Экспериментальное изучение электростатики в курсе физики в педагогическом вузе

Федеральное  агентство по образованию 
Министерство образования и науки РФ 
ГОУ ВПО «Глазовский государственный педагогический институт имени В.Г. Короленко» 

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ  ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОСТАТИКИ  В КУРСЕ ФИЗИКИ  ПЕДАГОГИЧЕСКОГО  ВУЗА 

Научный руководитель 

В. В. Майер 

И. В. Уткин

Актуальность  исследования 

   Изучение электростатики перенасыщено теоретическим материалом и примитивными демонстрационными опытами, носящими качественный характер. Не отрицая значимости теории и качественных экспериментов, мы считаем, что изучение электростатики должно также опираться на эксперименты количественного характера.

   Разработать методику экспериментального изучения электростатики в педагогическом вузе с использованием электростатического динамометра и преобразователя напряжения. 

Цель  исследования

Гипотеза  исследования 

   Если в учебном эксперименте использовать электростатический динамометр и высоковольтный преобразователь напряжения, то эффективность методики экспериментального изучения электростатики в педагогическом вузе возрастет.

Задачи  исследования 

• Проанализировать  научно-методическую и учебную  литературу по теме исследования.
• Разработать учебный физический эксперимент, позволяющий повысить эффективность изучения электростатики в курсе физики педагогического вуза.
• Исследовать преобразователь напряжения на транзисторе на предмет использования его в качестве высоковольтного источника.
• В педагогическом эксперименте проверить правильность гипотезы дипломного исследования.

Преобразователь  напряжения на  транзисторе  

R1=27 Ом

R2=240 Ом

VT1 – 2N3055

Переделанный  стро-

чный трансформатор

ТВС – 110Лб.

L1 – 4-5 витков эмаль-

провода 1 мм.

L2 – 2 витка эмальпро-

вода 0,6 мм.

L3 – вторичная обмотка

Строчного  трансформа-

тора ТВС  – 110Лб.  
 

Повышающий  трансформатор

Электростатический  динамометр 

1 – пенопластовый  шарик, 

обвёрнутый  в тонкую 

алюминиевую  фольгу, 

2 – стержень  со стрелочным указателем, 

3 – канцелярская  булавка, 

4 – деревянный  корпус, 

5 – отградуированная  шкала.

Электростатическая  сила взаимодействия  шаров 

fcosα b-mgsinα  a=0  

f=mg 

a 

b 

tgα 

tgα= 

x 

c 

f= 

a 

bc 

mgx 

. 

.

Определение  заряда взаимодействующих  шаров 

f= 

a 

bc 

mgx=Kх 

q=r( ) 

f 

k 

1/2 

K=16,5 Н/м

q=5,3  10^-9 Кл 

.

Потенциал  электростатического  поля 

Α1=fср∆r cosα 

. 

∆r=(r¹-r) 

f^ср=k 

q² 

r^2ср 

r^2ср=r¹r 

A=A¹+A ²+…+Aⁿ 

Α=kq²( - ) 

1 

r 

1 

R 

φ=     = 

Α 

q 

kq 

r

Педагогический  эксперимент 

  Цель: проверка эффективности методики применения электростатического динамометра для изучения электростатических полей. 

11  класс: 18 учеников.  

• Изучение  теории и демонстрация электростатического  динамометра.
• Демонстрация опытов с электростатическим динамометром.
• Проведение среза.

План  педагогического  эксперимента 

50% 

33% 

17% 

Средний  коэффициент полноты усвоения  знаний: 0,7.

Спасибо  за внимание!