INFOVEK - FYZIKA

PRAKTICKÉ CVIČENIE FYZIKY NA GYMNÁZIU
PaedDr. Jozef Beňuška Dolná 1207/9, 95803 Partizánske
Charakteristickou vlastnosťou fyziky je, že fyzikálne javy a ich vzájomné súvislosti skúma a overuje experimentálnou cestou. Žiacke experimenty vykonávané na fyzikálnych praktikách majú charakter verifikačného experimentu - overujú pravdivosť poznatkov získaných metódami teoretického poznávania. Priebeh experimentu vykonaného žiakmi môžeme rozdeliť do štyroch etáp :
Teoretická príprava na vykonanie experimentu. Realizácia experimentu a nameranie hodnôt fyzikálnych veličín. Spracovanie nameraných hodnôt. Vyhodnotenie cvičenia a formulácia záverov.
Prvá etapa prebieha mimo hodín praktického cvičenia z fyziky ako domáca príprava žiakov na vykonanie experimentu. Teoretická príprava predpokladá zvládnutie teoretickej stránky riešeného problému a súčasne aj prípravu podrobného plánu, podľa ktorého žiaci pri riešení problému postupujú. Nutnosť takého plánu vyplýva aj z toho, že niektoré úlohy sú časové náročné a ak ich žiaci majú úspešne ukončiť v stanovenom čase, nesmú zbytočne strácať v priebehu praktického cvičenia čas. Tento podrobný plán spravidla predstavuje návod na praktické cvičenie uvádzaný v učebnici fyziky. Vplyv učiteľa na priebeh prvej etapy praktického cvičenia je minimálny, zodpovednosť v tomto prípade je na samotných žiakoch. Druhou etapou spravidla začína praktické cvičenie, pričom úlohou učiteľa je upozorniť žiakov na niektoré odlišnosti pri realizácii experimentu, ku ktorým môže dôjsť ak napríklad škola nemá predpísané vybavenie uvedené v návode na cvičenie v učebnici fyziky. Treťou etapou pokračuje praktické cvičenie, avšak u niektorých experimentov je spracovanie nameraných hodnôt fyzikálnych veličín pomerne zdĺhavé a je otázne, či stihnú žiaci spracovať výsledky merania a na tomto základe formulovať závery ešte počas praktického cvičenia. Ak nie, potom je experiment neukončený a jeho veľmi dôležitá časť odložená na domáce spracovanie žiakmi. Z každej úlohy majú žiaci vykonať zápis o priebehu experimentu a výsledkoch merania - protokol o laboratórnom meraní. Laboratórny protokol žiak spravidla vypracováva doma, nie bezprostredne po ukončení cvičenia. Nedostatky vo formulovaní záverov môže učiteľ korigovať spravidla až na nasledujúcom cvičení z fyziky čo znamená približne s dvoj až trojtýždňovým oneskorením. Skúsenosti s prevádzaním praktických cvičení z fyziky vedú k nasledujúcim poznatkom:
Účinnosť žiackeho experimentu na rozvoj jeho poznania je najväčšia, ak bezprostredne po vykonaní experimentu môže formulovať závery, konfrontovať získané výsledky s teoretickými poznatkami, prípadne zdôvodniť zistené nezrovnalosti. Na každej vyučovacej hodine a aj na hodinách praktických cvičení z fyziky je nevyhnutné systematicky realizovať spätnú väzbu pre nepretržité získavanie kontroly a korektúry činnosti žiakov, čo chýba práve pri domácom vyhodnotení praktického cvičenia žiakmi pri tvorbe laboratórneho protokolu.
Žiakov prvého ročníka gymnázia učíme na prvých hodinách laboratórnych cvičení, že pri každom fyzikálnom meraní sa dopúšťame chýb, a to aj vtedy, keď meriame čo najpozornejšie a s najdokonalejšími prístrojmi. Vplyv náhodných chýb na presnosť merania môžeme zmenšiť tým, že danú veličinu zmeriame viackrát a z nameraných hodnôt danej veličiny určíme najpravdepodobnejšiu hodnotu. Pre porovnanie presnosti merania fyzikálnej veličiny v rôznych prípadoch zavádzame priemernú relatívnu odchýlku. Vo väčšine prípadov povinných laboratórnych cvičení sa pomocou nameraných veličín vypočíta hľadaná veličina pomocou veličinovej rovnice, ktorá vyjadruje vzájomnú súvislosť veličiny hľadanej a veličín nameraných. V takomto prípade je spracovanie nameraných hodnôt zložitejšie, avšak na výslednej priemernej relatívnej odchýlke určovanej veličiny sa podieľajú priemerné relatívne odchýlky všetkých priamo meraných veličín. Ich podiel na výslednej priemernej relatívnej odchýlke určovanej veličiny závisí od konkrétnej matematickej operácie v použitej veličinovej rovnici ([4]). Je na škodu, že spôsob určenia priemernej relatívnej odchýlky pomocou uvedenej tabuľky nie je dodržiavaný v návodoch na laboratórne cvičenia. Žiaci pri spracovaní merania môžu dospieť k záverom, ktoré sú v rozpore s predchádzajúcim tvrdením. Ako príklad uvádzam spôsob spracovania nameraných veličín z laboratórnej úlohy tretieho ročníka gymnázia "Určenie zotrvačnej hmotnosti telesa mechanickým oscilátorom" ([1]). Úloha pozostáva z dvoch časti:
experimentálneho určenia tuhosti pružiny určenia zotrvačnej hmotnosti telesa meraním periódy mechanického oscilátora.
Podľa návodu v učebnici žiaci určia tuhosť pružiny nasledovne
kde	je priemerná hodnota tuhosti pružiny
	je priemerná odchýlka merania tuhosti pružiny
a	je priemerná relatívna odchýlka merania tuhosti pružiny.
Pri ďalšom výpočte zotrvačnej hmotnosti telesa je v učebnici odporúčanie vo vzťahu . . . . 1.) použiť ako tuhosť pružiny priemernú hodnotu tuhosti pružiny. Zotrvačnú hmotnosť telesa určia žiaci nasledovne
kde	je priemerná hodnota zotrvačnej hmotnosti telesa
	je priemerná odchýlka merania zotrvačnej hmotnosti telesa
a	je priemerná relatívna odchýlka merania zotrvačnej hmotnosti telesa.
Pri uvedenom postupe spracovania sa žiaci dostanú k zisteniu, že priemerná relatívna odchýlka merania hmotnosti je menšia, ako priemerná relatívna odchýlka merania tuhosti pružiny, čo je v rozpore s predchádzajúcim tvrdením, že na výslednej priemernej relatívnej odchýlke určovanej veličiny sa podieľajú priemerné relatívne odchýlky všetkých priamo meraných veličín. Vo vzťahu 1.) je vyjadrená vzájomná súvislosť medzi hmotnosťou závažia na pružine, tuhosťou pružiny a periódou vlastných kmitov pružinového oscilátora. Teda ak meraním určujeme tuhosť pružiny a periódu vlastných kmitov oscilátora a pomocou týchto veličín výpočtom určíme hmotnosť závažia na presnosť určenia hmotnosti závažia vplýva presnosť určenia tuhosti pružiny a aj presnosť určenia periódy vlastných kmitov oscilátora. Riešenie uvedeného problému je v dodržaní spôsobu určenia priemernej relatívnej odchýlky pri výpočte hľadanej veličiny s využitím tabuľky v učebnici Fyziky pre 1. ročník gymnázia na str.239. Potom správnejšie spracovanie a výpočet zotrvačnej hmotnosti závažia je nasledovné : z výsledku merania tuhosti pružiny a periódy oscilátora
kde	je priemerná hodnota periódy kmitavého pohybu oscilátora
	je priemerná odchýlka merania periódy kmitavého pohybu oscilátora
a	je priemerná relatívna odchýlka merania periódy kmitavého pohybu oscilátora
výpočtom stanoviť hmotnosť telesa spolu s priemernou relatívnou odchýlkou nasledovne: kde
V uvedenom spôsobe spracovania nameraných hodnôt je zohľadnený vplyv presnosti merania tuhosti pružiny a aj presnosti merania periódy kmitavého pohybu oscilátora na presnosť merania zotrvačnej hmotnosti oscilátora. Ak v určujúcom vzťahu 1.) vystupuje druhá mocnina periódy kmitavého pohybu a tuhosť pružiny potom hodnota priemernej relatívnej odchýlky merania hmotnosti je daná súčtom dvojnásobku priemernej relatívnej odchýlky merania periódy kmitavého pohybu a priemernej relatívnej odchýlky merania tuhosti pružiny. Uvedený spôsob spracovania nameraných hodnôt fyzikálnych veličín sa dá pomerne ľahko použiť vo väčšine laboratórnych cvičení z fyziky na gymnáziu a predchádza situáciám, ktorých by sme mali pred žiakmi vyvarovať, totiž aby žiaci experimentom a výpočtom dokázali učiteľovi, že výsledky experimentov a prezentovaná teória nie sú vo vzájomnom súlade. Predchádzajúce myšlienky je možné zhrnúť do nasledovných požiadaviek na fyzikálne praktiká:
Návody na fyzikálne praktikum pre žiakov by mali skutočne obsahovať postup a pomôcky podľa predstáv vyučujúceho a materiálneho vybavenia školy. Žiak by mal mať možnosť už v priebehu fyzikálneho praktika z výpočtov sa presvedčiť o správnosti priebehu experimentu a merania fyzikálnych veličín. Už v priebehu fyzikálneho praktika by mal mať žiak vytvorený priestor pre formuláciu záverov, aby prípadne nesprávne závery mohol učiteľ opraviť a korigovať. Pri spracovaní nameraných veličín v prípade niektorých návodov na praktické cvičenia z fyziky na gymnáziu je potrebné dodržať postup podľa teórie uvedenej v literatúre [4].
Uvedené požiadavky je možné vyriešiť nasledovne :
Návody na praktické cvičenia z fyziky pre žiakov spracovať v textovom editore podľa predstáv vyučujúceho o priebehu fyzikálneho praktika spolu so zohľadnením materiálneho vybavenia školy. Návody na praktické cvičenie dostanú žiaci vopred a tieto zároveň predstavujú prvú časť zápisu - protokolu o vykonaní a priebehu praktického cvičenia. V tabuľkovom procesore vypracovať tabuľky pre zápis nameraných hodnôt fyzikálnych veličín, pričom súčasne so zápisom nameraných hodnôt prebieha výpočet hľadaných fyzikálnych veličín. Umiestnením počítača spolu s tlačiarňou do fyzikálneho laboratória je vytvorený priestor pre spracovanie nameraných hodnôt fyzikálnych veličín okamžite po ukončení merania s možnosťou vytlačenia tabuľkovej časti protokolu.
PRAKTICKÉ CVIČENIA Z FYZIKY V 1. - 4. ROČNÍKU GYMNÁZIA NÁVODY A SPRACOVANIE VÝSLEDKOV MERANIA
Použitá literatúra
[1]	Lepil O. a kol.: Fyzika pre 3.ročník gymnázia. SPN, Bratislava, 1986
[2]	Pišút J. a kol.: Fyzika pre 4.ročník gymnázia. SPN, Bratislava, 1987
[3]	Svoboda E. a kol.: Fyzika pre 2.ročník gymnázia. SPN, Bratislava, 1985
[4]	Vachek J. a kol.: Fyzika pre 1.ročník gymnázia. SPN, Bratislava, 1984

dokumenty	učitelia sebe	dielňa	súťaže	linky	kontakt
bude bolo	žiacké práce	odpovedník	astro-info	prechádzka	aktuality
		cd-čka