Метод эксперимента

ЦЕЛЬ: Научить обучающихся подготовке, проведению и обработке результатов эксперимента по физике, химии, биологии, информатике. Самый эффективный метод познания природы и общества – это опыт. Лучше всего человек знает то, что видел, пощупал попробовал на вкус или на запах, короче – познал через опыт.

НАУЧНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ – это воспроизведение людьми явлений, процессов природы с целью их познания [45].

Эксперимент, как метод исследования широко применялся и применяется для изучения природы, общества и мышления.

Эксперимент в школе – эффективное средство познания учебного материала.

“Несколько физических или химических опытов более разовьют в воспитаннике правильность силлогизма (вывод из двух заключений) и остроту наблюдения, чем сотни упражнений, написанных по логическим категориям” – писал К.Д. Ушинский.

Школьники методом эксперимента могут исследовать такие, например, темы:

ПО ФИЗИКЕ

1. Экспериментальное подтверждение закона Архимеда.

2. Диффузия медного купороса в воде.

3. Вольтамперные характеристики комнатных растений.

4. Характеристики параметрического стабилизатора напряжения и т.п.

ПО ХИМИИ

1. Горение свечи.

2.Физические и химические свойства этилового спирта.

3. Синтезы полимеров аммония и т.п.

ПО БОТАНИКЕ

Выращивание хлориллы в различных питательных средах и т.п.

Для проведения эксперимента необходимо проделать следующее:

1. Разработать подробный план проведения эксперимента.

2.Сформулировать как можно точнее цель эксперимента.

3.Подготовить контролируемые средства для измерения величин, участвующих в эксперименте.

Например, мы исследуем вольтамперные характеристики диода.

В этом случае мы должны предусмотреть каким образом мы будем изменять напряжение сети, чтобы получить кривую характеристики диода.

4. Перед экспериментом необходимо изучить имеющиеся данные об исследуемом объекте.

5. Описать действие экспериментатора в процессе эксперимента: что он делает с исследуемым объектом и какие данные записывает.

По данным эксперимента проводится анализ фактов, полученных величин и делаются выводы.

Вывод, как правило, в точности не соответствует теории. Поэтому опыт уточняют и снова его проводят.

6. Продумать возможность повторения эксперимента другими людьми.

ВАЖНЫМ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ ЯВЛЯЮТСЯ ИЗМЕРЕНИЯ

Процесс измерения представляет собой количественное сравнение величин одного и того же качества. Измеряемая величина сравнивается с величиной, которая служит единицей измерения.

При проведении эксперимента надо иметь ввиду, что каждый измерительный прибор имеет свои ограничения, которые определяют его точность. Поэтому каждое отдельное измерение проводится с некоторой ошибкой. Так как всякая закономерность в природе установлена путем измерений, то любой закон, теория, правило характеризуются некоторой неопределённостью. Поэтому всякое научное утверждение содержит некоторую ошибку – абсолютно точных научных выводов не существует.

Приведём пример простейшего эксперимента по нагреванию воды в стеклянном стакане горящей свечой [45].

Несколько минут горящую свечу держим под стаканом.

Гасим свечу и замеряем температуру воды. Используются три градусника.

Точность измерения каждого градусника ±0,2° C .

После потушения свечи градусники показывают следующие результаты:

t ? = 38,5° C ; t 2 = 38,3° C ; t 3 = 38,7° C .

Правильная запись температуры воды после нагревания будет выглядеть так t ср =38,5° C ± 0,2° C .

Где t ср - температура нагретой воды.

Следующий аналогичный замер температуры воды делаем после того, как воск свечи под стаканом с водой застывает.

В результате получаем t хв = 9,3° C ± 0,2° C .

Где t хв - температура холодной воды.

Определяем разность температур.

-

t хв = 9,3° C ± 0,2° C

t 4 = 29,2° C ±0,4° C

Определим ошибку измерения ? t

В худшем случае ? t = 9,1° C .

t max = 38,7° C .

Тогда t к = 38,7° C -9,1° C = 29°,6 C .

Таким образом, в худшем случае ошибка измерения ? t будет равна сумме ошибок измерения слагаемых температур. Полученный результат записыва­ется так:

t к = 29,2° C ± 0,4° C .

ВЫВОД

1. Каждый измерительный прибор имеет свою ошибку измерения.

2. Так как закономерность в природе установлена путем наблюдений и измерений, то любая закономерность (закон, правило, теория) характеризуются величиной с некоторой погрешностью.

Для развития мышления проделайте следующие работы.