kostas papamichalis

Εργαστηριακές Ασκήσεις Φυσικής

Σε αυτή τη σελίδα θα βρείτε εργαστηριακές ασκήσεις φυσικής που απευθύνονται σε μαθητές Λυκείου και Γυμνασίου. Η τελική μορφή των ασκήσεων έχει διαμορφωθεί μέσα από επανειλημμένες εφαρμογές στο σχολικό εργαστήριο, στο εργαστήριο του ΕΚΦΕ Ανατολικής Αττικής ή στο περιβάλλον Μαθητικών Διαγωνισμών. Η οργάνωση κάθε εργαστηριακής άσκησης απεικονίζει το θεμελιώδη σκοπό της διδασκαλίας των φυσικών επιστημών σε κάθε επίπεδο της Εκπαίδευσης, που δεν είναι άλλος από την εξοικείωση των μαθητών με τον τρόπο σκέψης και τη μέθοδο που αποδέχεται και χρησιμοποιεί η σύγχρονη επιστημονική κοινότητα. Έτσι, όλες οι προτεινόμενες ασκήσεις έχουν ένα κοινό σχεδιασμό:

Περιγράφουμε το φαινόμενο που μελετάμε με κάποιο θεωρητικό μοντέλο - Διατυπώνουμε θεωρητικές προβλέψεις-προτάσεις που είναι δυνατόν να ελεγχθούν εμπειρικά - Σχεδιάζουμε μια πειραματική διαδικασία έτσι ώστε να μπορέσουμε να ελέγξουμε τις προβλέψεις που διατυπώσαμε - Διεξάγουμε τα σχετικά πειράματα - Επεξεργαζόμαστε τις μετρήσεις και τα πειραματικά δεδομένα - Συγκρίνουμε τις θεωρητικές προβλέψεις με τα αποτελέσματα των πειραμάτων μας - Διατυπώνουμε συμπεράσματα και αξιολογούμε τόσο την πειραματική διαδικασία, όσο και το θεωρητικό μοντέλο
Από τους συνδέσμους που ακολουθούν μπορείτε να μεταφορτώσετε την αντίστοιχη άσκηση σε αρχείο pdf. Στο αρχείο περιλαμβάνεται το θεωρητικό υπόβαθρο της άσκησης, ο σχεδιασμός της πειραματικής διαδικασίας, φύλλο εργασίας, φύλλο επεξεργασίας και αξιολόγησης των πειραματικών δεδομένων και ερωτήσεις αξιολόγησης. Επιπλέον, θα βρείτε πίνακα αξιολόγησης της άσκησης, ενδεικτικές μετρήσεις, υπολογισμούς και πειραματικά γραφήματα.

Ενδεικτικά φύλλα αξιολόγησης για τη Φυσική της Α' τάξης του Γυμνασίου: Οι προτεινόμενες ερωτήσεις και δραστηριότητες αφορούν σε επεξεργασία δεδομένων που έχουν προκύψει από τη διεξαγωγή πειραματικών δραστηριοτήτων, κατά τη διδακτική πράξη.

Εργαστηριακός Οδηγός Β Γυμνασίου: Συγγραφείς: Ν. Αντωνίου, Π. Δημητριάδης, Κ. Καμπούρης, Κ. Παπαμιχάλης, Λ. Παπατσίμπα. Το βιβλίο αυτό προτείνεται από το ΙΕΠ και το Υπουργείο Παιδείας. Περιλαμβάνει 16 εργαστηριακές ασκήσεις και εκτεταμένη εισαγωγή, όπου αναλύεται η έννοια του φυσικού μεγέθους και η τεχνική της μέτρησης, τα πειραματικά γραφήματα και η έννοια της μεταβολής των μεγεθών. Η φιλοσοφία που διέπει το σχεδιασμό κάθε εργαστηριακής άσκησης συμπυκνώνεται σε 5 βήματα: α) Παρατηρώ, πληροφορούμαι, γνωρίζω - β) Αναρωτιέμαι, υποθέτω, σχεδιάζω - γ) Πειραματίζομαι, μετρώ - δ) Συμπεραίνω, γενικεύω - ε) Εφαρμόζω, εξηγώ, ερμηνεύω.

Ιδανικά αέρια - Ο νόμος του Boyle: Μελετάμε πειραματικά τη σχέση όγκου-πίεσης υπό σταθερή θερμοκρασία ορισμένης ποσότητας αέρα που περιέχεται σε κλειστή σύριγγα. Κρεμάμε βάρη στο άκρο της σύριγγας και υπολογίζουμε τις αντίστοιχες μεταβολές του όγκου και της πίεσης του αέρα εντός της σύριγγας. Με κατάλληλη τεχνική υπολογίζουμε πειραματικά την τριβή μεταξύ εμβόλου και τοιχώματος της σύριγγας. Ελέγχουμε κατά πόσον ισχύει ο νόμος του Boyle: pV=C και προβαίνουμε στον πειραματικό υπολογισμό της σταθεράς C.

Ο νόμος του Faraday: Οι μαθητές σχεδιάζουν και συνθέτουν πειραματική διάταξη για την επικύρωση του νόμου της Η/Μ επαγωγής του Faraday, με χρήση συστήματος MBL (Micro-processor Based Laboratory). Στο περιβάλλον του λογισμικού του συστήματος MBL, επεξεργάζονται τα πειραματικά γραφήματα και συγκρίνουν τις θεωρητικές προβλέψεις με τα πειραματικά δεδομένα.

Ενεργειακή μελέτη των στοιχείων απλού ηλεκτρικού κυκλώματος με πηγή, αντιστάτη και κινητήρα σε σειρά: Οι μαθητές συνθέτουν ηλεκτρικό κύκλωμα με πηγή, αντιστάτη και κινητήρα σε σειρά. Συνδέουν στο κύκλωμα πολύμετρα, για να μετρήσουν το ηλεκτρικό ρεύμα και την τάση στα άκρα των ηλεκτρικών διπόλων του κυκλώματος. Υπολογίζουν πειραματικά την ΗΕΔ και την εσωτερική αντίσταση της πηγής, καθώς και την εσωτερική αντίσταση του κινητήρα. Υπολογίζουν τη μηχανική ισχύ και την απόδοση του κινητήρα, όταν περιστρέφεται.

Χαρακτηριστική καμπύλη ηλεκτρικής διπολικής συσκευής: Σχεδιάζουμε πειραματικά τη χαρακτηριστική καμπύλη διπολικής συσκευής που συνδέουμε σε ηλεκτρικό κύκλωμα σταθερού ρεύματος. Ελέγχουμε πειραματικά την ισχύ του νόμου του Ohm και υπολογίζουμε την αντίσταση της διπολικής συσκευής.

Μελέτη της κίνησης οχήματος με την επεξεργασία πειραματικών δεδομένων: Η άσκηση στοχεύει να εξοικειώσει το μαθητή στην επεξεργασία πειραματικών δεδομένων, όπως μετρήσεις μηκών και χρόνων πάνω σε ταινία χρονομετρητή (ticker-timer), σχεδιασμό πειραματικών γραφημάτων και υπολογισμό της κλίσης μιας πειραματικής ευθείας. Όλα αυτά επιδιώκονται στο πλαίσιο της μελέτης της ευθύγραμμης ομαλής κίνησης εργαστηριακού οχήματος με πειραματικό δεδομένο την ταινία χρονομετρητή.

Μελέτη της ευθύγραμμης ομαλά μεταβαλλόμενης κίνησης - Τριβή ολίσθησης: Μελέτη της ευθύγραμμης ομαλά μεταβαλλόμενης κίνησης σώματος με τη βοήθεια συστήματος φωτοπύλης-χρονομέτρου. Ελέγχονται πειραματικά οι προβλέψεις του μηχανικού μοντέλου και υπολογίζεται η τριβή ολίσθησης.

Μελέτη της κίνησης σώματος σε πλάγιο επίπεδο: Μελέτη της κίνησης αμαξιδίου σε πλάγιο επίπεδο με τη βοήθεια ticker-timer. Το φαινόμενο περιγράφεται στη γλώσσα της κλασικής μηχανικής και συγκρίνονται οι θεωρητικές προβλέψεις με τα αποτελέσματα του πειράματος.

Πειραματικός υπολογισμός της ειδικής θερμότητας του νερού: Ο σχεδιασμός του πειράματος στηρίζεται στη διατήρηση της ενέργειας σε απομονωμένο σύστημα, στην εξίσωση της θερμιδομετρίας και στο νόμο του Joule.

Πειραματικός υπολογισμός της ενθαλπίας εξουδετέρωσης διαλύματος ισχυρής βάσης (NaOH) από ισομοριακό διάλυμα ισχυρού οξέος (HCl): Ο σχεδιασμός της άσκησης στηρίζεται στο θεωρητικό συμπέρασμα ότι η μεταβολή της θερμοκρασίας Δθ του διαλύματος που προκύπτει από την ανάμειξη ίσων όγκων διαλυμάτων HCl και NaOH ίδιας συγκέντρωσης C είναι ανάλογη του C. Ο υπολογισμός της ενθαλπίας εξουδετέρωσης επιτυγχάνεται από τον υπολογισμό της πειραματικής ευθείας Δθ-C. Στο αρχείο εμπεριέχονται ενδεικτικές μετρήσεις και απαντήσεις στις ερωτήσεις αξιολόγησης της άσκησης.

Πειραματική μελέτη της σχέσης της ηλεκτρικής αγωγιμότητας διαλύματος υδροχλωρικού οξέως (HCl), με τη συγκέντρωση (molarity) του διαλύματος: Η άσκηση αποσκοπεί στην πειραματική μελέτη της σχέσης της ηλεκτρικής αγωγιμότητας διαλύματος υδροχλωρικού οξέως (HCl), με τη συγκέντρωση (molarity) του διαλύματος. Ο μαθητής συνθέτει ένα βολτάμετρο στο οποίο τοποθετεί διαλύματα υδροχλωρικού οξέως διαφορετικών συγκεντρώσεων. Για κάθε τιμή της συγκέντρωσης, υπολογίζει πειραματικά την αγωγιμότητα του διαλύματος και σχεδιάζει το πειραματικό γράφημα αγωγιμότητας-συγκέντρωσης. Με βάση το γράφημα, προσδιορίζει τη συγκέντρωση διαλύματος HCl που του δίδει ο καθηγητής του. Το αποτέλεσμα συγκρίνεται και αξιολογείται υπολογίζοντας τη συγκέντρωση του ίδιου διαλύματος HCl με ογκομέτρηση διαλύματος NaOH γνωστής συγκέντρωσης, που απαιτείται για την εξουδετέρωση ορισμένου όγκου του διαλύματος HCl.

Μελέτη της ηλεκτρικής αγωγιμότητας αραιών διαλυμάτων NaCl: Η άσκηση αποσκοπεί στην πειραματική μελέτη της σχέσης της ηλεκτρικής αγωγιμότητας διαλύματος χλωριούχου νατρίου (NaCl), με την κατ' όγκο περιεκτικότητα (w/vol) του διαλύματος. Ο μαθητής συνθέτει ένα βολτάμετρο στο οποίο τοποθετεί διαλύματα NaCl που έχει παρασκευάσει. Κάθε διάλυμα έχει ορισμένη περιεκτικότητα σε NaCl. Υπολογίζει πειραματικά την αγωγιμότητα κάθε διαλύματος και σχεδιάζει το πειραματικό γράφημα αγωγιμότητας-περιεκτικότητας. Με βάση το γράφημα, προσδιορίζει τη συγκέντρωση διαλύματος NaCl που του δίδει ο καθηγητής του.

Πειραματικός υπολογισμός του μήκους κύματος μονοχρωματικής ακτινοβολίας: Ερυθρή ακτινοβολία laser προσπίπτει σε φράγμα περίθλασης κατασκευασμένο από CD και σχηματίζει κροσσούς συμβολής σε οθόνη. Σχεδιάζεται η πειραματική ευθεία που σχετίζει την απόσταση του 1ου ενισχυτικού κροσσού με την απόσταση φράγματος-οθόνης. Σύμφωνα με το θεωρητικό μοντέλο στο οποίο στηρίζεται ο σχεδιασμός της διάταξης, η κλίση της ευθείας είναι συνάρτηση του μήκους κύματος της ακτινοβολίας. Ως συνήθως, συγκρίνονται τα πειραματικά αποτελέσματα με τις θεωρητικές προβλέψεις και αξιολογείται τόσο η πειραματική διαδικασία, όσο και το μοντέλο με βάση το οποίο σχεδιάστηκε.

Πειραματική μελέτη λεπτών σφαιρικών φακών: Σκοπός της άσκησης είναι ο πειραματικός υπολογισμός των γεωμετρικών χαρακτηριστικών λεπτού αμφίκυρτου συμμετρικού σφαιρικού φακού, της εστιακής απόστασης f και του δείκτη διάθλασης n του υλικού του φακού, στο πλαίσιο του θεωρητικού μοντέλου των λεπτών φακών της γεωμετρικής οπτικής. Στο αρχείο περιλαμβάνονται ενδεικτικές απαντήσεις και μετρήσεις καθώς και πίνακας αξιολόγησης της άσκησης.

Επιστροφή στην αρχική σελίδα