің бастапқы жылдамдығын анықтаңыздару
Тапсырма: Сіздерге тек өлшегіш лента берілген. Өшіргіш резеңке кесегін саусақпен түртіп құлату арқылы қандай бастапқы жылдамдық бере алатыныңызды есептеңіз.

Тапсырманы орындауға мүмкіндік беретін нұсқа:

Резеңкені стол шетіне қоямыз. Шерту арқылы оны горизонталь бағытта қозғалысқа келтіреміз және еденге түскен резеңкенің орнын белгілейміз. Столдың биіктігін және резеңкенің еденге түскен нүктесінен столға дейінгі қашықтықты өлшейміз.

Қозғалыс кезінде горизонтальдық жылдамдық өзгермейді, сондықтан оны мына формуладан табамыз:

,

мұндағы - резеңкенің қозғалыс уақыты.

түсу биіктігін біле отырып,

формуладан

уақытты табамыз.

Сонымен, резеңкенің бастапқы жылдамдығы

Сызғыштың массасын анықтаңыздару

Тапсырма: Сіздерге сызғыш, қарындаш және тыйын берілген. Сызғыштың массасын анықтаңыздардар. Тыйын массасы

.

Тапсырманы орындауға мүмкіндік беретін нұсқа:

Сызғыш пен қарындаш арқылы тепе-теңдікте емес таразы дайындаймыз, тыйынды кір ретінде қолданамыз.

Сызғышты қарындаш үстіне қойып жылжыта отырып, тепе-теңдікке келтіреміз. Қарындаш пен сызғыш түйіскен жеріндегі сызғыштың бөлігін белгілеп аламыз. Бұл арқылы біз сызғыштың массалық центрін анықтаңыздарймыз (2– сурет).

2– сурет. 3–сурет.

Енді сызғыштың бір шетіне тыйынды қоямыз. Сызғышты қарындашқа қатысты жылжыта отырып жаңа тепе-теңдік қалпын табамыз. Сызғыштың жаңа тепе-теңдік сызығын бөлік белгілейміз (3–сурет).

Сызғыш бөліктері арқылы -жаңа сызықтан сызғыштың массалық центріне дейінгі қашықтықты және - жаңа сызықтан тыйының массалық центріне дейінгі қашықтықты өлшейміз. Тепе-теңдік шарты бойынша:

мұндағы, Сызғыштың массасы,

- тыйын массасы,

- еркін түсу үдеуі.

Бұдан сызғыштың массасы:

Заттың тығыздығын анықтаңыздару

Сіздерге колориметрлік денелер жинағынан дене, жіп, суы бар және белгісіз сұйығы бар ыдыс, динамометр берілген.

Тапсырма: Белгісіз сұйықтың

тығыздығын анықтаңыздар, судың тығыздығы

1000кг/

.

Тапсырманы орындауға мүмкіндік беретін нұсқа

Динамометр көмегімен дененің ауадағы, судағы , белгісіз сұйықта салмағын өлшеңіздер.

Судағы денеге әсер ететін Архимед күші:

белгісіз сұйықта:

Архимед заңы бойынша

және (2) теңдеуді шеше отырып белгісіз сұйықтың тығыздығын анықтаңыздарймыз:

.

9. Жіппен байланған денелер жүйесінің қозғалыс уақытын өлшеу және есептеу

Тапсырма: Еденнен 2м биіктікте білеуді қозғалмайтындай етіп бекітіңіз. Әрқайсысының массасы 1кг екі жүкті ұзындығы 2м жіппен қосып, жіпті білеуге іліңіздер.

Кірлердің біреуін еденге тұрса, екіншісі білеуде қасында тұрады. Ілінген кірден еденге дейінгі негізгі

қашықтықты өлшеңіз.

Егер үстіңгі кірге 100г кірді қоссақ, қанша уақыт аралығында ол жерге жететінін есептеңіздер.

Тапсырманы орындауға мүмкіндік беретін нұсқа

Байланған денелер қозғалысына (4–сурет) Ньютонның екінші заңын пайдаланып, кірлердің қозғалыс уақытын табамыз.

4– сурет.

Астыңғы және үстіңгі жүктерге келесі өрнектер сәйкес:

Мұндағы, - жүк массасы, - қосымша кірдің массасы, - жіптің керілу күші, - еркін түсу үдеуі.

Білеудегі үйкеліс күшінің әсерін қосымша жүктің әсерімен компенсациялаймыз:

теңдеулер жүйесінен

жолды және үдеуді біле отырып, кірдің қозғалыс уақытын табамыз:

, .
10. Үйкеліс коэффициентін өлшеу
1– Тапсырма Сіздерге қарындаш және сызғыш берілген. Қарындаштың стол бетімен сырғанағандағы үйкеліс коэффицентін анықтаңыздардар.

Тапсырманы орындауға мүмкіндік беретін нұсқа

Қарындашты ұшталмаған жағымен үстелге қисайтып қойып тұрып саусақпен жоғарғы жағынан басамыз. Қарындаштың еңкею, бұрышы аз болғанда кез-келген

күшпен қысым түсірсек ол сырғанамайды. Бұл күш тіреудің

реакция күші мен

үйкеліс күшіне теңәсерлі күші (5– сурет)болады.
5– сурет.

Қарындаштың еңкею бұрышын біртіндеп өсіреміз. Қарындаштың үстел бетімен сырғанауы басталатын бұрышты өлшейміз. Сырғанау келесі шартта орындалады:

екендігін ескере отырып,

аламыз.

2–Тапсырма Сіздерге ағаш білеу және сызғыш берілген.

Өлшегіш ретінде тек сызғышты пайдаланып, үстел бетімен ағаш білеудің сырғанау үйкеліс коэффицентін анықтаңыздардар.

Тапсырманы орындауға мүмкіндік беретін нұсқа

Білеуді үстелдің горизонталь бетіне тігінен қоямыз. Жіпті білеуге байлап, оны тартамыз. Егер жіпті үстел бетіне жақындау байласақ, білеу сырғанай бастайды (6–сурет). Белгілі бір биіктікте керілу күші білеуді төңкеріп тастайды.

6-сурет.

6–суретте білеуге әсер ететін күштер көрсетілген: жіп тарапынан әсер ететін күші, ауырлық күші, тіреудің реакция күші, үйкеліс күші. Тепе-теңдік теңдеуін төңкерілу нүктесіне сәйкес түрде (күш моментінің ережесі) жазамыз:

Берілген жағдайда

Бұл теңдеулерден және

екендігі ескере отырып, табамыз:

.

3–Тапсырма Сіздерге ағаш сызғыш және екі қарындаш берілген.

Өлшегіш құрал ретінде сызғышты пайдаланып, ағаш пен ағаштың арасындағы сырғанау үйкеліс коэффициентін анықтаңыздардар.

Тапсырманы орындауға мүмкіндік беретін нұсқа

Үстелдің горизонталь бетінде жатқан екі қарындаш үстіне сызғышты қоямыз (7 а–сурет). Қарындаштарды жақындата отырып мынаны бақылаймыз: алдымен сызғыш бірінші қарындашқа қатысты сырғанайды, ал екіншіге қатысты тыныштықта. Содан кейін сызғыш екінші қарындашқа қатысты сырғанай бастайды және бірінші қарындашқа қатысты тыныштықта болады.

Қозғалыс ауысқан сәттегі қарындашқа әсер ететін күштерді қарастырайық. 1–Қарындаштың тыныштық үйкеліс күші .

2–Қарындаштың сырғанау үйкеліс күшінің модуліне тең.

Бұл күштерге сәйкес үйкеліс коэффиценттерін жазамыз:

Сонымен,

7– сурет

Алдын-ала сызбасын жасап, (7, б сурет) сызғыштың массалық центріне қатысты күштердің тепе-теңдік шартын жазамыз:

соңғы екі қатынастан шығатыны:

11. Жіпті үзетін күшті өлшеу

Тапсырма Ұзындығы 2-3м жіп, массасы 0,1 кг жүк, және миллиметрлік қағазды пайдаланып, жіпті үзуге жұмсалатын күшті анықтаңыздардар.

Тапсырманы орындауға мүмкін нұсқалар

1–Нұсқа. Жүкті жіптің ортасына іліп, және оның ұштарынан жіп үзілгенге дейін баяу тартамыз.

Егер жүк тыныштықта тұрса, жүктің салмағы, серпімділік және күштерінің векторлық қосындысы нөлге тең:

8–сурет.

болғандықтан, жүктің тепе-теңдік шартынан шығады

(8–сурет).

, немесе

мұндағы , .

Бұдан

Өлшеу дәлдігін арттыру үшін миллиметрлік қағазды қабырғаға бекітіп, оған горизонтал кесіндіні түзу және ортасынан перпеникуляр кесінді жүргізу керек.

Жіпті горизонталь кесіндіге дейін тарту керек. Вертикаль кесіндіге жүктің бастапқы және үзілу моменттерін белгілеп алу қажет.

Барлық сызықтық өлшемдерді миллиметрлік қағаз көмегімен жүргізу керек.

Қосымша тапсырма Дәл осындай жолмен жіптің үзілу беріктігінің диаметріне немесе жіптің номеріне тәуелділігін анықтаңыздардар.

9–сурет.

2–Нұсқа Массасы

жүкті ұзындығы

жіпке іліп, вертикал

бұрышқа ауытқытамыз. Жіптің максимал керілу күші траекторияның төменгі нүктесінде болады (9–сурет).

Траекторияның төменгі нүктесіндегі центрге тартқыш үдеуі беріктік күші мен ауырлық күштерінің айырымынан туады:

центрге тартқыш үдеу модулін шеңбердің радиусы

мен

жылдамдықтың белгілі мәндерімен табуға болады:

жылдамдықты энергияның сақталу заңымен анықтаңыздаруға болады:

биіктік

тең болғандықтан,

Жіптің керілу күшін центрге тартқыш үдеу және дененің массасы арқылы табамыз:

Жіптің үзілуі болатын бұрышты өлшеп, жіптің керілу күшін есептейміз.

Осы жолмен жіптің керілу күшінің өлшеу дәлдігін бағалап және бірінші тапсырмадағы өлшеу дәлдігімен салыстырыңыздар.

12. Көлбеу жазықтықтың ПӘК анықтаңыздару
1.Тапсырма. Ағаш білеу, динамометр және сызғышты пайдаланып көлбеу жазықтықтың ПӘК-анықтаңыздардар.

Тапсырманы орындауға мүмкіндік беретін нұсқа

Қарапайым механизмнің пайдалы әсер коэффициенті пайдалы жұмыстың толық жұмысқа қатынасына тең:

(1)

Жүкті көтеру кезіндегі пайдалы жұмыс ауырлық күші мен биіктіктің көбейтіндісіне тең.

1.10. сурет.

10–сурет

Толық жұмыс көлбеу жазықтықпен көтерілуге кеткен күш пен жолдың ұзындығының көбейтіндісіне тең. (10–сурет)

және

қашықтықты сызғышпен, ауырлық күшін динамометрмен өлшейміз.

күшті дене көлбеу жазықтықпен бірқалыпты орын ауыстырған кезде өлшейміз. (Бұл эксперимент

күш векторының бағыты көлбеу жазықтығына параллель болуы тиіс).

Керекті өлшеулерді жүргізіп, (1) формуладан ПӘК-ін анықтаңыздарймыз.

2.Тапсырма Ағаш білеу көлбеу жазықтық үстімен орын ауыстырғанда, көлбеу жазықтықтың П.Ә.К. жүктің массасы мен еңкею бұрышына тәуелділігін зерттеу.

Тапсырманы орындауға мүмкіндік беретін нұсқаулар

А. Жазықтықтың горизонтқа еңкею бұрышын өзгертпей, формула бойынша әртүрлі массалы денелер үшін көлбеу жазықтықтың ПӘК эксперимент жүзінде анықтаңыздардар.

Бұл мақсатпен білеуге 0,1кг жүк қосып отырып білеу көлбеу жазықтықпен бірқалыпты қозғалу үшін керекті F күшті динамометр көмегімен өлшейміз.

Ә. Білеудің массасын өзгертпей 30^о, 40^о, 60^о еңкею бұрыштары үшін мысалы көлбеу жазықтықтың ПӘК-ін анықтаңыздардар.

Б. Көлбеу жазықтықтың ПӘК-тің динамометрді қолданбай берілген

бұрышы үшін есептеңіздер.

11–сурет.
Бұл үшін көлбеу жазықтықтың ПӘК-нің формуласын түрлендіреміз (11–сурет)

мұндағы - сырғанау үйкеліс коэффициенті. Көлбеу жазықтық бойымен білеу сырғанай бастайтын бұрышын өлшеп, осы коэффициентті табыңыздардар.

Алынған формула А және Ә нұсқаулардағы көлбеу жазықтықтың ПӘК-нің дененің массасына, еңкею бұрышына тәуелділігін тексереді және көлбеу жазықтықтың кез-келген еңкею бұрышындағы ПӘК-ін есептеуге мүмкіндік береді.

13. Меншікті максимал қуатты анықтаңыздару

1.Тапсырма Медициналық таразы, секундомер және рулетканы қолданып, ауыр жұмыс істегендегі меншіктік пайдалы қуаттарыңды анықтаңыздардар.

Тапсырманы орындауға мүмкіндік беретін нұсқа

қуатты анықтаңыздару үшін А жұмыс пен

уақытты өлшеу керек.

Аяқ бұлшық еттерін жұмыс істету арқылы адамның максимал қуатын анықтаңыздаруға болады. Экспериментті мектеп баспалдақтарында өткіземіз.

Бір баспалдақтың биіктігін өлшеп, 2 немесе 3 қабаттарының баспалдақ санын -ге көбейтіп, көтерілу биіктігін табыңыздардар.

12–сурет

Массасы

адам

биіктікке көтерілгенде істейтін жұмысы.

Баспалдақпен көтерілуге кеткен уақытты өлшеп, адамның қуатын табамыз

13–сурет.

2.Тапсырма Жүгірмей бір орында тұрып биікке секірген кездегі меншікті максимал қуаттарыңызды рулетка көмегімен анықтаңыздардар.

Тапсырманы орындауға мүмкіндік беретін нұсқа

Максимал қуат:

мұндағы -итерілу уақыты, -өз денелеріңіздің массасы, - секірген кездегі максимал биіктік.

Тізені бүккен кездегі аяқ бұлшық ет күшінің әсерінен жүрген жолды және адам жерден көтерілетін - жылдамдықты біле отырып, итерілу уақытын есептеңіздер:

Бұдан шығатыны:

.

Эксперименттік тапсырмаларды орындау, тексеру, баға беру

Заттың тығыздығын өлшеу

Тапсырма. Қатты күйдегі белгісіз

заттың тығыздығын анықтаңыздардар.

зат суда ерімейді, химиялық реакция жүрмейді. Судың тығыздығы 1000 кг/

.

Құрал-жабдықтар: суы бар шыны стакан, пробирка, өлшегіш сызғыш, белгісіз

заттың кішілеу кесектері.

Әдістемелік нұсқаулар. Тығыздығы белгісіз

зат ретінде мысалған, алюминий немесе цинк түйіршіктерін алуға болады

затының мөлшері пробирканы толтыруға жеткілікті болуы тиіс.

Тапсырманы орындауға таразы қосылмағандықтан, белгісіз заттың көлемі мен массасын тура жолмен өлшеп, есептеуге болмайды.

Тапсырманы орындауға мүмкіндік беретін нұсқаулар.

1–нұсқа. Белгісіз заттың

тығыздығын анықтаңыздару үшін оның біраз мөлшерінің

массасын және

көлемін білу қажет.

13– сурет 14– сурет

Пробирка вертикаль бағытта жүзетіндей етіп, оған су құямыз, бату тереңдігін

және пробиркадағы судың

биіктігін өлшейміз (13–сурет).

Пробиркаға белгісіз заттың бірнеше кесегін түсіріп бату тереңдігін, өзгеруін пробиркадағы судың биіктік деңгейін өзгеруін өлшейміз (14– сурет).

Пробирканың ішкі диаметірін және оның сыртқы диаметірін өлшеп, заттың көлемді есептеңіздер.

, (1)

содан кейін Архимед заңын пайдаланып оның массасын табыңыздардар.

(2)

Мұндағы - белгісіз затты салғандағы ығыстырылған судың массасы.

(2) формуланы есепке ала отырып,

,

,

Сонымен, X– заттың тығыздығы (1) формула бойынша мынаған тең:

Судың тығыздығының мәнін дәл деп есептеуге болады. Бұл жағдайда белгісіз X–затының тығыздығын өлшегендегі салыстырмалы қатенің шекарасы былай анықтаңыздарлынады.

(3)

Салыстырмалы қатенің шекарасын бағалау үшін барлық сызғыштың көмегімен өлшенген өлшемдердің абсолют қатесінің шекарасы 1 мм-ге тең деп аламыз.

Сонда

; ;

; ;
;

Эксперимент орындалған кезде және шамалардың мәнін жуықтап 2см -ге десек,ал жуықтап деп (3) формуладан табыңыздардар.

;

немесе

Жүргізілген талдау бойынша бірінші нұсқаны пайдалануға болмайды. Өйткені қателік шекарасы 60 %, ол өте үлкен. Сондықтан басқа нұсқасын қарастыру қажет.

2 – нұсқа. Алдымен пробиркаға тек белгісіз Х затты салып пробирканың

бату тереңдігін өлшейміз. Содан кейін пробиркадағы Х затты алып, екінші тәжірибедегі

бату тереңдігі біріншісінікімен бірдей болатындай етіп, пробиркаға су құямыз. Бұл жағдайда пробиркадағы

массасы бірінші тәжірибедегі

массасына тең:

X заттың тығыздығын теңдіктен шешуге болады.

өлшеу қателігін азайту үшін

тереңдікті келесі жолмен өлшеп алыңыздар. Стаканның жиегіне 1 см жетпейтіндей етіп су құямыз. Пробирканың жиегі стаканның жиегімен бірдей болатындай етіп, пробиркаға аз мөлшерде Х затын саламыз. Стакан үстіне қойылған сызғыш арқылы өте үлкен дәлдікпен бұл қалыппен анықтаңыздаруға болады (15–сурет).

15–сурет.

Белгісіз заттың орнына біртіндеп су құя отырып, дәл осындай бату тереңдігін алыңыздар (16– сурет).

16–сурет. 17–сурет. 18–сурет.

Пробиркадағы судың

деңгейін өлшейміз (17–сурет). Пробиркадағы судың көлемі мынаған тең:

мұндағы - пробирканың ішкі көлденең қимасының ауданы. Алдыңғы тәжірибеде қолданған белгісіз затты суы бар пробиркаға салып, судың деңгейін өлшеңіздер (18–сурет).

Заттың көлемін пробирканың ішкі көлденең қимасының ауданы және пробиркадағы суға затты салғандағы деңгейінің өзгеруімен табамыз.

Заттың тығыздығы.

Заттың тығыздығын өлшегендегі салыстырмалы қате шекарасы бұл нұсқада мынандай формуламен бағалануы мүмкін:

Сызғышпен өлшеу кезіндегі абсолютті шекарасын қатенің 1 мм-ге тең деп есептейміз.

сонда

Бұл жағдайда, мысалы , және болса, онда

;

Тапсырманы орындаудың шартты бағалануы (балдары).

1. Теориялық шешімі:

1–нұсқа бойынша 2

2–нұсқа бойынша 3

2. Өлшеу әдісін суретпен түсіндіру 1

3. Өлшеу қателігінің шекарасын бағалау.

4. Өлшеулерді қайталап ортақ нәтижені табу 1

5. Өлшеу нәтижелерін кестеге енгізу 1

6. Өлшеу қателігінің шекарасын бағалау 1

2. Үйкеліс коэффициентін өлшеу.

Тапсырма. Болаттың алюминий бетімен сырғанағандағы үйкеліс коэффициентін анықтаңыздар.

Жабдықтар: алюминий пластинасы, болат диск, өлшегіш сызғыш, білеу.

Әдістемелік нұсқау. Экспериментті орындау үшін ұзындығы 1м және ені 10-20 см алюминий пластинаны қолдануға болады. Көлбеу жазық бетімен диск еркін сырғанау үшін пластинаның бір жақ басынан шамамен

ұзындықта 30^о-40^о бұрышпен ию керек. (1.20. сурет)

20–сурет
Тапсырманы орындауға мүмкіндік беретін нұсқаулар

1–нұсқа. Көлбеу жазықтықтың жоғарғы жағына дискіні қойып, оны жібереміз. Диск көлбеу жазықтықпен сырғанап одан кейін горизонталь бетпен қозғалып тоқтайды. Дискінің потенциалдық энергиясының

өзгерісі көлбеу жазықтықпен қозғалғандағы үйкеліс күшінің жұмысына

және горизонталь беттегі жұмысқа

тең:

, (1)

және

болғандықтан

(2)

(2) теңдеуден

(3)

сонымен, үйкеліс коэффициенті анықтаңыздару үшін дискінің бастапқы күйіндегі биіктікті және арақашықтықты өлшеу керек.

Өлшеу дәлдігін жоғарылату үшін эксперимент шартын өзгертпей өлшеуді 5-10 рет қайталап, арақашықтықтың орташа мәнін анықтаңыздарп, үйкеліс коэффициентін есептеу қажет.

2–нұсқа. Дискіні пластинаның горизонталь бетіне қоямыз.

Бір шетін біртіндеп көтеріп, пластина бетімен диск жеңіл соққыдан бірқалыпты сырғанай бастайтын орнын табамыз. Бұл жағдайда мына шарт орындалады: