Примеры домашних экспериментов в курсе физики средней школы

Начнем натурных экспериментов, которые ученики могут провести в домашних условиях.
При изучении темы теплопроводность можно предложить ребятам самостоятельно провести опыт, изображенный на рисунке 1.
Рисунок 1 — Интерактивная модель для демонстрации процесса теплопередачи в твердых телах
Тема: теплопроводность
Оборудование: деревянное полено, свечка с подсвечником, длинный гвоздь и маленькие гвоздики (канцелярские скрепки), молоток.
Цель работы — наблюдать явление теплопроводности
Ход работы: свечку зажечь и установить на подсвечник, длинный гвоздь забить в полено, как показано на рисунке. Шляпки маленьких гвоздиков покрыть горячим воском, затем прикрепить к длинному гвоздю, как показано на рисунке 1.
Шляпку длинного гвоздя подносят к свечке. В результате учащиеся наблюдают, что маленькие гвоздики отрываются постепенно, начиная от края, который ближе к свечке.
Выводы: теплопроводность в металле распространяется последовательно от источника тепла. Это происходит благодаря взаимодействию молекул стержня друг с другом.
Такая простая установка представляет собой интерактивную модель, демонстрирующую передачу тепла в природе и технических устройствах. Преимуществом такой модели является то, что учащиеся вполне могут сделать ее самостоятельно.
При изучении темы теплоемкость в качестве домашнего эксперимента или проектного исследования можно предложить сделать «Огнеупорный воздушный шар».
Тема: теплоемкость
Цель работы — получение наглядного представления о теплоемкости воды
Оборудование: свеча, воздушный шар, вода.
Ход работы: Удивите своих друзей огнезащитным воздушным шаром. Все, что вам нужно, это шар и свеча. Наполните шар на три четверти водой, накачав шарик до упора. Завяжите его. Зажгите свечу, затем медленно опустите шар над ней. Воздушный шар не лопнет (рисунок 2).
Рисунок 2 — Эксперимент "огнеупорный шар"
Вывод: Это связано с невероятной способностью воды поглощать тепло. Вода в шарике поглощает тепло, излучаемое свечой, и защищает материал шарика от нагревания, достаточного для его разрушения.
При изучении темы «Двигатель внутреннего сгорания» можно использовать обычную материальную модель, представленную на рисунке 3. Либо использовать компьютерную интерактивную модель [19]. На наш взгляд, использование компьютерной модели предпочтительно, так как не все школы имеют достаточное оснащение, чтобы обеспечить каждого ученика отдельной моделью.
Рисунок 3 — Модель двигателя внутреннего сгорания
Также можно предложить ребятам кейс для домашней проработки.
Описание ситуации
КПД дизельного двигателя в процентах составляет порядка 35-40 процентов

. Для бензинового агрегата показатель составляет около 25 %.
Вопрос кейса: Чем объясняется различие в КПД двух указанных типов двигателей с точки зрения устройства таких ДВС и процессов, происходящих при их работе.
Рисунок 4 — Компьютерная модель ДВС
Гулакова И. А. применяет компьютерные интерактивные модели на протяжении всего школьного курса физики [14]. Для этого автор использует компьютерные курсы «Открытая физика 1.1» и «Живая физика», которые позволяют представить материал более наглядно, учащемуся самому взаимодействовать компьютерной моделью, получить представление о принципах и устройстве простых механизмов.
В среднем и старшем звене автор также использует интерактивные модели. Например, в 10 классе при изучении темы «Изопроцессы» можно изучать процессы, происходящие с газом при фиксировании одного из параметров: температуры, давления или объема. Газ ведет себя как идеальный. Эта модель является одновременно интерактивной и видео-моделью.
Рядом с анимационной моделью процесса происходит динамическое построение графиков зависимостей двух непостоянных величин. Следовательно, ребята наглядно видят построение графиков, лучше понимают их смысл. Также, одновременно строится энергетическая диаграмма, и учащиеся могут видеть, как меняются внутренняя энергия, работа и количество теплоты, могут убедиться в справедливости первого закона термодинамики.
Тема: «Твердые тела, кристаллические тела, аморфные тела»
Цель — наблюдать кристаллическое строение кристаллов соли
Приборы и материалы: вода, соль, кусок проволоки и стеклянный контейнер.
Ход работы: в качестве домашнего проекта можно предложить классическое задание с выращиванием кристалла соли.
Этот классический эксперимент занимает несколько дней, но он того стоит (рисунок 5).
Рисунок 5 — Кристаллы соли
Сначала необходимо нагреть дистиллированную воду до температуры чуть ниже кипения. Наполнить стеклянный контейнер наполовину горячей водой. Добавить много соли в воду и хорошо перемешайте.
Сделайте петлю в проволоке и опустите провод в смесь. Поместите контейнер в теплое место и подождите. Через несколько дней вы должны увидеть эффектные кристаллы соли, образующиеся на петле проволоки.
Вывод: соль имеет кристаллическую структуру, которую можно наблюдать в домашних условиях.
Рассмотрим домашнюю лабораторную работу для 10 класса, которая предполагает не только проведение эксперимента, но и выполнение вычислений с учетом полученных данных [20].
Тема работы: Измерение изменения внутренней энергии тела при совершении работы
Оборудование: 1) пробирка с пробкой 2) термометр; 3)мензурка или любой измеритиельный цилиндр;
Цель работы - формирование навыка вычисления изменения внутренней энергии тела при совершении над ним работы.В пробирку наливается вода объемом 8-10 мл