Урок-семинар «Экспериментальные методы научного познания в заданиях ЕГЭ» Учитель физики МОУ «Лицей» Храпова И.П. - презентация

1 Урок-семинар «Экспериментальные методы научного познания в заданиях ЕГЭ» Учитель физики МОУ «Лицей» Храпова И.П.

2 Повторить и обобщить экспериментальные умения и навыки, необходимые для сдачи ЕГЭ. Повторить и обобщить экспериментальные умения и навыки, необходимые для сдачи ЕГЭ. Освоить приемы и методы решения заданий ЕГЭ, связанных с экспериментальными методами научного познания. Освоить приемы и методы решения заданий ЕГЭ, связанных с экспериментальными методами научного познания. Цели урока:

3 Задания ЕГЭ на методы научного познания Задания А24, А25 Задания А24, А25 Задания части А и С, в которых используются фотографии или схемы экспериментальных установок. Задания части А и С, в которых используются фотографии или схемы экспериментальных установок. Задания частей А, В и С, в которых требуется провести анализ экспериментальных данных, объяснить наблюдаемое явление или результат проведенного эксперимента Задания частей А, В и С, в которых требуется провести анализ экспериментальных данных, объяснить наблюдаемое явление или результат проведенного эксперимента

4 Оценка за работу на уроке Оценка за выступление вашей группы (максимум 2 балла) Оценка за тест: 5 верных ответов – 3 балла 4 верных ответа – 2 балла 3-2 верных ответа – 1 балл Менее 2 – 0 баллов Итоговая оценка (максимум 5 баллов)

5 Актуализация знаний

6 1.Ученик решил снять вольт-амперную характеристику электрической лампы. Для этого он собрал электрическую цепь, изображенную на рисунке. Какие ошибки им были допущены? Из каких приборов должна была состоять цепь и как их следовало подключить?

7 2. Тот же ученик выслушал ваши ответы и собрал правильную цепь, определите цену деления и показания приборов. С какой погрешностью вы смогли снять показания?

8

9 3. Перед вами известная формула: С = Что она выражает? Как зависит напряжение от заряда, сообщенного обкладкам конденсатора? Как выглядит график этой зависимости? Q U U Q

10 В лаборатории исследовалась зависимость напряжения на обкладках конденсатора от заряда этого конденсатора. Результаты измерений отмечены крестиками на координатных плоскостях. U, кВ q, мкКл Погрешности измерений величин q и U равнялись соответственно 0,05 мкКл и 0,25 кВ. Какой из графиков приведен правильно с учетом всех результатов измерения и погрешностей этих измерений? U, кВ q, мкКл ,2 0,4 0 U, кВ q, мкКл ,2 0,4 0

11 Семинар Задания на выбор экспериментальной установки или ее элементов для проведения эксперимента по подтверждению выдвинутой гипотезы Задания на выявление ошибки на разных этапах планирования и постановки эксперимента и умение делать вывод Задачи на анализ табличных данных Графические задачи Серия заданий с фотографиями экспериментальных установок

12 Задание на выбор экспериментальной установки или ее элементов, для проведения эксперимента по подтверждению выдвинутой гипотезы Была выдвинута гипотеза, что размер мнимого изображения предмета, создаваемого рассеивающей линзой, зависит от оптической силы линзы. Необходимо экспериментально проверить эту гипотезу. Какие два опыта можно провести для такого исследования? 1) А и Б 2) А и В 3) Б и В 4) В и Г

13 Задание на выявление ошибки на разных этапах планирования и постановки эксперимента и умение делать вывод Ученику предложили определить, какая сила F, приложенная к свободному концу изображенного на рисунке рычага, уравновесит груз F массой 0,5 кг. На основании теоретических расчетов ученик пришел к выводу, что F = 2,5 Н. Далее он провел эксперимент: положил на подставку тяжелый металлический стержень длиной 30 см, к короткому его концу подвесил груз массой 0,5 кг, а вдвое более длинный конец стержня стал тянуть вниз с помощью динамометра. При равновесии рычага динамометр показал значение силы, равное 0,8 Н. Погрешности измерения длин, массы груза и силы равнялись соответственно 1 мм, 1 г и 0,1 Н. Какой вывод можно сделать из эксперимента?

14 Задание на выявление ошибки на разных этапах планирования и постановки эксперимента и умение делать вывод 1) Погрешности измерений силы и длины оказались слишком большими, чтобы проверить верность расчетов. 2) Экспериментальная установка не соответствует теоретической модели, используемой при расчете. 3) При расчете была использована неверная формула для идеального рычага. 4) С учетом погрешностей измерения силы и длины эксперимент подтвердил гипотезу.

15 Задание на выявление ошибки на разных этапах планирования и постановки эксперимента и умение делать вывод Проанализируем каждый предлагаемый вариант ответа 1. Проверку начнем с теоретических расчетов: судя по рисунку и по приведенным данным, ученик использовал формулу идеального рычага: 1. Проверку начнем с теоретических расчетов: судя по рисунку и по приведенным данным, ученик использовал формулу идеального рычага: Lmg = 2LF; F= mg/2 = 0,5 кг х 9,8 м/c = 2,5 Н Lmg = 2LF; F= mg/2 = 0,5 кг х 9,8 м/c = 2,5 Н 2 2 Теоретические расчеты произведены правильно. Третий пункт ответом не является. Теоретические расчеты произведены правильно. Третий пункт ответом не является.

16 Задание на выявление ошибки на разных этапах планирования и постановки эксперимента и умение делать вывод 2. Проверим погрешность измерений. Проанализируем абсолютную погрешность измерений. 1 мм и 0,1 Н – стандартные цены делений школьной линейки и динамометра. При этом относительные погрешности составляют: 2. Проверим погрешность измерений. Проанализируем абсолютную погрешность измерений. 1 мм и 0,1 Н – стандартные цены делений школьной линейки и динамометра. При этом относительные погрешности составляют: Погрешности измерений не превышают допустимых. Первый пункт ответом не является. Погрешности измерений не превышают допустимых. Первый пункт ответом не является.

17 Задание на выявление ошибки на разных этапах планирования и постановки эксперимента и умение делать вывод 3. Проверим подтверждается ли эксперимент с учетом погрешностей измерений силы и длины. Для правильно проведенного эксперимента должно выполнятся условие: Xвыч - ΔX < Xизм < Xвыч + ΔX 2,5 Н – 0,1 Н < 0,8 Н < 2,5 Н + 0,1 Н 2,4 Н < 0,8 Н < 2,6 Н – не выполняется. Погрешность измерений длины еще меньше. Следовательно, и четвертый пункт ответом не является.

18 Задание на выявление ошибки на разных этапах планирования и постановки эксперимента и умение делать вывод 4. Остался второй вариант ответа. Проверим и его. Проанализируем теоретическую модель и собранную экспериментальную установку. В расчетах используется формула идеального рычага. Идеальный рычаг не имеет массы. Ученик же для своего опыта использовал тяжелый металлический стержень. В этом и состояла его ошибка. Следовательно, верный ответ: 2. При решении второй задачи мы показали как анализировать каждый вариант ответа.

19 Задание на выявление ошибки на разных этапах планирования и постановки эксперимента и умение делать вывод При исследовании превращения радиоактивного вещества в двух опытах с разной массой вещества было установле­но, что число N частиц, образующихся в единицу времени при ра­ диоактивном распаде, убывает со временем в соответствии с гра­фиками (см. рисунок). Для объяснения различий эксперименталь­ных кривых в этих опытах были сформулированы две гипотезы: А. Грубые погрешности во втором эксперименте Б. Вероятностный характер закона радиоактивного распада Какая из этих гипотез верна? 1) только А2) только Б3) и А, и Б4) ни А, ни Б

20 Исследовалась зависимость напряжения на обкладках воздушного конденсатора от заряда этого конденсатора. Результаты измерений представлены в таблице. Погрешности измерений величин q и U равнялись соответственно 0,05 мкКл и 0,25 кВ. Емкость конденсатора примерно равна 1) 250 пФ 2) 10 нФ 3) 100 пФ 4) 750 мкФ q,мкКл 00,10,20,30,40,5 U,кВ 00,51,53,03,53,5 Задачи на анализ табличных данных

21 d С= Электроемкость плоского конденсатора зависит только от площади пластин, расстояния между ними и диэлектрической проницаемости вещества диэлектрика: εε 0 S Электроемкость плоского конденсатора зависит только от площади пластин, расстояния между ними и диэлектрической проницаемости вещества диэлектрика: εε 0 S U C = q И не зависит ни от заряда пластин, ни от напряжения между ними. Но ее можно рассчитать через эти величины, причем для одного и того же конденсатора должны получиться одинаковые значения, если эксперимент проведен с минимальной погрешностью измерения. Рассчитаем электроемкость конденсатора для каждого измерения исходя из формулы:

22 q,мкК л 00,10,20,30,40,5 Среднее значение Среднее значение U,кВ 00,51,53,03,53,5 С,Ф0 2·10ˉ¹º 1,3·10ˉ¹º 1·10ˉ¹º 1,1·10ˉ¹º 1,4·10ˉ¹º 1,36·10ˉ¹º Задачи на анализ табличных данных Вывод: Среднее значение 1,36·10ˉ¹º Ф=0,136 нФ=136 пФ Верный ответ под цифрой 3

23 Задачи на анализ табличных данных в демонстрационном варианте 2009 года 1.В схеме, показанной на рисунке, ключ К замыкают в момент времени t = 0. Показания амперметра в последовательные моменты времени приведены в таблице. Определите ЭДС источника, если сопротивление резистора R = 100 Ом. Сопротивлением проводов и амперметра, активным сопротивлением катушки индуктивности и внутренним сопротивлением источника пренебречь. 1) 1,5 В 2) 3 В 3) 6 В 4) 7 В 1) 1,5 В 2) 3 В 3) 6 В 4) 7 В t, мс I, мА

24 Задачи на анализ табличных данных в демонстрационном варианте 2009 года t, мс I, мА Проанализируем условие: Погрешности измерений не приведены, но данные, полученные в результате опыта, явно измерены с погрешностью. В задаче требуется определить ЭДС источника. Если сопротивлением проводов и внутренним сопротивлением источника можно пренебречь, то из закона Ома для полной цепи: ε = I·R

25 Задачи на анализ табличных данных в демонстрационном варианте 2009 года Обратимся к схеме. Она содержит катушку индуктивности, в которой при замыкании ключа будет наблюдаться явление самоиндукции. В результате, в цепи сила тока не сразу достигнет своего максимального значения.

26 Задачи на анализ табличных данных в демонстрационном варианте 2009 года t, мс I, мА Из таблицы: спустя 600 мс сила тока достигает своего максимального значения 60 · А ε = 60 · А · 100 Ом = 6 В Ответ: 3.

27 l m k 1) 7 Н/м 2) 10 Н/м 3) 20 Н/м 4) 30 Н/м k=?Δl= + 0,2 см,Δm= + 1,0 г, l, см m, г Графические задачи

28 Алгоритм решения 1.Выяснить, какую физическую величину необходимо определить F упр =kΔl, гдеΔl= l - l 0 F упр = F тяж = mg 2. Выразить искомую величину через величины, которые возможно определить из условия задачи mg = k ( l - l 0 )k = mg l - l 0 3. Построим график зависимости конечной длины пружины от массы подвешиваемого к ней груза Графические задачи

29 4. l 0 = 0,02 м 5. m = 0,03 кг, l = 0,035 м 6. k = 0,03 кг · 9,8 м/с 2 0,035 м – 0,02 м 20 Н/м Ответ: Вариант 3 (20 Н/м) l, см m, г k = mg l - l 0 Графические задачи

30 Серия заданий с применением оборудования из микролаборатории мо механике

31 Виды заданий: Ускорение движения каретки равно 1)2,50 м/с² 2) 1,87 м/с² 3) 1,25 м/с² 4) 0,50 м/с² Какое выражение позволяет вычислить скорость каретки в любой момент времени? 1) u = 1,25t 2) u = 0,5t 3) u = 2,5t 4) u = 1,9t В какой момент времени выступ каретки проходит мимо числа 45 на линейке? 1) 0,80 с 2) 0,56 с 3) 0,20 с 4) 0,28 с Определите коэффициент трения скольжения каретки о рейку. Оцените количество теплоты, которое выделилось при скольжении каретки по наклонной плоскости между датчиками. Серия заданий с применением оборудования из микролаборатории мо механике

32 Мы предлагаем решать задание по следующему плану: 1. Снять показания приборов: 1 = 6см = 0,06м 2 = 35см = 0,35м t = 0,48c 2. Если направить ось X вдоль наклонной плоскости, то перемещение каретки будет равно ее пройденному пути: s = = = 0,35м - 0,06м = 0,29м Серия заданий с применением оборудования из микролаборатории мо механике

33 3. Так как каретка начинала движение из состояния покоя, то легко находим ускорение: at² s = 2 2s 2 · 0,29м a = = = 2,5м/с² t² ( 0,48с)² Получен ответ на первое задание. Серия заданий с применением оборудования из микролаборатории мо механике

34 Для определения коэффициента трения скольжения каретки необходимо сделать чертеж с изображением сил, действующих на каретку По второму закону Ньютона: ma = mg + N + F тр ; Серия заданий с применением оборудования из микролаборатории мо механике

35 Ох: ma = mg·sinα – Fтр,(1) где Fтр = μN (2) Oy: 0 = – mg·cosα + N, откуда N = mg·cosα (3) Подставим уравнения (2) и (3) в (1): ma = mg·sinα – μmg·cosα Серия заданий с применением оборудования из микролаборатории мо механике

36 m (gsinα - a) gsinα - a Откуда: μ = = = mgcosα gcosα 9,8м/с² · 0,5 – 2,5 м/с² = = 0,28 9,8м/с² · 0,87 Серия заданий с применением оборудования из микролаборатории мо механике

37 Осталось последнее задание: оценить количество теплоты, которое выделилось при скольжении каретки по наклонной плоскости между датчиками. Это можно сделать двумя способами: a) Если уже рассчитан коэффициент трения, то Q = A тр = μNs = μmgcosα = = 0,28 · 0,1 кг · 9,8 м/с² · 0,87 · 0,29 м = = 0,07 Дж Серия заданий с применением оборудования из микролаборатории мо механике

38 b) Если же задача решается сначала, то удобнее воспользоваться законом сохранения энергии, предварительно сняв показания приборов. mν² mgh = + Q h = sinα ; ν = at = · t = t² t Серия заданий с применением оборудования из микролаборатории мо механике

39 2 ² Q =m( q sinα - ) = 0,1кг (9,8 м/с²· 0,29 м· t² 2 · 0,29 ²м² · 0,5 – ) = 0,07 Дж 0,48 ²с² Серия заданий с применением оборудования из микролаборатории мо механике

40 Коррекция зрения

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50 Тестирование

51 задания А1А2А3А4А5 I вариант II вариант Таблица ответов

52 Итог урока 1. Самооценка работы на уроке 2.Рефлексия 3.Домашнее задание

53 Литература Демонстрационный вариант по физике 2007 г. 3. Демонстрационный вариант по физике 2010 г Орлов В.А., Демидов М.Ю., Никифоров Г.Г., Ханнанов Н.К. Единый государственный экзамен Физика. Универсальные материалы для подготовки учащихся-ФИПИ. – М.: Интеллект-Центр,2009. – 224 с. 6. Демонстрационный вариант по физике 2009 г. 7. Демонстрационный вариант по физике 2008 г учебник_для_подготовки_к_ЕГЭ/Раздел_Физика/Примеры_заданий#