Дополнительные исследования

Об организации изучения учащимися трансформатора
Н.И. Запрудский
В.В. Токарская
В первый вариант учебной программы для 9 класса 12-летней школы было
включено экспериментальное исследование “Изучение трансформатора”. Авторами
тетради для учащихся, изданной в издательстве “Сэр-Вит” [1], была разработана
соответствующая инструкция для учащихся. Работа не вошла в тетрадь в силу того, что
из-за необеспеченности кабинетов физики достаточным количеством необходимых
приборов, она была исключена из программы.
Вместе с тем, исследование носит большой познавательный потенциал. Кроме того,
его выполнение учащимися будет способствовать формированию их исследовательской
компетентности. Мы полагаем, что работа может выполняться учащимися в
индивидуальном порядке, во время занятий курсов по выбору или в рамках внеклассной
работы.
В основе организации исследования лежат следующие дидактические принципы:
* разноуровневости, поскольку учащиеся имеют различный уровень
исследовательской подготовки;
* опережающего характера исследования. Принцип заключается в том, что
учащиеся экспериментально исследуют объект или явление до изучения
соответствующего материала на уроке или по учебному пособию. Игнорирование этого
принципа равносильно тому, что ученикам предлагается на опыте изучать то, что они уже
знают. Будет ли в этом случает мотивация у обучаемых?
* соответсвия методологии естественно-научного исследования, то есть
учащиеся должны “пройти” все этапы исследования: от усмотрения проблемы,
формулировки цели и гтротезы исследования, до интерпретации и объяснения
полученных результатов.
Подробнее эти принципы описаны в статье.
Работа учащихся организуется с помощью следующей ниже инструкции, которая
имеет двухуровневый характер.
Экспериментальное изучение трансформатора
Рассмотрите предложенный вам трансформатор. Как видите, на металлическом
сердечнике, который набран из отдельных пластин, имеется две проволочные катушки
(обмотки) – первичная и вторичная. Первичная катушка подключается к источнику
переменного тока, а вторичная – к потребителю. Этот прибор предназначен для
изменения напряжения в электрической цепи. В зависимости от соотношения числа
витков в катушках трансформатор будет повышать или понижать напряжение.
Подключите трансформатор к источнику тока и измерьте напряжения на его
катушках. Для этого
достаточно прикоснуться к клеммам трансформатора
проводами, присоединенными к вольтметру. Что Вы обнаружили?
А теперь выберите вариант для исследования.
Вариант А
1. Сформулируйте проблему исследования (она может касаться соотношения
между
числом
витков,
напряжений
и
токов
в
катушках)
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
2. Запишите цель вашего эксперимента
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
3. Гипотеза исследования:
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
4. В чем должен состоять метод вашего исследования?
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
5. Теперь дело за экспериментальной установкой. Ясно, что вам понадобится
источник переменного тока низкого напряжения, трансформатор, вольтметр. Что еще?
Изобразите схему экспериментальной установки, с помощью которой можно проверить
вашу гипотезу.
6. Соберите установку, проведите измерения и полученные данные внесите в
таблицу:
7. Сформулируйте и запишите вывод
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
Подтверждена ли гипотеза____________________________________
Сравните вывод с тем, что написано в учебнике. Какая дополнительная
информация приведена в учебнике?
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
8. Ответьте на вопросы:

как повлияет на результаты вашего опыта изменение напряжения на
первичной обмотке трансформатора?

Можно ли утверждать, что равенство U2 /U1 = N2 /N1 выполняется всегда?

Почему сердечник трансформатора изготавливают из отдельных пластин?
Варинат Б
1. Проблема исследования состоит в том, что неизвестно как соотносятся между
собой напряжения на катушках трансформатора и число витков в этих катушках.
2. Цель исследования – экспериментальное установление, как связаны между
собой количество витков и напряжения на катушках трансформатора.
3. Гипотеза: Напряжение и количества витков в катушках трансформатора связаны
соотношением:
При увеличении количества витков провода во вторичной обмотке трансформатора
напряжение электрического тока на ней будет прямо пропорционально возрастать.
4. Метод исследования состоит в измерение напряжений на катушках с
различным количеством витков трансформатора, который подключен к источнику
переменного тока.
5. Приборы и материалы: сердечник трансформатора с набором катушек с
известным количеством витков, вольтметр, соединительные провода.
6. Схема экспериментальной установки:
7. Соберите установку, проведите измерения и полученные данные внесите в
таблицу:
№ опыта
Катушки
№№ 1 и 2
Катушки
№№ 1 и 3
Катушки
№№ 1 и 4
N1
N2
U1
U2
N2 /N1
U2 /U1
8. Сделайте вывод из ваших опытов:________________________________________
_____________________________________________________________________________
Подтвердилась ли гипотеза? _______________________________________________
Какая дополнительная информация о трансформаторе приведена в учебнике?
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
9. Ответьте на вопросы:

как повлияет на результаты вашего опыта изменение напряжения на
первичной обмотке трансформатора?

Можно ли утверждать, что равенство U2 /U1 = N2 /N1 выполняется всегда?

Почему сердечник трансформатора изготавливают из отдельных пластин?
1. Запрудский Н.И., Токарская В.В. Экспериментальные исследования учащихся по
физике. 9 класс.. Мн.: Сэр-Вит, 2006.
2. Запрудский Н.И. Экспериментальные исследования учащихся: актуальность,
проблемы и поиск решений // Фізіка: праблемы выкладання, 2005. - № 2.