m = i b c b l h j h a iœПФ_УМК_2019.pdf · Оценивать учебные...

РЕПОЗИТОРИЙ БГ

ПУ

2

СОДЕРЖАНИЕ ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА ................................................................................ 4

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ ................................................................................. 9

РАЗДЕЛ 1. Общие вопросы методики преподавания физики............................ 9

ТЕМА 1. Методика преподавания физики как педагогическая наука .......... 9

ТЕМА 2. Научные основы построения предмета «Физика» в учреждениях общего среднего образования ............................................... 14

ТЕМА 3. Цели обучения физике в учреждениях общего среднего образования ........................................................................................................ 19

ТЕМА 4. Структура и содержание предмета «Физика» в учреждениях общего среднего образования. .............................................. 27

ТЕМА 5. Методы преподавания физики ........................................................ 36

ТЕМА 6. Формы организации процесса преподавания физики ................... 46

2. ПРАКТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ ................................................................................. 48

Семинарские занятия ............................................................................................ 48

ТЕМА: Демонстрационный эксперимент в преподавании физики ............. 48

ТЕМА: Лабораторный эксперимент в преподавании физики ...................... 49

ТЕМА: Подготовка учителя к учебному занятию ......................................... 51

ТЕМА: Проектирование образовательного процесса по физике ................. 52

ТЕМА: Решение задач как метод преподавания физики .............................. 53

ТЕМА: Самостоятельная работа учащихся по физике ................................. 56

ТЕМА: Система проверки и оценки знаний и умений учащихся по физике ............................................................................................................ 57

ТЕМА: Средства преподавания физики ......................................................... 59

Лабораторные практикум по методике преподавания физики ........................ 61

Лабораторная работа № 1 ................................................................................. 62



Лабораторная работа № 4 ............................................................................... 101

Лабораторная работа № 5 ............................................................................... 111

Задачи для решения в аудитории, домашнего задания и индивидуальной самостоятельной работы .................................................... 128

3. РАЗДЕЛ КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ ........................................................................ 139

Вопросы и задания к зачету по курсу методика преподавания физики (3 курс) .................................................................................................................. 139


ПУ

3

Вопросы к экзамену по учебной дисциплине «Методика преподавания физики» (4 курс) .................................................................................................. 143

Демонстрационные опыты к экзамену по методике преподавания физии (4 курс) ...................................................................................................... 147

Задачи для итоговой аттестации ........................................................................ 148

7 класс ............................................................................................................... 148

8 класс ............................................................................................................... 150

9 класс ............................................................................................................... 151

10 класс ............................................................................................................. 153

11 класс ............................................................................................................. 155

4. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЙ РАЗДЕЛ ..................................................................... 157

Литература ........................................................................................................... 157

Методические рекомендации по организации и выполнению самостоятельной работы .................................................................................... 159

Задания по управляемой самостоятельной работе .......................................... 160

Учебно-тематический план дисциплины «Методика преподавания физики» ................................................................................................................ 167


ПУ

4

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА Учебно-методический модуль по учебной дисциплине «Методика

преподавания физики» для специальности 1–02 05 02 Физика и информатика составлен с учетом существующих требований к системе высшего педагогиче-ского образования, требований к учебной программе по этой дисциплине, современных взглядов на роль и место самой отрасли знания, отвечающей дисциплине физика и одноименного учебного предмета, значение которого определяется не только ролью в развитии современной цивилизации.

Предметом изучения учебной дисциплины является теоретическое, мето-дическое и практическое обеспечение сопровождения образовательного про-цесса по физике в учреждениях общего среднего образования. В соответствии с этим рассматривают: принципы, методы, формы и средства учебной, учебно-исследовательской и научно-исследовательской работы в сфере образования и науки; методы научно-методологического анализа физических явлений, понятий, законов, теорий и физической картины мира; достижения, проблемы и основные направления исследований в области физики и методики обучения физике; современные методы обучения и формы организации учебных занятий по физике, новые идеи по их совершенствованию, научные основы конструирования занятий разных типов; методические аспекты организации внеурочной и внеклассной работы по физике; принципы научной организации труда учителя физики.

Целью учебно-методического комплекса по учебной дисциплине «Методика преподавания физики» является обеспечение эффективного усвоение студентами, будущими пелагогами профессиональных знаний в этой отрасли вообще равно как и приемов и методов обучения физическим знаниям с привлечением инструментария современного времени в учреждениях, обеспечивающих получение общего среднего образования. В духе требования данный УМК по сути интегрирует и объединяет в единый комплекс психологи-ческие и педагогические аспекты обучения и возможности использования курса общей физики для реализации образовательного процесса в учреждениях общего среднего образования.

Учебная дисциплина «Методика преподавания физики» является главен-ствующей и тесно взаимодействует с родственными учебными дисциплинами «Методика и техника учебного физического эксперимента», «Современные средства обучения физике», также она в области своих компетенций использует знания дисциплин математического цикла включая «Математический анализ», «Алгебра и геометрия». Соответственно, УМК по дисциплине «Методика преподавания физики» сформирован так, чтобы способствовать формированию у обучающихся академических компетенций по методике обучения решению физических задач, истории физики.

Главными задачами УМК по учебной дисциплине «Методика преподавания физики» являются:

− освоение студентами системы теоретических знаний по теории и ме-тодике обучения физике в учреждениях общего среднего образования;


ПУ

5

− понимание студентами целей и принципов отбора содержания курса физики;

− овладение студентами методикой применения современных иннова-ционных технологий в образовательном процессе, обеспечивающих не только освоение учащимися основ физики, но и способствующих их эффективному интеллектуальному развитию и воспитанию.

Изучение учебной дисциплины «Методика преподавания физики» должно обеспечить формирование у учащихся академических, социально-личностных и профессиональных компетенций.

Требования к академическим компетенциям: Специалист должен: − АК-1. Уметь применять базовые научно-теоретические знания для

решения теоретических и практических задач. − АК-2. Владеть методами научно-педагогического исследования. − АК-3. Владеть исследовательскими навыками. − системным и сравнительным анализом. − АК-4. Уметь работать самостоятельно. − АК-5. Быть способным порождать новые идеи (обладать креативно-

стью). − АК-6. Владеть междисциплинарным подходом при решении проблем. − АК-7. Иметь навыки, связанные с использованием технических

устройств, управлением информацией и работой с компьютером. − АК-8. Обладать навыками устной и письменной коммуникации. − АК-9. Уметь учиться, повышать свою квалификацию в течение всей

жизни. − АК-10. Уметь регулировать взаимодействия в образовательном про-

цессе. Требования к социально-личностным компетенциям: Специалист должен: − СЛК-1. Обладать качествами гражданственности. − СЛК-2. Быть способным к социальному взаимодействию. − СЛК-3. Обладать способностью к межличностным коммуникациям. − СЛК-4. Владеть навыками здоровьесбережения. − СЛК-5. Быть способным к критике и самокритике. − СЛК-6. Уметь работать в команде. − СЛК-7. Быть способным к осуществлению самообразования и самосо-

вершенствования профессиональной деятельности. Требования к профессиональным компетенциям: Специалист должен: − ПК-1. Управлять учебно-познавательной и учебно-исследовательской

деятельностью обучающихся. − ПК-2. Использовать оптимальные методы, формы, средства обучения.


ПУ

6

− ПК-3. Организовывать и проводить учебные занятия различных видов и форм.

− ПК-4. Организовывать самостоятельную работу обучающихся. − ПК-5. Использовать оптимальные методы, формы, средства воспита-

ния. − ПК-6. Осуществлять оптимальный отбор и эффективно реализовывать

технологии воспитания. − ПК-7. Организовывать и проводить воспитательные мероприятия. − ПК-8. Формировать базовые компоненты культуры личности обуча-

ющихся. − ПК-9. Эффективно осуществлять технологию деятельности классного

руководителя. − ПК-10. Осуществлять профилактику девиантного поведения обучаю-

щихся. − ПК-11. Развивать навыки самостоятельной работы обучающихся с

учебной, справочной, научной литературой и др. источниками информации. − ПК-12. Развивать учебные возможности и способности обучающихся

на основе системной педагогической диагностики. − ПК-13. Организовывать и проводить коррекционно-педагогическую

деятельность с обучающимися. − ПК-14. Предупреждать и преодолевать неуспеваемость обучающихся. − ПК-16. Оценивать учебные достижения учащихся, а также уровни их

воспитанности и развития. − ПК-17. Осуществлять профессиональное самообразование и самовос-

питание с целью совершенствования профессиональной деятельности. − ПК-18. Организовать целостный педагогический процесс с учетом со-

временных образовательных технологий и педагогических инноваций. − ПК-19. Анализировать и оценивать педагогические явления и события

прошлого в свете современного гуманитарного знания. В результате изучения учебной дисциплины студент должен знать: − принципы, методы, формы и средства учебной и исследовательской

работы в сфере образования и науки; − основные принципы методологического анализа физических явлений,

понятий, законов, теорий и физической картины мира; − состояние и основные тенденции развития физического образования в

мире, достижения, проблемы и основные направления исследований в области физики и методики обучения физике в мире и в Республике Беларусь;

− цели и задачи современного образования в области физики, учебные программы, учебные пособия и дидактические материалы;

− психологические, педагогические и методологические составляющие обучения физике в учреждениях общего среднего образования;

− содержание и структуру физики в учреждениях общего среднего об-разования, современные программы, учебные пособия и др.;


ПУ

7

− требования к минимуму содержания и уровню подготовки учащихся по физике;

− структуру физических знаний, методологию формирования основных понятий, особенности обучения физике в учреждениях общего среднего обра-зования;

− методические особенности изучения основных вопросов учебного предмета физики в учреждениях общего среднего образования;

− современные технологии и формы организации учебных занятий по физике, новые направления по их совершенствованию, научные основы кон-струирования занятий разных типов;

− современные методы исследования эффективности процесса обучения физике;

− подходы по организации внеурочной и внеклассной работы по физи-ке;

− практические пути, средства развития и воспитания учащихся на ос-нове содержания курса физики;

− принципы эффективной организации труда учителя физики. В результате изучения учебной дисциплины студент должен уметь: − анализировать, обобщать и использовать инновационные

педагогические технологии организации образовательного процесса по физике, адекватные целям, содержанию и условиям обучения;

− планировать и проводить учебные занятия по физике; − развивать интерес к изучению физики и стимулировать познаватель-

ную деятельность учащихся; − конструировать систему познавательных задач, адекватную целям и

задачам обучения физике; − осуществлять диагностику, коррекцию и контроль уровня фактиче-

ских, операционных, концептуальных, контекстных и личностных знаний и умений учащихся по физике;

− В результате изучения учебной дисциплины студент должен владеть: − современными технологиями и формами организации учебных заня-

тий по физике, основами конструирования занятий разных типов; − современными методами исследования эффективности процесса обу-

чения физике; − методами поиска, анализа и дидактической адаптации научной ин-

формации по физике, в соответствии с выбранным уровнем представления учебного материала;

− приемами управления индивидуальной, групповой, коллективной, эв-ристической и исследовательской деятельностью учащихся при решении учеб-ных проблем;

− технологией планирования и организации самостоятельной, внеуроч-ной и внеклассной работы по физике;


ПУ

8

− методами научно-методологического и методического анализа содер-жания и структуры учебной литературы по физике;

− методами организации дистанционного обучения физике. На изучение учебной дисциплины на дневной форме получения

образования отведено 258 часов, из них 136 часов – аудиторые занятия. Распределение аудиторных часов по видам занятий: 76 часов – лекции, 20 часов – семинары, 40 часов – лабораторные занятия, 86 часов – самостоятельная работа студентов. Итоговая форма контроля: 5, 6 семестр – зачет, 7 семестр – экзамен.

Распределение часов по семестрам следующее 5 семестр – всего 94 часа, включая 58 часов аудиторных занятий, из них 8

часов управляемой самостоятельной работы студентов и 36 часов самостоятельной работы студентов

6 семестр – всего 64 часа, включая 40 часов аудиторных занятий, 24 часа самостоятельной работы студентов

7 семестр – всего 100 часов, включая 38 часов аудиторных занятий, из них 6 часов управляемой самостоятельтной работы студентов и 26 часов самостоятельной работы студентов.


ПУ

9

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

РАЗДЕЛ 1. Общие вопросы методики преподавания физики

ТЕМА 1. Методика преподавания физики как педагогическая наука

1.1. Предмет методики преподавания физики, ее основные задачи

Методика преподавания физики – педагогическая наука, являющаяся приложением принципов дидактики к преподаванию учебного предмета физики. Как любая отрасль педагогической науки, методика обучения физике является наукой гуманитарной, прикладной (не фундаментальной).

В последние годы особое внимание уделяется не только обучению и воспитанию учащихся, но и их развитию, поэтому под предметом методики преподавания физики следует понимать теорию и практику обучения физике, воспитания и развития учащихся в процессе обучения этому предмету.

Необходимо обратить внимание на два момента. Во-первых, предмет методики преподавания физики изменяется с течением времени, что связано как с изменением задач, стоящих перед образованием, в том числе физическим, так и с развитием самой науки − методики преподавания физики. Второй момент − это терминология. В литературе употребляются как тождественные понятия «методика преподавания физики» и «методика обучения физике». Предпочтительным и более полно отражающим сущность является понятие «методика обучения физике». Поскольку под преподаванием понимается деятельность лишь педагога, в то время как в образовательном процессе участвуют преподаватель и учащийся, то обучение представляет собой целенаправленную педагогическую деятельность учителя и познавательную деятельность ученика в их взаимосвязи, взаимодействии и единстве. За рубежом термин «методика» употребляется сравнительно редко. Там чаще используется понятие «дидактика физики», что по существу означает обучение физике.

Задачей методики преподавания физики является поиск ответов на три вопроса: зачем учить, чему учить и как учить физике (схема 1.1).

Ответ на первый вопрос предполагает формулировку целей обучения. Как известно, школа (как средняя, так и высшая) выполняет социальный заказ. Это означает, что цели образования, и физического в частности, определяются потребностями общества. Развитие общества приводит к изменению целей образования. В прямой зависимости от целей образования находится его содержание (чему учить). Например, если ставится цель формирования у учащихся научного мировоззрения, то в содержание курса физики должен быть включен материал мировоззренческого характера; если ставится цель формирования у учащихся представлений об основных направлениях научно-технического прогресса, то соответствующий материал должен войти в курс


ПУ

10

физики. На содержание курса физики оказывают влияние: уровень развития науки-физики, психолого-педагогические особенности учащихся, уровень развития информационной среды и др.

Схема 1.1

Отвечая на вопрос о том, как учить физике, выбирают соответствующие

целям обучения методы, средства и организационные формы обучения, которые зависят как от целей обучения, так и от его содержания. Например, если ставится цель формирования у учащихся исследовательских экспериментальных умений, то в содержание курса должны быть включены соответствующие экспериментальные работы, использованы исследовательский метод обучения, определенные средства обучения (приборы, печатные средства) и индивидуальная форма организации учебной деятельности. На методы, средства и формы обучения также оказывает влияние уровень развития психолого-педагогических наук, физической науки и техники.

Методы, средства и формы обучения в их взаимосвязи составляют технологию обучения. В настоящее время существует довольно много различных определений понятия «педагогическая технология». Так, существуют определенные технологии формирования у учащихся физических понятий, экспериментальных умений, обучения работе с учебником и др.

Методика преподавания физики тесно связана с другими науками, и, прежде всего с физикой, психологией и педагогикой (схема 1.2). Так, развитие физики привело к тому, что в программу курса физики были включены физические основы полупроводников, элементы специальной теории относительности, квантовой физики и др. Развитие педагогической психологии, создание, в частности теории поэтапного формирования умственных действий (Л.С.Выготский, П.Я.Гальперин, Н.Ф.Талызина), теории развивающего обучения (Л.В.Занков, Д.Б.Эльконин), концепции теоретических обобщений (В.Б.Давыдов), привело к разработке основанных на них технологий обучения физике. Методика обучения физике связана также с логикой, с техническими науками, философией.

Зачем учить? Цели обучения

Чему учить? Содержание обучения

Как учить? Методы, средства, формы

обучения


ПУ

11

Схема 1.2

1.2. Методы исследования процесса преподавания физики

Поскольку методика преподавания физики имеет свой предмет исследования, то существуют методы исследования, с помощью которых осуществляется процесс научно-исследовательской деятельности.

Проблематика педагогических исследований формируется в связи с возникновением противоречий между имеющимися теоретическими знаниями и практическим опытом.

Педагогическое исследование осуществляется в соответствии с определенной методологией. Под методологией вообще понимают учение о структуре, логической организации, методах и средствах деятельности. Понятие методологии относится, прежде всего, к научному познанию.

Методы педагогического исследования делятся на две группы: теоретические и экспериментальные. К теоретическим методам относятся: анализ литературы, моделирование педагогических ситуаций, конструирование содержания физического образования и технологий обучения, обработка результатов педагогического эксперимента и их анализ. К экспериментальным методам относятся анкетирование и интервьюирование, наблюдение за учебным процессом, опытное преподавание, тестирование, экспертная оценка.

Анкетирование и интервьюирование – это две формы опроса участников эксперимента, широко используемые в последние годы. В анкету включают как вопросы открытого типа (ответ должен сформулировать анкетируемый), так и закрытого (дается набор ответов, из которого следует выбрать один или несколько). Вопросы, которые задаются при интервьюировании, как правило, носят открытый характер.

Для проведения наблюдения за образовательным процессом составляется программа наблюдений. При этом четко выделяется объект наблюдения, цель наблюдения, фиксируются необходимые данные. Наблюдение часто сопровождается хронометражем. Например, ставится цель установить, какие

Методика обучения физике

Физ

ика

Пси

холо

гия

Пед

агог

ика

Фил

ософ

ия,

логи

ка, т

ехни

-че

ские

нау

ки


ПУ

12

приемы активизации познавательной деятельности учащихся использует учитель на уроке физики. Соответственно цель наблюдения – выявление этих приемов; объектом наблюдения является познавательная деятельность учащихся. В процессе наблюдения фиксируются приемы активизации познавательной деятельности учащихся, этапы урока, на которых они используются, степень активности учащихся (самостоятельность, характер ответов и задаваемых учащимися вопросов и т.п.), а также время, которое занимает осуществление того или иного приема.

При тестировании проводится проверочная работа, которая включает вопросы как открытого, так и закрытого типа. Показателями качества тестов являются валидность, надежность и дифференцирующая сила заданий.

Содержательная валидность, которая отражает степень соответствия содержания контрольных заданий проверяемому материалу с учетом целей изучения этого материала. Содержательную валидность устанавливают путем экспертной оценки. Эксперту предлагается набор заданий теста и устанавливается соответствие заданий целям проверки.

Надежность теста является показателем точности измерения, т.е. соответствия результатов проверки действительным знаниям.

Дифференцирующая сила заданий предполагает определение их значимости. Каждому заданию приписываются определенные баллы.

Педагогический эксперимент, как правило, состоит из четырех этапов: констатирующий, поисковый, обучающий (формирующий) и контрольный. В таблице 1.1 приведены названия этапов педагогического эксперимента, цели каждого этапа, результаты и методы проведения.

Выбор экспериментальной и контрольной групп осуществляется по результатам либо предшествующего обучения, либо специального теста или контрольной работы. При этом успеваемость учащихся экспериментального класса в начале исследования должна быть не выше, чем контрольных классов.

Таблица 1.1 Этап Цель Результат Метод

Констатирующий Выявление состоя-

ния проблемы в практике

Обоснование актуаль-ности темы исследо-

вания

Анкетирование, интер-вьюирование, хроно-метраж, тестирование

Поисковый

Разработка мето-дики и проверка

эффективности ее фрагментов

Методика обучения (конкретному виду деятельности, кон-

кретной теме и т. п.)

Наблюдение, анкетиро-вание, хронометраж,

экспертная оценка, те-стирование

Обучающий Проверка гипотезы исследования

Скорректированная методика

Анкетирование, тести-рование, экспертная

оценка

Контрольный

Подтверждение результатов обу-чающего экспе-римента

Скорректированная методика, рекомен-дации по внедрению

Тестирование


ПУ

13

Сравнение экспериментальной и традиционной методик обучения

проводится по определенным критериям, которые зависят от проверяемого свойства у обучаемых учащихся и с помощью которых это свойство достаточно четко выявляется и описывается.

Часто педагогические исследования направлены на выявление эффективности разработанной методики обучения. Критериями эффективности служат объем знаний, усвоенных учащимися, системность знаний, их осмысленность, действенность и прочность.

Под объемом знаний понимают сумму фактов, правил, понятий, законов, которые должны быть усвоены учащимися. Чтобы оценить объем усвоенных знаний, составляют эталон, представляющий собой совокупность элементов знаний, и считают, сколько элементов знаний усвоил тот или иной ученик. В этом случае коэффициентом усвоения является отношение числа элементов знаний, усвоенных учеником, к числу элементов знаний, входящих в эталон.

Показателем системности знаний является понимание учащимися внутренней логики материала, умение располагать его в определенной последовательности, соотносить одни факты с другими. Выявить наличие системности знаний позволяют задания по выводу формул, получению следствий, по решению логических задач.

Показателем осмысленности знаний является правильность и убедительность суждений, умение ответить на видоизмененные вопросы, применить знания к решению задач. Установить уровень осмысленности знаний можно, включив в проверочные работы соответствующие задачи.

О действенности знаний позволяет судить умение учащихся переносить знания и виды деятельности на другие области, применять их в разнообразной деятельности.

Прочность знаний можно оценить по объему знаний через несколько месяцев после изучения того или иного вопроса.

1.3. Содержание методической подготовки учителя физики

Содержание методики преподавания физики составляют общие вопросы (ее теоретические основы), вопросы изучения отдельных тем курса (так называемая частная методика), методика и техника школьного физического эксперимента.

К общим вопросам методики относятся цели и задачи преподавания физики, содержание и структура курса, методологические и психологические основы обучения физике, связь ее изучения с жизнью, эксперимент в курсе физики, развитие мышления и формирование научного мировоззрения учащихся, воспитание учащихся и развитие их творческих способностей, методы обучения и формы организации занятий по физике и др.

В частной методике рассматриваются содержание каждой темы курса, последовательность изучения материала, пути формирования понятий, методы


ПУ

14

раскрытия содержания законов и теорий, применение физического эксперимента, т. п.

Методика и техника школьного физического эксперимента позволяет экспериментальным путем раскрывать сущность изучаемых явлений и процессов. Выделяют следующие виды учебного физического эксперимента: демонстрационный эксперимент, фронтальные лабораторные работы, экспериментальные задачи, домашние эксперименты и наблюдения.

ТЕМА 2. Научные основы построения предмета «Физика»

в учреждениях общего среднего образования 2.1. Общие, дидактические и частнометодические принципы

отбора содержания предмета «Физика» Учебный предмет «Физика» состоит из двух компонентов:

содержательного (система физических и вспомогательных знаний) и процессуального (способы деятельности и формы организации учебного процесса).

Для конструирования курса физики применяются общенаучные, дидактические и частно-методические принципы. Эти принципы позволяют определить содержание учебного материала курса физики средней школы, выбрать систему его расположения (линейную, концентрическую, ступенчатую или спиральную); выделить стержневую идею для группировки вокруг нее учебного материала (в существующем курсе физики – это формы движения материи и физические теории); использовать структуру научного познания (его цикличность) в учебном познании и др.

Основу школьного курса физики составляют физические теории, которые позволяют сформировать у учащихся представление о современной физической картине мира.

Курс физики связан с другими учебными предметами хронологическими (предшествующими, сопутствующими и перспективными) и содержательными (фактическими, понятийными и теоретическими) связями.

В основе построения курса физики в средних общеобразовательных учреждениях лежит системно-деятельностный (личностно ориентированный) подход, который предполагает:

1. формирование и развитие в ходе образовательного процесса социально-личностных ориентаций, включающих общекультурное и личностное развитие учащихся, понимание ценностно-нравственного значения образования, знание идеологических, нравственных ценностей общества и государства и умение следовать им, чувство ответственности и личной перспективы, социальную мобильность и оптимизм;

2. формирование и развитие специальных предметных (знаниевых) ориентаций: знания, умения, навыки, опыт творческой деятельности, ценностные установки, специфичные для физики как науки и как учебного


ПУ

15

предмета; умение самостоятельно приобретать знания и синтезировать новое знание на основе усвоенных элементов системы физических знаний;

3. формирование и развитие в ходе образовательного процесса системных ориентаций (способов деятельности, применимых как в рамках образовательного процесса, так и в реальных жизненных ситуациях), создающих базис для непрерывного самообразования и предстоящей профессиональной деятельности.

Реализация концепции содержания образования по учебному предмету «Физика» в современных условиях предполагает:

1. подготовку учащихся к жизни в современных социально-экономических условиях;

2. формирование гражданской позиции, умения противостоять негативным явлениям в общественной жизни;

3. приоритет здорового образа жизни; 4. готовность к осознанному профессиональному выбору с учётом

потребностей экономики республики (рабочие кадры, специалисты со средним специальным образованием);

5. готовность к продолжению образования. Основными общенаучными принципами, выраженными в виде

определенных требований, являются следующие: − разработка и построение курса физики должно осуществляться на ос-

нове современной физической картины мира; − курс физики должен строиться на основе взаимосвязи содержания

классической и релятивистской физики, сочетании макрофизического и микро-физического уровней изучения физических явлений и процессов; связи детер-минизма и статистических представлений при описании физических явлений;

− в учебном предмете “физика” должны быть представлены все элемен-ты знаний физики-науки (научные факты, понятия, законы, теории, физическая картина мира);

− содержательный и процессуальный компоненты физики (учебного предмета) должны быть взаимосвязаны, в каждом из них должна отражаться физика-наука (как система знаний и как деятельность);

− цели обучения и содержание курса физики должны соответствовать различным уровням ее изучения в школе (базовому, профильному и углублен-ному). При этом необходимо учитывать преемственность в обучении, возраст-ные особенности учащихся, их способности, познавательные интересы и др.

Вместе с общенаучными принципами при конструировании курса физики учитываются закономерности процесса обучения, которые выражаются в виде дидактических принципов.

Содержание учебного предмета «Физика» строится на основных дидактических принципах развивающего обучения и воспитания:

1. научности и доступности, 2. систематичности и последовательности, 3. связи теории с практикой


ПУ

16

Принцип научности предполагает соответствие содержания курса физики современному уровню развития физической науки, соответствие логики изложения материала закономерностям научного познания. Принцип системности знаний предполагает формирование в сознании учащихся структурных связей, адекватных связям между знаниями внутри научной теории, в отличие от принципа систематичности, который предполагает установление логических связей между элементами знаний.

Учет дидактических принципов при конструировании курса физики предполагает, что его содержание и структура обеспечивает реализацию этих принципов в процессе обучения физике. Иными словами, для реализации каждого дидактического принципа в процессе обучения существуют критерии отбора и структурирования учебного материала в курсе физики (например, реализация принципа систематичности достигается установлением логических связей между элементами физических знаний).

Отбор содержания и построение курса физики осуществляется также на основе частно-методических принципов.

Частнометодические принципы: − преемственности с естественно-научным пропедевтическим учебным

предметом «Человек и мир», в котором формируются первичные представления о научной картине мира;

− генерализации учебного материала (объединение изучаемого матери-ала на основе важнейшего атрибута материи – движения, при котором главное внимание уделяется изучению основных фактов, понятий, законов, теорий и методов физической науки, обобщению широкого круга физических явлений на основе теории);

− линейного построения, предполагающего изучение учебного материа-ла в соответствии с уровнем подготовки учащихся, их познавательными и воз-растными возможностями;

− деятельностного подхода, предусматривающего теоретическую и экспериментальную учебно-познавательную и учебно-исследовательскую дея-тельность учащихся, формирование умений выдвижения гипотез, выбора моде-лей и установления границ их применимости, а также интерпретации результа-тов наблюдений и экспериментов;

− гуманизации и гуманитаризации, предполагающих изучение физики в контексте общечеловеческой культуры и исторического развития цивилизации.

2.2. Принцип генерализации

Сущность этого принципа генерализации заключается в том, что для отбора содержания и его структурирования выделяется одна или несколько стержневых идей и вокруг них группируется учебный материал. В качестве объединяющих идей курса физики могут выступать формы движения материи, фундаментальные и частные физические теории; понятия (например, взаимодействие и энергия); концепции (например, вещество и поле); законы сохранения; физические поля; идея строения вещества и др.


ПУ

17

Объединяющей идеей современного школьного курса физики нашей страны выбраны формы движения материи и физические теории. Такими теориями являются: классическая механика, классическая электродинамика, термодинамика и статистическая физика, квантовая физика (квантовая механика и квантовая электродинамика). Это позволяет не только сообщать учащимся знания, но и формировать у них умения объяснять физические явления и процессы, предсказывать их развитие, выявлять новые закономерности, делать выводы. Таким образом, такая группировка учебного материала обеспечивает теоретический (наряду с эмпирическим) уровень учебного познания, включающего основные элементы научного познания.

Кроме того, объединение учебного материала вокруг физических теорий (основного компонента физической картины мира) способствует формированию целостного представления о физической картине мира и тем самым формирует научное мировоззрение.

В заключение отметим, что согласно принципу генерализации знаний, учебный материал группируется не в соответствии с логикой исторического развития науки-физики, а на основе психологических и педагогических закономерностей развития физических знаний в сознании учащихся. Так, например, свойства газов были открыты и изучены учеными разных стран в разное время (Р. Бойлем, Э. Мариоттом, Ж. Гей-Люссаком, Ж. Шарлем и др.) и представлялись как самостоятельные законы. Но в курсе физики эти законы трактуются как частные случаи уравнения Менделеева – Клапейрона, которое в свою очередь является следствием основного уравнения молекулярно-кинетической теории газов. Подобные ситуации существуют при построении механики на основе законов Ньютона; при изучении электродинамики на основе уравнений Максвелла; при конструировании раздела «Квантовая фи-зика» и др.

2.3. Принцип цикличности

Принцип цикличности используется для разработки эффективной структуры процесса учебного познания, его связи с научным познанием. Известно, что научное познание имеет циклический характер и следующую структуру, т.е. этапы познания (рисунок 2):

− накопление фактов и их анализ; − абстрагирование и построение модели; − исследование, получение выводов и следствий; − применение знаний.


ПУ

18

Структуру научного познания можно использовать в учебном познании с целью развития мышления и творческих способностей учащихся. В таком случае структура учебного познания будет включать следующие этапы:

− анализ фактов, наблюдения, эксперименты; − постановка проблемы, формулировка гипотезы, построение модели,

формирование понятий, законов, правил, принципов и др.; − получение выводов и следствий; − применение знаний, объяснение явлений, решение задач и др. Принцип цикличности особенно последовательно реализуется в учебном

познании в том случае, когда учебный материал группируется вокруг физических теорий, так как структурные элементы физической теории соответствуют этапам познания в науке – физике и в обучении.

2.4. Способы расположения учебного материала.

Возможны три способа расположения материала в курсе физики: линейный, концентрический и ступенчатый.

Линейный способ предполагает, что каждая тема или раздел изучается в курсе только один раз. Курс в этом случае начинается с механики и завершается вопросами современной физики. Создание линейного курса физики для средней школы принципиально невозможно из-за того, что учащиеся базовой школы не владеют математическим аппаратом, необходимым для изучения на требуемом уровне, например, механики, а также преимущественно конкретно-образное мышление учащихся этого возраста не позволяет формировать у них теоретические обобщения.

Таким образом, можно утверждать, что линейное построение курса физики является недостаточно эффективным и малоприемлемым.

Второй способ расположения материала в курсе является концентрический. В соответствии с ним все темы и разделы курса физики изучаются дважды на разных уровнях I и II (рис. 8). Для первичного изучения выделяются элементарные сведения всех разделов курса физики, а при вторичном изучении полученные знания дублируются, расширяются и углубляются. В этом случае происходит дублирование материала, что нельзя признать целесообразным из-за ограниченного числа часов, отведенных на изучение физики.

Третий способ – ступенчатое расположение материала. В этом случае

некоторые темы курса изучаются только один раз либо в базовой, либо в


ПУ

19

старших классах средней школы (например, гидро- и аэростатика изучается только в базовой школе, а свойства полупроводников – только в средней школе), другие темы изучаются дважды (например, молекулярная физика и термодинамика, законы постоянного тока и др.). Ступенчатое построение курса оказывается наиболее эффективным, поскольку позволяет учесть познавательные возможности учащихся и избежать излишнего дублирования учебного материала.

Курс физики средней школы может быть построен на ступенчатой основе. В этом случае учебный материал делится по степени трудности на две (или три) части, которые изучаются на разных ступенях обучения I и II (рисунок).

При этом некоторые темы (разделы) А изучаются один раз только на

первой ступени обучения, другие темы (разделы) Б изучаются только на второй ступени обучения. Наконец, имеются темы (разделы) В учебный материал которых распределяется между разными ступенями, и предусматривается не повторное изучение материала первой ступени, а развитие курса физики на основе знаний этой ступени, осуществляется преемственность в обучении. Ступенчатое построение оказывается достаточно эффективным, так как обеспечивает высокий научный уровень курса физики, взаимосвязь с другими учебными предметами, позволяет учесть познавательные возможности учащихся и избежать излишнего дублирования.

Одним из вариантов ступенчатого построения является спиральное построение курса физики. В этом случае к одному и тому же разделу возвращаются несколько раз, повторяя ранее изученный материал, постепенно расширяя и углубляя знания учащихся.

Базовый курс физики в нашей стране построен на спирально-линейной основе, обеспечивающей повторение, углубление и расширение учебного материала с учетом доступности его восприятия и познавательных возможностей учащихся.

ТЕМА 3. Цели обучения физике в учреждениях

общего среднего образования 3.1. Система целей обучения физике

Цели обучения физике вытекают из целей общего образования и конкретизируют последние на своем уровне. В свою очередь, цели изучения


ПУ

20

конкретного материала следуют из целей обучения физике и конкретизируют их.

Цели общего образования обусловлены потребностями общества на современном этапе его развития и следуют из социального заказа общества школе. В качестве глобальной цели часто выделяют цель всестороннего и гармонического развития личности. При этом под гармонически развитой личностью понимается человек, обладающий глубокими и прочными знаниями, умениями самостоятельно пополнять их и применять на практике, научным мировоззрением, готовый к труду и общественной деятельности, сознательному выбору профессии.

Цели общего образования не остаются неизменными, их изменение связано с социально-экономическим развитием общества и соответственно с изменением социального заказа. В связи с этим меняются цели обучения физике, их значимость и иерархия.

Целями изучения учебного предмета физика являются: − ознакомление с методами познания природы: наблюдение природных

явлений, ознакомление с физическими моделями, описывающими явления; описание и обобщение результатов наблюдений; использование простых изме-рительных приборов и сборка несложных экспериментальных установок для изучения физических явлений; представление результатов наблюдений и изме-рений с помощью таблиц, графиков и выявление на этой основе эмпирических закономерностей; ознакомление с границами их применимости;

− развитие представлений: о физике как части общечеловеческой куль-туры, её значимости для общественного прогресса; об идеях и методах физиче-ской науки; о физике как форме описания и методе познания действительности;

− воспитание убеждённости в познаваемости окружающего мира, в необходимости разумного использования достижений науки и технологий для дальнейшего развития человеческого общества, уважения к творцам науки и техники; отношение к физике как к элементу общечеловеческой культуры.

Задачами изучения учебного предмета на ІІ ступени общего среднего образования являются:

− освоение знаний о механических, тепловых, электромагнитных, све-товых и квантовых явлениях, величинах, характеризующих эти явления, зако-нах, которым они подчиняются, о методах научного познания природы и фор-мирование на этой основе представлений о физической картине мира;

− овладение умениями проводить наблюдения природных явлений, опи-сывать и обобщать результаты наблюдений, использовать простые измеритель-ные приборы для изучения физических явлений; представлять результаты наблюдений или измерений с помощью таблиц, графиков и выявлять на этой основе эмпирические зависимости; применять полученные знания для объясне-ния разнообразных природных явлений и процессов, принципов действия важ-нейших технических устройств, для решения физических задач;

− развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей в процессе решения интеллектуальных проблем, физических за-


ПУ

21

дач и выполнения экспериментальных исследований; способности к самостоя-тельному приобретению новых знаний по физике в соответствии с жизненными потребностями и интересами;

− приобретение умений и навыков: в решении практических задач, свя-занных с использованием физических знаний, в рациональном природопользо-вании и защите окружающей среды, обеспечении безопасности жизнедеятель-ности человека.

Задачами изучения учебного предмета на ІІІ ступени общего среднего образования являются:

− формирование научного мировоззрения учащихся и воспитание убеж-дённости в познаваемости окружающего мира, понимания того, что гуманное использование достижений физики и современных технологий способствует развитию цивилизации и росту благосостояния и общей культуры каждого че-ловека;

− формирование умений и навыков моделирования явлений и объектов, использования измерительной техники для изучения физических явлений, по-строения физических моделей, объясняющих причины возникновения явлений и описывающих их характеристики, понимания физических законов и теорий, границ их применимости;

− формирование умений и навыков в решении практических задач, ис-пользования физических знаний в рациональном природопользовании и защите окружающей среды;

− воспитание средствами предмета активной жизненной позиции, го-товности к профессиональному самоопределению, продолжению образования.

3.2. Способы определения целей при изучении физики

Цели образования в средней школе определяются на трех уровнях, которые отличаются степенью их общности. Такими целями являются:

− общие цели образования; − цели изучения курса физики; − конкретные цели уроков физики. Общие цели представляют социальный заказ общества школе, выражают

его потребности в сфере образования на данном этапе своего развития и опре-деляют стратегию педагогической деятельности. Эти цели реализуются в виде учебного плана школы, в котором определяется количество часов (уроков) на изучение каждого учебного предмета.

Цели (и задачи) изучения курса физики задаются учебной программой, в которой определяется содержание обучения и требования к подготовке учащихся (что ученики должны представлять, знать, понимать, применять, владеть экспериментальными и практическими умениями и др.). Эти цели обучения конкретизируются с учетом содержания каждой темы курса физики.

Конкретные цели изучения учебного материала (урока или системы уроков) реализуются в учебниках, учебных пособиях, сборниках задач, дидактических материалах и др.


ПУ

22

Цели обучения всех уровней взаимосвязаны и взаимозависимы. Так, учебные цели курса физики разрабатываются на основе общих целей образования, а цели изучения конкретного материала (уроков физики) следуют из целей изучения курса физики и конкретизируют их.

Общие цели образования изменяются с развитием общества, и это приводит к изменению целей обучения физике. Так, в последнее время значительное внимание уделяется развитию мышления и творческих способностей учащихся, формированию мотивов учения, экологическому образованию, овладению компьютерной техникой и др.

Один из вариантов определения целей обучения физике опирается на принятую в практической дидактике классификацию, в соответствии с которой цели делятся на образовательные, воспитательные и развивающие. К образовательным целям в этом случае относят формирование знаний основ физики, знаний о методах познания; формирование экспериментальных умений, умений применять знания к решению задач и т.п. К воспитательным − формирование научного мировоззрения, политехническое образование, эстетическое, нравственное воспитание и т.п. К развивающим целям относят развитие мышления, самостоятельности и пр.

Цели обучения в виде его конечных результатов формулируются в учебных программах. В них выделены понятия, законы и формулы, а также практические применения изученного, которые учащиеся должны знать, и практические умения (решать задачи и пользоваться приборами), которые должны быть у них сформированы.

Стремление задать цели обучения в виде конечных результатов привели к разработке различных таксономий, представляющих перечень целей и их определенную иерархию. Чтобы разработать систему целей на основе конечных результатов обучения, в различных странах проводились многочисленные исследования. Эти исследования привели к созданию различных таксономий (иерархий) целей обучения, представляющих собой систему (перечень) взаимосвязанных целей, расположенных последовательно по нарастающей степени сложности (Греческое слово «таксономия» означает расположение объектов по какому-либо закону, например по степени их сложности).

3.3. Таксономии целей обучения физике

В дидактике наибольшую известность и распространение получила таксономия целей обучения американского ученого Б.С. Блума и его коллег. Выделено шесть категорий целей: 1. знание (информация), 2. понимание (трансформация, интерпретация, экстраполяция), 3. применение общих принципов в новых ситуациях, 4. анализ (умение осуществлять деление целого на элементы и части, вскрывая их связи и отношения), 5. синтез (умение объединять отдельные элементы в целое, обладающее новым качеством, получение новой структуры) и 6. оценка (умение рассмотреть истинность идей, работ, условий и т.п. на основе имеющихся или созданных критериев).


ПУ

23

Эта таксономия, как и любая другая классификация, не свободна от недостатков. В частности, в ней отсутствует такая категория, как решение проблем, или виды осуществления творческой, исследовательской деятельности. Такие операции, как анализ и синтез, располагаются в соответствии с данной таксономией после понимания, в то время как понимание без анализа и синтеза невозможно. Поэтому польский дидакт В.Оконь предлагает следующую таксономию: 1. информация; 2. анализ и синтез; 3. понимание; 4. применение; 5. оценка. Эта таксономия также достаточно противоречива, поскольку анализ и синтез входят в понимание – это те мыслительные операции, которые обеспечивают понимание и свидетельствуют о нем, а применение знаний может осуществляться как на репродуктивном уровне (деятельность по образцу), так и на творческом (самостоятельное решение проблем).

В дидактике общепризнанной является таксономия целей обучения, предложенная В. П. Беспалько, который выделяет четыре уровня обучения и соответственно четыре уровня усвоения знаний, которые отражают требования к результатам обучения: I уровень – узнавание объектов, свойств, процессов данной области явлений действительности (знания-знакомства) при повторном восприятии ранее усвоенной информации о них или действий с ними; II уровень – репродуктивное действие (знания-копии) путем самостоятельного воспроизведения и применения информации о ранее усвоенной ориентировочной основе для выполнения известного действия; III уровень – продуктивное действие – деятельность по образцу на некотором множестве объектов (знания-умения); в этом случае испытуемым добывается субъективно новая информация в процессе самостоятельного построения или трансформации известной ориентировочной основы (алгоритма) для выполнения нового действия; IV уровень – творческое действие, выполняемое на любом множестве объектов путем самостоятельного конструирования ориентировочной основы для деятельности (знания-трансформации); в процессе этой деятельности добывается объективно новая информация.

Большая работа в области таксономии целей обучения физике ведется польскими учеными. Одной из них является таксономия П. Карпинчика, учитывающая рассмотренные выше таксономии и специфику учебного предмета «физика». Его таксономия приведена в таблице 3.1.

Таблица 3.1 Категория Подкатегория

Знание

Запоминание

• Распознавать и называть физические факты • Пользоваться физическим языком, символикой • Воспроизводить физические формулы, определе-

ния понятий, формулировки законов, сущность теорий

Понимание • Различать понятия, законы, принципы, положения

теорий


ПУ

24

• Выполнять сравнение, классификацию, упорядо-чивание

• Объяснять, описывать, интерпретировать • Обнаруживать роль физики в общественных изме-

нениях, в технике, в других науках Умение

Применение знаний в ти-

пичных ситу-ациях

• Наблюдать явления, измерять величины • Пользоваться изученными примерами для решения

похожих задач • Применять понятия, законы и теории для решения

типовых проблем • Пользоваться таблицами, каталогами, графиками,

математической символикой

Применение знаний в про-блемных си-

туациях

• Замечать проблемы и находить способы их реше-ния

• Интерпретировать данные и формулировать обоб-щения

• Применять научные методы физики (индукцию, дедукцию) для решения новых проблем

• Строить и проверять теоретические модели Задать цели обучения физике можно описательно без использования

какой-либо классификации или описательно с применением классификации и через конечные результаты обучения в виде перечня типовых задач или действий, которые должны научиться выполнять учащиеся в результате обучения. Заданные таким образом цели называют операциональными.

3.4. Основные цели обучения физике

1. Формирование глубоких и прочных знаний. В программе по физике для общеобразовательной школы задача

формирования глубоких и прочных знаний формулируется как необходимость овладения учащимися знаниями об экспериментальных фактах, понятиях, законах, теориях, методах физической науки; о современной научной картине мира; о широких возможностях применения физических законов в технике и технологии.

Эти элементы знаний могут быть усвоены на разных уровнях. Наиболее удобной для практических целей является система уровней усвоения, основанная на таксономии Б.Блума и применительно к физике четко представленная П. Карпинчиком. В соответствии с ней выделяют: I уровень – запоминание знаний; II уровень – понимание знаний; III уровень – применение знаний в знакомой ситуации; IV уровень – применение знаний в новой ситуации.

В курсе физики по каждой теме выделены основные, обязательные для усвоения элементы знаний и элементы знаний, являющиеся второстепенными,


ПУ

25

которые учитель вводит и объясняет, но может спрашивать не у всех учащихся. Именно усвоения основного материала следует добиваться от учащихся, не загружая их память множеством частных фактов.

2. Политехническое обучение и профессиональная ориентация. В практике работы школы сложились следующие формы и методы

реализации политехнического обучения в процессе преподавания физики: − объяснение учителем практических приложений физических законов

и явлений; − демонстрация принципов действия машин и технических установок; − демонстрация теле- и видеофильмов с физико-техническим содержа-

нием; − решение задач с технико-производственными данными; − лабораторные и фронтальные практические работы, содержанием ко-

торых является изучение технических объектов, приборов и пр.; − проведение экскурсий на производство; − организация самостоятельных наблюдений, конструирования, техни-

ческих разработок (в классе и дома); − организация внеклассного чтения популярной научно-технической

литературы и выставок такой литературы в школе. Политехнический характер процесса обучения физике создает

определенные возможности для проведения профориентационной работы. Структура профориентационной работы очень разнообразна и во многом дискуссионная. К наиболее существенным компонентам профориентации относятся следующие: 1) ознакомление учащихся с отраслями народного хозяйства и с основными массовыми профессиями, 2) организация целенаправленной деятельности школьников по подготовке к сознательному выбору профессии, 3) консультирование учащихся по вопросам выбора профессии и трудоустройства.

3. Формирование научного мировоззрения. Можно выделить следующие основные направления или компоненты

формирования мировоззрения при обучении физике. Первым компонентом можно считать формирование фундамента мировоззрения – системы обобщенных, имеющих философское звучание, знаний о природе и ее познании человеком.

Если же человек уверен в истинности своих взглядов, стремится и умеет отстаивать свою точку зрения, то можно говорить и об убеждениях по определенным вопросам. Итак, вторым компонентом этой деятельности является формирование взглядов и убеждений, соответствующих диалектико-материалистическому пониманию природы и процесса ее познания.

Помимо обобщенных знаний, взглядов и убеждений, им соответствующих, у учащихся должен быть сформирован определенный стиль мышления. Поэтому в качестве третьего компонента формирования мировоззрения является развитие диалектического мышления учащихся. Ядром диалектического мышления является умение мыслить противоречиями.


ПУ

26

Следовательно, на уроках физики надо стремиться научить учащихся «видеть» единство и борьбу противоположностей в физических явлениях и использовать это «видение» в процессе познания.

4. Развитие мышления учащихся. Развитие личности учащегося, прежде всего, предполагает развитие его

мышления. Учитывая специфику содержания физического образования, в наибольшей степени возможно развитие научного, теоретического мышления, основными, принципиальными чертами которого являются:

− понимание возможности одновременного существования диалектиче-ски противоположных свойств объекта, явления и умение оперировать диалек-тическими противоречиями;

− понимание взаимосвязи, взаимообусловленности явлений и умение выявлять и анализировать эти взаимосвязи;

− умение рассматривать объект или явление в развитии, постоянном движении;

− понимание конкретности знания, истинности его в определенных условиях;

− понимание взаимосвязи качественных и количественных изменений; − умение видеть в развитии научного знания проявление отрицания. 5. Формирование у учащихся мотивов учения и познавательных

интересов. Мышление так же, как учебно-познавательная деятельность, вызывается

потребностями, которые превращаются в мотивы, стимулирующие эту деятельность. Мотивы можно разделить на две большие группы: социальные и познавательные.

Социальные мотивы – побуждения, связанные с различными взаимодействиями учащихся с другими субъектами, как в данный момент, так и в будущем. Познавательные мотивы – побуждения, связанные с содержанием и процессом учебной деятельности

Одним из наиболее действенных познавательных мотивов является познавательный интерес. Познавательный интерес развивается наиболее эффективно, если он проходит последовательно следующие этапы: любопытство – любознательность – эпизодический интерес – устойчивый познавательный интерес – направленность личности.

Для возникновения познавательного интереса наиболее существенно создание внешних условий, позволяющих получить большое количество впечатлений и информации, а также накопление минимума знаний и некоторого опыта, дающего возможность начать соответствующую деятельность.

6. Экологическое образование учащихся. Традиционно в курсе школьной физики рассматриваются вопросы

механики, молекулярной физики, электродинамики, оптики, атомной и ядерной физики, в которые естественным образом могут войти вопросы экологического содержания.


ПУ

27

Важной задачей экологического образования на уроках физики является развитие мышления учащихся в области разумного природопользования и охраны окружающей среды.

ТЕМА 4. Структура и содержание предмета «Физика»

в учреждениях общего среднего образования. 4.1. Система физического образования в учреждениях

общего среднего образования Республики Беларусь При разработке содержания физического образования учитывают:1.

общие принципы единства содержательной, структурной и организационной сторон обучения физике на разных ступенях общего среднего образования, 2. дидактические принципы.

Содержание физического образования должно удовлетворять интересам и запросам учащихся.

Изучение физики начинают с VI класса. На второй ступени общего среднего образования (VI–IX классы)

содержание учебного предмета строится по линейному принципу, в соответствии с которым учебный материал каждого последующего раздела является логическим продолжением того, что изучалось на предыдущем этапе. Это позволит сохранить системность в построении содержания учебного предмета и непрерывный режим его изучения.

На третьей ступени общего среднего образования (X–XI классы) содержание учебного предмета предусматривает более глубокое изучение фундаментальных физических теорий, усиление их прикладного значения в жизни современного общества.

Содержание физического образования на каждой ступени общего среднего образования 1. должно отражать: а. современные достижения физики, б. взаимоотношения и взаимосвязи человека и общества с окружающей средой; 2. обеспечивать а. освоение учащимися знаний о физических закономерностях; б. овладение умением применять знания; 3. быть согласованным с содержанием математики и других естественно-научных дисциплин.

Необходимо сохранить национальные традиции обучения, такие как: 1) систематический характер изложения программного материала; 2) рассмотрение качественных, расчётных, графических,

экспериментальных задач и исследований как главных средств обучения.

4.2. Структура и содержание физики II и III ступеней обучения II ступень обучения Физика и физические методы изучения природы Физика – наука о природе. Физика и техника. Связь физики с другими

науками. Роль физики в создании научной картины мира. Методы исследования в физике. Физические тела, явления, величины. Физические законы.


ПУ

28

Использование моделей при изучении физических явлений. Измерение физических величин. Измерительные приборы. Прямые и косвенные измерения физических величин. Международная система единиц. Понятие о точности измерения. Погрешности прямых измерений.

Механические явления Механическое движение. Основная задача механики. Материальная

точка. Система отсчёта. Относительность движения. Путь. Перемещение. Равномерное и неравномерное движения. Скорость. Сложение скоростей. Ускорение. Равномерное вращение. Центростремительное ускорение.

Взаимодействие тел. Инерция. Масса. Плотность вещества. Сила. Равнодействующая сила. Законы динамики Ньютона. Гравитационные силы. Закон всемирного тяготения. Сила тяжести. Центр тяжести. Вес тела. Невесомость. Движение тела под действием силы тяжести. Упругие деформации. Силы упругости. Закон Гука. Силы трения.

Импульс. Закон сохранения импульса. Реактивное движение. Механическая работа и мощность. Кинетическая и потенциальная энергии. Закон сохранения механической энергии. Момент силы. Условия равновесия тел с закреплённой осью вращения. Простые механизмы. Рычаги. Блоки. Коэффициент полезного действия (КПД) простых механизмов. Давление. Закон Паскаля. Гидростатическое давление. Атмосферное давление. Закон Архимеда. Условия плавания тел.

Тепловые явления Дискретность строения вещества. Экспериментальное подтверждение

дискретного строения вещества. Молекулы. Атомы. Тепловое движение частиц вещества. Взаимодействие частиц вещества. Твёрдое, жидкое, газообразное состояния вещества. Внутренняя энергия. Температура. Тепловое расширение. Работа и теплопередача. Виды теплопередачи. Количество теплоты. Удельная теплоёмкость вещества. Горение. Удельная теплота сгорания топлива. Плавление и кристаллизация. Удельная теплота плавления. Испарение и конденсация. Кипение. Удельная теплота парообразования.

Электромагнитные явления Электризация тел. Электрические заряды и их взаимодействие.

Электрическое поле. Элементарный заряд. Проводники и диэлектрики. Постоянный электрический ток. Сила электрического тока. Напряжение. Электрическое сопротивление. Удельное сопротивление. Закон Ома для участка электрической цепи. Последовательное и параллельное соединения проводников. Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля – Ленца. Постоянные магниты. Взаимодействие магнитов. Магнитное поле. Магнитное поле Земли. Магнитное поле тока.

Световые явления Источники света. Прямолинейность распространения света. Скорость

распространения света. Отражение света. Закон отражения света. Зеркала. Преломление света.

Призма. Линзы. Фокусное расстояние и оптическая сила тонкой линзы.


ПУ

29

Глаз как оптическая система. Близорукость, дальнозоркость. Коррекция зрения.

Требования к уровню подготовки учащихся за период обучения на уровне общего базового образования.

Учащийся должен знать: явления: − равномерное и равноускоренное движения, равномерное вращение,

инерция, гравитационное взаимодействие, трение, деформация; теплопровод-ность, конвекция, излучение, нагревание и охлаждение, плавление и кристалли-зация, испарение и конденсация, кипение, электризация тел, электрические вза-имодействия, электрический ток, магнитные взаимодействия; отражение света, преломление света;

физические модели, понятия и величины: − радиус-вектор; путь, перемещение, скорость, ускорение, период и ча-

стота вращения, масса, плотность, сила, давление, импульс, работа, мощность, энергия, внутренняя энергия, температура, удельная теплоёмкость, количество теплоты, удельная теплота сгорания, удельная теплота плавления, удельная теплота парообразования; сила электрического тока, электрическое напряже-ние, электрическое сопротивление, удельное электрическое сопротивление; фо-кусное расстояние линзы, оптическая сила линзы, мнимое и действительное изображения, близорукость, дальнозоркость;

законы, принципы, правила и постулаты: − законы динамики Ньютона, принцип относительности Галилея, закон

всемирного тяготения, закон Гука, правило моментов сил, законы сохранения энергии и импульса, закон Паскаля, закон Архимеда, закон Ома для участка це-пи, закон Джоуля – Ленца, закон отражения света, принцип обратимости свето-вых лучей;

уметь: Пользоваться измерительными приборами: линейкой, мензуркой,

секундомером, весами, динамометром, термометром, манометром, барометром, амперметром, вольтметром.

Проводить измерения (прямые и косвенные), выражать результаты измерений в единицах Международной системы следующих величин: длина, промежуток времени, масса, плотность, скорость, сила, коэффициент трения, жёсткость пружины, момент силы, КПД простого механизма, ускорение, период и частота вращения, температура, количество теплоты, удельная теплоёмкость, сила электрического тока, электрическое напряжение, электрическое сопротивление, фокусное расстояние и оптическая сила тонкой линзы.

Вычислять случайную и систематическую погрешности прямых измерений физических величин.

Применять знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни для:


ПУ

30

− обеспечения безопасности жизни при использовании бытовой техни-ки;

− сознательного выполнения правил безопасного движения транспорт-ных средств и пешеходов;

− экономии всех видов энергии; владеть: навыками по решению качественных, графических и расчётных задач: – на определение характеристик равномерного, равноускоренного

движений (в том числе свободного падения тел), равномерного вращения; – на определение различных физических величин с применением законов

Ньютона, Архимеда и Гука, закона всемирного тяготения, законов сохранения энергии и импульса, теоремы об изменении кинетической энергии;

– на определение сил трения (сопротивления); – на применение правила моментов; – на определение различных физических величин при переходах ве-

щества из одного агрегатного состояния в другое; – на определение характеристик электрических цепей с использованием

закона Ома для участка цепи и закономерностей последовательного и параллельного соединений проводников;

– на определение работы и мощности электрического тока с использованием закона Джоуля – Ленца;

– на применение свойства прямолинейного распространения света, закона отражения света, на построение изображений в плоском зеркале и тонкой линзе, на вычисление оптической силы тонкой линзы.

III ступень обучения Содержание образования на III ступени также включает в себя

содержание образования на II ступени. Механические явления Колебательное движение. Гармонические колебания. Амплитуда, период,

частота, фаза колебаний. Уравнение гармонических колебаний. Пружинный и математический маятники. Превращения энергии при гармонических колебаниях. Свободные и

вынужденные колебания. Резонанс. Распространение колебаний в упругой среде. Волны. Частота и длина

волны, скорость распространения волны. Звук. Тепловые явления Основные положения молекулярно-кинетической теории. Макро- и

микропараметры. Идеальный газ. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа. Закон Дальтона. Температура. Температурные шкалы.

Уравнение состояния идеального газа. Изотермический, изобарный и изохорный процессы.

Насыщенный пар. Влажность воздуха.


ПУ

31

Строение и свойства твёрдых тел и жидкостей. Поверхностное натяжение.

Термодинамическая система. Внутренняя энергия, количество теплоты и работа в термодинамике. Внутренняя энергия одноатомного идеального газа.

Первый закон термодинамики. Применение первого закона термодинамики к изопроцессам в идеальном

газе. Адиабатный процесс. Тепловые двигатели. КПД тепловых двигателей. Электромагнитные явления Закон сохранения электрического заряда. Взаимодействие электрических

зарядов. Закон Кулона. Электростатическое поле. Напряжённость электростатического поля. Поле точечного заряда. Графическое изображение электростатических полей. Принцип суперпозиции. Потенциальность электростатического поля. Потенциал и разность потенциалов электростатического поля. Напряжение. Связь между напряжением и напряжённостью однородного электростатического поля. Потенциал электростатического поля точечного заряда и системы точечных зарядов.

Проводники в электростатическом поле. Диэлектрики в электростатическом поле. Диэлектрическая

проницаемость вещества. Электроёмкость. Конденсаторы. Электроёмкость плоского конденсатора. Энергия электростатического поля конденсатора. Электрический ток. Условия существования электрического тока.

Электродвижущая сила (ЭДС) источника тока. Закон Ома для полной электрической цепи. КПД источника тока. Электрический ток в металлах. Зависимость сопротивления металлов от

температуры. Электрический ток в электролитах. Законы электролиза Фарадея. Электрический ток в газах. Самостоятельный и несамостоятельный

разряды. Электрический ток в полупроводниках. Собственная и примесная проводимости полупроводников. Электронно-дырочный переход.

Действие магнитного поля на проводник с током. Взаимодействие проводников с током. Индукция магнитного поля. Закон Ампера. Графическое изображение магнитных полей. Принцип суперпозиции магнитных полей. Движение заряженных частиц в магнитном поле. Сила Лоренца. Магнитный поток. Явление электромагнитной индукции. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца.

Явление самоиндукции. Индуктивность. Энергия магнитного поля катушки с током. Колебательный контур. Свободные электромагнитные колебания в

контуре. Формула Томсона. Превращения энергии в колебательном контуре. Вынужденные электромагнитные колебания. Переменный электрический ток. Действующие значения силы тока и напряжения. Преобразование переменного тока. Трансформатор. Электромагнитные волны и их свойства.


ПУ

32

Световые явления Преломление света. Закон преломления света. Показатель преломления.

Полное отражение. Формула тонкой линзы. Интерференция света. Дифракция света. Дифракционная решётка. Дисперсия света. Основы специальной теории относительности Принцип относительности Галилея и электромагнитные явления.

Постулаты Эйнштейна. Преобразования Лоренца. Пространство и время в специальной теории относительности.

Закон взаимосвязи массы и энергии. Квантовая физика Фотоэффект. Экспериментальные законы внешнего фотоэффекта. Фотон.

Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Давление света. Опыты Резерфорда. Ядерная модель атома. Квантовые постулаты Бора. Излучение и поглощение света атомами. Протонно-нейтронная модель строения ядра атома. Энергия связи

атомного ядра. Ядерные реакции. Законы сохранения в ядерных реакциях.

Энергетический выход ядерных реакций. Радиоактивность. Закон радиоактивного распада. Альфа-, бета-

радиоактивность, гамма-излучение. Деление тяжёлых ядер. Цепные ядерные реакции. Ядерный реактор.

Реакции ядерного синтеза. Ионизирующие излучения. Элементы дозиметрии. Элементарные частицы и их взаимодействия. Ускорители заряженных

частиц. Требования к уровню подготовки учащихся за период обучения на уровне

общего среднего образования. Требования к уровню подготовки учащихся за период обучения на уровне

общего среднего образования включают в себя требования к уровню подготовки учащихся за период обучения на уровне общего базового образования.

Учащийся должен знать: явления: − поверхностное натяжение, электролиз, самостоятельный и несамосто-

ятельный разряды, электромагнитная индукция, самоиндукция; электромагнит-ные колебания, переменный электрический ток, электромагнитные волны, ин-терференция, дифракция, дисперсия; фотоэффект, радиоактивность, радиоактивный распад, деление ядер;


ПУ

33

физические модели, понятия и величины: − математический и пружинный маятники, точечный источник света,

тонкая линза, ядерная модель атома, протонно-нейтронная модель ядра; ампли-туда, период, частота и фаза колебаний, резонанс, длина волны, средняя квад-ратичная скорость, насыщенные и ненасыщенные пары, влажность воздуха, точка росы, кристаллические и аморфные тела, поверхностное натяжение, тер-модинамическая система, адиабатный процесс, нагреватель, рабочее тело, хо-лодильник, КПД теплового двигателя, силовые линии электрического поля, ли-нии магнитного поля, электрическая напряжённость, электрический потенциал, разность потенциалов, электроёмкость, диэлектрическая проницаемость, энер-гия электростатического поля конденсатора, электродвижущая сила (ЭДС), собственная и примесная проводимости полупроводников, электронно-дырочный переход, индукция магнитного поля, магнитный поток, электромаг-нитная индукция, ЭДС индукции, ЭДС самоиндукции, индуктивность, энергия магнитного поля, колебательный контур, свободные колебания, амплитудные и действующее значения силы и напряжения переменного тока, трансформатор, когерентность, интерференция, дифракция, дисперсия, показатель преломле-ния; фотон, фотоэффект, красная граница фотоэффекта, работа выхода, давле-ние света, основное и возбуждённое энергетические состояния атома, ядерная реакция, энергия связи, дефект масс, энергетический выход ядерной реакции, период полураспада;

законы, принципы, правила и постулаты: − первый закон термодинамики, закон Дальтона, законы идеального га-

за, закон сохранения электрического заряда, закон Кулона, принцип суперпози-ции для электрических полей, закон Ома для полной цепи, законы электролиза Фарадея, закон Ампера, закон электромагнитной индукции, правило Ленца, за-кон преломления света, постулаты Эйнштейна, следствия из преобразований Лоренца, закон взаимосвязи массы и энергии, законы внешнего фотоэффекта, постулаты Бора, закон радиоактивного распада, законы сохранения в ядерных реакциях;

уметь: Пользоваться измерительными приборами: психрометром, гигрометром,

мультиметром. Проводить измерения (прямые и косвенные), выражать результаты

измерений в единицах Международной системы следующих величин: основные характеристики гармонических колебаний, параметры состояния идеального газа, влажность воздуха, поверхностное натяжение; ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока; длина волны видимого света, показатель преломления вещества, фокусные расстояния собирающих и рассеивающих линз.

Применять знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни для:

− предупреждения опасного воздействия на организм человека электри-ческого тока и электромагнитных излучений;


ПУ

34

− оценки безопасного радиационного фона; − осуществления грамотных действий по охране окружающей среды; владеть: навыками по решению качественных, графических и расчётных задач: – на определение амплитуды, периода, частоты колебаний пружинного и

математического маятников, энергии, смещения и фазы гармонических колебаний, длины и скорости волны;

– на определение количества вещества, давления, температуры, плот-ности, объёма и концентрации молекул, средней квадратичной скорости и средней кинетической энергии хаотического движения молекул, абсолютной и относительной влажности воздуха, поверхностного натяжения;

– на определение работы, количества теплоты и изменения внутренней энергии идеального газа, КПД тепловых двигателей;

– на определение сил электростатического взаимодействия зарядов, напряжённости и потенциала электростатического поля, на движение и равновесие заряженных частиц в электростатическом поле, на определение ёмкости плоского конденсатора, энергии электростатического поля конденсатора;

– на определение характеристик полной электрической цепи; – на проводимость различных сред, расчётные задачи с использованием

законов электролиза Фарадея; – графически изображать магнитные поля, определять направления

индукции магнитного поля, сил Ампера и Лоренца, определять силу Ампера, силу Лоренца и характеристики движения заряженной частицы в однородных электрическом и магнитном полях, магнитный поток, ЭДС индукции и самоиндукции, индуктивность катушки, энергию магнитного поля катушки;

– на определение периода электромагнитных колебаний, энергетических характеристик электромагнитных колебаний, характеристик электромагнитных волн, действующих значений силы тока и напряжения, коэффициента трансформации;

– на определение длины световой волны, порядка дифракционных максимумов, характеристик изображения в тонкой линзе; на построение хода световых лучей в призмах и плоскопараллельных пластинах, в линзах;

– на определение сокращения длины, замедления времени в различных инерциальных системах отсчёта, на применение закона взаимосвязи массы и энергии;

– на определение энергии и импульса фотона, красной границы фотоэффекта, задерживающего потенциала, работы выхода;

– на определение частоты излучения атома и длины волны излучения при переходе электрона в атоме из одного энергетического состояния в другое;

– на определение продуктов ядерных реакций, энергию связи атомного ядра, энергетического выхода ядерной реакции, периода полураспада радиоактивных веществ.


ПУ

35

4.3. Связь курса физики с другими учебными дисциплинами Межпредметные связи – это связи, которые устанавливаются между

знаниями (системами), принадлежащими различным наукам. Курс физики связан с математикой, астрономией, химией, биологией,

географией, трудовым обучением, курсами «Человек общество и государство», «Человек и мир» и др.

Межпредметные связи (физики с названными учебными предметами) способствуют решению образовательных задач, так как их реализация позволяет:

− повышать научный уровень знаний, обеспечивать их системность бла-годаря всестороннему и более глубокому изучению явлений и свойств тел;

− формировать мировоззрение учащихся, раскрывая единство матери-ального мира, взаимосвязь и взаимообусловленность явлений;

− развивать мышление учащихся на более обобщенной основе; − формировать более глубокие политехнические знания, осуществлять

экологическое образование учащихся на основе знаний из нескольких наук; − формировать общенаучные умения; − осуществлять гуманитаризацию обучения физике, предполагающую

усиление внимания к гуманитарным аспектам различных наук (мировоззренче-ским, методологическим, историко-биографическим и др.).

Межпредметные связи классифицируют по временному и информационному признакам и на этой основе выделяют хронологические и содержательные связи.

По временному признаку различают предшествующие, сопутствующие и перспективные связи.

Предшествующие связи – это связи курса физики с учебным материалом, изучавшимся в других предметах раньше (например, курс «Человек и мир»)

Сопутствующие связи – это связи между понятиями, законами, теориями, одновременно изучаемыми в разных учебных предметах (например, физика и химия: атом и его характеристики).

Перспективные связи – это связи, при которых материал курса физики является базой для изучения других предметов (например, курс «Человек общество и государство»: материя).

По информационному признаку выделяют следующие связи: − фактические: связи на уровне фактов (физика и астрономия: движение

планет); − понятийные: связи на уровне понятий (физика и химия: понятие ато-

ма, молекулы; физика и математика: понятие вектора, производной и др.); − теоретические: связи на уровне законов и теорий (молекулярно-

кинетическая теория в физике и химии). При обучении физике межпредметные связи могут быть реализованы с

помощью следующих методов, форм и средств:


ПУ

36

− использование (как опоры) при изучении нового материала по физике соответствующих знаний и умений, приобретенных учащимися ранее в различ-ных учебных предметах;

− проведение семинаров межпредметного характера (например: «Физи-ческие методы исследования в естествознании»);

− чтение лекций межпредметного характера (например: «Современные представления о пространстве и времени»);

− решение задач с межпредметным содержанием; − проведение комплексных экскурсий.

ТЕМА 5. Методы преподавания физики 5.1. Методы и методические приемы преподавания физики.

Классификация методов преподавания Для обучения физике используются разнообразные методы и

методические приемы. В дидактике методы обучения классифицируют по характеру познавательной деятельности учащихся и при этом выделяют пять методов: объяснительно-иллюстративный, репродуктивный, проблемное изложение, эвристический и исследовательский. Методы обучения классифицируют также по источнику информации и на этой основе выделяют словесные, наглядные и практические методы. Если за основу классификации выбирается методология физики, то методы обучения делят на эмпирические и теоретические. В соответствие с логикой учебного процесса методы обучения подразделяют на индуктивные и дедуктивные.

5.2. Общедидактическая система методов преподавания.

Объяснительно-иллюстративный метод обучения (или информационно-рецептивный, как его иногда называют) заключается в том, что учитель передает учащимся готовую информацию с помощью различных средств обучения, а учащиеся воспринимают, осознают и фиксируют в памяти эту информацию. Сообщение информации учитель осуществляет с помощью устного слова (рассказ, лекция, объяснение), печатного слова (учебник, учебное пособие, справочник и т.д.), наглядных средств обучения (демонстрации, кино-, видеофильмы, схемы и таблицы и т.д.), практического показа способов деятельности (проведение лабораторной работы, решение задачи, составление плана к ответу и пр.).

Объяснительно-иллюстративный метод − один из наиболее экономных способов передачи знания. Однако, его использование предполагает только осознание, восприятие и запоминание переданной информации. Данный метод часто используется в начале изучения какой-либо новой темы или нового фрагмента учебного материала. Учителю необходимо в каждом случае определить, с чего лучше начать формирование знаний − со словесного изложения, чтения текста учебника или учебного материала или с организации наглядного восприятия (учебной демонстрации, таблицы, рисунка и пр.).


ПУ

37

Решение этих вопросов зависит от характера изучаемого материала и уровня подготовленности класса, т.е. знаний, которые уже накопились у учащихся к моменту изучения нового материала. Например, изучение электрических явлений на первой ступени обучения физике традиционно начинается с объяснения учителем электризации тел. Поскольку электрические явления на уроках физики еще не рассматривались, учитель использует в процессе изложения объяснительно-иллюстративный метод. Он может начать с рассказа, объяснить происхождение термина «электричество», привлечь элементы истории физики, а затем проиллюстрировать рассказ демонстрационными опытами. Возможно и другое построение изложения материала. Учитель начинает с опытов и, поскольку явления электризации тел могут быть в какой-то степени знакомы школьникам (из курсов природоведения, из повседневного опыта), опираясь на зрительный образ и предшествующие знания, объясняет наблюдаемые явления и излагает новый учебный материал. Объяснительно-иллюстративный метод используется всегда в сочетании с другими методами обучения.

Репродуктивный метод обучения используется для формирования умений и навыков учащихся и способствует воспроизведению знаний, их применению по образцу или в несколько измененных, но опознаваемых ситуациях. Учитель с помощью системы заданий организует деятельность учащихся по неоднократному воспроизведению сообщенных им знаний или показанных способов деятельности. Само название метода характеризует деятельность только ученика, но по описанию метода видно, что он предполагает организационную, побуждающую деятельность учителя.

Репродуктивный метод проявляется при устном воспроизведении сообщенных школьникам знаний, в репродуктивной беседе при решении физических задач, также используется при организации лабораторных и практических работ. Для повышения эффективности репродуктивного метода методисты и учителя разрабатывают специальные системы упражнений, заданий (так называемые дидактические материалы), а также программированные материалы, обеспечивающие обратную связь, самоконтроль. Следует, однако, помнить, что число повторений далеко не всегда пропорционально качеству знаний, поскольку большое число однотипных заданий и упражнений снижает интерес учащихся к изучаемому материалу.

Сущность метода проблемного изложения учебного материала заключается в следующем: учитель не только организует передачу информации, но и знакомит учащихся с процессом поиска решения той или иной проблемы, показывает движение мысли от одного типа познания к другому, иллюстрирует логику этого движения, возникающие противоречия.

В курсе физики средней школы содержится много примеров учебной информации, которую целесообразно излагать, используя метод проблемного изложения. Например, рассказ о развитии взглядов на природу света представляет собой иллюстрацию движения знания от одной точки зрения к другой, ей противоположной (от ньютоновских корпускул истечения света к


ПУ

38

волновому движению света по Гюйгенсу), и далее, через новое противоречие, возврат к корпускулам-квантам и рождение идеи корпускулярно-волнового дуализма. В процессе рассказа перед учащимися раскрываются не только конечные результаты исследований, отдельные этапы их развертывания, но и связи между этапами, пути движения от одного этапа к другому через отрицание отрицания, возникновение новых идей и их теоретическая и экспериментальная проверка.

В ходе проблемного изложения ставятся проблемы (реально возникавшие в истории физики или сконструированные учителем специально), разъясняются гипотезы ученых, мысленный эксперимент, делаются выводы, исходящие из различных предположений, показываются, если возможно, реальные эксперименты или их учебные модификации, подтверждающие выводы. В итоге образуется следующая структура проблемного изложения:

1) выявление противоречия и постановка проблемы; 2) выдвижение гипотез; 3) составление плана решения; 4) процесс решения, возможные и действительные затруднения и

противоречия; 5) доказательство правильности гипотезы; 6) раскрытие значения решения для дальнейшего развития мысли или

сферы деятельности. При проблемном изложении учебного материала учитель использует

устное слово, печатные тексты (учебника или других источников), демонстрационные или фронтальные опыты и другие необходимые средства обучения. Роль этих средств зависит от того, какая с их помощью организуется познавательная деятельность учащихся.

Эвристический (или частично-поисковый) метод − это метод, при котором учитель организует участие учащихся в выполнении отдельных шагов поиска решения проблемы. Роль учителя состоит в конструировании задания, разбиении его на отдельные этапы, определении тех этапов, которые выполняют школьники самостоятельно, т.е. учитель тем или иным способом организует самостоятельную познавательную деятельность учащихся. В одних случаях школьников учат видеть проблемы, в других − строить доказательство, в третьих − делать выводы из изложенных или продемонстрированных фактов, в четвертых – высказывать гипотезы, в пятых − составлять план проверки высказанного предположения и т.д. Иначе говоря, организуется поэлементное усвоение опыта творческой деятельности, овладение отдельными этапами решения проблемных задач.

Одной из форм эвристического метода обучения является эвристическая беседа. В отличие от репродуктивной беседы эвристическая требует от учащихся не только воспроизведения своих знаний, но и осуществления небольшого творческого поиска. При эвристической беседе учитель направляет поиск, последовательно ставит проблемы или подпроблемы, формулирует противоречия, дает конфликтные ситуации, строит этапы беседы, а учащиеся


ПУ

39

самостоятельно ищут решение возникающих на каждом этапе беседы частей проблемы.

Практически любой урок может быть организован с использованием эвристического метода. Однако, чем старше учащиеся, тем эффективнее приобщение их к самостоятельному творческому процессу. Например, рассмотрим использование частично-поискового метода при изучении опытов Герца и Столетова по фотоэффекту. Для обнаружения фотоэффекта используется электрометр с цинковой пластиной, которая освещается электрической дугой. Учитель заряжает пластину сначала положительным зарядом, затем отрицательным. Причину того, что разряжается только отрицательно заряженная цинковая пластина, учитель просит учеников найти самостоятельно. В этом состоит первый этап самостоятельного поиска учащихся. Далее учитель продолжает демонстрации и ставит перед учащимися следующую подпроблему: на пути светового потока помещается обыкновенное стекло, и отрицательно заряженная пластина не теряет электроны. Учащимся предлагается самостоятельно объяснить причину наблюдаемого явления. Увеличивая световой поток, учитель демонстрирует независимость наблюдаемого явления (отрицательно заряженная цинковая пластина не разряжается) от интенсивности излучения. Этот третий этап исследования приводит учащихся к противоречию: наблюдаемое явление нельзя обосновать, пользуясь волновой теорией света. Невозможно объяснить, почему световые волны малой частоты не могут вырвать электроны, если даже амплитуда волны велика и, следовательно, велика сила, действующая на электроны. Возникает проблемная ситуация: противоречие между новыми знаниями, полученными в результате наблюдения опытного факта, и знаниями предшествующими. Используя возникшую проблемную ситуацию, учитель переходит к объяснению законов фотоэффекта, продолжая, по мере возможности, включать учащихся в решение отдельных подпроблем. Таким образом, использование эвристического метода обучения позволяет учителю не только объяснять новый учебный материал, но и приобщать учащихся через частичный поиск к опыту творческой деятельности.

Сущность исследовательского метода заключается в организации учителем поисковой, творческой деятельности учащихся для решения новых проблем и проблемных задач. Кроме того, он обеспечивает овладение методами научного познания в процессе деятельности по поиску этих методов. Характер заданий при исследовательском методе может быть самым разным: классные лабораторные работы и домашние практические задания; решение аналитических проблем; задания кратковременные и предполагающие необходимым определенный срок (неделю, месяц); задания групповые и индивидуальные и т.д. Основным условием организации исследовательских заданий любого типа является прохождение учащимися всех или большинства этапов процесса исследования (с учетом требований посильности и доступности предлагаемых заданий). Этими этапами являются:

1) наблюдение и изучение фактов и явлений;


ПУ

40

2) выяснение непонятных явлений, подлежащих исследованию (постановка проблем);

3) выдвижение гипотез; 4) построение плана исследования; 5) осуществление плана, состоящего в выяснении связей изучаемого

явления с другими; 6) формулирование решения, объяснения; 7) проверка решения; 8) практические выводы о возможном и необходимом применении

полученных знаний.

5.3. Частнометодическая система: объяснительно-иллюстративный, репродуктивный,

проблемный, эвристический и исследовательский методы Как было указано ранее частно-методическая система методов обучения

физике делится на три большие группы: словесные, наглядные и практические методы обучения.

Словесными называют методы, применяя которые учитель передает знания учащимся главным образом посредством слова с иллюстрацией физических явлений или наглядных пособий (по мере надобности). К ним относятся методы устного изложения материала (рассказ, объяснение, беседа, лекция), а также работа с книгой (учебником, справочниками, дидактическими материалами и пр.). Общим для всех методов является то, что они используют одно и то же средство обучения – слово, устное или письменное, – и применяются преимущественно при сообщении учащимся нового материала.

Рассказом называется последовательное изложение фактического материала, относящегося к изучаемой теме. На уроках физики рассказ используется учителями во всех классах для ознакомления учащихся с физическими законами и их использованием, с историей физики и фактами из жизни и деятельности ученых, с основными принципами устройства технических объектов и пр. Следует иметь в виду, что длительность монологического изложения материала должна быть строго дозирована и учитывать возрастные особенности учащихся. Так, на первой ступени обучения физике целесообразно использовать рассказ продолжительностью 10–15 мин; в течение этого времени сохраняется активное внимание учащихся. Рассказ на уроках физики обычно сопровождается показом демонстраций, таблиц и рисунков, поясняющих учебный материал, а также фрагментов кинофильмов, диафильмов, компьютерных учебных программ и т.д.

Объяснение – это такое изложение учебного материала, при котором учитель анализирует, обосновывает, доказывает, а не просто излагает новую информацию, как при рассказе. Учитывая характер физического материала, метод объяснения следует использовать гораздо чаще, чем рассказ.

Школьная лекция, в отличие от рассказа и объяснения, характеризуется большей длительностью изложения учебного материала; она ставит своей


ПУ

41

целью обобщенное раскрытие сравнительно большого по объему материала. Используется с целью изложения нового материала (особенно эффективно использование лекций в системе лекционно-семинарских занятий), на повторительно-обобщающих уроках, где проводится обобщение и систематизация знаний учащихся, а также на обобщающих занятиях в конце изучения темы или курса физики. Лекционный метод обучения требует от учащихся, особенно на начальных стадиях, достаточно больших усилий. Учителю необходимо научить школьников воспринимать информацию в течение длительного времени (один, иногда два урока подряд) и фиксировать ее в форме конспекта. Поэтому перед началом изложения учитель сообщает план лекции, чтобы учащиеся могли следить за ходом мысли преподавателя и последовательностью раскрытия темы. Изложение материала должно быть очень четким, сопровождаться демонстрациями и другими средствами обучения, записями на доске.

Беседой принято называть «вопросно-ответный» метод обучения. Используется с целью сообщения новых знаний, актуализации старых и закрепления вновь полученных, для проверки и оценки знаний, при обсуждении результатов фронтальных и лабораторных работ и т.д. Беседа – весьма сложный метод обучения. Для успеха ее проведения необходимо: вопросы учителя должны быть краткими и точными; задаваться в логической последовательности; должны заставить ученика задуматься, вспомнить, выделить из общего знания требуемое, произвести сравнение, анализ; общее число вопросов должно быть небольшим, но достаточным для достижения дидактической цели. При подготовке конспекта урока учителю рекомендуется записывать вопросы, так как именно в письменном виде становится очевидной грамотность и точность формулировки вопроса, логическая последовательность всей системы вопросов. Из требований к ответам учащихся следует назвать прежде всего полноту ответов, также ответы должны быть осознанными и аргументированными, отражать самостоятельность мышления.

В группе наглядных методов главную роль играет демонстрация учителем явлений и предметов, а слово приобретает иное значение: им учитель направляет ход наблюдений и логику мышления учащихся, комментирует отдельные стороны явлений и процессов, уточняет правильность восприятий учащихся. Учащиеся, наблюдая, осмысливают результаты наблюдений, экспериментальные факты, делают выводы, получают новые знания.

К практическим методам обучения относят лабораторные работы, физические практикумы, внеклассные опыты и наблюдения, работу с раздаточным материалом, решение задач. В процессе применения этих методов учащиеся не только получают новые знания, но и приобретают экспериментальные, измерительные, исследовательские навыки, навыки в применении знаний к решению задач. Учитель при этом инструктирует учащихся, указывает цели работы, направляет ее, проверяет ход работы, помогает сделать выводы. В ряде случаев ученики пользуются составленными учителем инструкциями, указаниями, алгоритмами. В деятельности учащихся преобладает практическая работа, в ходе которой особую роль играет


ПУ

42

самостоятельный мыслительный процесс, позволяющий осуществить поиск данных, решить задачу.

5.4. Теоретические и эмпирические методы

преподавания физики Теоретический и эмпирический методы обучения физике реализуются в

различных формах занятий на уроке: беседа, рассказ, лекция; работа с книгой, (учебником, справочником и др.); демонстрация опытов, кинофильмов и применение других средств обучения; лабораторные занятия; экскурсии. Выбор учителем соответствующих методов обучения осуществляется с учетом наиболее короткого пути ученического познания, наиболее рационального сочетания (с точки зрения целей обучения) теоретического знания и эксперимента, индукции и дедукции, логических и интуитивных умозаключений в их диалектическом единстве.

Процесс познания, как уже говорилось ранее, осуществляется на двух уровнях: эмпирическом и теоретическом. Для эмпирического уровня познания характерны следующие методы: наблюдение, выдвижение гипотезы, абстрагирование и идеализация, экспериментальная проверка гипотезы, анализ результатов, эмпирическое обобщение. На теоретическом уровне познания преобладают методы: теоретический анализ, выдвижение гипотезы, моделирование, мысленный эксперимент, теоретическое обобщение, дедуктивные выводы и т.д. Понять логику методов познания и соответствующих методов и приемов обучения, а также установить методические пути перехода от одного этапа процесса познания к другому помогает гносеологическая формула цикла познания: факты – гипотеза – теоретические следствия – эксперимент.

В процессе обучения физике школьников учат наблюдать явления в окружающей природе или в ходе демонстрируемых учителем опытов. Наблюдение и описание опытных фактов учащиеся проводят при выполнении лабораторных и фронтальных работ, в физическом практикуме, в домашних опытах. В результате сравнения и анализа наблюдаемых явлений учащиеся приходят к эмпирическим обобщениям на основе индукции, т. е. на основании знания об отдельных предметах данного класса получают общий вывод, содержащий какое-нибудь знание о всех предметах класса. Следует иметь в виду, что индуктивный вывод носит вероятностный характер, поскольку опыт не может охватить всех возможных случаев.

Индукция достаточно широко используется в преподавании физики как прием объяснения учителем нового материала: в процессе рассказа, лекции, эвристической беседы, через обсуждение результатов фронтальных работ и пр. В процессе работы (уяснения информации, анализа и сравнения результатов демонстрационных опытов или самостоятельных практических работ и т.д.) учащиеся учатся построению индуктивных обобщений. Индуктивный подход к изложению учебного материала более целесообразен на начальных этапах обучения физике. Например, традиционно индуктивно вводится зависимость


ПУ

43

силы тока от напряжения. Результаты эксперимента с различными проводниками дают возможность ученикам сделать вывод о том, что сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на концах проводника.

Широкое использование индукции на первой ступени обучения физике вполне методически оправданно: уровень развития мышления учащихся еще недостаточно высок, поэтому движение от конкретного к абстрактному, от наблюдения к эмпирическому обобщению представляется учителю предпочтительным. Изучение «правила рычага», зависимости сопротивления проводника от его длины, площади поперечного сечения и рода материала и многого другого обычно происходит с использованием индуктивного умозаключения. При этом анализируемые результаты наблюдений могут иметь числовое значение, но могут быть и качественными

Однако, как следует из психологии, эмпирические обобщения способствуют развитию лишь формально-логического, конкретно-образного мышления учащихся. Для развития научного, диалектического мышления необходимо знакомить школьников с применяемыми в физике теоретическими методами познания, среди которых: абстрагирование, идеализация, моделирование, мысленное экспериментирование, метод аналогий, дедукция и т.д.

Мысленное отвлечение от ряда свойств предметов (явлений) и отношений между ними либо выделение существенных свойств и отношений носит название абстрагирования. Абстракция как один из основных приемов умственной деятельности характерна и для эмпирического и для теоретического уровней познания (соответственно формальная и содержательная абстракции). В процессе обучения физике школьники учатся абстрагировать сложные природные явления путем отвлечения от несуществен-ных сторон и признаков. Любое физическое понятие, физическая величина, закон физики – результат абстрагирования. Объясняя понятие равномерного движения, учитель показывает школьникам отличие абстрактного понятия от реального движения, с которым они встречаются в повседневной жизни или эксперименте.

С процессом абстрагирования непосредственно связана идеализация, т.е. мысленное конструирование понятий об объектах, не существующих в действительности, но для которых имеются прообразы в реальном мире. В результате абстрагирования от свойств и отношений, присущих предметам реальной действительности, образуются научные идеализации (инерция, упругий удар, гармоническое колебание, абсолютно черное тело и пр.). В этом смысле идеализация тесно связана с методом моделирования.

Моделирование является одним из широко применяемых методов познания действительности. Смысл моделирования заключатся в замене исследуемого объекта другим, специально для этого изданным, но сохраняющим характеристики реального объекта, необходимые для его изучения. В физических исследованиях моделирование как метод познания всегда широко использовалось. Создание модели идеального газа дало толчок развитию молекулярно-кинетической теории газа и помогло объяснить


ПУ

44

эмпирические газовые законы (Бойля – Мариотта, Гей-Люссака, Шарля). Математические модели Максвелла позволили построить единую теорию электромагнетизма. Модель атома Резерфорда – Бора благодаря своей «полуклассичности» стала одной из первых моделей современной физики и послужила толчком развития квантовой физики и т.д.

В школьном курсе физики широко представлены самые разнообразные физические модели: материальная точка, абсолютно упругое тело, идеальный газ, кристаллическая решетка, математический маятник, световой луч и пр. В процессе обучения очень важно показать учащимся, что один реальный объект может быть замещен различными моделями в зависимости от целей исследования и, следовательно, существенных сторон отображаемого моделью объекта. Например: свойства света в процессе его распространения и взаимодействия с веществом могут описываться двумя моделями – корпускулярной и волновой. Не менее важно показать школьникам, как менялись модели в процессе познания. Так, на смену модели Томсона пришла планетарная модель, последнюю сменила модель Резерфорда – Бора и т. д.

Самостоятельно моделировать физические явления и процессы школьники учатся в процессе решения задач, когда при анализе условия они должны выделить в конкретной ситуации ту модель, к которой далее может быть применен соответствующий физический закон. Например, прежде чем использовать закон Клапейрона – Менделеева при решении задачи, учащиеся должны обосновать правомерность замены реального газа идеальным (т.е. подтвердить условие не слишком высокого давления и не слишком низких температур). Решая задачи по электростатике и рассчитывая силу взаимодействия электрических зарядов, учащиеся должны убедиться в том, что ситуация, описываемая в условии, позволяет реальные заряды считать точечными, как того требует закон Кулона.

Особая роль в обучении физике принадлежит так называемым учебным моделям. Для более осознанного восприятия учащимися физических объектов или явлений в ряде случаев их заменяют специально сконструированными наглядными моделями (модель броуновского движения, модели опыта Штерна и давления газа, модели электрических и магнитных полей с помощью железных опилок, модель продольной и поперечной волн и другие).

С моделированием связан метод мысленного экспериментирования, представляющий собой анализ ситуации, которую невозможно осуществить реально. Классическим примером мысленного эксперимента в физике является мысленный опыт Галилея – рассуждение о движении тела по наклонной плоскости и по горизонтальной поверхности.

Важную роль в научном познании (и на эмпирическом и на теоретическом уровнях) играет метод аналогий. Например, метод аналогии используется при изложении электромагнитных колебаний. Прежде всего, устанавливается аналогия между величинами: смещением и зарядом; скоростью и силой тока; ускорением и изменением силы тока; массой и индуктивностью и т.д. В практике обучения физике аналогия часто используется для иллюстрации трудных понятий и законов. По сути дела, это те


ПУ

45

же учебные модели, но в них физическое явление заменяется более простым, наглядным для учащихся. Так, движение тока в электрической цепи, последовательное и параллельное соединения проводников, роль источника тока в цепи часто поясняются учителями с помощью гидродинамической аналогии. Понятие ЭДС хорошо иллюстрируется с помощью механической модели-аналогии, в которой по спиралеобразной наклонной плоскости скатывается шарик (для возвращения шарика в исходное положение его поднимают, совершая работу против сил тяжести, и т.д.).

Умозаключение, в процессе которого происходит переход от посылок к выводам путем теоретических рассуждений, носит название дедукции. Исходным моментом дедукции являются некоторые суждения (посылки), из которых по тем или иным правилам логики выводятся другие суждения (следствия, выводы). Например, специальная теория относительности Эйнштейна строится на двух постулатах. Это теоретические посылки. Все следствия СТО – и кинематические и динамические – получаются дедуктивным методом, использующим законы логики, физики и математики. Выводы теории можно считать истинными, но, поскольку истинность постулатов недоказуема, необходимо иметь их опытное подтверждение. Обширная совокупность фактов и экспериментов (например, прямое экспериментальное подтверждение в физике элементарных частиц получило релятивистское замедление времени) дала возможность подтвердить справедливость всех выводов и предсказаний Эйнштейна.

На уроках физики учитель достаточно широко пользуется дедукцией при объяснении нового материала, когда из общих теоретических положений выводятся частные случаи, а также при обсуждении с учащимися следствий и выводов в результате анализа того или иного теоретического материала. Теоретическое знание как наиболее обобщенное подвергается анализу, и в результате получаются следствия. Так, объединенный газовый закон вводился ранее в школьных учебниках как результат обобщения эмпирических законов изопроцессов; сегодня же методисты отдают предпочтение дедуктивному выводу газовых законов из объединенного закона или уравнения Клапейрона – Менделеева. Факт существования законов Бойля – Мариотта, Гей-Люссака и Шарля является подтверждением правильности полученного дедуктивного вывода. Метод дедукции используется при выводе закона Архимеда, объяснении принципа действия гидравлической машины, выводе закона Ома на основе электронной теории, объяснении невесомости, перегрузок и др.

Опыт работы учителей физики показывает, что использование дедуктивных приемов в процессе обучения способствует пониманию учащимися физического знания как системы, в которой существует определенная взаимосвязь между отдельными элементами, а также пониманию методов и способов получения этого знания и его структурирования, в то же время дедуктивные приемы активизируют учебную деятельность учащихся, помогают их осознанному отношению к методам учебного познания и знанию в целом.


ПУ

46

Однако, индукция и дедукция диалектически взаимосвязаны. Процесс познания невозможно ограничить использованием лишь одного из методов.

ТЕМА 6. Формы организации процесса

преподавания физики 6.1. Система форм организации учебных занятий по физике Основной организационной формой обучения в школе является урок.

Урок – это организационная форма обучения, при которой учитель в течение точно установленного времени руководит коллективной познавательной деятельностью постоянной группы учащихся (класса) с учетом особенностей каждого из них, используя методы и средства работы, создающие благоприятные условия для того, чтобы все ученики овладели основами изучаемого предмета, а также для воспитания и развития школьников.

Современный урок физики – это такая форма организации процесса обучения, при которой компоненты системы урока (содержание учебного материала, методы обучения и формы организации учебного процесса) существуют в строгой взаимосвязи и определяются целью урока (схема 6.1).

Схема 6.1

Основываясь на логике процесса обучения, дидактических и

методических принципах обучения физике и закономерностях преподавания, определены основные правила организации современного урока физики.

Первое правило – определить цель урока. Поскольку в уроке отражаются развивающая, образовательная, воспитательная функции образовательного процесса, целесообразно сформулировать образовательную цель (усвоение новых физических знаний, формирование умений и пр.), воспитательную цель (формирование мировоззрения, политехническое, эстетическое и нравственное воспитание и пр.) и цель развития (формирование приемов умственной деятельности, умения самостоятельно решать проблемы и пр.).

Второе правило – подготовить содержание учебного материала, т.е. определить его объем и сложность в соответствии с поставленной целью и

Цель

Урок физики

Содержание учебного мате-

риала

Методы и средства обу-

чения

Формы организа-ции учебного про-

цесса РЕПОЗИТОРИЙ БГ

ПУ

47

возможностями учащихся; установить связь с ранее изученным материалом и способами умственных и практических действий; определить систему задач, практических и самостоятельных заданий для учащихся; подготовить оборудование для урока (демонстрационный эксперимент, раздаточные материалы и пр.).

Третье правило – уточнить тип и вид урока. Последовательность решения дидактических задач должна приводить к достижению всех целей урока.

Четвертое правило – выбрать наиболее эффективное сочетание методов и приемов обучения в соответствии с поставленными целями, содержанием учебного материала и уровнем подготовленности учащихся.

Пятое правило – определить структуру урока, соответствующую целям, содержанию и методам обучения. Урок должен характеризоваться четкостью организации отдельных этапов урока (начало урока, актуализация знаний, изучение нового материала, закрепление и повторение, контроль знаний, домашнее задание и т.д.) и целостностью. Обязательно должна быть определена единая логика деятельности учителя и учащихся.

Система учебных занятий по физике включает в себя кроме уроков, которые проводятся в соответствии со школьным расписанием, такие организационные формы, как практические занятия, факультативные занятия, разнообразные формы внеклассных занятий: экскурсии, посещение лекций в культурно-просветительных учреждениях (например, в планетарии), вечера, конференции и т.д.

6.2. Классификация различных типов

учебных занятий по физике Существует достаточно много различных классификаций уроков,

зависящих от оснований классификации – по составу урока, этапам его проведения, его содержанию, способам проведения и т.д. Наиболее эффективной и логически стройной представляется классификация уроков по цели организации занятий. В соответствии с этой классификацией все уроки разделены на уроки:

− Урок изучения нового материала − Урок формирования умений и навыков − Урок применения знаний, умений, навыков − Урок обобщения и систематизации знаний − Урок проверки, оценки и коррекции знаний − Комбинированный урок


ПУ

48

2. ПРАКТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

Семинарские занятия ТЕМА: Демонстрационный эксперимент

в преподавании физики Вопросы для обсуждения:

1. Место и роль учебного эксперимента в системе методов преподавания физики.

2. Методика проведения демонстрационного эксперимента. 3. Требования к проведению демонстрационного эксперимента. 4. Требования к технике безопасности при постановке

демонстрационного эксперимента. 5. Средства, повышающие эффективность демонстрационного

эксперимента. 6. Отличие объекта эксперимента от объекта демонстрации. 7. Этапы проведения демонстрационного эксперимента. 8. Техника и технология учебного физического эксперимента в

учреждениях общего среднего образования, его психолого-педагогические основы и дидактические функции.

9. Выбор оптимального сочетания демонстрационного эксперимента с другими видами наглядности.

10. Умения и навыки, которыми должен владеть учитель для демонстрации эксперимента.

11. Мысленный эксперимент в преподавании физики. 12. Принципы комплектования кабинета физики оборудованием,

предназначенным для учебного эксперимента. 13. Критерии отбора демонстраций, лабораторных работ и

экспериментальных исследований. 14. Макроструктура деятельности учителя по подготовке, проведению и

анализу результатов учебного физического эксперимента.

Индивидуальные практические задания 1. Подготовить фрагмент урока с использованием

демонстрационного эксперимента (по плану) в 7 классе по теме: 1. Равномерное движение. Скорость. Единицы скорости. 2. Сила. 3. Сложение сил. Равнодействующая сила. 4. Трение. Сила трения. 5. Рычаг. Условие равновесия рычага. 6. Блоки. Условие равновесия. 7. Передача давления жидкостями и газами. Закон Паскаля.


ПУ

49

8. Давление жидкости, обусловленное ее весом (гидростатический парадокс).

9. Давление жидкости и газа на погруженные в них тела. 10. Закон Архимеда. в 8 классе по теме: 1. Способы изменения внутренней энергии. 2. Теплопроводность. 3. Конвекция. 4. Излучение. 5. Кипение жидкостей. Удельная теплота парообразования. 6. Проводники и диэлектрики. 7. Связи силы тока и напряжения. Закон Ома для участка цепи. 8. Единица сопротивления. Расчет сопротивления. 9. Последовательное соединения проводников. 10. Параллельное соединения проводников. 11. Магнитное поле (опыт Эрстеда). 12. Магнитное поле прямого проводника и катушки с током. 13. Отражение света. 14. Преломление света. План описания ДЭ: 1. Название. 2. Возможная дидактическая цель. 3. Ожидаемый результат. 4. Оборудование и схема установки. 5. Этапы проведения ДЭ. 6. Результаты и их анализ. 7. Вывод. 2. Составить вопросы для обсуждения результатов

демонстрационного эксперимента. 3. Подобрать несколько демонстрационных экспериментов,

удовлетворяющих таким требованиям, как эмоциональность и кратковременность (с учетом школьной программы).

ТЕМА: Лабораторный эксперимент

в преподавании физики Вопросы для обсуждения

1. Значение лабораторных работ в курсе физики. 2. Формы организации лабораторных работ по физике в средних

общеобразовательных учреждениях.


ПУ

50

3. Организация и методика проведения фронтальных лабораторных занятий.

4. Классификация фронтальных лабораторных работ. 5. Основные этапы проведения фронтальной лабораторной работы 6. Репродуктивный, частично-поисковый и исследовательский методы. 7. Критерии оценки работы ученика при выполнении им лабораторной

работы. 8. Домашние исследовательские работы. 9. Погрешности измерений и их оценка. 10. Способы проведения лабораторных работ. 11. Система помощи учащимся при проведении лабораторного

эксперимента. 12. Применение современных электронных и технических средств. 13. Вопросы охраны труда и техники безопасности при проведении

лабораторного эксперимента по физике.

Индивидуальные практические задания I. Составить граф-схему к лабораторной работе: 1. Проверка закона сохранения механической энергии. 2. Проверка закона сохранения импульса. 3. Изучение движения тела, брошенного горизонтально. 4. Измерение коэффициента трения скольжения. 5. Проверка закона Гука. 6. Изучение движения тела по окружности. 7. Изучение закономерностей равноускоренного движения. 8. Измерение ускорения при равноускоренном движении тела. 9. Измерение фокусного расстояния и оптической силы собирающей

линзы. 10. Изучение параллельного соединения проводников. 11. Изучение последовательного соединения проводников. 12. Измерение напряжения и сопротивления проводника. 13. Сборка электрической цепи и измерение силы тока в ней. 14. Измерение удельной теплоемкости вещества. 15. Сравнение количеств теплоты при теплообмене. 16. Изучение выталкивающей силы. 17. Изучение наклонной плоскости и определение ее КПД. 18. Изучение неподвижного и подвижного блоков. 19. Проверка условия равновесия рычага. 20. Изучение силы трения. 21. Градуировка пружины динамометра. 22. Изучение неравномерного движения. 23. Измерение плотности вещества. 24. Измерение объема. 25. Измерение площади.


ПУ

51

26. Измерение длины. 27. Определение цены деления шкалы и ее пределов измерения

измерительного прибора. II. Продумать систему помощи учащемуся при подготовке и

проведении лабораторной работы. III. Разработать проблемные задания к лабораторной работе. IV. Разработать план вводного инструктажа к лабораторной работе.

ТЕМА: Подготовка учителя к учебному занятию Вопросы для обсуждения

1. Современный урок физики, требования к нему. 2. Обучающие, развивающие и воспитательные цели уроков. 3. Типы уроков. 4. Дидактическая и методическая структура уроков физики разных типов. 5. Этапы конструирования учебного занятия по физике. 6. Структура и содержание плана-конспекта учебного занятия.

Индивидуальные практические задания I. Определите возможные дидактические цели уроков по следующим

темам: 1. Блоки. Условие равновесия. 2. Давление жидкости и газа на погруженные в них тела. 3. Давление жидкости, обусловленное ее весом (гидростатический

парадокс). 4. Единица сопротивления. Расчет сопротивления. 5. Закон Архимеда. 6. Излучение. 7. Кипение жидкостей. Удельная теплота парообразования. 8. Конвекция. 9. Магнитное поле (опыт Эрстеда). 10. Магнитное поле прямого проводника и катушки с током. 11. Отражение света. 12. Параллельное соединения проводников. 13. Передача давления жидкостями и газами. Закон Паскаля. 14. Последовательное соединения проводников. 15. Преломление света. 16. Проводники и диэлектрики. 17. Равномерное движение. Скорость. Единицы скорости. 18. Рычаг. Условие равновесия рычага. 19. Связи силы тока и напряжения. Закон Ома для участка цепи.


ПУ

52

20. Сила. 21. Сложение сил. Равнодействующая сила. 22. Способы изменения внутренней энергии. 23. Теплопроводность. 24. Трение. Сила трения. II. Подготовьте фрагмент календарно-тематического плана по темам,

перечисленным в задании I, и заполните таблицу

Ном

ер у

рока

Разд

ел

Тема

и т

ип у

рока

Мет

оды

вед

ения

ур

ока

Сре

дств

а на

гляд

ност

и,

демо

нстр

ации

на

уро

ках

Сам

осто

ятел

ьная

(п

ракт

ичес

кая)

раб

ота

учащ

ихся

на

урок

е

Зада

ние

на д

ом

Исп

ольз

ован

ная

уч

ител

ем л

итер

атур

а

к ур

оку

III. Составьте план-конспект урока по одной из тем, указанных в

задании I.

ТЕМА: Проектирование образовательного процесса по физике

Вопросы для обсуждения 1. Нормативно-правовое обеспечение образовательного процесса в

учреждениях общего среднего образования. 2. Виды планирования работы учителя. 3. Особенности построения содержания учебного предмета «Физика». 4. Технология проектирования образовательного процесса по физике.

Индивидуальные практические задания I. Изучив содержание учебной программы по физике, выпишите

перечень фронтальных лабораторных работ, выполнение которых предусмотрено программой:

1. «Механическое движение и взаимодействие тел» − 7 кл.; 2. «Работа и мощность. Энергия. Простые механизмы» − 7 кл.; 3. «Давление твердых тел, газов и жидкостей» − 7 кл.; 4. «Тепловые явления» − 8 кл.; 5. «Электромагнитные явления» − 8 кл.; 6. «Световые явления» − 8 кл.; 7. «Основы кинематики» − 9 кл.; 8. «Основы динамики» − 9 кл.;


ПУ

53

9. «Законы сохранения в механике» − 9 кл. II. Используя календарно-тематическое планирование, заполните

таблицу: Класс Тема Количество часов

1) для 7 класса; 2) для 8 класса; 3) для 9 класса; 4) для 10 класса; 5) для 11 класса. III. Используя пособие «Примерное календарно-тематическое

планирование. Физика. Астрономия: V–XI классы», определите тему, которую будут изучать учащиеся на первом уроке физики во II четверти:

1) 7 кл. – «………»; 2) 8 кл. – «………»; 3) 9 кл. – «………»; 4) 10 кл. – «……..». ТЕМА: Решение задач как метод преподавания физики

Вопросы для обсуждения 1. Роль учебных задач в преподавании физики. 2. Классификация задач по физике. 3. Структура процесса решения физических задач, его основные этапы. 4. Алгоритмический подход к решению задач по физике. 5. Методика проведения занятий по решению задач (виды занятий,

организационные формы и т.д.).

Индивидуальные практические задания I. Составить граф-схемы 2 (двух) задач на тему: 1. Сила. Условия равновесия. Момент силы. Сложение и разложение

сил. 2. Второй закон Ньютона. 3. Закон Гука. 4. Силы трения. Силы сопротивления среды. 5. Движение тела под действием силы тяжести. 6. Закон всемирного тяготения. 7. Импульс тела. Импульс системы тел. Закон сохранения импульса. 8. Работа силы. Мощность. 9. Потенциальная энергия. Кинетическая энергия. 10. Закон сохранения энергии. 11. Криволинейное движение.


ПУ

54

12. Путь, перемещение и координата тела при прямолинейном движении с постоянным ускорением.

13. Ускорение. Скорость при прямолинейном движении с постоянным ускорением.

14. Напряжение. Работа сил электрического поля по перемещению заряда. 15. Закон Ома для участка электрической цепи. Электрическое

сопротивление. 16. Работа и мощность тока. Закон Джоуля – Ленца. 17. Преломление света. Линзы. 18. Кипение жидкостей. Удельная теплота парообразования. 19. Плавление и кристаллизация. 20. Горение. Удельная теплота сгорания топлива. 21. Расчет количества теплоты при нагревании и охлаждении. 22. Закон Архимеда. Условия плавания тел. 23. Атмосферное давление. Измерение атмосферного давления. 24. Простые механизмы. Коэффициент полезного действия. 25. Рычаг. Условие равновесия рычага. 26. Потенциальная энергия. 27. Кинетическая энергия. 28. Сила тяжести. Сила упругости. Вес тела. II. Подобрать типовые задачи по теме, определить уровень их

сложности и решить: 1. Атмосферное давление. Измерение атмосферного давления. 2. Второй закон Ньютона. 3. Горение. Удельная теплота сгорания топлива. 4. Движение тела под действием силы тяжести. 5. Закон Архимеда. Условия плавания тел. 6. Закон всемирного тяготения. 7. Закон Гука. 8. Закон Ома для участка электрической цепи. Электрическое

сопротивление. 9. Закон сохранения энергии. 10. Импульс тела. Импульс системы тел. Закон сохранения импульса. 11. Кинетическая энергия. 12. Кипение жидкостей. Удельная теплота парообразования. 13. Криволинейное движение. 14. Напряжение. Работа сил электрического поля по перемещению заряда. 15. Плавление и кристаллизация. 16. Потенциальная энергия. 17. Потенциальная энергия. Кинетическая энергия. 18. Преломление света. Линзы. 19. Простые механизмы. Коэффициент полезного действия. 20. Путь, перемещение и координата тела при прямолинейном движении

с постоянным ускорением.


ПУ

55

21. Работа и мощность тока. Закон Джоуля – Ленца. 22. Работа силы. Мощность. 23. Расчет количества теплоты при нагревании и охлаждении. 24. Рычаг. Условие равновесия рычага. 25. Сила тяжести. Сила упругости. Вес тела. 26. Сила. Условия равновесия. Момент силы. Сложение и разложение

сил. 27. Силы трения. Силы сопротивления среды. 28. Ускорение. Скорость при прямолинейном движении с постоянным

ускорением. III. Составить контрольную работу по теме и решить ее: 1. Единицы измерения физических величин. Измерительные приборы.

Измерение длины и площади. 2. Основные понятия молекулярной теории строения вещества. Масса.

Плотность вещества. 3. Механическое движение. 4. Взаимодействие тел. Сила. 5. Работа и мощность. Энергия. Простые механизмы. 6. Давление. 7. Расчет количества теплоты при нагревании и охлаждении. Горение.

Плавление. 8. Электрическое сопротивление. Закон Ома. 9. Электрические явления. 10. Световые явления. 11. Равномерное и неравномерное движение. Сложение скоростей. 12. Кинематика. 13. Динамика. 14. Законы сохранения. 15. Основы МКТ. Идеальный газ. 16. Основы термодинамики. 17. Электростатика. 18. Магнитное поле. Электромагнитная индукция. 19. Механические колебания и волны. 20. Электромагнитные колебания и волны. 21. Оптика. 22. Квантовая физика. 23. Электрические явления. 24. Световые явления. 25. Равномерное и неравномерное движение. Сложение скоростей. 26. Кинематика. 27. Динамика.


ПУ

56

ТЕМА: Самостоятельная работа учащихся по физике

Вопросы для обсуждения: 1. Виды самостоятельной работы учащихся. 2. Дидактические принципы и требования к организации

самостоятельной работы. 3. Методика организации самостоятельной работы учащихся. 4. Самостоятельная работа учащихся с учебной литературой. 5. Домашняя самостоятельная работа учащихся. 6. Формирование у учащихся обобщенных познавательных умений. 7. Особенности организации самостоятельной работы учащихся в

старших классах.

Индивидуальные практические задания I. Спланировать самостоятельную работу учащихся по пяти уровням

сложности по темам, решить ее: 1. Гармонические колебания. 2. Переменный электрический ток. Трансформатор. 3. Интерференция и дифракция света. 4. Закон преломления света. Формула тонкой линзы. 5. Фотоэффект. 6. Атомная физика. 7. Энергия связи ядра. Ядерная физика. Радиоактивность. 8. Основное уравнение МКТ. 9. Первый закон термодинамики. 10. Закон Кулона. Напряженность электростатического поля. 11. Работа сил электрического поля. Потенциал. Разность потенциалов. 12. Постоянный электрический ток. 13. Индукция магнитного поля. Сила Ампера. Сила Лоренца. 14. Закон сохранения импульса. Работа силы. Мощность. 15. Законы Ньютона. 16. Сила. Условия равновесия. 17. Равноускоренное движение. 18. Равномерное движение. 19. Прямолинейность распространения света. Отражение света. 20. Напряжение. Сила электрического тока. 21. Электризация тел. Электрический заряд. Строение атома. 22. Внутренняя энергия. Теплопроводность. Конвекция. 23. Гидростатическое давление. Сообщающиеся сосуды. 24. Работа. Мощность. Кинетическая и потенциальная энергия. Закон

сохранения механической энергии. 25. Сила упругости. Вес тела. Единицы силы. Сложение сил. 26. Равномерное прямолинейное движение.


ПУ

57

27. Измерение объема. Тепловое расширение. Температура. 28. Основные физические понятия. Действия над физическими

величинами. II. Разработать систему заданий по формированию у учащихся

умений пользоваться учебным пособием по темам: 1. Механическое движение и взаимодействие тел. 2. Работа и мощность. Энергия. Простые механизмы. 3. Давление твердых тел, газов и жидкостей. 4. Тепловые явления. 5. Электромагнитные явления. 6. Световые явления. 7. Основы кинематики. 8. Основы динамики. 9. Законы сохранения в механике. 10. Основы молекулярно-кинетической теории. 11. Основы термодинамики. 12. Электростатика. 13. Постоянный электрический ток. 14. Электрический ток в различных средах. 15. Магнитное поле. Электромагнитная индукция. 16. Механическое колебания и волны. 17. Электромагнитные колебания и волны. 18. Оптика. 19. Основы специальной теории относительности. 20. Фотоны. Действия света. 21. Физика атома. 22. Ядерная физика и элементарные частицы. 23. Единая картина мира. 24. Основы кинематики. 25. Основы динамики. 26. Законы сохранения в механике. 27. Оптика.

ТЕМА: Система проверки и оценки знаний и умений учащихся по физике

Вопросы для обсуждения: 1. Значение и цели проверки и оценки достижений учащихся по физике. 2. Функции и виды проверки и оценки достижений учащихся. 3. Методы и формы проверки знаний и умений учащихся по физике. 4. Методические особенности организации контроля знаний и умений

учащихся по физике. 5. Оценка знаний и умений по физике и их самооценка учащимися.


ПУ

58

6. Содержание и методические обоснования критериев оценки достижений учащихся по физике.

Индивидуальные практические задания

I. Что такое диагностирование обученности? Из перечисленных альтернатив выберите правильную, обосновав ошибочность остальных.

1) Диагностирование обученности – это контроль и оценка знаний и умений обучаемых.

2) Диагностирование обученности включает в себя контроль, проверку, оценивание накопление статистических данных, их анализ, выявление динамики, тенденции, прогнозирование результатов.

3) Диагностирование обученности – это правильное (по установленным критериям) оценивание знаний, умений.

4) Диагностирование обученности требует отмены оценок, экзаменов, других форм контролирования.

5) Диагностирование обученности заключается в установлении личного рейтинга обучаемого.

II. Заполните пропуски, впишите определения понятий. 1. Диагностирование – это … 2. Контроль – это … 3. Проверка – это … 4. Оценка – это … 5. Отметка – это … III. Составьте вопросы для физического диктанта по темам: 1. Давление твердых тел, газов и жидкостей. 2. Единая картина мира. 3. Законы сохранения в механике. 4. Магнитное поле. Электромагнитная индукция. 5. Механическое движение и взаимодействие тел. 6. Механическое колебания и волны. 7. Оптика. 8. Основы динамики. 9. Основы кинематики. 10. Основы специальной теории относительности. 11. Основы термодинамики. 12. Постоянный электрический ток. 13. Работа и мощность. Энергия. Простые механизмы. 14. Световые явления. 15. Тепловые явления. 16. Физика атома. 17. Фотоны. Действия света. 18. Электрический ток в различных средах. 19. Электромагнитные колебания и волны. 20. Электромагнитные явления.


ПУ

59

21. Электростатика. 22. Ядерная физика и элементарные частицы. 23. Работа и мощность. Энергия. Простые механизмы. 24. Световые явления. 25. Тепловые явления. 26. Основы динамики. 27. Основы кинематики.

ТЕМА: Средства преподавания физики Вопросы для обсуждения

1. Современный учебно-методический комплекс для преподавания физики.

2. Методические и материально-технические средства преподавания: учебные пособия, дидактические материалы и др.

3. Методика записей и зарисовок учителя физики на классной доске. 4. Физический кабинет и его оборудование. 5. Основные типы физических приборов и их особенности. 6. Электронные и технические средства преподавания.

Индивидуальные задания 1. Оформить записи и зарисовки на классной доске к уроку физики

по темам 1. Траектория, путь, время. Единицы пути и времени. 2. Явление тяготения. Сила тяжести. 3. Единица силы. Измерение силы. Динамометр. 4. Трение. Сила трения. 5. Механическая работа. Единицы мощности. 6. Рычаг. Условие равновесия рычага. 7. Давление. Единицы давления. 8. Закон Архимеда. Условия плавания тел. 9. Теплопроводность. 10. Конвекция. 11. Горение. Удельная теплота сгорания топлива. 12. Электрический ток. Источники тока. Действия тока. 13. Связь силы тока и напряжения. Закон Ома для участка цепи. 14. Последовательное соединение проводников. 15. Параллельное соединение проводников. 16. Работа и мощность тока. Закон Джоуля – Ленца. 17. Зеркала. Построение изображения предмета в плоском зеркале. 18. Линзы. Фокусное расстояние и оптическая сила линзы. 19. Глаз как оптическая система. Дефекты зрения. Очки. 20. Путь и перемещение. Равномерное движение. Скорость. 21. Ускорение.


ПУ

60

22. Перемещение, координата и путь при равномерном движении. 23. Криволинейное движение. Линейная и угловая скорость. 24. Второй закон Ньютона – основной закон механики. 25. Деформация тел. Сила упругости. Закон Гука. 26. Закон всемирного тяготения. 27. Импульс тела. Импульс системы тел. 28. Закон сохранения импульса. Реактивное движение. 29. Кинетическая энергия. Полная энергия системы тел. 30. Закон сохранения энергии. 2. Оформить опорный конспект урока физики по темам 1. Второй закон Ньютона – основной закон механики. 2. Глаз как оптическая система. Дефекты зрения. Очки. 3. Горение. Удельная теплота сгорания топлива. 4. Давление. Единицы давления. 5. Деформация тел. Сила упругости. Закон Гука. 6. Единица силы. Измерение силы. Динамометр. 7. Закон Архимеда. Условия плавания тел. 8. Закон всемирного тяготения. 9. Закон сохранения импульса. Реактивное движение. 10. Закон сохранения энергии. 11. Зеркала. Построение изображения предмета в плоском зеркале. 12. Импульс тела. Импульс системы тел. 13. Кинетическая энергия. Полная энергия системы тел. 14. Конвекция. 15. Криволинейное движение. Линейная и угловая скорость. 16. Линзы. Фокусное расстояние и оптическая сила линзы. 17. Механическая работа. Единицы мощности. 18. Параллельное соединение проводников. 19. Перемещение, координата и путь при равномерном движении. 20. Последовательное соединение проводников. 21. Путь и перемещение. Равномерное движение. Скорость. 22. Работа и мощность тока. Закон Джоуля – Ленца. 23. Рычаг. Условие равновесия рычага. 24. Связь силы тока и напряжения. Закон Ома для участка цепи. 25. Теплопроводность. 26. Траектория, путь, время. Единицы пути и времени. 27. Трение. Сила трения. 28. Ускорение. 29. Электрический ток. Источники тока. Действия тока. 30. Явление тяготения. Сила тяжести.


ПУ

61

Лабораторные практикум по методике преподавания физики

Лабораторный практикум является основой экспериментальной подго-товки студента, изучающего физику, направленной на формирование умений и навыков работы с физическими приборами, овладение методами физических измерений и обработки их результатов, более глубокое понимание теоретиче-ского материала курса и прочное его усвоение.

Тематика лабораторных занятий: 1. Основы кинематики. 2. Основы динамики. 3. Законы сохранения в механике. 4. Механические колебания и волны. 5. Молекулярная физика. 6. Постоянный электрический ток. 7. Электрический ток в различных средах. 8. Магнитное поле. Электромагнитная индукция. 9. Оптика. 10. Квантовая физика. Постановка работ ориентирована на использование типового (в том числе

школьного) учебно-лабораторного оборудования. В некоторых работах исполь-зуются самодельные приспособления и установки, многие из которых могут быть воспроизведены выпускниками при их будущей работе в школе. Особое внимание уделяется вопросам обработки результатов эксперимента и их анали-за, освоению аппарата теории погрешностей.

Для интенсификации учебного процесса и усиления его обучающей функции при организации лабораторного практикума по курсу общей физики могут быть применены различные технические средства обучения, компьютер-ная и иная вычислительная техника. Это позволяет значительно сократить вре-мя обработки экспериментального материала, достигнуть более высокого уров-ня его усвоения, заинтересовать студентов в использовании такой техники в своей ежедневной работе.

Названия и обозначения единиц измерения физических величин, исполь-зуемых в лабораторном практикуме, соответствуют Международной системе единиц измерения (СИ).

Чтобы привить студентам навыки самостоятельного приобретения знаний по изучаемому курсу в пособие по выполнению лабораторных работ, наряду с кратким содержанием лабораторных работ, методическими указаниями по их выполнению, рекомендациями по обработке данных и вычислении погрешно-стей, включены контрольные вопросы. Ответы на эти вопросы требуют опреде-ленной проработки студентами рекомендуемых литературных источников.


ПУ

62

Лабораторная работа № 1 1.1. Измерение средней и мгновенной скорости

неравномерного движения Цель: обеспечить осознанное усвоение физических понятий «средняя

скорость» и «мгновенная скорость» при различных видах движения и овладение учащихся умениями экспериментально определять среднюю и мгновенную скорость при равноускоренном движении тела.

Оборудование: прибор для изучения законов механики с принадлежностями, секундомер, оптоэлектрические датчики.

ВЫВОД РАСЧЕТНЫХ ФОРМУЛ Средней скоростью тела (материальной точки) называют физическую

скалярную величину, характеризующую механическое движение тела по траектории, и численно равную отношению пути к промежутку времени, в течение которого тело находилось в пути, т. е.

1 2

1 2 ост

......

n

n

s s s st t t t t

+ + +υ = =

∆ ∆ + ∆ + + ∆ + ∆, где остt∆ – промежуток времени в течение

которого тело не двигалось (в нашем случае остt∆ = 0). По этой формуле можно вычислить среднюю скорость при движении тела

по любой траектории. При равноускоренном прямолинейном движении тела средняя скорость

0

2υ υυ +

= , где 0υ – модуль скорости тела в момент начала отсчета времени, υ

– модуль скорости тела в момент времени t . При равномерном движении средняя скорость тела равна модулю его

мгновенной скорости. Средней скоростью перемещения тела (материальной точки) называют

физическую векторную величину, характеризующую быстроту движения, и численно равную отношению перемещения к промежутку времени, за который

оно произошло, т.е. rt

υ ∆=∆

.

Мгновенной скоростью тела (материальной точки) называют скорость в данной точке траектории. Вектор мгновенной скорости, направлен по касательной к траектории движения.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 1. Установка для выполнения опыта схематически изображена на

рисунке 1. 2. Для определения средней и мгновенной скорости шарика при его

движении по наклонной части желоба, приподнимите конец основания, на котором смонтировано пусковое устройство, на высоту 3 – 5 см и установите шарик в пусковое устройство.


ПУ

63

Рисунок 1

3. Подключите оптоэлектрические датчики к гнездам 1 и 2 на задней панели цифрового секундомера. Включите прибор и переключите секундомер в режим (DOUBLE). Убедитесь, что к гнезду 1 присоединен датчик, ближайший к пусковому устройству.

4. Установите датчики на наклонной части желоба: первый датчик разместите на нулевой отметке шкалы, а второй датчик на расстоянии 20 см от первого (см. рис.).

5. Освободите шарик и измерьте не менее трех раз промежутки времени, в течение которых шарик двигался между оптическими датчиками.

6. Повторите измерения, каждый раз уменьшая расстояние между датчиками на 4 см (по 2 см с каждой стороны), так, чтобы середина отрезка между датчиками располагалась в точке желоба, при прохождении которой требуется найти модуль мгновенной скорости (на расстоянии 10 см от нулевой отметки шкалы). При последнем измерении датчики должны находиться на минимальном расстоянии друг от друга.

7. Рассчитайте значения средней скорости шарика при различных расстояниях между датчиками. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу1.

Таблица 1

№ п/п 1x , м 2x , м r∆ , м t∆ , с υ , м/с

8. Подсоедините оптический датчик к гнезду 1 секундомера, включите

секундомер и установите прибор в режим (ONE). 9. Установите датчик на наклонной части желоба на расстоянии 10 см от

нулевой отметки шкалы. 10. Освободите шарик, установленный в пусковом устройстве, и измерьте

промежуток времени, в течение которого шарик перекрывал световой пучок,


ПУ

64

излучаемый светодиодом, двигаясь в створе оптического датчика (диаметр шарика d =22 мм).

11. Рассчитайте модуль мгновенной скорости шарика (для расчета достаточно разделить диаметр шарика на измеренный промежуток времени) и сравните полученный результат с последним результатом измерений средней скорости двумя датчиками.

Работа 1.1.2 1. Установка для выполнения опыта схематически изображена на

рисунке 2. 2. Для определения средней и мгновенной скорости шарика при его

движении на горизонтальном участке желоба, установите датчики на расстоянии 20 см друг от друга на горизонтальной части желоба так, чтобы середина отрезка между датчиками располагалась около точки желоба, при прохождении которой требуется найти мгновенную скорость.

Рисунок 2

3. Подключите оптоэлектрические датчики к гнездам 1 и 2 на задней панели цифрового секундомера. Включите секундомер и переключите прибор в режим (DOUBLE). Убедитесь, что к гнезду 1 присоединен датчик ближайший к пусковому устройству.

4. Установите шарик в пусковое устройство. 5. Освободите шарик и не менее трех раз измерьте промежутки времени,

в течение которых шарик двигался между оптическими датчиками. 6. Повторите измерения, каждый раз уменьшая расстояние между

датчиками на 4 см (по 2 см с каждой стороны). При последнем измерении разместите датчики на минимальном расстоянии друг от друга.

7. Вычислите значения средней скорости шарика для различных расстояний между датчиками, с точностью до 0.01 см/с.

8. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу 2. Таблица 2

№ п/п 1x , м 2x , м r∆ , м t∆ , с υ , м/с


ПУ

65

9. Измерьте модуль мгновенной скорости шарика на горизонтальном

участке желоба, используя один датчик, и сравните полученные результаты с результатами измерений скорости двумя датчиками.

10. Используя результаты измерений и вычислений, постройте график движения шарика (график зависимости расстояния между датчиками от времени). Убедитесь, что графиком зависимости ( )r f t∆ = является прямая линия.

11. Определите модуль скорости шарика, вычислив угловой коэффициент графика движения шарика, и сравните полученное значение с результатами вычислений.

При оценке точности результатов измерений следует помнить следующее:

1. Абсолютная погрешность измерения промежутков времени 0,001с. 2. Абсолютная погрешность измерения расстояний 1,0 мм. Если, например, промежуток времени составляет 0,195 с, то

относительная погрешность измерения промежутка времени 1ε =1,0%, относительная погрешность измерения модуля перемещения 2ε =0,5%.

При уменьшении расстояния межу датчиками до 4,0 см, промежуток времени уменьшается до 0,052 с. В этом случае относительная погрешность измерения модуля перемещения 2ε =1,9%.

1.2. Определение ускорения

при равноускоренном прямолинейном движении Цель: обеспечить формирование умений экспериментально определять

модуль ускорения равноускоренного прямолинейного движения по прямым измерениям промежутков времени и путей, проходимых телом за эти промежутки времени.


ВЫВОД РАСЧЕТНЫХ ФОРМУЛ Равноускоренным прямолинейным движением называют движение тела

(материальной точки) по прямой с ускорением, модуль которого постоянен, т.е. такое прямолинейное движение, при котором за любые сколь угодно малые равные промежутки времени скорость движения материальной точки изменяется одинаково.

Ускорением a называют физическую векторную величину, характеризующую быстроту изменения скорости тела (материальной точки) и численно равную отношению изменения скорости υ∆ к промежутку времени

t∆ , за который это изменение произошло. Направление вектора ускорения


ПУ

66

совпадает с направлением вектора изменения скорости. Единица ускорения в СИ [ ] 1a = м/с2.

В случае равноускоренного прямолинейного движения скорость тела равномерно изменяется на протяжении любых равных промежутков времени.

Поэтому ускорение at

∆υ∆

=

одинаково в любой момент времени.

При прямолинейном равноускоренном движении с ускорением a , направление которого совпадает с направлением начальной скорости 0υ

, значения пути и модуля перемещения тела за один и тот же промежуток времени совпадают ( rs ∆= ).

При выборе координатной оси, направленной вдоль желоба (по

траектории движения шарика), путь 2

2

0atts +=υ , а модуль скорости шарика

at+= 0υυ . Исключив из этих уравнений время, получим: 2

022 υυ −=as , откуда

2 20

2S−

α =υ υ .

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ Работа 1.2.1 1. Установка для выполнения опыта схематически изображена на

рисунке 1. 2. Приподнимите конец основания, на котором смонтировано пусковое

устройство, на высоту 3–5 см. Вторую половину основания установите горизонтально.

3. Установите первый оптический датчик на наклонной части желоба в пяти сантиметрах от нулевой отметки шкалы, а второй – на расстоянии l = 10 см от первого. На протяжении всего опыта положения обоих датчиков должны оставаться неизменными.

Рисунок 1 4. Подсоедините к гнезду 1 секундомера только первый оптический

датчик, включите секундомер и установите прибор в режим (ONE). 5. Освободите шарик, установленный в пусковом устройстве, и измерьте

промежуток времени 1t∆ , в течение которого он двигался в створе первого


ПУ

67

оптического датчика. По результатам измерений вычислите мгновенную скорость 1υ

шарика при прохождении створа первого датчика

( 11

Dt

υ =∆

, где D =22 мм – диаметр шарика).

6. Отключив первый оптический датчик от секундомера, подсоедините к гнезду 1 прибора второй оптический датчик.

7. Освободите шарик, установленный в пусковом устройстве, и измерьте промежуток времени 2t∆ , в течение которого шарик двигался в створе второго оптического датчика. По результатам измерений вычислите мгновенную скорость 2υ

шарика при прохождения створа второго датчика

( 22

Dt

υ =∆

).

8. Подключите оптические датчики к гнездам 1 и 2 секундомера. Установите прибор в режим (DUBLE). Убедитесь, что датчик, который находится ближе к пусковому устройству, подсоединен к гнезду 1.

9. Освободите шарик, установленный в пусковом устройстве, и измерьте промежуток времени t∆ , в течение которого шарик прошел путь s∆ равный расстоянию между датчиками.

10. Используя рассчитанные значения 1υ и 2υ

, результаты измерений промежутков времени и соответствующих им перемещений шарика вычислите

модуль ускорения шарика по формулам 2 1at

υ υ−=

∆ и

2 22 1

2a

sυ υ−

=∆

. Сравните

результаты вычислений. 11. Установите датчики в другие точки желоба, повторите измерения и

вычисления. 12. Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу 1:

Таблица 1

№ п/п

1t∆ , с

1υ , м

2t∆ , с

2υ , м/с

t∆ , с

a , м/с2

1x , м

2x , м

s∆ , м

a , м/с2

13. Установите датчики на наклонной части желоба: первый датчик

разместите на нулевой отметке шкалы, а второй датчик на расстоянии 10 см от первого.

14. Освободите шарик и измерьте не менее трех раз промежутки времени, в течении которых шарик двигался между оптическими датчиками.


ПУ

68

15. Повторите измерение, каждый раз увеличивая расстояние между датчиками на 10 см (20 см, 30 см и 40 см) при неизменном положении первого датчика.

16. Подсоедините к гнезду 1 секундомера оптический датчик, включите секундомер и установите прибор в режим (ONE).

17. Установите поочередно оптический датчик в различных точках (10 см, 20 см, 30 см и 40 см) наклонного участка желоба и рассчитайте модули мгновенной скорости в этих точках (см. п. 5).

18. Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу 2:

Таблица 2

№ п/п r∆ , м t, c t , c t∆ υ , м/с υ , м/с 19. Используя результаты измерений и вычислений, постройте график

зависимости модуля скорости шарика от времени. Убедитесь, что графиком зависимости ( )ƒ t=υ является прямая линия.

20. Определите модуль ускорения шарика, вычислив тангенс угла наклона графика скорости к оси времени, и сравните полученное значение с результатами промежуточных вычислений.

Работа 1.2.2 1. Установка для выполнения опыта схематически изображена на

рисунке 2. 2. Приподнимите конец основания, на котором смонтировано пусковое

устройство, на высоту 3–5 см. Вторую половину основания установите горизонтально.

3. Установите первый оптический датчик на нулевой в начале наклонной части желоба, а второй – на некотором расстоянии от первого.

Рисунок 2


ПУ

69

4. Подключите оптические датчики к гнездам 1 и 2 секундомера. Установите прибор в режим (DUBLE). Убедитесь, что датчик, который находится ближе к пусковому устройству, подсоединен к гнезду 1.

5. Освободите шарик, установленный в пусковом устройстве, и измерьте промежуток времени t , в течение которого шарик прошел путь l равный расстоянию между датчиками.

6. Опыт повторите пять раз, измеряя каждый раз промежуток времени движения шарика и занося данные в таблицу 2.

7. Измерьте путь l , пройденный шариком, равный расстоянию между датчиками. Если значения l одинаковы, достаточно трех измерений. Данные занесите в таблицу 2.

Таблица 2

№ п/п l , см t , с 2ссм,a l∆ , см t∆ , с lε , % tε , %

1 − − − − 2 − − − − 3 − − − − 4 − − − − 5 − − − −

Среднее 8. Найдите и занесите в таблицу средние значения l и t :

.5

;3

54321321 ttttttllll ++++=

++=

9. Вычислите и занесите в таблицу среднее значение ускорения шарика

по формуле: 22

t

la = .

10. Рассчитайте и занесите в таблицу значение абсолютной погрешности l∆ .

11. Вычислите максимальное значение абсолютной случайной погрешности случ.t∆ измерения промежутка времени t .

12. Определите абсолютную систематическую погрешность сист.t∆ измерения промежутка времени t .

13. Вычислите и занесите в таблицу значение абсолютной погрешности сист.случ. ttt ∆+∆=∆ прямого измерения промежутка времени t .

14. Вычислите и занесите в таблицу значения относительной погрешности измерения длины lε и промежутка времени tε :

%.100%;100 ⋅∆

=⋅∆

=tt

ll

tl εε

15. Запишите результаты прямых измерений длины и промежутка времени в интервальной форме:


ПУ

70

( ) ...%,см =∆+= llll ε ; ( ) ...%,с =∆+= tttt ε .

Ответьте на вопросы: 1. Что представляет собой модуль перемещения при данном движении

шарика? Как направлен вектор перемещения? 2. Будут ли равны средние скорости шарика при его движении на первой

и второй половинах пути? Почему? 3. Во сколько раз отличаются промежутки времени, затрачиваемые на

движение шарика на первом и последнем сантиметрах пути? 1.3. Изучение закономерностей равноускоренного движения Цель: Углубление знаний учащихся о прямолинейном равноускоренном

движении, формирование умений экспериментально определять модуль мгновенной скорости и проверять закон путей равноускоренного прямолинейного движения по прямым измерениям промежутков времени и путей, проходимых телом за последовательные равные промежутки времени.


ВЫВОД РАСЧЕТНЫХ ФОРМУЛ Равноускоренно движущееся без начальной скорости тело за промежуток

времени t проходит путь, равный

2

2ats = . (1)

Измерив путь s и зная промежуток времени движения t , можно вычис-лить модуль ускорения a :

22t

sa =. (2)

Модуль мгновенной скорости тела при 00 =υ изменяется по закону at=υ . (3)

Если в уравнении (1) исключить параметр t , выразив его из формулы (3), получим:

as

2

2υ=

. Тогда, измерив s , можно определить модуль мгновенной скорости:

as2=υ . (4) Из графика модуля скорости рисунок 1 равноускоренного движения тела

найдем отношение путей, проходимых телом за равные последовательные промежутки времени.


ПУ

71

Рисунок 1

Из графика следует: ( )12:...:7:5:3:1:...:::: 4321 −= nsssss n ,

где =n 1, 2, 3, 4, ... Пути, проходимые телом за равные последовательные промежутки

времени при прямолинейном равноускоренном движении без начальной скорости, относятся как ряд нечетных чисел.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ Работа 1.3.1 1. Установка для выполнения опыта схематически изображена на

рисунке 2.

Рисунок 2

Приподнимите конец основания, на котором смонтировано пусковое устройство, на высоту 3–5 см. Вторую половину основания установите горизонтально.

2. Первый датчик установите на нулевой отметке шкалы. Второй датчик установите сначала на расстоянии 1l =5,0 см, затем на расстояниях 2l = 20 см и

3l = 45 см от первого. 3. Освободите шарик и для каждого расстояния не менее трех раз

измерьте промежуток времени, в течение которого шарик, покоившийся в момент начала отсчета времени, двигался между датчиками. Данные занести в таблицу 1.

Таблица 1 № п/п 1l , см 1t , с 2l , см 2t , с 3l , см 3t , с 1t∆ ,с 2t∆ , с 3t∆ , с

1 - - - 2 - - -


ПУ

72

3 - - - 4 - - - 5 - - -

Среднее

4. Проверьте выполнимость соотношений 2 2

1 1

l tl t= и 3 3

1 1

l tl t= и убедитесь,

что модуль перемещения шарика пропорционален квадрату времени. 5. Рассчитайте промежутки времени 1 1t t∆ = , 2 2 1t t t∆ = − и 3 3 2t t t∆ = − , в

течение которых шарик двигался на участках пути 1 1s l= = 5,0 см, 2 2 1s l l= − =15 см и 3 3 2s l l= − =25 см.

6. Сравните значения рассчитанных промежутков времени убедитесь в том, что последовательные участки пути 1s , 3 1s и 5 1s шарик проходит за равные промежутки времени.

7. Отключите второй оптический датчик от секундомера, включите секундомер и установите в режиме (ONE).

8. Установите поочередно первый датчик в конечных точках каждого из последовательных участков пути S1, S2=3S1 и S3=5S1 и не менее пяти раз измерьте промежутки времени ∆t, в течение которого шарик двигался в створе оптического датчика. Данные занесите в таблицу 2.

9. По результатам измерений вычислите модуль мгновенной скорости

шарика ( dt

=∆

υ , где d = 22 мм диаметр шарика) в конце каждого участка пути.

10. Определите отношение модулей мгновенных скоростей шарика в конечных точках каждого из последовательных участков пути S1, S2=3S1 и S3=5S1.

Таблица 2.

№ п/п 1l , м

1t∆ , с

1υ , м/с

2l , м

2t∆ , с

2υ , м/с

3l , м

3t∆ , с

3υ , м/с

1 2 3 4 5

Среднее Работа 1.3.2 1. Рассмотрите внимательно рисунок 3, на котором представлены

последовательные положения равноускоренно движущегося шарика через 0,02 секунды. Цифрой 0 обозначено начальное положение шарика ( c00,00 =t ).


ПУ

73

2. Рассчитайте промежутки времени 104321 ...,,,,, ttttt , через которые шарик окажется в положениях 1,2,3,4.....10.

3. По миллиметровой шкале линейки (см. рис.) определите путь s , проходимый шариком за определенный промежуток времени t (например, до положения 10), и по формуле (2) определите ускорение. Данные вычислений занесите в таблицу 3.

4. Выполните задание пункта 3 еще для двух положений (5, 8) шарика и определите модуль ускорения a . Значения пути, времени их прохождения и модуля ускорения занесите в таблицу. Сравните модули ускорения, полученные для трех случаев, и сделайте выводы.

5. Определите модуль мгновенной скорости движения шарика в положениях 5, 8, 10, используя формулу (4). Значения занесите в таблицу 3.

6. По полученным значениям постройте график зависимости модуля скорости от времени движения.

Рисунок 3

Таблица 3

№ п/п t , с s , м 2см,a

см,υ

1 2 3

7. По шкале линейки найдите пути 7 8 8 9 9 10, ,s s s− − − , проходимые шариком за 0,02 с на участках 7–8, 8–9, 9–10, и их отношения: 7 8 8 9 9 10: :s s s− − − . Сравнив эти отношения с соответствующими отношениями нечетных чисел 15:17:19, сделайте выводы.

Ответьте на вопросы: 1. Какие положения шарика (в верхней или нижней части снимка на

рисунке 3) целесообразнее брать для определения модуля ускорения? Почему? 2. В каком соотношении будут модули перемещений шарика за равные

последовательные промежутки времени? 3. Что представляет график зависимости пути от времени движения

шарика? Постройте график.

1.4. Определение ускорения свободного падения Цель опыта: обеспечить формирование умений экспериментально

определять ускорения падения по прямым измерениям промежутков времени и путей, проходимых телом за эти промежутки времени.



ПУ

74

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 1. Установка для выполнения опыта схематически изображена на рисун-

ке 1. 2. Для экспериментального исследования закономерностей свободного

падения установите конец основания прибора, на котором смонтировано пуско-вое устройство вертикально, а вторую половину основания прибова – горизон-тально.

3. Установите первый оптический датчик на нулевой отметке шкалы, а второй – на одной вертикали на l = 40 см ниже первого. На протяжении всего опыта положения обоих датчиков должны оставаться неизменными.

Рисунок 1

4. Подключите оптические датчики к гнездам 1 и 2 секундомера. Установите прибор в режим (DUBLE). Убедитесь, что

верхний датчик, подсоединен к гнезду 1, а падающий шарик свободно проходит через створы обоих оптических датчиков.

5. Освободите шарик установленный в спусковое устройство и измерьте промежуток времени t∆ , в течение которого шарик прошел путь s∆ равный расстоянию между датчиками.

6. Установите нижний датчик на другом расстоянии от верхнего, повторите измерения и вычисления.

7. Используя результаты измерений промежутков времени и соответствующих им перемещений шарика вычислите модуль ускорения

шарика по формуле 2

2lgt

=∆

. Сравните результаты вычислений с табличным

значением ускорения свободного падения. 8. Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу 1:

Таблица 1

№ п/п t∆ l g g


ПУ

75

1.5. Определение ускорения свободного падения с помощью Машины Атвуда

Машина Атвуда настольная электрифицированная (рис.1) предназначена для демонстрации опытов по кинематике и динамике прямолинейного движе-ния. Прибор состоит из деревянной планки, которую с помощью стального стержня можно вертикально укреплять на треноге от универсального штатива (рис. 1). На планке нанесена шкала – 86 см.

Рисунок 1

В верхней части планки с двух сторон смонтированы гнезда для установки электромагнитного пускателя 3. На планке внизу установлена колодка с четырьмя зажимами для подключения источника тока (6 В) и секундомера. С обратной стороны вдоль планки сделан паз с двумя токоведущими шинами, предназначенными для подключения в цепь приемного столика 4. Основание столика стопорится, но он может перемещаться в вертикальном направлении на несколько миллиметров. При установке столика в верхнее положение до упора цепь с токоведущими шинами замыкается, а при его опускании вниз – размыкается.

Подготовка прибора к работе сводится к следующему.

Рисунок 2


ПУ

76

С помощью уравнительных клиньев или винтов, смонтированных на треноге, добиваются вертикальности. Цепь собирают по рисунку 2, где Э – электромагнитный пускатель, ПC–контакты приемного столика, С–зажимы «Вход» секундомера, 1, 2, 3, 4 –зажимы на колодке машины Атвуда, жирные прямые линии Ш – токоведущие шины прибора.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 1. Электромагнитный пускатель установите с правой стороны шкалы

машины Атвуда. Приемный столик закрепите на планке против отметки 80 см. К зажимам колодки присоедините секундомер СЭД-1. «Вход» секундомера соедините с зажимом 1 и 2, а «Выход» с зажимом 3 и 4 колодки.

2. Секундомер включите в сеть и установите режим секундомера. В это время на электромагнитный пускатель подается напряжение и после того, когда якорь притянется сердечнику, на конец иглы якоря подвесьте стальной шарик. Установите стрелку секундомера на нулевое деление,

3. Нажмите кнопку «Пуск». В момент отключения пускателя включается секундомер, и шарик отрывается от иглы. При попадании шарика на приемный столик, его чашка опустится вниз и разомкнет цепь управления секундомера. Опыт повторите 2–3 раза, найдите среднее значение времени падения и по

известной формуле 22hgt

= определите ускорение свободного падения.

Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу 1 4. Приемный столик закрепите на планке против отметке 70 с, а затем 60

см и повторите измерение времени падения стального шарика с заданной высоты и вычислите ускорение свободного падения.

Таблица 1

№ п/п h, м t∆ g, м/с2 g , м/с2

Лабораторная работа № 2 2.1. Проверка постоянства отношения ускорений

двух тел при их взаимодействии

СОДЕРЖАНИЕ И МЕТОД ВЫПОЛНЕНИЯ Цель работы состоит в экспериментальном доказательстве того, что для

двух данных взаимодействующих тел отношение абсолютных значений ускорений всегда одно и то же:

11 1

22 2

a a aaa a

′ ′′ ′′′= =

′′′′ ′′.


ПУ

77

Для этого применяется двусторонний баллистический пистолет. Он состоит из трубки, в которую вставляют пружину, и двух снарядов массой 1m и

2m (рисунок 1). В верхней части рисунка показано

Рисунок 1

положение снарядов до выстрела – когда пружина сжата, а ниже – после распрямления пружины. Пунктиром изображены траектории падения снарядов на поверхность стола.

Каждый снаряд вначале движется под действием силы упругости, а потом – силы тяжести. На участке 1,2X пока пружина распрямляется, движение горизонтальное и ускоренное. Ускорение каждого снаряда:

1 0 2 01 2;a a

t tϑ −ϑ ϑ −ϑ

= = . Тогда ( )1 10

2 2; 0 .a

aϑ

= ϑ =ϑ

Затем снаряды перемещаются по параболам под действием силы тяжести с начальными скоростями 1ϑ и 2ϑ .

Поскольку движение снарядов в воздухе происходит с малыми скоростями, то его сопротивлением можно пренебречь. Сложное движение по параболе представляет движения в горизонтальном и вертикальном направлениях. Перемещение тел в горизонтальном направлении определяем по формулам равномерного движения:

1 1 1S t= ϑ и 2 2 2S t= ϑ где 1S и 2S – дальности полета снарядов, а 1t и 2t – время их падения с высоты H . Высота для обоих тел одинакова, поэтому 1 2t t= , и тогда:

1 1

2 2

SS

ϑ=

ϑ

Из сказанного следует, что: 1 1

2 2

a Sa S

=

Таким образом, для сравнения ускорений двух взаимодействующих тел достаточно сравнить дальности их полёта:

1 1

2 2

a Sa S

= , ' '1 1' '2 2

a Sa S

= , '' ''1 1'' ''2 2

a Sa S

= и т.д.


ПУ

78

Двусторонний пружинный баллистический пистолет (рисунок 2) состоит из трубки – 1 с двумя спусковыми рычажками – 2. Один из рычажков имеет язы-чок-фиксатор – 3 для одновременного и раздельного спуска снарядов; транс-портира – 4. К прибору прилагаются две пружины разной жесткости и снаряды разной массы.

Оборудование: двусторонний пистолет баллистический; штатив лабо-раторный; измерительная лента; листы писчей и копировальной бумаги.

Рисунок 2

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 1. Баллистический пистолет закрепите в штативе на высоте 15–30 см от

стола. Проверьте с помощью отвеса и транспортира горизонтальность установки прибора. Вставьте пружину в пистолет, сожмите её снарядами и закрепите спусковыми рычажками.

2. Нажмите резко, но не сильно на спусковой рычаг и произведите пробный выстрел. Снаряды должны падать в пределах стола. В местах падения снарядов положите листы белой бумаги, покрыв их копировальной.

3. Произведите 3–4 выстрела и определите средние расстояния 1S и 2S . Результаты измерений запишите в табл. 1.

Таблица 1

№ п/п 1,мS 2 ,мS 1 1

2 2

S aS a

=

1 2 3 4. Измените высоту расположения пистолета и повторите опыт. 5. Замените пружину и вновь повторите опыт.

ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАМЕЧАНИЯ 1. В работу можно включить дополнительное задание по сравнению

масс двух взаимодействующих тел или по определению массы снаряда, если масса второго снаряда известна.

2. Погрешности измерений в данной работе не вычисляют.


ПУ

79

2.2. Изучение второго закона Ньютона Теоретическое введение. Силой, действующей на тело, называют

физическую векторную величину, которая является количественной мерой ускорения или деформации этого тела при взаимодействии с другими физическими объектами (телами или полями). В первом случае говорят о динамическом действии силы, а во втором – о статическом. Сила, действующая на материальную точку, является количественной мерой только ускорения этой точки.

Сила, как вектор, характеризуется модулем, направлением и точкой приложения. Поскольку в общем случае сила вызывает ускорение и деформацию, то оба эти действия можно использовать для ее измерения. Единица силы в СИ [ ]F = 1 Н. Один ньютон – это сила, под действием которой

тело массой 1 кг движется с ускорением, модуль которого a =1 2мс

.

Согласно принципу независимости действия сил, если на тело одновременно действует несколько сил, то действие каждой из них можно рассматривать независимо от действия других. Поэтому одновременное действие на тело нескольких сил эквивалентно действию одной силы (равнодействующей), являющейся векторной суммой всех сил, приложенных к

телу, т.е. 1

n

ii

F F=

=∑

. Равнодействующая сообщает телу такое же ускорение, как

и несколько сил, которые действуют на него одновременно (эти силы называют составляющими).

Массой называют физическую скалярную величину, которая является: мерой инертности тела, мерой гравитационного взаимодействия тел и мерой полной энергии тела.

Единица массы в СИ [ ]m =1 кг, является основной. 1 кг – это масса эталона, который представляет собой цилиндр высотой и диаметром 39 мм, изготовленный из сплава платины (90%) и иридия (10%).

Экспериментально масса тела может быть определена либо по результатам измерений ускорений эталона массой 0m и исследуемого тела массой m , которые им сообщают одинаковые силы, либо путем взвешивания.

Второй закон Ньютона устанавливает связь между ускорением тела и силами, действующими на него: если тело, которое движется поступательно, можно считать материальной точкой, то в инерциальной системе отсчета равнодействующая всех сил, приложенных к телу, равна произведению массы этого тела и сообщаемого ему ускорения: F ma=

. Оборудование: прибор для изучения законов механики с

принадлежностями, 2 секундомера, 2 оптоэлектрические датчики. Цель работы состоит в экспериментальном подтверждении второго

Закона Ньютона.


ПУ

80

1. Установка для выполнения опыта схематически изображена на рисунке 1.

2. Для экспериментальной иллюстрации второго закона Ньютона основание комплекта расположите горизонтально.

3. Поместите между двумя стальными шариками, массы которых одинаковые сжатую пружину, предварительно связав ее нитью. Поместите систему в желоб основания прибора (см. рисунок 1).

Рисунок 1

4. Подключите датчики к гнезду 1 на задних панелях цифровых секундомеров. Включите секундомеры и переключите оба прибора в режим (ONE)

5. Установите оптоэлектрические датчики каждого секундомера так, чтобы можно было измерить промежутки времени t∆ , в течение которых каждый шарик, сразу после пережигания нити, двигался в створе своего датчика (прошел путь равный диаметру шарика).

6. Пережгите нить и измерьте промежутки времени t∆ , в течение которых каждый шарик двигаясь между оптическими датчиками, прошел путь

s∆ равный диаметру шарика. 7. Рассчитайте модули ускорений каждого шарика, воспользовавшись

формулой 2

2Dat

=∆

.

8. Заменив один из шариков, шариком другой массы, повторите измерения.

9. Рассчитайте модули ускорений каждого шарика, воспользовавшись

формулой 2

2Dat

=∆

.


1m ,кг 2m ,кг 1t∆ ,с 2t∆ ,с 1r∆ , м 2r∆ ,м 1a , м/с2 2a , м/с2


ПУ

81

11. Используя результаты измерений и вычислений, проверьте выполнимость равенства 1 1 2 2m a m a= .

Запомните. 1. Ускоренное движение тела – результат не скомпенсированного

воздействия на него других тел (полей). 2. Взаимодействие тел – это всегда их действие друг на друга. При

взаимодействии тела сообщают друг другу ускорения и деформируются.

3. Равенство 1 1

2 2

a ma m

= выполняется при взаимодействии любых двух тел.

Отношение модулей ускорений взаимодействующих тел не зависит от

характера взаимодействия. Поэтому равенство 1 1

2 2

a ma m

= часто называют

основным законом взаимодействия двух тел. 4. Зная массу одного из тел (массу эталона этm ), из соотношения

1 1

2 2

a ma m

= можно определить массу xm неизвестного тела, измерив на опыте

ускорение, приобретаемое этим телом при его взаимодействии с эталоном: эт

этxх

am ma

= .

2.3. Изучение движение тела под действием силы тяжести

Содержание и метод выполнения Тело, брошенное под углом α к горизонту с начальной скоростью 0ϑ ,

движется по параболе (сопротивление не учитывается). Известно (Физика-9, 2011, с. 130), что дальность полета при этом вычисляется по формуле

2 20 02 sin cos 2 sin 2

g ga a aS ϑ ϑ

= = , (1)

а максимальная высота подъема – по формуле

2 20 sin

2H

gϑ ⋅ α

= (2)

Из соотношения (1) видно, что с увеличением угла бросания дальность полета сначала увеличивается, а затем уменьшается. При 45oα = она достигает

максимального значения 20

maxSgϑ

= (3). Если угол бросания 45oα = , то, как

следует из соотношения (2), высота подъема 20

45 4H

gϑ

= (4). При вертикальной

стрельбе ( )090α = высота подъема достигает максимального значения

20

90 2H

gϑ

= . (5)


ПУ

82

Целью данной работы является экспериментальная проверка формул (1), (3), (4), (5).

Работа выполняется с помощью пружинного баллистического пистолета (рисунок 1). Он состоит из пластмассового корпуса 1, транспортира 2,толкателя 3 со шпилькой, пружины 4 и спускового кольца 5. Пружина удерживается в корпусе резьбовой пробкой 6. В корпусе прибора имеется стержень для крепления в струбцине или в штативе.

Рисунок 1

Чтобы произвести выстрел, нужно закрепить пистолет в струбцине, взяться за выступающий конец шпильки, оттянуть её, сжимая пружину, и застопорить в фигурном пазу корпуса. Затем положить металлический шарик в гнездо и повернуть спусковое кольцо.

Оборудование: пистолет баллистический; лента измерительная или линейка; штатив с муфтой или кольцом; лист белой и копировальной бумаги.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ 2.3.1. Исследование зависимости дальности полета от угла вылета

шарика 1. Струбцинкой укрепите пистолет на краю стола и установите, его под

углом 45° к горизонту. Произведите пробный выстрел и заметьте место падения шарика. Изменяя сжатие пружины резьбовой пробкой, добейтесь, чтобы он падал у противоположного края стола. В дальнейшем все выстрелы производите при данном сжатии пружины. Закрепите на столе длинную полоску белой и копировальной бумаги так, чтобы при стрельбе под углом 45° шарик падал у её дальнего конца.

2. Установите пистолет под углами 20, 30, 40, 45, 50, 60, 70° произведите по два-три выстрела для каждого случая. Точки падения шарика обведите карандашом и укажите угол вылета снаряда.

3. Измерьте среднюю дальность полета шарика для каждого угла. Результаты измерений запишите в таблицу 1

Таблица 1 Угол вылета шарика, град. 20 30 40 45 50 60 70

Средняя дальность полёта шари-ка, см.

Сделайте вывод о зависимости дальности полета от угла вылета снаряда.


ПУ

83

2.3.2. Определение начальной скорости шарика

По формуле 20

maxSgϑ

= вычислите начальную скорость шарика,

воспользовавшись для этого найденным значением дальности полета при стрельбе под углом 45°.

2.3.3. Определение наибольшей высоты подъема шарика при стрельбе

под углом 45°

1. По формуле 20

45 4H

gϑ

= рассчитайте наибольшую высоту подъема

шарика при стрельбе под углом 45°. 2. Проверьте, совпадает ли вычисленная высота с действительным

подъёмом шарика. Для этого на расстоянии 2S от точки вылета шарика установите стойку штатива и закрепите на ней в вертикальной плоскости кольцо, чтобы центр его находился на высоте H , полученной при вычислении (рисунок 2). Направьте пистолет на кольцо и произведите два-три выстрела под углом 45°. Пролетает ли шарик через центр кольца?

Рисунок 2

2.3.4. Определение высоты подъёма шарика при вертикальной стрельбе

1. По формуле 20

90 2H

gϑ

= рассчитайте высоту подъёма шарика при

вертикальной стрельбе. 2. Проверьте полученный результат на опыте. Для этого установите

пистолет для вертикальной стрельбы. На расчетной высоте укрепите в штативе горизонтально кольцо и расположите его над пистолетом. На кольцо положите лист бумаги и произведите два-три выстрела. Касается ли шарик листа бумаги? Если нет, то, перемещая кольцо вверх или вниз, добейтесь, чтобы шарик слегка касался листа бумаги. Измерьте высоту действительного подъёма шарика и сравните её с расчетным значением. Велика ли разница в расстояниях?

2.4. Изучение движения тела, брошенного горизонтально

с помощью лотка для спуска Цель: определить модуль начальной скорости, сообщенной телу в

горизонтальном направлении при его движении под действием силы тяжести; рассчитать абсолютную и относительную погрешности прямых измерений дальности полета тела.


ПУ

84

Оборудование: штатив с лапкой, шарик, лоток для пуска шарика, листы белой и копировальной бумаги, линейка, скотч.

ВЫВОД РАСЧЕТНЫХ ФОРМУЛ Тело, брошенное горизонтально, движется по ветви параболы (рисунок

1), участвуя в двух движениях; равномерном по горизонтали и равноускоренном с ускорением g но вертикали. Скорость равномерного движения равна 0υ

.

Рисунок 1 Ее модуль можно определить, зная дальность полета ABl = и

промежуток времени движения t :

0lt

=υ . (1)

Промежутки времени движения t тела по горизонтали и вертикали

одинаковы. При равноускоренном движении по вертикали 2

2gth = , откуда

2htg

= . (2)

Тогда, подставив (2) в (1), получим

0 2glh

=υ . (3)

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 1. Укрепите в штативе лоток так, чтобы загнутый конец лотка был

расположен горизонтально (см. рисунок 1). 2. Отметьте мелом положение на лотке, с которого будете пускать шарик.

Сделайте пробный опыт и заметьте место падения шарика. Положите лист копировальной бумага на лист белой бумага в месте падения шарика. Лист белой бумага предварительно зафиксируйте скотчем.

3. Положите шарик на лоток в том месте, где проведена метка, и отпустите его. Отметьте на белом листе цифрой 1 точку приземления шарика.

4. Повторите опыт не менее пяти раз, отмечая каждый раз точки приземления шарика цифрами 1, 2, 3,4, 5.

5. Измерьте во всех пяти опытах высоту падения и дальность полета шарика. Данные занесите в таблицу 1.


ПУ

85

Найдите средние значения h и l :

1 2 3 4 5 1 2 3 4 5;5 5

h h h h h l l l l lh l+ + + + + + + += = .

Таблица 1

№ п/п h , мм l , мм см,0υ

1 2 3 4 5

Среднее

6. Вычислите среднее значение модуля скорости 0υ по формуле, считая

2см81,9=g :

0 2glh

=υ .

7. Рассчитайте абсолютную l∆ и относительную lε погрешности прямого измерения дальности полета шарика. Результат прямых измерений l запишите в интервальной форме. Обратите внимание: пр.отсч.случ. llll ∆+∆+∆=∆ .

Ответьте на вопросы 1. Почему траектория движения тела, брошенного горизонтально,

является половиной параболы? Приведите доказательство. 2. Как направлен вектор мгновенной скорости в различных точках

траектории движения тела, брошенного горизонтально? 3. Является ли движение тела, брошенного горизонтально,

равноускоренным? Почему? 4. Используя результаты работы, определите конечную скорость

движения шарика (перед соприкосновением его с листом бумаги). Какой угол с поверхностью листа образует эта скорость?

2.5 Исследование зависимости силы упругости

от деформации растяжения Цель: экспериментально исследовать зависимость силы упругости от

растяжения стальной проволоки, построить график зависимости модуля силы упругости F проволоки от ее абсолютного удлинения и определить модуль упругости стали.


ПУ

86

СОДЕРЖАНИЕ И МЕТОД ВЫПОЛНЕНИЯ Для всех видов упругих деформаций величина силы упругости прямо

пропорциональна величине деформации тела (закон Гука), В случае деформации растяжения эту зависимость можно записать так:

( )упр 0F k l l= − − . Величина коэффициента упругости k зависит от материала

деформируемого образца, его начальной длины 0l и площади поперечного сечения S :

0

Sk El

= .

Коэффициент E , входящий в последнюю формулу, называют модулей

упругости. Его определяют по формуле 0l FElS

=∆

и измеряют в 2Нм

.

В данной работе исследуются упругие свойства стали и меди, и определяется модуль упругости одного из материалов.

Рисунок 1 Прибор для изучения деформации растяжения (рисунок 1) состоит из

двух направляющих стальных стержней 1, скрепленных по концам подставками 2. На одном конце прибора (между стержнями) вмонтирован динамометр 3 в виде стальной пружины. Он заканчивается втулкой с прорезью, в которой находится съёмный вкладыш 4 для закрепления проволоки. На другом конце прибора укреплен червячный механизм 5, служащий для натяжения проволоки, которая одним концом прикрепляется при помощи вкладыша к динамометру, а другим – к оси червячного механизма.

При вращении колка червячного механизма начинает растягиваться пружина динамометра. При этой указатель перемещается по шкале 6 градуированной в ньютонах. Таким образом, прибор позволяет плавно изменять натяжение проволоки и всякий раз измерять силу упругости. Для определения величины удлинения проволоки прибор снабжен специальным индикатором 7, позволяющий производить измерения с точностью до 0,01 мм.

В описанном приборе измеряется удлинение не всей проволоки, а лишь части, ограниченной двумя ползунками 8, к которым она прикрепляется при помощи винтовых зажимов 9. Такой способ даёт возможность избежать искажений, возникающих в опыте вследствие частичного разматывания проволоки в местах её крепления.

На одном из ползунков, расположенном вблизи динамометра, установлен индикатор, а к другому прикреплен стержень 10, который зажимается винтом 11. Стержень имеет на конце резиновую насадку для соединения с


ПУ

87

индикатором. При растяжении проволоки увеличивается расстояние между ползунками, и стержень, который не меняет своей длины (он не подвергается действию растягивающей силы), перемещает штифт индикатора на величину удлинения проволоки. Удлинение определяется по показаниям стрелок индикатора: большая показывает сотые доли миллиметра, а малая – целые мил-лиметры. Начальная длина проволоки измеряется масштабной линейкой с миллиметровыми делениями, а диаметр – микрометром.

Оборудование: прибор для изучения деформации растяжения;

индикатор часового типа 0–10 мм; микрометр; линейка измерительная; стальная проволока диаметром 0,2–0,3 мм; медная проволока диаметром 0,5–0,8 мм.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ 1. Измерьте микрометром диаметр стальной проволоки и вычислите

площадь её поперечного сечения. 2. Закрепите концы стальной проволоки в прибор. Затем, слегка натянув,

подложите её под винтовые зажимы ползунков, и закрепите их. 3. Соедините стержень со штифтом индикатора. Для этого ослабьте

винт, которым закрепляется стержень, и перемещайте его до упора со штифтом индикатора. После этого стержень снова закрепите винтом.

4. Поворачивая червячного механизма, установите указатель динамометра на нуль.

5. Установите на нуль стрелки индикатора часового типа, поворачивая шкалу за ободок.

6. Измерьте длину проволока между центрами винтовых зажимов. 7. Поворачивая ручку червячного механизма, постепенно увеличивайте

растягивающую силу и через каждые 10 Н фиксируйте по индикатору абсолютное удлинение проволоки. Дойдя до 50 Н, вращайте ручку в обратную сторону, т.е. "снимайте" нагрузку, следя за тем, как укорачивается проволока.

8. Результаты наблюдений и вычислений занесите в таблицу 1. Таблица 1

Испытуемый материал

Начальная длина, мм

Диаметр, мм

Площадь по-перечного се-

чения, мм2

Сила упру-гости, Н

Абсолютное удлинение,

мм

9. По результатам опыта постройте график зависимости силы упругости

от растяжения стальной проволоки, откладывая по горизонтальной оси абсолютное удлинение, а по вертикальной – силу упругости. Сделайте вывод о зависимости между силой упругости и абсолютным удлинением проволоки.


ПУ

88

10. Определите модуль упругости стали при значениях силы упругости 10 Н и 30 Н.

2.6. Проверка закона Гука

Цель: определить жесткость пружины, проверить для нее выполнение закона Гука и рассчитать погрешности прямого измерения абсолютного удлинения пружины.

Оборудование: штатив, динамометр со шкалой, закрытой миллиметровой бумагой, набор грузов массой 102=m г каждый, линейка.

ВЫВОД РАСЧЕТНЫХ ФОРМУЛ Если к пружине с начальной длиной 0l подвесить груз массой m , то под

действием груза пружина удлиняется. Ее длина равна l , а абсолютное удлинение 0llx −= ’

На покоящийся относительно пружины груз действуют две компенсирующие друг друга силы – тяжести gm и упругости упрF

:

упрF mg= . Так как по закону Гука xkF =упр , то жесткость пружины

mgkx

= .

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 1. Соберите установку (см. рисунок 1), закрыв шкалу динамометра

миллиметровой бумагой. 2. Отметьте на бумаге положение стрелки-указателя ненагруженной

пружины черточкой с цифрой 0. 3. Подвесьте к пружине один груз массой 102,0=m кг и отметьте

положение стрелки-указателя черточкой с цифрой 1. Измерьте расстояние между цифрами 0 – 1. Это и есть абсолютное удлинение 1x пружины. Повторите измерение 1x три раза. Данные занесите в таблицу 1. Вычислите среднее значение 1x .

Рисунок 1


ПУ

89

4. Выполните задание 3, подвесив к пружине поочередно два, три, четыре груза, и определите соответствующие абсолютные удлинения пружины 2x , 3x ,

4x и их средние значения. 5. Используя метод подсчета цифр, рассчитайте силу упругости пружины mgF =упр при подвешивании одного, двух, трех и четырех грузов и занесите

данные расчетов в таблицу. Примите 2см81,9=g .

Например: при подвешивании одного груза

упр1 1 2м0,102 кг 9,81 1,00062 Hс

F m g= = ⋅ = .

По методу подсчета цифр в результате следует оставить три значащих цифры, т. е. H00,1упр1 =F .

Таблица 1

Количество грузов

Масса груза m , кг

Сила упруго-сти упрF , Н

Абсолютное удлинение x , м Повторные измерения x 11x 12x 13x

6. Для нахождения среднего значения жесткости пружины k постройте

график зависимости силы упругости от среднего удлинения ( )xFупр . 7. Выбрав точку С на графике так, чтобы сила упрF и удлинение х были по

возможности большими, но не выходили за интервалы измерения силы, определите среднее значение жесткости пружины k :

упрFk

x= .

8. Рассчитайте абсолютную x∆ и относительную xε погрешности прямых измерений абсолютного удлинения пружины для одного из заданий с любым количеством грузов по методу цены деления.

9. Результат прямых измерений х запишите в интервальной форме. Ответьте на вопросы 1. К чему приложены сила упругости и вес груза? 2. Для любого ли количества грузов будет выполняться прямая

пропорциональная зависимость между силой упругости и абсолютным удлинением х? Почему?

3. Как изменится жесткость пружины, если длину пружины уменьшить на 1 /3?


ПУ

90

Лабораторная работа № 3 3.1. Изучение силы трения

Цель: измерить силу трения скольжения, выяснить факторы, влияющие на ее величину, и экспериментально измерить силы трения скольжения и трения качения.

Оборудование: деревянная доска, полоска пластмассы (можно использовать пластмассовую поверхность крышки стола), деревянный брусок с отверстиями, набор грузов массой 100 г каждый, две цилиндрические палочки (можно использовать карандаши).

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 1. Измерьте с помощью динамометра и занесите в таблицу 1 значение

веса деревянного бруска с отверстиями. 2. Перемещая с помощью динамометра равномерно брусок по

горизонтальной поверхности деревянной доски, измерьте и занесите в таблицу 1 значение силы упругости пружины динамометра, которая численно равна силе трения трF . Измерения повторите не менее трех раз, найдите среднее

значение силы трения трF . 3. Повторите измерения, передвигая брусок с грузами массой 100 г

каждый поочередно с одним, двумя и тремя грузами. Сделайте вывод о причинах изменения силы трения.

Таблица 1

№ п/п 1 2 3

Вес бруска P , H Сила трения трF , H

трF , Н Вес бруска с одним грузом 1P , H Сила трения 1трF , H

1трF , Н Вес бруска с двумя грузами 2P , H Сила трения 2трF , H

2трF , Н Вес бруска с тремя грузами 3P , H


ПУ

91

Сила трения 3трF , H

3трF , Н

4. Используя брусок с тремя грузами массой 100 г каждый, измерьте силу

трения скольжения бруска по пластмассе. Данные измерений занесите в таблицу 2.

Таблица 2

№ п/п Вес бруска с тремя грузами P , H

Сила трения трF , H трF , Н

1 - 2 - 3

Сравните средние значения силы трения трF скольжения бруска с тремя грузами по деревянной и пластмассовой поверхностям, сделайте вывод.

5. Используя брусок с тремя грузами массой 100 г каждый, измерьте силу трения качения, подложив под брусок две цилиндрические палочки. Данные измерений занесите в таблицу 3.

Таблица 3

№ п/п Вес бруска с тремя грузами P , H

Сила трения трF , H трF , Н

1 - 2 - 3

6. Сравните средние значения сил трения скольжения и трения качения, сделайте вывод.

Ответьте на вопросы 1. Каковы причины возникновения силы трения? 2. Почему во всех измерениях необходимо передвигать брусок

равномерно? 3. Постройте график зависимости средней силы трения скольжения от

силы давления (веса) бруска (таблица 1). Какой вывод можно сделать из анализа построенного графика?

3.2. Определение коэффициента трения скольжения

Цель опыта: исследовать факторы, влияющие на значение силы трения, формирование умений определять коэффициент трения покоя и коэффициент трения скольжения.

Работа 3.2.1 Оборудование: деревянный брусок с отверстиями, доска, грузы массой

100 г каждый, штатив, динамометр, линейка.


ПУ

92

ВЫВОД РАСЧЕТНЫХ ФОРМУЛ Если деревянный брусок (рис. 1а) равномерно движется по доске, то

векторная сумма всех сил, действующих на него, равна нулю.

Рисунок 1

На движущийся брусок действуют силы (рис. 1б) – упругости пружины

динамометра упрF

, трения трF

, тяжести gm и реакции доски N

:

упр тр 0F F mg N+ + + = . (1)

В проекции на ось Ох уравнение (1) примет вид: тр упр 0F F− + = или тр упрF F= . (2)

Но модуль силы трения NF µ=тр , где µ – коэффициент трения скольжения.

Модуль силы реакции N можно определить, найдя проекции всех сил в уравнении (1) на ось Оу:

0;mg N N mg− + = = . Тогда модуль силы трения mgF µ=тр . Отсюда находим коэффициент трения скольжения

трFmg

µ = . (3)

Учитывая, что модуль силы тяжести mg груза в состоянии покоя равен модулю веса Р груза, получим

трFP

µ = . (4)

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 1. С помощью динамометра измерьте вес бруска с одним грузом.

Измерения повторите три раза. Результаты измерений занесите в таблицу 1. 2. На брусок положите груз, прикрепите динамометр и равномерно

перемещайте брусок по доске. Измерьте модуль силы упругости упрF пружины динамометра. Опыт повторите не менее пяти раз. Результаты измерений занесите в таблицу.


ПУ

93

Таблица 1

Количество грузов

Р, Н P , Н

упртр FF = , Н трF , Н Повторные измерения Повторные измерения

1 2 3

3. Опыты, описанные в пунктах 1 и 2, повторите с двумя, тремя грузами. Данные занесите в таблицу.

4. Найдите средние значения P и трF в опытах с одним, двумя и тремя грузами.

5. Постройте график зависимости среднего значения силы трF от среднего значения веса P бруска с грузами.

6. По графику определите среднее значение коэффициента трения

скольжения µ : трFP

µ = .

7. По методу цены деления рассчитайте абсолютную P∆ и относительную pε , погрешности прямых измерений веса Р бруска с грузами. Запишите окончательный результат прямых измерений веса Р в интервальной форме:

Ответьте на вопросы 1. Почему сила трения при равномерном движении бруска с грузами

меньше, чем максимальные показания динамометра в момент перед началом движения?

2. От чего зависит коэффициент трения скольжения? 3. Как с помощью линейки, бруска с грузами и доски определить

коэффициент трения дерева по дереву? Работа 3.2.2. Оборудование: прибор для изучения законов механики с

принадлежностями, секундомер, оптоэлектрические датчики.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 1. Установка для выполнения опыта схематически изображена на

рисунке.


ПУ

94

2. Приподнимите подъемным механизмом конец основания прибора на максимально возможную высоту. Вторую половину основания прибора установите горизонтально.

3. Вставьте стержень с флажком в отверстие расположенное на боковой грани тела с различными поверхностями трения, а второй стержень – в отверстие на верхней грани тела.

4. Измерьте длину d флажка бокового стержня. 5. Взвешиванием определите массу 2m тела вместе со стержнями и

среднюю массу 0m одной шайбы. 6. Установите тело на наклонной поверхности желоба и убедитесь, что

оно может свободно перемещаться по направляющим желоба. 7. Положите на тело некоторое количество N шайб, и освободите тело.

Если тело не движется, уменьшите число шайб и вновь проверьте движение системы. Повторяйте это действие до тех пор, пока тело не начнет двигаться. Массу шайб m1 вычислите по формуле m1= N < m0>.

8. Установите оптический датчик на наклонной части основания таким образом, чтобы его основание (магнит) соприкасалось с металлической линейкой на верхней стороне основания прибора. Убедитесь, что флажок бокового стержня проходит через створ оптического датчика.

9. Подсоедините оптический датчик к гнезду 1 секундомера, установите прибор в режим (ONE).

10. Устанавливая тело в одно и то же исходное положение, несколько раз измерьте промежуток времени, в течение которого флажок двигался в створе оптического датчика (прошел путь равный собственной длине), после освобождения тела.

11. Рассчитайте модуль скорости тела в тот момент, когда флажок проходит через створ датчика при различных положениях датчика и убедитесь в том, что тело движется равномерно. Если тело двигалось равноускоренно, и значения модулей скорости, полученные при различных положениях датчика значительно отличаются друг от друга, рассчитайте модуль ускорения тела:

2

2dat

=∆

,

если 0υ = 0, где d – длина флажка, t∆ – промежуток времени, в течение кото-рого флажок двигался в створе оптического датчика).

12. Повторите измерения для других поверхностей трения и при других значениях массы m тела.

13. Используя результаты измерений и вычислений, рассчитайте коэффициент трения скольжения для различных поверхностей трения:

− по формуле tg=µ α , если движение было равномерным;

− по формуле sincos

g ag

αµα−

= , при равноускоренном движении тела.

14. Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу.


ПУ

95

Таблица 2 d , м 2m , кг 0m , кг 1m , кг 1 2m m+ , кг t∆ , с υ , м/c a , м/c2 µ

3.3. Проверка условия равновесия рычага Цель: опытным путем проверить условие равновесия рычага. Оборудование: рычаг съемный с осью, штатив, набор грузов массой 100

г каждый.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 1. Укрепите в штативе на высоте 30–40 см рычаг – линейку с

проволочными петельками и крючками (рисунок 1). С помощью регулировочных винтов установите рычаг горизонтально.

Рисунок 1

2. Подвесьте на один из крючков два груза, а на другой – один. Передвигая петельки, добейтесь горизонтального положения рычага.

3. Измерьте и занесите в таблицу значения длины 1l плеча левой силы 1F (веса двух грузов) и 2l правой силы 2F (веса одного груза), вычислите и

занесите в таблицу 1 отношение 1

2ll длин плеч и сравните его с отношением сил

2

1FF .

4. Вычислите и занесите в таблицу значения моментов каждой из сил (lFM ⋅= ).

5. Придерживая рычаг рукой, передвиньте петельку с одним грузом вправо примерно на 8 – 10 см. Рычаг выйдет из горизонтального положения. Передвигая петельку с двумя грузами влево, добейтесь горизонтального положения рычага.


ПУ

96

6. Измерьте и занесите в таблицу новые значения длины 1l плеча левой силы 1F и 2l правой силы 2F . Вычислите моменты сил 1M и 2M , отношения

сил 2

1FF и плеч

1

2ll . Результаты вычислений занесите в таблицу 1.

Таблица 1

№ п

/п

Сил

а F 1

, Н

П

лечо

l 1,

м

Мом

ент

силы

М1,

Н·м

Сил

а F 2

, Н

Пле

чо l 2

, м

Мом

ент

силы

М2,

Н·м

Отношение

сил 2

1FF плеч

1

2ll

1 2

7. Сравните моменты сил 1M и 2M , отношения сил 2

1FF и плеч

1

2ll ,

сделайте выводы. Ответьте на вопросы 1. Сохранится ли равновесие рычага, если справа и слева к грузам

подвесить по одному дополнительному грузу массой 100 г? 2. Влияет ли в данной работе на равновесие рычага сила тяжести,

действующая на рычаг? Почему? 3. Сравните силу необходимую для подъема учебника физики, с силой

необходимой для отрыва от стола одного края этого учебника. Дайте физическое объяснение различия этих сил.

3.4. Определение массы подвижного рычага

Цель: определить массу подвижного рычага на основании его принципа действия.

Оборудование: основание комплекта, динамометр, подвижный рычаг, набор разновесов, держатель с крючком, два винта типа «бабочка».

Ход проведения опыта: 1. Установить держатель с крючком и подвижный рычаг на установке. 2. Прикрепите динамометр на самый дальний от точки держания рычага

крючок. Второй конец динамометра прикрепите на крючок держателя.


ПУ

97

3. Подвесьте разновесы массой m=100 г на первый (ближний к оси вращения) крючок подвижного рычага. Переместите рычаг вдоль стойки с помощью уровня приведите рычаг в горизонтальное положение.

4. Запишите в таблицу 1 силу тяжести разновесов, силу из показаний динамометра и плечи этих сил.

№ Сила тя-

жести раз-новесов

упрF , Н

Показания динамометра

1F , Н

Длина плеча силы

динамометра 1l , м

Длина плеча си-лы разно-весов 2l , м

Длина пле-ча силы

центра мас-сы 3l , м

Масса рычага m

1 2 3

5. Измерьте длину подвижного рычага и вычислите местонахождение его

центра массы. Запишите в таблицу длину плеча центра массы. 6. Подвесьте разновесы массой m = 100 г поочередно на другие крючки,

находящиеся на расстояние 16 см и 28 см от оси вращения подвижного рычага и повторите шаги 3–5 опыта.

Обработка данных, выводы и вопросы: 1. Схематически изобразите рычаг с разновесами и динамометром и

отметьте силы, действующие на рычаг. 2. Объясните, почему силу тяжести, действующую на подвижный рычаг,

можно отметить с середины рычага. При каких условиях это невозможно? 3. Выведите формулу, с помощью которой можно вычислить массу

рычага. 4. На основании результатов двух опытов дважды проведите

вычисления массы рычага. Масса рычага, вычисленная на основании первого опыта:_______________. Масса рычага, вычисленная на основании второго опыта:_______________.

5. Каковы факторы, приводящие к погрешности вычислений массы рычага?

6. При проведении какого опыта вы получили более точные результаты? Объясните, почему так происходит.

3.5. Изучение неподвижного и подвижного блоков

Цель: опытным путем проверить условие равновесия блока и определить выигрыш в силе при его использовании.

Оборудование: штатив, неподвижный и подвижный блоки, набор грузов массой 100 г каждый, динамометр, линейка, нить длиной 80–100 см.


ПУ

98

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 1. Закрепите блок в лапке штатива. Нить с петлями на концах перекиньте

через блок (рис. 1). Зацепите за правую петлю нити динамометр, а за левую – груз массой m и, удерживая его в равновесии, снимите и занесите в таблицу 1 показания 1F динамометра и вес ( mgP = ) груза (коэффициент g примите

равным кгH10 ).

Рисунок 1

2. Повторите опыт с двумя и четырьмя грузами. Вычислите и занесите в

таблицу 1 отношение 1F

P для всех опытов и сделайте вывод о выигрыше в силе,

который дает неподвижный блок. Таблица 1

№ п/п Показания 1F динамо-

метра, Н Вес P груза, Н Выигрыш в силе

1FP

1 2 3

2. Левую петлю нити зацепите за лапку штатива, а правую наденьте на

крючок динамометра. Подвижный блок с грузом массой m поместите на нить (рис. 2). Удерживая груз в равновесии, снимите и занесите в таблицу 2 показания 2F динамометра и вес Р груза.

Рисунок 2


ПУ

99

4. Повторите опыт с двумя и четырьмя грузами. Вычислите и занесите в

таблицу 2 отношение 2F

P и сделайте вывод о выигрыше в силе, который дает

подвижный блок. Таблица 2

№ п/п Показания 2F динамо-

метра, Н Вес P груза, Н Выигрыш в силе

2FP

1 2 3

5. Укрепите в штативе линейку (рейку) длиной 80 – 100 см и подвижный

блок с четырьмя грузами. Отметьте метками на линейке (рейке) положение оси блока и точки А крепления динамометра к нити.

Рисунок 3 6. С помощью динамометра поднимите грузы на 10 – 15 см вертикально

вверх. Отметьте метками новое положение оси блока и точки А. 7. Измерьте и занесите в таблицу 3 значения 1h и 2h , сделайте вывод. 8. Вычислите работу 1A силы тяжести, действующую на груз mgF =т и

работу 2A силы упругости 2F пружины динамометра. Полученные значения занесите в таблицу 3. Сравните 1A и 2A сделайте вывод.

Таблица 3

Сила тяжести тF груза, Н Показания 2F динамометра, Н

Выигрыш в силе 2F

P

Высота 1h подъема оси блока, м Высота 2h подъема динамометра, м


ПУ

100

Работа 1A силы тяжести груза ( 11 4mghA = ), Дж Работа 2A силы упругости пружины динамометра ( 222 hFA = ), Дж

Ответьте на вопросы 1. Чем отличается подвижный блок от неподвижного? 2. Как изменились бы результаты опытов 1, 2, 3 и 4 если бы блоки имели

большую массу (были изготовлены из металла)? 3. В чем заключается смысл «золотого правила механики»? 4. Будет ли одинаковым КПД подвижного блока при подъеме одного,

двух, трех, четырех грузов? Ответ обоснуйте. 3.6. Изучение наклонной плоскости и определение ее КПД

Цель: измерить КПД наклонной плоскости. Оборудование: доска длиной 40 – 80 см, брусок, набор грузов массой 100 г

каждый, штатив с лапкой, динамометр, линейка, школьный треугольник.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 1. Установите наклонную доску так, чтобы высота h конца доски над

поверхностью стола равнялась половине длины l доски, что соответствует углу наклона 30° (рис. 1).

Рисунок 1

2. Взвесьте брусок с помощью динамометра, значение веса Р занесите в таблицу.

3. Положив на брусок три груза массой 100 г каждый, передвигайте его равномерно вверх по наклонной плоскости с помощью динамометра. Измерьте и занесите в таблицу значение силы упругости упрF пружины динамометра.

4. Сравните значение силы упругости с весом бруска с грузами и сделайте

вывод о выигрыше в силе, который получен при использовании наклонной плоскости.

5. Измерьте и занесите в таблицу длину l наклонной плоскости. Вычислите и занесите в таблицу значение работы, совершенной силой упругости пружины динамометра:

сов упрA F l= .


ПУ

101

6. Измерьте и занесите в таблицу высоту h к наклонной плоскости. Вычислите и занесите в таблицу значение полезной работы при подъеме тела на высоту h :

полA mgh= , где m – масса бруска с грузами.

Таблица 1 Угол наклона

30° 60° Вес Р бруска с грузами, Н Сила упругости упрF , Н

Высота h наклонной плоскости, м Длина l наклонной плоскости, м

Полезная работа полA , Дж Совершенная работа совA , Дж

КПД η , %

7. Вычислите и занесите в таблицу значение КПД наклонной плоскости:

пол

сов100%A

Aη= ⋅ .

8. Повторите опыт для угла наклона 60°. Угол наклона установите с помощью школьного треугольника.

Ответьте на вопросы 1. Каково назначение наклонной плоскости как простого механизма? 2. Почему оказались неравными полезная и совершенная работы? 3. Воспользовавшись полученными результатами, объясните причины

изменения КПД наклонной плоскости при увеличении (уменьшении) ее угла наклона. Каким будет КПД при предельных углах наклона 90° и 0°?

Лабораторная работа № 4 4.1. Проверка закона сохранения импульса

Цель: измерить импульсы системы до и после взаимодействия тел, входящих в нее; проверить выполнения закона сохранения импульса.

Работа 4.1.1. Оборудование: штатив с лапкой, лоток, два шара одинакового объема и

разной массы, листы белой и копировальной бумаги, линейка, весы, разновес, скотч.

Вывод расчетных формул Шар массой 1m , скатываясь с лотка, конец которого расположен

горизонтально (рис. 1), приобретает в конце лотка горизонтальную скорость 1υ


ПУ

102

и импульс 111 υ mp = . Проекцию скорости x1υ на осъ Ох легко определить, измерив дальность полета 1l , и высоту h :

1 1 2xglh

=υ . (1)

Рисунок 1

Тогда проекция импульса первого шара на ось Ох равна:

1 1 1 2xgp m lh

= . (2)

Поместим на краю лотка второй шар массой 2m . Импульс этого шара 02

=p , так как 02

=υ . Первому шару дадим возможность двигаться с прежнего положения (положение на лотке отмечено мелом).

Первый шар, имеющий в конце лотка горизонтальную проекцию импульса xp1 , взаимодействует с покоящимся вторым шаром. После взаимодействия шары имеют проекции скорости x1υ′ и x2υ′ и проекции импульсов xx mp 111 υ′=′ и xx mp 222 υ′=′ . Так как внешние действующие на шары силы (тяжести и реакции опоры) скомпенсированы, то для системы двух шаров выполняется закон сохранения для проекций импульсов на ось Ох: 1 1 2x x xp p p′ ′= + (3) или 1 1 1 1 2 2x x xm m m′ ′υ = υ + υ . (4)

Подставив в формулу (4) выражение для скорости (1), получим: 221111 lmlmlm ′+′= . (5) где 21, ll ′′ – дальности полета шаров после их столкновения.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 1. Измерьте массы 1m и 2m шаров на весах, повторив измерения три раза,

и найдите средние значения 1m и 2m . Результаты занесите в таблицу. 2. Укрепите лоток в лапке штатива, чтобы конец лотка был расположен

горизонтально на высоте 20≈h см от поверхности стола. 3. Сделав мелом метку на лотке, пустите с этого положения шар 1

большей массы 1m и наблюдайте, в каком месте стола опустится шар.


ПУ

103

Положите здесь лист белой бумаги, зафиксировав его скотчем, а сверху – лист копировальной бумаги.

4. Поместите шар 1 на метку и отпустите. По отпечатку па белом листе определите дальность полета 1l . Опыт повторите не менее пяти раз, данные занесите в таблицу. Найдите среднее значение 1l :

1 2 3 4 51 5

l l l l ll + + + += .

5. Установите на краю лотка шар 2 меньшей массы 2m . Отпустите первый шар с того же положения, что и в задании 3. По меткам на белом .листе найдите дальности полета шаров 1l′ и 2l′ . Опыт повторите не менее пяти раз и найдите средние значения 1l′ и 2l′ . Все данные занесите в таблицу 1.

Таблица1

№ п/п 1m , кг 2m , кг 1l , м 1l′ , м 2l′ , м 1 2 3 4 5

Среднее 6. Проверьте выполнение закона сохранения проекций импульса на ось

Ох, подставив 1m , 2m , 1l , 1l′ и 2l′ в формулу (5). 7. Рассчитайте абсолютную l∆ и относительную lε погрешности прямых

измерений дальности полета l одного из шаров. 8. Результат прямых измерений дальности полета l шара запишите в

интервальной форме. Ответьте на вопросы. 1. Как направлен импульс тела? 2. При каких условиях выполняется закон сохранения импульса? 3. Почему при рассмотрении соударения шаров закон сохранения

импульса можно записать только для проекций импульсов на горизонтальную ось Ox?

4. Можно ли утверждать, что суммарный импульс шаров не будет изменяться и при их дальнейшем полете по параболической траектории вплоть до соударения с поверхностью стола? Аргументируйте ответ.

Работа 4.1.2 Оборудование: прибор для изучения законов механики с

принадлежностями, секундомер, оптоэлектрические датчики. 2 стальных шарика одинаковой массы, свинцовый шар, весы, разновес.


ПУ

104

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 1. Установка для выполнения опыта схематически изображена на рисунке

2 .

Рисунок 2 2. Для экспериментальной проверки закона сохранения импульса

основание комплекта расположите горизонтально. 3. Поместите между двумя стальными шариками, массы которых

одинаковые сжатую пружину, предварительно связав ее нитью. Поместите систему в желоб строго посередине основания.

4. Подключите датчики к гнездам 1 на задних панелях цифровых секундомеров. Включите секундомеры и переключите оба прибора в режим (ONE). Установите оптоэлектрические датчики каждого секундомера. Таким образом, чтобы только выпрямления пружины шарики двигались в створе оптоэлектирических датчиков.

5. Пережгите нить и измерьте промежутки времени t∆ , в течение которых каждый шарик двигаясь, перекрывал световой пучок оптического датчика, т. е. прошел путь s D∆ = , где D =22 мм диаметр шарика.

6. Повторите измерения сначала при других положениях датчиков, а затем заменив один из шариков, шариком другой массы.

7. Рассчитайте модуль импульса каждого шарика, воспользовавшись

формулой Dp mt

=∆

.


1m 2m 1t∆ 2t∆ 1υ 2υ 1p 2p

9. Используя результаты измерений и вычислений, проверьте

выполнимость равенства 1 1 2 2m mυ υ= .

4.2. Закон сохранения энергии и импульса при столкновениях на одной плоскости

Цель опыта: Проверить закон сохранения энергии и импульса при упругом столкновении.


ПУ

105

Оборудование: комплект «опыты по баллистике», два стальных шарика одинаковой массы, шарик, изготовленный из другого материала, но идентичный по размеру стальному шарику (обратите внимание, что масса этого шарика не равна массе стального шарика), листы белой и копировальной бумаги, линейка и измерительный треугольник, магнитные держатели с резинкой.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ По закону сохранения энергии и импульса, в замкнутой системе, при

упругом нецентральном столкновении два шарика разлетаются в разные стороны. При этом сохраняется импульс вдоль осей x и y. На рисунке 1 видно положение шариков после столкновения относительно системы осей. До столкновения импульс системы был равен импульсу одного шарика. После упругого столкновения импульс получают оба шарика. По закону сохранения энергии и импульса, если шарики одинаковые, они разлетаются в перпендикулярных друг другу направлениях.

Рисунок 1 Измерение расстояний. Перед началом проведения опыта необходимо отрегулировать

вертикальный отвес. Опустите вертикальный отвес таким образом, чтобы он был максимально приближен к рабочей поверхности, но не касался ее.

Сумма длин тросика вертикального отвеса и самого вертикального отвеса равна высоте нахождения шарика относительно рабочей поверхности.

Дальность выстрела измеряется от точки проекции вертикального отвеса до точки падения шарика на разметочные блокноты или листья копировальной бумаги.

При столкновении на одной плоскости расстояние до точки падения шариков измеряется от точки столкновения шариков вдоль резинки. На рисунке они обозначены буквой L1 и L2.

Расстояния вдоль оси Y измеряются с помощью измерительного треугольника, а расстояния вдоль оси X измеряются линейкой.

Сборка и подготовка к опыту. 1. При помощи уровня, который находится на баллистическом пистолете,

установите пистолет в горизонтальном положении.


ПУ

106

2. Установите баллистический пистолет на высоте 20–25 см. 3. Зарядите баллистический пистолет. 4. Запишите скорость вылета шарика 0,9 м/с=υ .

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 1. Проденьте тросик вертикального отвеса через крючок, который

установлен на держателе шариков. Отрегулируйте отвес так, чтобы он был максимально приближен к рабочей поверхности. Отвес указывает на проекцию центра шариков во время столкновения. Дальность выстрела измеряйте, начиная от этой точки.

2. Расположите листы белой и копировальной бумаги на рабочей поверхности по обеим сторонам от срединной линии.

3. Прикрепите второй шарик такой же массы как и первый к держателю шариков. Установите держатель шариков таким образом, чтобы центры двух шариков не находились на одной прямой.

4. Нажмите кнопку RELEASE. После столкновения шарики разлетаются в разные стороны.

5. Если один или оба шарика не попали на листы белой и копировальной бумаги, то расположите их так, чтобы шарики попадали на них.

6. Зарядите несколько раз баллистический пистолет и нажмите кнопу RELEASE. Это необходимо для того, чтобы получить несколько точек падения шариков на белом листе.

7. Поставьте центральный магнитный держатель на рабочей поверхности в точке столкновения шариков. Через крючок проденьте резинку, укрепленную на двух магнитных держателях. Поставьте магнитные держатели на рабочей поверхности в точках падения шариков.

8. Измерьте средние расстояния Х1 и Х2 от точек падения двух шариков до средней линии (ось Y) и запишите результаты измерения в таблицу 1.

9. Измерьте среднее расстояние У1 и У2 от срединной линии (ось X) до точек падения шариков. Запишите результаты измерений в таблицу 1.

10. Несколько раз изменяйте направление держателя шариков таким образом, чтобы шарики каждый раз сталкивались под различными углами и повторите шаг 3.

11. Измерьте высоту нахождения шарика и запишите результат. Таблица 1

Дальность выстрела первого шарика

вдоль оси X


вдоль оси Y

Дальность выстрела второго шарика

вдоль оси X


вдоль оси Y


ПУ

107

12. Последовательно выполните шаги 3–11 опыта с шариком, сделанным из другого материала (другая масса), и запишите свои вычисления в таблицу 2.

Таблица 2 Дальность выстрела

первого шарика вдоль оси X


вдоль оси Y


вдоль оси X


вдоль оси Y

Вопросы и выводы. 1. Сравните расстояния от точек падения стальных шариков одинаковой

массы до серединной линии (ось X) вдоль оси Y. Сформулируйте свои выводы. 2. При помощи закона сохранения импульса докажите формулу

0 1 22h x xg

= +υ (1)

где 0υ – скорость вьшета шарика из дула пистолета; h – высота нахождения шарика; 1x – дальность выстрела первого шарика вдоль оси X; 2x –дальность выстрела второго шарика вдоль оси Х; g – ускорение свободного падения.

3. Получили ли вы доказательство правильности этой формулы из опыта? 4. Измерьте угол между точками падения шариков. Объясните, почему

величина угла приблизительно равна 90°. 5. Противоречит ли закон притяжения демонстрации закона сохранения

импульса в этом опыте? 6. Возможно ли применение формулы (1) при проведении опытов с

шариками различной массы? Если да, объясните почему, если нет, выведите новую формулу.

4.3. Проверка закона сохранения механической энергии

Цель: проверить закон сохранения и превращения механической энергии и рассчитать абсолютную и относительную погрешности прямых измерений одной из измеряемых величин.

Работа 4.3.1. Оборудование: два штатива, лоток, шар на нити, динамометр, листы

белой и копировальной бумаги, линейка, весы, разновес, скотч.

ВЫВОД РАСЧЕТНЫХ ФОРМУЛ Если растянутая пружина, обладающая потенциальной энергией, связана

с телом, то при переходе в недеформированное состояние ее потенциальная


ПУ

108

энергия при отсутствии сил сопротивления превращается в кинетическую энергию тела: p kE E= ; (1)

2

2pkxE = ; (2)

2

2kmE υ

= ; (3)

2 2

2 2kx mυ

= . (4)

Так как упрFxk = – модуль силы упругости пружины, то

2

упр

2 2F xkx

= . (5)

Квадрат модуля скорости движения тела 2υ можно определить по

дальности его полета l и высоте падения h : hgl

2

22 =υ .

Тогда

2 2

2 4m ml g

hυ

= . (6)

С учетом (5) и (6) формула (4) примет вид: 2

упр

2 4F x ml g

h= ,

или

2

упр 2ml gF x

h= . (7)

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 1. Измерьте на весах массу m шара. Измерения повторите три раза.

Данные занесите в таблицу 1. 2. Укрепите на штативах лоток и динамометр на одинаковой высоте (

30≈h см) от поверхности стола. Нить длиной hl > одним концом привяжите к крючку динамометра, а другим – к шару (рис. 1). Расстояние между штативами должно быть таким, чтобы шар находился на самом краю горизонтальной части лотка при недеформированной пружине динамометра и, по возможности, горизонтальном положении ненатянутой нити.

3. В предполагаемом месте падения шара закрепите скотчем лист белой бумаги и сверху – лист копировальной бумаги. Придерживая шар на краю лотка, отодвиньте штатив с динамометром, так чтобы его показания стали

0,2упр =F Н. Отпустите шар и отметьте место падения его на столе по метке на листе белой бумаги.


ПУ

109

Рисунок 1 Опыт проведите не менее пяти раз. Измерьте дальность полета l шара во

всех пяти опытах. 4. Измерьте линейкой абсолютную деформацию пружины х при силе

упругости 0,2упр =F Н и высоту h . Измерения повторите пять раз. Результаты измерений занесите в таблицу 1.

Таблица 1

№ m, кг h, м l, м Fу, Н |x|, м 1 2 3 4 5

Среднее 5. Определите средние значения m , h , l и x . 6. Подставьте m , h , l и x в формулу (7) и проверьте выполнение

закона сохранения энергии. 7. Рассчитайте абсолютную и относительную погрешности прямого

измерения одной из величин ( h , l или х) и запишите результат в интервальной форме.

Ответьте на вопросы 1. Какую энергию называют механической? 2. При каких условиях выполняется закон сохранения механической

энергии? 3. Чем можно объяснить только приближенное равенство потенциальной

энергии пружины и кинетической энергии шара? 4. Какую пружину (с большей или меньшей жесткостью) лучше

использовать в работе для более точного выполнения закона сохранения механической энергии? Почему?

Работа 4.3.2 Оборудование: прибор для демонстрации независимости действия сил;

весы технические; линейка измерительная 30–35 см; отвес; штатив; белая и копировальная бумага.


ПУ

110

Вывод расчетных формул В работе экспериментально устанавливается, что полная механическая

энергия замкнутой системы остаётся неизменной если между телами действуют только силы тяготения и упругости.

Установка для опыта показана на рисунке. При отклонении стержня А от вертикального положения шар на его конце поднимется на высоту h , относи-тельно начального уровня. При этом система взаимодействующих тел Земля – шар приобретает потенциальную энергию mghE p = .

Рисунок 2 Если стержень освободить, то он возвратится в вертикальное положение,

где будет остановлен специальным упором. На основании закона сохранения механической энергии можно ожидать,

что кинетическая энергия шара в момент прохождения вертикального положения будет равна изменению его потенциальной энергии:

2

2m mgh=υ .

Вычислив кинетическую и изменение потенциальной энергии, шара и сравнив полученные peзультаты, можно экспериментально проверить закон сохранения механической энергии. Для вычисления изменения потенциальной энергии нужно определить массу m шара на весах и измерить с помощью линейки высоту h его подъема. Для определения кинетической энергии необходимо измерить: скорость υ шара в точке 0. Для этого прибор укрепляют в лапке штатива на высоте Н над поверхностью стола, отводят стержень с шаром в сторону до высоты Н + h и затем отпускают. При ударе об упор шар соскальзывает со стержня.

Скорость шара во время падения изменяется, однако горизонтальная составляющая её, остается неизменной и равной по модулю скорости шара в момент удара стержня об упор. Поэтому скорость шара υ в момент срыва со стержня можно определить из выражения:

lt

=υ ,

где l – дальность полета шара, t – время eгo падения. Время свободного паде-ния с высоты Н равно:

2Htg

= ,


ПУ

111

поэтому

2lHg

=υ .

Зная массу шара, можно найти его кинетическую энергию 2

2υmEk = в

точке 0 и сравнить её с изменением потенциальной энергии mghE p = .

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 1. Укрепите прибор в штативе на высоте 20 – 30 см над столом, как

показано на рисунке 2. Наденьте шар с отверстием на стержень и сделайте предварительный опыт. На месте падения шара положите лист белой бумаги и накройте его листом копировальной.

2. Измерьте высоту Н шара над столом в начальном положении. Отведите стержень с шаром в сторону, измерьте высоту подъёма h шара m по отношению к первоначальному уровню. Отпустите стержень и определите дальность полёта l .

3. Взвесьте шар, вычислите изменение его потенциальной энергий pE и кинетическую энергию kE в точке 0.

4. Повторите опыт при других значениях высоты h, сделайте измерения и вычисления. Результаты занесите в таблицу 2.

Таблица 2

№ п/п m , кг h , м pE , ДЖ l , м H , м υ , м/с kE , Дж 1 2 3

среднее 5. Оцените абсолютные погрешности измерений потенциальной и

кинетической энергии шара в ваших опытах. 6. Сравните значения изменения потенциальной энергии шара с его

кинетической энергией и сделайте вывод о результатах вашего эксперимента.

Лабораторная работа № 5 5.1. Изучение изотермического процесса

Работа 5.1.1. Цель: экспериментально доказать, что зависимость давления газа данной

массы от давления при постоянной температуре соответствует закону Бойля – Мариотта.


ПУ

112

Оборудование: шприц медицинский 50 мл (прибор для изучения газовых законов), термометр, манометр (моновакууметр), силиконовая или ПВХ трубка.

СОДЕРЖАНИЕ И МЕТОД ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ Состояние данной массы газа полностью определено, если известно

давление p , температура T и объем газа V . Эти величины называются параметрами состояния газа. Уравнение, которое связывает параметры состояния, называют уравнением состояния газа.

Из основного уравнения молекулярно-кинетической теории идеального газа и молекулярно-кинетического определения абсолютной температуры следует, что давление p идеального газа определяется двумя независимыми величинами: концентрацией n молекул и температурой T газа, которые не

зависят от химического состава молекул: p nkT= . Поскольку 1A

N mn NV V M

= = ,

где N – число молекул газа находящихся в сосуде, V – вместимость сосуда; m –

масса газа, M – его молярная масса, то AmpV kN TM

= . Обозначим AkN R= , где

R – молярная газовая постоянная. Следовательно, параметры одного состояния

идеального газа связаны соотношением mpV RTM

= , которое называют

уравнением состояния идеального газа (уравнением Клапейрона – Менделеева). Изменение хотя бы одного из макропараметров состояния называют

процессом. Процессы, при которых один из трех параметров, входящих в состояния идеального газа, не изменяется, называют изопроцессами.

Процесс, который происходит при постоянной температуре, называют изотермическим.

Изотермический процесс описывается законом Бойля – Мариотта, согласно которому, давление данной массы газа при постоянной молярной массе и температуре обратно пропорционально объему газа, т. е. constpV =, если constm = , constM = и constT = .

Поэтому параметры 1p и 1V начального состояния газа и параметры 2p и 2V его конечного состояния при изотермическом процессе связаны

соотношением 1 1 2 2pV p V= . Исследуемым газом в выполняемой работе является воздух, находящийся

внутри шприца. Поскольку внутренняя полость шприца имеет форму цилиндра и ее

объем V Sl= , а площадь поперечного сечения S одинакова по всей длине, то 1 1V Sl= и 2 2V Sl= , где 1l и 2l длина воздушного столба в шприце в начальном и

конечном состояниях, соответственно. Следовательно, 1 1 2 2p Sl p Sl= , или

1 2

2 1

l pl p= . Справедливость этого равенства и проверяют экспериментально.


ПУ

113

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 1 . Поршень шприца установите в положение соответствующее

максимальному значению его вместимости и после этого соедините шприц с манометром (рис. 1).

Рисунок 1 2. Измерьте давление 1p и объем 1V воздуха в шприце по показаниям

манометра и положению поршня, используя шкалу, нанесенную на поверхность шприца.

3. Медленно переместите поршень в новое положение. Повторите измерения давления и объема воздуха в шприце при различных положениях поршня.

4. Вычислите отношения – 1

2

ll

и 2

1

pp

и сравните полученные результаты.


1l , см 2l , см 1p , кПа 2p , кПа 1

2

ll

2

1

pp

7. Используя полученные вами результаты, сформулируйте выводы. Контрольные вопросы 1. Почему процесс изменения объема воздуха в данной работе можно

считать изотермическим? 2. Какие условия должны выполняться, чтобы при определении пара-

метров состояния газа можно было воспользоваться законом Бойля – Мариотта?

3. Укажите причины, влияющие на точность полученных результатов. Работа 5.1.2. Цель: экспериментально подтвердить справедливость закона Бойля –

Мариотта. Оборудование: узкая запаянная с одного конца стеклянная трубка

длиной 500–600 мм и диаметром 8–10 мм; цилиндрический сосуд высотой 600 мм и диаметром 40–50 мм, наполненный горячей водой ( C60 °≈t ); сосуд с


ПУ

114

водой комнатной температуры; паралон; линейка измерительная с миллиметровыми делениями; термометр; штатив, барометр.

ВЫВОД РАСЧЕТНОЙ ФОРМУЛЫ Для проверки закона Бойля – Мариотта используется воздух, который

находится в стеклянной трубке. При одинаковой (комнатной) температуре для двух его состояний должно выполняться соотношение:

0 0 1 1p V p V= , где 0p и 0V – давление и объем воздуха в одном состоянии, а 1p и 1V – давле-ние и объем того же количества воздуха в другом состоянии.

Объем SlV =0 , а 11 SlV = , где S – площадь поперечного сечения трубки; l и 1l – длины столбов воздуха в первом и втором его состояниях соответственно.

Поэтому уравнение закона перепишем в виде: 110 lplp = , или 111

0 =lplp .

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 1. Наполните цилиндрический сосуд водой комнатной температуры. 2. Измерьте при помощи барометра атмосферное давление 0p .

Результаты измерений давления занесите в таблицу 2. 3. Измерьте линейкой (не менее трех раз) длину столба воздуха l в

стеклянной трубке (она совпадает с длиной самой трубки). Результаты измерений занесите в таблицу.

4. Погрузите стеклянную трубку запаянным концом вверх в цилиндрический сосуд с водой (рис. 2). При этом вода частично войдет в трубку.

5. Измерьте (не менее трех раз) длину столба воздуха 1l в трубке. Результаты измерений занесите в таблицу.

Рисунок 2

6. Измерьте (не менее трех раз) разность уровней воды h в сосуде и трубке. Результаты измерений занесите в таблицу.


ПУ

115

7. Рассчитайте и занесите в последнюю строку таблицы средние значения всех измеренных величин hllp ,,, 10 .

8. Рассчитайте новое давление ( )hgpp ρ+= 01 воздуха в трубке. При расчете используйте табличные значения плотности воды ρ и ускорения свободного падения g . Результаты вычислений занесите в последнюю строку таблицы.

9. Вычислите отношение 11

0

lplp

. Результаты вычислений занесите в

последнюю строку таблицы.

10. Различие между теоретически ожидаемым

=1

11

0lplp и

экспериментально полученным

11

0

lplp

результатами позволяет оценить

относительную погрешность экспериментального подтверждения закона Бойля – Мариотта:

0

1 11

100%1

p lp l

−

ε = ⋅ .

Результаты вычислений занесите в таблицу 2. Таблица 2

№ п/п Измерено Вычислено

0p , Па l , м 1l , м h , м 1p , Па 11

0lplp

ε , %

1 − − − 2 − − − 3 − − −

Среднее Ответьте на вопросы 1. В чем различие между реальным и идеальным газами? 2. При каких условиях реальные газы подчиняются закону Бойля –

Мариотта? 3. Можно ли выполнить лабораторную работу с трубкой, открытой с двух

сторон?

5.2. Изучение изобарного процесса Работа 5.2.1. Цель: экспериментально подтвердить справедливость закона Гей-

Люссака.


ПУ

116

Оборудование: узкая запаянная с одного конца стеклянная трубка длиной 500 – 600 мм и диаметром 8 – 10 мм; цилиндрический сосуд высотой 600 мм и диаметром 40–50 мм, наполненный горячей водой ( C60 °≈t ); сосуд с водой комнатной температуры; паралон; линейка измерительная с миллиметровыми делениями; термометр; штатив.

ВЫВОД РАСЧЕТНОЙ ФОРМУЛЫ Для изучения изобарного процесса достаточно измерить объем и

температуру газа в двух состояниях при постоянном давлении и проверить выполнение равенства:

1 1

1 2;V V V lS

T T= = .

Поскольку площадь поперечного сечения трубки одинакова по всей длине, то

получаем: 2

2

1

1Tl

Tl= .

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 1. Измерьте длину 1l , узкой стеклянной трубки. Результаты измерений

занесите в таблицу 1. 2. Поместите эту трубку открытым концом вверх на 3 – 5 минут в

цилиндрический сосуд с горячей водой (рисунок 1а). 3. Измерьте температуру 1T , горячей воды, результат измерений занесите

в таблицу 1. 4. Плотно закройте открытый конец трубки паролоном. Выньте трубку из

сосуда с горячей водой и сразу же опустите ее в сосуд с водой комнатной температуры закрытым концом вниз (рисунок 1б), под водой достаньте паролон.

5. По мере охлаждения воздуха в трубке вода в ней будет подниматься. После окончания подъема воды (рисунок 1в) объем воздуха в трубке уменьшится до объема 2V , а давление станет равным ghp ρ−0 .

Рисунок 1


ПУ

117

6. Для того чтобы давление воздуха в трубке стало атмосферным, т. е. 0p необходимо опустить трубку в сосуд до такой глубины, чтобы уровни воды в трубке и сосуде были одинаковыми (рисунок 1г). Это и будет объем 2V воздуха в трубке при температуре 2T . Измерьте температуру 2T и высоту 2l воздушного столба в трубке. Результаты измерений занесите в таблицу.

7. Эксперимент повторите несколько раз. Результаты измерений занесите в таблицу.

8. Вычислите средние значения 2211 ,,, TlTl . Запишите их в последней строке таблицы.

9. Вычислите отношения 2

1

TT

и 2

1

ll

, результаты вычислений занесите в

последнюю строку таблицы.

10. Различие между теоретически ожидаемым

=1:

2

1

2

1ll

TT и

экспериментально полученным

2

1

2

1 :ll

TT

результатами позволяет оценить

относительную погрешность проделанного эксперимента:

1 1

2 2: 1

100%1

T lT l

−

ε = ⋅ .

Результаты данных вычислений занесите в таблицу 1. Таблица 1


1l , мм 1T , К 2l , мм 2T , К 2

1TT

2

1ll

ε , %

1 – – – 2 – – – 3 – – –

Среднее Ответьте на вопросы 1. Почему необходимо выдерживать стеклянную трубку в горячей воде в

течение 3–5 минут? 2. Почему после погружения стеклянной трубки в сосуд с водой

комнатной температуры и после снятия пластилина вода по трубке поднимается вверх?

3. Почему при одинаковых уровнях воды в сосуде и стеклянной трубке давление воздуха в трубке равно атмосферному?


ПУ

118

Работа 5.2.2. Цель: экспериментально доказать, что зависимость объема газа данной

массы от температуры при постоянном давлении соответствует закону Гей-Люссака.

Оборудование: прозрачная силиконовая трубка, два зажима, или трубка с кранами на концах из набора «Газовые законы»; термометр; внешний стакан калориметра; измерительная лента; барометр-анероид; сосуд с теплой водой; сосуд с холодной водой.

СОДЕРЖАНИЕ И МЕТОД ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ Процесс, происходящий при постоянном давлении, называют изобарным.

Изобарный процесс описывается законом Гей-Люссака, согласно которому, объем данной массы идеального газа при неизменных молярной массе и давлении прямо пропорционален абсолютной температуре газа, т. е.

constVT= , если constm = , constM = и constp = .

Поэтому параметры 1V и 1T начального состояния газа и параметры 2V и 2T его конечного состояния при изобарном процессе связаны соотношением

1 2

1 2

V VT T= .

Исследуемым газом в выполняемой работе является воздух, находящийся внутри прозрачной эластичной трубки с зажимами (кранами) на концах.

Поскольку внутренняя полость трубки имеет форму цилиндра и ее объем V Sl= , а площадь поперечного сечения S одинакова по всей длине, то 1 1V Sl= и

2 2V Sl= , где 1l и 2l длина воздушного столба в трубке в начальном и конечном состояниях, соответственно (см. рис.).

Следовательно, 1 2

1 2

Sl SlT T

= , или 1 1

2 2

l Tl T= . Справедливость этого равенства и

проверяют экспериментально.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ Измерения объема и температуры воздуха внутри трубки проводят в

следующем порядке. 1. Измерьте длину 1l воздушного столба в трубке. Результаты измерений

занесите в таблицу 2. 2. Трубку плотно, виток к витку, уложите внутри стакана калориметра,

предварительно закрыв кран, который располагается вблизи дна. Верхний кран оставьте открытым.


ПУ

119

3. Заполните стакан калориметра водой предварительно нагретой до температуры 55–60 °С так, чтобы открытый кран оказался погруженным в воду не более чем на 5–10 мм. Поместите в воду термометр, так чтобы он не касался дна калориметра.

4. Наблюдайте за выделением пузырьков воздуха из открытого крана. Как только оно прекратится, определите по показанию термометра значение температуры 1T теплого воздуха находящегося в трубке, результат измерений занесите в таблицу.

5. Закройте верхний кран, слейте теплую воду и заполните стакан холодной водой до прежнего уровня.

Давление воздуха в трубке в первом и втором состояниях равно сумме атмосферного давления и давления небольшого столба воды над открытым краном. Поскольку уровни теплой и холодной воды одинаковые, то эта сумма в ходе опыта не меняется, а значит, и давление воздуха в трубке при его охлаждении оставалось постоянным.

6. Снова откройте кран и через 1–2 мин после этого определите температуру Т2 холодного воздуха находящегося в трубке, результат измерений занесите в таблицу.

7. Закройте кран, слейте воду из стакана калориметра, извлеките трубку, встряхните ее и в вертикальном положении измерьте длину l∆ столба воды, вошедшей в трубку.

8. Вычислите длину 12 воздушного столба в трубке после охлаждения, результат измерений занесите в таблицу.

9. Вычислите отношения – 1

2

ll

и 1

2

TT

, результаты вычислений занесите в

последнюю строку таблицы и сравните полученные результаты. 10. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.

Таблица

1l , см l∆ , см 2l , см 1T , К 2T , К 1

2

ll

1

2

TT

10. Используя полученные вами результаты, сформулируйте выводы. Контрольные вопросы 1. Почему процесс охлаждения воздуха в данной работе можно считать

изобарным? 2. Какие условия должны выполняться, чтобы при определении пара-

метров состояния газа можно было воспользоваться законом Гей-Люссака? 3. Как определить момент выравнивания температуры воздуха в трубке и

температуры теплой воды в стакане калориметра? 4. Укажите причины, влияющие на точность полученных результатов.


ПУ

120

5.3. Проверка уравнения состояния газа Цель: экспериментально проверить уравнение Клапейрона. Оборудование: стеклянные цилиндры диаметром 40 мм – 2 шт.;

стеклянная трубка диаметром 10 мм и длиной 60 см; термометр; барометр; линейка; электрочайник с горячей водой; сосуд с холодной водой; кювета фотографическая; штатив; кусочек поролона.

ВЫВОД РАСЧЕТНОЙ ФОРМУЛЫ Состояние произвольной массы идеального газа в наиболее общем виде

выражается уравнением Менделеева – Клапейрона

mPV RM

= . (1)

Здесь единственной величиной, которая зависит от рода газа, является его молярная масса. Если газ при постоянной массе переходит из одного состояния в другое (т.е. изменяется его давление, объём и температура), то уравнение (1) можно записать в виде:

2

22

1

11TVP

TVP

= , при constm = . (2)

Так как начальное и конечное состояния газа выбирается произвольно, то можно записать:

PV BT

= , (3)

где В – постоянная величина, зависящая от массы и рода газа, но не зависящая от состояния, в котором находится газ. Уравнение (3) носит название Кла-пейрона и экспериментально проверяется в данной работе.

Для выполнения работы используется установка, показанная на рисунке. Она состоит из двух закрытых пробками снизу стеклянных цилиндров с горя-чей и холодной водой и узкой стеклянной трубки, закрытой с одного конца. Объектом исследования является воздух, находящийся в трубке. Температуру его можно изменять, погружая трубку сначала в горячую, а затем в холодную воду, с изменением температуры одновременно будет изменяться объем и дав-ление воздуха, т.е. он перейдет одного состояния в другое.

Рисунок 1


ПУ

121

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 1. Измерьте, длину узкой трубки и выразите объем воздуха в ней в

условных единицах (пусть каждый миллиметр длины трубки соответствует единице объема). Давление воздуха в трубке, равное атмосферному, определите по барометру.

2. Погрузите трубку открытым концом вверх в сосуд с горячей водой. Через 1 – 2 мин воздух в трубке прогреется до температуры воды. Измерьте эту температуру (воду в сосуде желательно перемешивать). Результаты измерений объёма, давления и температуры, выраженной в единицах абсолютной шкалы, запишите в таблицу 1.

Таблица 1

Состояние газа Р, мм.рт.ст V, усл.ед. Т, К T

PV

3. Закройте поролоном отверстие трубки. Выньте её из горячей воды,

переверните и погрузите в сосуд с холодной водой открытым концом вниз. В воде откройте отверстие, а трубку погружайте до тех пор, пока закрытый конец не окажется на одном уровне с водой. При погружении температура воздуха в трубке, её объём и давление изменятся.

4. Спустя 1–2 мин, измерьте температуру и объём воздуха в трубке. Чтобы определить давление воздуха в этом состоянии, следует к атмосферному прибавить давление столба воды, которое определяется его высотой h от поверхности воды в цилиндре до её уровня в трубке, выразив его в миллиметрах ртутного столба. Давление 1 мм.рт.ст равно давлению 13,6 мм. водяного столба, поэтому:

2 атм 13,6hp p= + ,

где h выражено в миллиметрах. Температуру выразите в единицах абсолютной шкалы. Результаты измерений запишите в таблицу.

5.Для каждого состояния воздуха вычислите T

PV .

6. Определите относительную и абсолютную погрешности, последнюю сравните с разностью полученных результатов. Вычисление погрешностей целесообразно провести методом границ.

ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАМЕЧАНИЯ 1. Первое состояние газа обязательно выбрать таким, при котором воздух

является нагретым. В противном случае при погружении трубки с холодным воздухом в горячую воду он будет расширяться и выйдет из трубки в виде пузырьков, масса его уменьшится и условия опыта нарушатся.


ПУ

122

2. Величины T

PV , вычисленные для двух состояний воздуха, могут

оказаться неодинаковыми. Это не противоречит условию BT

PV= (где

constB = ) в том случае, если δ≤− 21 BB , где δ – абсолютная погрешность измерения.

3. Наибольшая погрешность измерений связана с определением температуры воздуха в трубке. В связи с этим нужно обратить внимание на выполнение условий, при которых температуру воздуха в трубке можно считать равной температуре воды в цилиндре.

5.4. Определение поверхностного натяжения жидкости

Работа 5.4.1. Определения поверхностного натяжения на основе метода использования процесса образования и отрыва капель.

Цель: определить поверхностное натяжение жидкости. Оборудование: весы; разновес; воронка, соединенная с трубкой, имеющей

кран и наконечник, или прибор-ливер, служащий для взятия проб различных жидкостей, или пипетка; штангенциркуль; остро заточенная палочка; колба; стакан химический тонкостенный; штатив; сосуд с жидкостью, весы, разновес.

ВЫВОД РАСЧЕТНОЙ ФОРМУЛЫ Метод определения поверхностного натяжения основан на использовании

процесса образования и отрыва капель, вытекающих из капельницы (рисунок 1) или прибора-ливера (можно пипетки) (рисунок 2). Отрыв капли происходит в тот момент, когда сила тяжести mg, действующая на каплю, становится равной равнодействующей сил поверхностного натяжения, действующих перпендикулярно линии окружности шейки капли по всей ее длине.

Рисунок 1 Рисунок 2

Приближенно можно считать, что диаметр шейки капли в момент отрыва равен внутреннему диаметру D наконечника капельницы, тогда: σρDmg = .

Откуда находим поверхностное натяжение жидкости D

mgπ

σ = .


ПУ

123

Массу одной капли можно определить, измерив массу наибольшего числа капель. Для этого надо накапать N капель, измерить их общую массу М и разделить на число капель:

MmN

= .

Тогда находим DN

Mgπ

σ = .

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 1. Используя штангенциркуль и остро заточенную палочку, измерьте

внутренний диаметр D наконечника. Результаты измерений занесите в таблицу 1.

2. Укрепите воронку в штативе и заполните ее водой (см. рисунок 1). 3. Взвесьте стакан. 4. Предварительно поставьте воронку с краном под колбу, отрегулируйте

зажим крана так, чтобы интервал между падениями капель был примерно равен одной секунде.

5. Замените колбу стаканом и отсчитайте 50–60 капель. Число капель N, попавших в стакан, запишите в таблицу.

6. Взвесьте стакан с водой. Вычитая из массы стакана с водой массу стакана, определите массу воды М. Результат измерений массы М занесите в таблицу.

7. Эксперимент повторите не менее пяти раз. Рассчитайте средние значения NMD ,, .

8. Вычислите поверхностное натяжение воды, используя формулу

DNgM

πσ = . Результаты вычисления занесите в таблицу.

9. Вычислите абсолютную погрешность измерения массы воды: и оM M M∆ = ∆ + ∆ .

10. Вычислите абсолютную погрешность измерения диаметра шейки капли D∆ :

и оD D D∆ = ∆ + ∆ . 11. Вычислите относительную погрешность измерения ε поверхностного

натяжения воды: D M

D M∆σ ∆ ∆

ε = = +σ

.

Результаты вычислений занесите в таблицу. 12. Вычислите абсолютную погрешность измерения σ∆ поверхностного

натяжения воды:


ПУ

124

∆σ = ε σ . Результаты вычислений занесите в таблицу 4. 13. Запишите результат измерений в виде:

( )H , ...%м

σ = σ ± ∆σ ε = .

Таблица 4.


D , мм N М, кг мH,σ ε , %

мH,σ∆

1 2 3 4 5

Среднее 14. Сравните полученное в работе σ с табличным значением σ для

воды и сделайте выводы. Ответьте на вопросы 1. Каков физический смысл поверхностного натяжения жидкости? 2. От чего зависит поверхностное натяжение жидкости? 3. Почему с изменением температуры жидкости меняется ее

поверхностное натяжение? 4. Изменится ли результат вычисления, если: а)взять бюретку с меньшим

диаметром канала, б) провести опыт в другом месте земного шара, в) повысить температуру жидкости?

5. Почему в работе рекомендуется проводить измерения для возможно большего числа капель?

6. Какие величины надо при определении поверхностного натяжения измерять с наибольшей точностью?

Работа 5.4.2. Измерение поверхностного натяжения жидкости с

помощью капилляров. Цель работы: освоить метод измерения поверхностного натяжения жид-

кости; исследовать зависимость поверхностного натяжения от рода жидкости и ее температуры.

Оборудование: набор из двух капилляров с разными диаметрами отверстий; штатив с муфтой и лапкой; стакан с водой; стакан с мыльным раствором; ареометр; набор иголок; спиртовка; салфетка.

СОДЕРЖАНИЕ И МЕТОД ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ Метод измерения поверхностного натяжения в данной работе основан на

использовании капиллярной трубки.


ПУ

125

При полном смачивании жидкость в капиллярной трубке поднимается по

отношению к ее уровню в широком сосуде на высоту 2hgrσ

ρ= , где σ –

поверхностное натяжение, r – внутренний радиус капиллярной трубки, ρ – плотность жидкости, g – ускорение свободного падения.

Для нахождения поверхностного натяжения σ надо измерить высоту h поднятия жидкости, радиус r капилляра и по таблице определить плотность ρ жидкости. Однако непосредственное измерение высоты h с достаточной точностью затруднительно потому, что поверхность воды на границе стекло – вода изогнута. Поэтому целесообразно опустить в воду две капиллярные трубки разного радиуса r1 и r2, в которых жидкость поднимается

соответственно на высоты 11

2hgrσ

ρ= и 2

2

2hgrσ

ρ= .

Тогда искомое значение поверхностного натяжения σ можно вычислить по разности h1– h2 высот поднятия жидкости в капиллярных трубках.

Действительно 1 21 2

2 1 1h hg r rσρ

− = −

. Откуда ( )

( )1 2 1 2

2 12g h h rr

r rρ

σ−

=−

.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 1. Закопченную иглу введите в капилляр и в отмеченном месте иглы

микромером измерьте ее диаметр. По результатам измерений определите радиус r капиллярной трубки.

2. Промойте капиллярные трубки, дистиллированной водой, а затем просушите их, продувая нагретый воздух.

3. Заполните стакан доверху водой при комнатной температуре. 4. Укрепите трубки 1 в держателе 2 на штативе 3 так, чтобы они

погрузились на 1–2 см в воду (рис.1), и используя отвес 4 установите их вертикально.

5. Приподнимите стакан с водой и положите под него подставку 5 (трубки при этом погрузятся в жидкость на 4–7 см); подождите 1–2 мин, чтобы стенки трубок хорошо смочились водой.

Рисунок 1


ПУ

126

6. Уберите подставку (опустите стакан с водой) и измерьте по шкале держателя разность уровней жидкости в капиллярах 1 2( )h h− .

7. Повторите измерения не менее трех раз и вычислите поверхностное натяжение для каждого измерения, а затем найдите его среднее значение.

8. Повторите измерения и вычисления, используя стакан с мыльным раствором.

9. Результаты вычислений и измерений запишите в таблицу 1. Таблица 1

Жидкость 1r , 10-3 мм 1h ,10-3 м 2r ,10-3 м 2h ,10-3 м σ⟨ ⟩ , 10-3 Нм

Вода Мыльный раствор

9. Вычислите относительную и абсолютную погрешности измерений.

1 2 2

1 2 1 2 1 2

2 2g h r r rg h h r r r r

∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆= + + + + +

− −σ ρσ ρ

.

Суперзадание. Предложите способ определения радиуса капилляра без использования иголки и микрометра.

Контрольные вопросы 1. Как, сравнивая высоту уровней двух жидкостей в капиллярных трубках

одинакового радиуса, определить, у какой из них больше поверхностное натяжение?

2. Зависит ли поверхностное натяжение жидкости от радиуса капилляра? 3. Почему поверхностное натяжение зависит от рода жидкости? 4. Почему поверхностное натяжение жидкости зависит от ее

температуры?

5.5. Исследование зависимости поверхностного натяжения воды от температуры

Цель: исследовать зависимость поверхностного натяжения воды от температуры.

Оборудование: динамометр чувствительный; термометр; электрочайник; штатив; пинцет; вода кипяченая (охлажденная).

ВЫВОД РАСЧЕТНОЙ ФОРМУЛЫ Сила, действующая вдоль поверхности жидкости перпендикулярно к

линии, ограничивающей эту поверхность, и стремящаяся сократить её до минимума, называется силой поверхностного натяжения. Отношение модуля F этой силы, действующей на границу поверхностного слоя длиной l, к этой

длине называют поверхностным натяжением: lF

=σ .


ПУ

127

Для определения коэффициента поверхностного натяжения в работе применяется чувствительный динамометр, показанный на рисунке 1. Он состоит из корпуса 1, шкалы 2 (цена деления 0,5 мН, предел 10,5 мН) и цилиндра 3 с закрепленной на нём пружиной. На свободном конце пружины имеется крючок и стрелка-указатель. Цилиндр с пружиной можно перемещать (для установки стрелки динамометра на нуль) и закреплять на разной высоте относительно корпуса с помощью зажимного винта 4. В комплект прибора входит стержень 5 для крепления динамометра в муфте штатива, пять проволочных скоб – размеры 30, 40, 50, 60, 70 мм, подъёмный столик 6, который может перемещаться вверх и вниз с помощью винта 7, и чашка 8.

Рисунок 1

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 1. Соберите установку по рисунку 1. На крючок динамометра с помощью

пинцета подвесьте скобу и, отпустив зажимный винт 4, установите стрелку-указатель против нулевого деления шкалы.

2. Заполните чашку 8 водой и измерьте её температуру (воду желательно охладить до 10–15 °С).

3. Закрепите динамометр так, чтобы подвешенная к его крючку скоба находилась на расстоянии 1–1,5 см. от поверхности воды.

4. Отверните винт 9 и поднимите столик 6 вместе с чашкой так, чтобы скоба полностью погрузилась в воду. Зажмите винт 9. Можно опускать зажим с динамометром до полного погружения скобы в воду, а подъемный столик с чашкой не двигать.

5. С помощью винта 7 медленно опускайте столик вместе с чашкой и следите за показаниями стрелки динамометра. Заметьте максимальное значение силы поверхностного натяжения F, действующей на скобу (в момент разрыва пленки).

6. Опыт повторите 2–3 раза, возьмите среднее значение силы, и вычислите коэффициент поверхностного натяжения воды по формуле:

2Fl

σ = ,

где l – длина скобы. 7. Опыт повторите еще несколько раз, каждый раз увеличивая

температуру воды на 10°С.


ПУ

128


№ п/п 1 2 3 4 5 6 C, °t

Н10, 3−F

мН10, 3-σ

8. На основании полученных результатов постройте график зависимости

коэффициента поверхностно натяжения от температуры. Анализ погрешностей измерений не производят.

Практические замечания 1. На результаты опытов заметное влияние оказывают различные примеси

в воде. Поэтому она должна быть кипяченая, чашка чисто вымыта и насухо протерта.

2. Для того чтобы скоба хорошо смачивалась водой, её следует обезжирить и брать во время опытов только пинцетом.

3. Перед проведением опытов нужно добиться, чтобы верхняя грань скобы располагалась параллельно поверхности воды. В противном случае показания динамометра не будут соответствовать истинному значению силы поверхностного натяжения воды.

Задачи для решения в аудитории, домашнего задания

и индивидуальной самостоятельной работы Механика

1. За время непосредственного движения в 30 мин с 12 остановками, на каждой из которых он находился около 1 мин, автобус прошел путь равный 16 км. Определить среднюю скорость движения автобуса.

Ответ: ~23км/ч 2. Грузовой поезд длиной 360 м прошел относительно встречного

электропоезда за 20 с. Определить скорость поезда, если скорость электропоезда равна 12 м/с.

Ответ: 21,6 км/ч 3. Координата тела, движущегося вдоль оси ОХ, изменяется по закону

4 20х t= − + . Через какое время тело окажется в начале системы координат? Ответ: 0,2 с 4. Тело бросили со скоростью 5 м/с в горизонтальном направлении с

башни высотой 80 м. На каком расстоянии от основания башни тело упадет на землю?

Ответ: 20 м


ПУ

129

5. Реактивный самолет, который с состояния покоя движется ускоренно на протяжении 8 с, за последнюю секунду своего движения по взлетной полосе проходит путь, равный 300 м. Определить ускорение самолета.

Ответ: 40 м/с2 6. К валу, радиус которого 20 см, прикреплена нить. Через 5 с от начала

равномерного вращения на вал наматывается 10 м нити. Определить частоту вращения вала.

Ответ: 1,6 Гц 7. Радиус ручки коловорота колодца в 3 раза больше радиуса вала, на

который идет наматывание троса, к которому крепится ведро. Определить скорость конца ручки, если для поднятия ведра с глубины 10 м затрачивается 20с.

Ответ: 1,5 м/с 8. Тело массой 673 г начинает двигаться с ускорением 1 м/с2 по

горизонтальной поверхности под действием силы, направленной под углом 60° к горизонту. Определить модуль этой силы, если коэффициент трения скольжения равен 0,2.

Ответ: 3 Н 9. С какой по модулю скоростью вылетают пули со ствола пулемета, если

при частоте выстрелов 10 с-1 на пулю массой 10 г действует сила 80 Н ? Ответ: 800 м/с 10. Тело массой 100 г бросили вертикально вверх со скоростью 40 м/с.

Через 2,5 с оно достигло наивысшей точки подъема. Определить силу сопротивления воздуха.

Ответ: 0,6 Н 11. Движение тела массой 2 кг описывается уравнением 25 8 4x t t= − + .

Определить импульс тела через 2 с после начала движения. Ответ: 16 кг.м/с 12. Вагон массой 50 т движется со скоростью 9 км/ч и встречает

неподвижную платформу массой 30 т. Определить расстояние, которое пройдут вагон и платформа после сцепления. Коэффициент трения скольжения равен 0,05.

Ответ: 2,4 м 13. С какой скоротью вылетает камушек массой 20 г с рогатки при

ратяжении резинового жгута на 10 см, если для его растяжения на 1 см необходима сила 6 Н?

Ответ: 17,3 м/с 14. Двигатели электропоезда потребляют мощность 900 кВт. Скорость

поезда 54 км/ч. КПД двигателей 80%. Определить силу тяги, создаваемой этими двигателями.

Ответ: 48 кН 15. Площадь малого поршня гидравлического пресса 2 см2, а большого

400 см2. При опускании малого поршня на 20 см выполнена работа 100 Дж. Определить силу, действующую на большой поршень.


ПУ

130

Ответ: 100 кН 16. Самолет выполняет «мертвую петлю» радиусом 440 м. Определить

давление на дно бака, заполненого бензином ( 700ρ= кг/м3) до высоты 1 м, в нижней точке точке «мертвой петли», если скорость самолета 792 км/ч.

Ответ: 84 кПа 17. Определить наименьшую площадь плоской льдины ( 1 900ρ = кг/м3)

толщиной 50 см, которая может удержать на воде (ρ2=1000 кг/м3) человека массой 75 кг.

Ответ: 1,5 м2 18. Стеклянный шарик падает в воде ( 1 1000ρ = кг/м3) с ускорением

6,0 м/с2. Определить плотность стекла. Ответ: 2500 кг/м3

Молекулярная физика и термодинамика 1. Определить число молекул, содержащихся в 2 г водяного пара. Ответ: 6,7.1022 2. Определить среднюю кинетическую энергию поступательного

движения молекул вохдуха при нормальных условиях (Т0=273 К, р0=1,01.105 Па), если концентрация молекул воздуха равна 2,7.1025 м-3.

Ответ: 5,6.10-21 Дж 3. Известно, что при температуре 100С и нормальном атмосферном

давлении (р0=1,01.105 Па) плотность газа равна 2,5 кг/м3. Определить молярную массу этого газа.

Ответ: 5,8.10-2 кг/моль 4. Алюминиевый (с1=920 Дж/(кг.К)) сосуд массой 0,5 кг содержит 0,1 кг

воды (с2=4200 Дж/(кг.К)) при 200С. В сосуд опускают кусок железа (с3=460 Дж/(кг.К)) массой 0,2 кг, нагретый до 750С. Определить температуру, которая установится в сосуде.

Ответ: 250С 5. Сколько стали (с=460 Дж/(кг.К), λ=82 кДж/кг) температура плавления

которой 14000С, взятой при 200С, можно расплавить в плавильной печи с КПД равным 50%, если сжечь в ней 2 т каменного угля (q=29 МДж/кг) ?

Ответ: 40 т 6. Для изобарного нагревания 800 моль одноатомного газа на 500 К

понадобилось 9,4 МДж теплоты. Определить изменение его внутренней энергии и работу совершенную газом.

Ответ: 5,0 МДж, 4,4 МДж 7. При температуре нагревателя 373 К и температуре холодильника 273 К

идеальная тепловая машина за один цикл совершает работу равную 73,5 кДж. Определить КПД этой машины и количество теплоты, переданной холодильнику.

Ответ: 27%, 199 кДж 8. При 270С газ находится под давлением 105 Па. На сколько изменится

его давление при изохорном нагревании до 570С ?


ПУ

131

Ответ: 10 кПа 9. Лед (с1=2100 Дж/(кг.К), λ=340 кДж/кг) массой 20 кг при температуре -

200С поместили в воду (с2=4200 Дж/(кг.К)), масса которой 20 кг, а температура 700С. Весь ли лед растопится?

Ответ: 15 кг 10. В сосуд, содержащий 1,5 кг воды (с1=4200 Дж/(кг.К)), при 150С,

впустили 200 г водяного пара (L=2,3 МДж/кг) при 1000С. Какая температура установится в сосуде после конденсации пара?

Ответ: 880С 11. Температура воздуха в комнате объемом 70 м3 была равна 280 К.

После включения обогревателя температура повысилась до 296 К. Определить работу, которую совершил воздух при расширении, если давление 100 кПа.

Ответ: 400 кДж 12. Определить изменение внутренней энергии идеального одноатомного

газа, находящегося под давлением 0,16 МПа, если его объем изобарно увеличился на 0,6 м3.

Ответ: 144 кДж 13. Определить изменение внутренней энергии, совершенную работу и

количество теплоты, переданной 300 г гелию (М=4 г/моль) при изобарном повышении температуры от 293 до 373 К.

Ответ: 75 кДж, 50 кДж, 125 кДж 14. Газ при 270С занимает объем V. До какой температуры его

необходимо охладить, чтобы объем стал равным 0,75V ? Ответ: -480С 15. За 20 суток из стакана полностью испарилось 200 г воды

(М=18г/моль). Сколько молекул вылетало с поверхности воды за 1 с ? Ответ: 4.1018 16. Плотность газа в баллоне газовой электрической лампы 0,9 кг/м3,

давление газа при горении лампы равно 110 кПа. Определить среднюю квадратичную скорость молекул газа.

Ответ: 600 м/с 17. Смешали 24 кг цемента (с1=830 Дж/(кг.К)) при температуре 5 0С с 30 л

воды (ρ=1г/см3, с2=4200 Дж/(кг.К)) при температуре 35 0С. Определить температуру раствора.

Ответ: 30 0С 18. Определить массу водяного пара, содержащегося в спортивном зале

объемом 1100 м3, при температуре 30 0С, если относительная влажность воздуха 80 %. Плотность насыщенного водяного пара при 30 0С равна 30,3 г/м3.

Ответ: 27 кг

Электричество и магнетизм 1. Определить на каком расстоянии находятся два разноименных

точечных заряда по 1мКл каждый, если сила их взаимодействия 9мН. Ответ: 1 м


ПУ

132

2. На каком расстоянии от точечного заряда 1нКл, находящегося в дистиллированной воде (ε=81), напряженность поля 0,25 В/м?

Ответ: 0,67 м 3. Точечный заряд 10нКл, находящийся в некоторой точке

электростатического поля, обладает потенциальной энергией 10мкДж. Определите потенциал этой точки поля.

Ответ: 1000 В 4. Определите потенциал шара диаметром 6см, находящегося в воздухе,

если его заряд 20мКл. Ответ: 6 ГВ 5. Определите электроемкость шара диаметром 3см, находящегося в

масле, диэлектрическая проницаемость которого 2,5. Ответ: 4,2 пФ 6. Плоскому конденсатору емкостью 500пФ сообщен заряд 2мКл.

Определите напряжение между обкладками конденсатора. Ответ: 4 МВ 7. Определите заряд плоского слюдяного (ε=9) конденсатора с площадью

обкладок 36см2 каждая, которые находятся на расстоянии 1,4мкм, при напряжении 300В.

Ответ: 61 мкКл 8. Определите силу тока в проводнике, если за 30мин по нему проходит

заряд 1800Кл. Ответ: 1 А 9. Определите сопротивление участка цепи, состоящего из двух

резисторов 5Ом и 20Ом, соединенных параллельно. Ответ: 4 Ом 10. К источнику с ЭДС 1,5В и внутренним сопротивлением 0,5Ом

подключена нагрузка 2Ом. Определите силу тока в цепи. Ответ: 0,6 А 11. Определите время никелирования изделия при силе тока 2А, если на

нем выделился слой никеля массой 3,6г. Электрохимический эквивалент никеля 3.10-7кг/Кл

Ответ: 100 мин 12. Какой минимальной скоростью должен обладать электрон, чтобы

ионизировать молекулу, энергия ионизации которой 2,5.10-18Дж? Ответ: 2,35 Мм/с 13. Определите индукцию магнитного поля в центре тонкого кольца

радиусом 50мм, сила тока в котором 5А. Ответ: 63 мкТл 14. На электрон, движущийся со скоростью 20Мм/с под углом 450 к

линиям магнитной индукции, действует сила 1,6пН. Определите индукцию магнитного поля.

Ответ: 0,7 Тл


ПУ

133

15. Определите силу, действующую на проводник длиной 2м, который находится в магнитном поле с индукцией 0,25Тл при токе 0,5А, если его ось перпендикулярна линиям индукции.

Ответ: 0,25 Н 16. Определите магнитный поток, пронизывающий контур площадью

25см2, если его плоскость составляет угол 300 с линиями индукции 0,4мТл. Ответ: 0,5 мкВб 17. Определите ЭДС индукции в проводнике длиной 0,25 м, если он

движется в магнитном поле с индукцией 8 мТл со скоростью 5 м/с под углом 300 к линиям индукции.

Ответ: 5мВ 18. Определите ЭДС самоиндукции в катушке индуктивностью 1,2Гн при

уменьшении тока от 3А до 1А за 0,01с. Ответ: 240В 19. Два заряда по 40нКл, разделены слоем слюды толщиной 1см.

Определите диэлектрическую проницаемость слюды, если сила взаимодействия между зарядами равна 18мН.

Ответ: 8 20. Определите напряженность электростатического поля, которое

сообщает электрону ускорение 9,8 м/с2. Ответ: 55,7пВ/м 21. При разности потенциалов 1,2 В в проводнике длиной 4,5 м и

диаметром 0,5 мм сила тока 1 А. Определите удельное сопротивление проводника.

Ответ: 0,05 мкОм.м 22. Электрон движется в магнитном поле с индукцией 0,03 Тл по

окружности радиусом 1 см. Определите скорость электрона. Ответ: 50 Мм/с 23. ЭДС источника 12В. Определите работу сторонних сил по

перемещению заряда 50Кл внутри источника. Ответ: 600 Дж

Колебания и волны 1. Уравнение гармонических колебаний материальной точки имеет вид

х=0,05sin(10πt+π/4). Определить период этих колебаний.

Ответ: 0,2 с 2. По струне вдоль оси Оs распространяется поперечная волна длиной 600

мм со скоростью 40 м/с. Определить период этой волны. Ответ: 15 мс


ПУ

134

3. Определить период колебаний материальной точки, если амплитуда колебаний 1 см, а максимальная скорость 31,4 м/с.

Ответ: 2 мс 4. Определить соотношение длин математических маятников, если за

одно и тоже время один из них совершает 10, а другой 30 колебаний. Ответ: 9 5. Груз растягивает пружину на 0,9 см. Определить период собственных

колебаний этого груза. Ответ: 0,19 с 6. Определить амплитуду гармонических колебаний материальной точки,

если ее полная энергия 40 мДж, а сила, которая действует на ее при отклонении от положения равновесия, равном половине амплитуды, равна 2 Н.

Ответ: 2 см 7. Колебательный контур состоит с катушки индуктивности и двух

одинаковых конденсаторов, включенных параллельно. Период колебаний такого контура 20 мкс. Определить период колебаний контура, если конденсаторы включить последовательно.

Ответ: 10 мкс 8. Индуктивность колебательного контура 500 мкГн. Определить емкость

конденсатора, который следует включить в контур, чтобы настроить его на частоту 1 МГц.

Ответ: 50 пФ 9. Максимальны заряд на обкладках конденсатора колебательного

контура 1 мкКл. Амплитудное значение силы тока в контуре 1 мА. Определить период электромагнитных колебаний в этом контуре.

Ответ: 6,28 мс 10. Сила тока в цепи изменяется по закону i=6sin100πt. Определить

частоту переменного тока и его значение для фазы π/4. Ответ: 50 Гц, 4,2 А 11. Мгновенное значение переменного тока для фазы π/6 равно 6 А.

Определить действующее значение силы тока. Ответ: 8,5 А 12. Понижающий трансформатор с коэффициентом трасформации

равным 10 включен под напряжение 127 В. Сопротивление его вторичной обмотки 2 Ом, сила тока в ней 3 А. Определить напряжение на вторичной обмотке, если потери энергии в первичной обмотке не учитывать.

Отыет: 6,7 В 13. Скорость распространения волн, качающих лодку, 1,5 м/с. Расстояние

между ближайшими точками волны, которые отличаются по фазе на π/2 , равно 1,5 м. Определить длину волны и период колебаний.

Ответ: 6 м, 4 с 14. На поверхности воды распространяется волна со скоростью 2,4 м/с

при частоте колебаний 2 Гц. Какова разность фаз в точках, лежащих на одном луче и отстоящих друг от друга на 120 см ?

Ответ: 2π


ПУ

135

15. Сколько колебаний происходит в электромагнитной волне с длиной волны 30 м в течение одного периода звуковых колебаний с частотой 200 Гц ?

Ответ: 5.104

16. Сила тока в цепи изменяется по закону i=4,2 sin50πt. Какое количество теплоты выделит электрокамин за 1 ч работы, если его сопротивление 70 Ом?

Ответ: 2,3 МДж 17. За какой промежуток времени маятник, совершающий гармонические

колебания, отклонится от положения равновесия на половину амплитуды ? Период колебания маятника 6 с, начальная фаза равна нулю.

Ответ: 0,5 с 18. При определении ускорения свободного падения с помощью

математического маятника было зафиксировано 120 полных колебаний за 5 мин. Определить значение ускорения, если длина маятника 1 м.

Ответ: 9,86 м/с2 19. Конденсатор включен в сеть переменного тока стандартной частоты.

Напряжение в сети 220 В. Сила тока в цепи этого конденсатора 2,5 А. Какова емкость конденсатора ?

Ответ: 36 мкФ 20. Катушка индуктивности включена в сеть переменного тока

стандартной частоты. При напряжении 125 В в цепи катушки сила тока 2,5 А. Какова индуктивность катушки ?

Ответ: 160 мГн

Оптика и специальная теория относительности 1. Определить высоту на которой находится лампа уличного освещения,

если тень от вертикально расположенной палки высотой 0,9 м имеет длину 1,2 м, а при смещении палки на 1 м ад столба в направлении тени ее длина стала равной 1,5 м.

Ответ: 3,9 м 2. Определить (методом построения) число изображений от светящейся

точки, если она находится между двумя плоскими зеркалами, расположенными под углом 900 друг к другу.

Ответ: 3 3. Световой луч падает на стеклянную (n=1,7) пластинку под углом, синус

которого равен 0,8. После выходу из пластинки луч сместился на 2 см относительно первоначального направления. Определить толщину пластинки.

Ответ: 4,2 см 4. Световой луч проходит в вакууме расстояние 30 см, а в прозрачной

жидкости за это же время путь в 25 см. Определить показатель преломления жидкости.

Ответ: 1,2 5. Определить граничный угол полного внутреннего отражения для

кедрового масла на границе з воздухом, если скорость света в масле равна 200 Мм/с.


ПУ

136

Ответ: 420

6. Свеча находится на расстоянии 12,5 см от собирающей линзы, оптическая сила которой равна 10 дптр. Определить расстояние от свечи до ее изображения.

Ответ: 62,5 см 7. На каком расстоянии от линзы с фокусным расстоянием 12 см

необходимо поставить предмет, чтобы его действительное изображение было в три раза больше самого предмета ?

Ответ: 16 см 8. Определить оптическую силу линзы, которая дает мнимое

изображение, в 5 раз большее самого предмета. Предмет находится на расстоянии 4 см от линзы.

Ответ: 20 дптр 9. Расстояние от предмета до экрана 90 см. На каком расстоянии от

экрана необходимо разместить линзу с фокусным расстоянием 20 см, чтобы получить на экране четкое изображение?

Ответ: 60 см и 30 см 10. Где перед рассеивающей линзой необходимо поставить предмет,

чтобы его изображение получилось посредине между линзой и ее фокусом ? Ответ: d=F 11. Световые лучи, длина волны которых 640 нм, при распространении в

воде (n=1,33) сходятся в некоторой точке с геометрической разностью хода равной 1,2 мкм. Что будет наблюдаться в этой точке в результате интерференции этих лучей ?

Ответ: N=5 12. Определить количество длин волн монохроматического света с

частотой 5.1014 Гц, которые будут соответствовать геометрическому пути равному 2,4 мм в стекле (n=1,5).

Ответ: 6.103 13. На дифракционную решетку, период которой равен 2,5 мкм,

нормально падает монохроматический свет с длиной волны 400 нм. Определить максимальны порядок дифракционного спектра, который при этом получится.

Ответ: 6 14. Дифракционная решетка имеет 120 штрихов на 1 мм. Определить

длину волны монохроматического света, нормально падающего на решетку, если угол между спектрами первого порядка равен 80.

Ответ: 581 нм 15. Водолазу, находящемуся под водой, кажется, что солнечные лучи

падают под углом 600 к поверхности воды. Определить угловую высоту Солнца над горизонтом.

Ответ: 480 16. Определить угол отклонения луча стеклянной призмой,

преломляющий угол которой 30, если угол падения луча на переднюю грань призмы равен нулю. Показательпреломления стекла 1,5.

Ответ: 1,50


ПУ

137

17. Человек четко видит предметы, находящиеся на расстоянии 20 см. Какие очки ему следует прописать, чтобы он мог любоваться звездами ?

Ответ: – 1 дптр 18. Светящаяся точка находится в фокусе рассеивающей линзы. На каком

расстоянии от линзы расположено ее изображение ? Ответ: F/2 19.Какую скорость должно иметь движущееся тело, чтобы его

продольные размеры уменьшились в два раза? Ответ: 190Мм/с

20.Общая мощность излучения Солнца составляет 3,8.1026Вт. На сколько уменьшается масса Солнца вследствие излучения за сутки?

Ответ: 3,65.1012кг 21.Длина неподвижного стержня 1м. Определите длину стержня, если он

движется со скоростью 0,6с (с – скорость света в вакууме). Ответ: 0,8м 22.В течение дня озеро поглотило 1,8.1014Дж солнечной энергии. На

сколько грамм изменилась масса воды озера? Ответ: 2г

Квантовая физика 1. Источник света мощностью 120 Вт излучает за 1 с 4.1020 фотонов.

Определить длину волны этого излучения. Ответ: 663 нм 2. Определить длину волны излучения, кванты которого имеют такую же

энергию, как и электрон, прошедший ускоряющую разность потенциалов, равную 4,1 В.

Ответ: 303 нм 3. Определить импульс фотона, энергия которого равна 3 эВ. Ответ: 1,6.10-27 кг.м/с 4. Определить максимальную скорость фотоэлектронов, вырываемых с

поверхности платины (А=5,3 эВ) при облучении ее светом с длиной волны 100 нм.

Ответ: ~1,6 Мм/с 5. На поверхность металла, красная граница которого 670 нм, падает

излучение с длиной волны 400 нм. Определить напряжение, которое может остановить эмиссию электронов с этой поверхности.

Ответ: 1,25 В

6. Определить количество нейтронов в ядре атома серебра 10747 Ag .

7. Написать ядерную реакцию, которая происходит при бомбардировке атомов бора 11

5B альфа-частицами, и сопровождается выбросом нейтронов. 8. Определить энергию излучения при следующей ядерной реакции

7 2 8 13 1 4 0Li H Be n+ → + .


ПУ

138

73 Li

7,01601а.е.м.m = 21H

2,01410а.е.м.m =

84 Be

8,00531а.е.м.m = 10

1,00866а.е.м.n

m =

Ответ: 15 МэВ 9. Определить электрическую мощность АЭС, которая потребляет 220 г

урана 23592U в сутки, и имеет КПД равный 25%. Считать, что при делении одного

ядра урана излучаецца 200 МэВ энергии. Ответ: 52 МВт 10. Определить время распада 75% первоначального количества атомных

ядер, если период распада данного изотопа равен 25 часов. Ответ: 50 ч 11. Рубиновый лазер излучает в импульсе 2.1019 световых квантов с

длиной волны 694 нм. Определить мощность вспышки лазера, если ее длительность 2 мс.

Ответ: 2,9 кВт 12. Определить изменение температуры за 1 с капли воды (с=4200

Дж/(кг.К)) массой 0,2 г, если она ежесекундно поглощает 1010 фотонов с длиной волны 750 нм.

Ответ: 3,2 нК 13. Медный шарик облучается монохроматическим излучением, длина

волны которого 200 нм. До какого максимального потенциала зарядится шарик, если работа выхода электронов с поверхности меди 4,5 эВ ?

Ответ: 1,7 В 14. При электрическом разряде в трубке, наполненной криптоном-86,

излучаются световые кванты, соответствующие разности энергий двух состояний атома 3,278·10-19 Дж. Определить длину волны этого излучения.

Ответ: 605,8 нм 15. При делении одного ядра урана-235 на два осколка выделяется 200

МэВ энергии. Определить количество энергии, которую можно получить при зжигании в ядерном реакторе 1 г этого изотопа урана.

Ответ: 82 ГДж 16. При захвате нейтрона ядром алюминия 27

13Al образуется радиоактивный изотоп натрия 24

11Na . Какая чпстица испускается при этом? Ответ: 4

2 He 17. Определить КПД АЭС, если ее мощность 350 МВт, а суточный расход

урана 105 г. Считать, что при делении одного ядра урана выделяется 200 МэВ энергии.

Ответ: 35 % 18. Заряд ядра атома равен 2,08·10-18 Кл. Какому элементу принадлежит

это ядро? Ответ: Z=13, Al


ПУ

139

19. Сколько α- и β--распадов испытывает 23592 U в процессе

последовательного превращения в свинец 20782 Pb ?

Ответ: 7 и 4

3. РАЗДЕЛ КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ

Вопросы и задания к зачету по курсу методика преподавания физики

(3 курс) Подготовить опорный конспект с ответами на следующие вопросы: 1. Программно-методическое обеспечение курса физики в средней

общеобразовательной школе. 2. Требования к формированию культуры устной и письменной речи в

общеобразовательных учреждениях на занятиях по физике. 3. Требования к проведению обучающих, контрольных,

экзаменационных работ и работ над ошибками в процессе обучения физики. 4. Перечень, порядок оформления и ведения ученических тетрадей по

физике. 5. Требования, предъявляемые к оформлению классного журнала,

ведению и оформлению ученического дневника. 6. Что фиксируется на классной доске? 7. Требования к оформлению классной доски. 8. Технология составления опорного конспекта. 9. Методика проведения демонстрационного эксперимента. 10. Техника постановки демонстрационного эксперимента. 11. Требования к проведению демонстрационного эксперимента. 12. Средства, повышающие эффективность демонстрационного

эксперимента. 13. Этапы проведения демонстрационного эксперимента. 14. Выбор оптимального сочетания демонстрационного эксперимента с

другими видами наглядности. 15. Умения и навыки, которыми должен владеть учитель для

демонстрации эксперимента. 16. Использование демонстрационного эксперимента при индуктивном

изложении учебного материала. 17. Использование демонстрационного эксперимента при дедуктивном

изложении учебного материала. 18. Подбор демонстрационного эксперимента. 19. Мысленный эксперимент в преподавании физики. 20. Формы организации лабораторных работ по физике в средних

общеобразовательных учреждениях. 21. Организация и методика проведения фронтальных лабораторных

занятий.


ПУ

140

22. Основные этапы проведения фронтальной лабораторной работы 23. Критерии оценки работы ученика при выполнении им лабораторной

работы. 24. Домашние исследовательские работы. 25. Погрешности измерений и их оценка. 26. Система помощи ученику при проведении лабораторного

эксперимента. 27. Классификация физических задач. 28. Технология решения физических задач. 29. Система работы преподавателя по обучению учащихся решению

задач. 30. Приемы помощи ученику при организации работы по решению задач. 31. Технология обучения учащихся решению физических задач. 32. Виды самостоятельной работы учащихся. 33. Особенности организации самостоятельной работы учащихся. 34. Основные дидактические требования при построении системы

самостоятельной работы. 35. Виды самостоятельной работы учащихся с учебным пособием. 36. Формирование обобщенных познавательных умений и навыков

учащихся. 37. Домашняя самостоятельная работа учащихся по физике 38. Функции контроля знаний и умений учащихся. 39. Методы контроля знаний и умений учащихся. 40. Виды проверки знаний и умений учащихся. 41. Формы проверки знаний и умений учащихся. 42. Методические особенности организации контроля. 43. Нормы оценки результатов учебной деятельности учащихся по физике 44. Содержание и методические обоснования критериев оценки. 45. Виды планирования работы учителя. 46. Технология проектирования образовательного процесса по физике. 47. Развивающие, обучающие и воспитательные цели уроков. 48. Типы уроков. 49. Дидактическая и методическая структура уроков физики разных

типов. 50. Этапы конструирования учебного занятия по физике. 51. Структура и содержание плана-конспекта учебного занятия. 52. Виды анализа урока. 53. Этапы анализа урока физики. 54. Основные требования к анализу урока. 55. Схема анализа посещенного урока. 56. Виды и формы внеклассной работы. 57. Особенности внеклассной работы по физике. 58. Формы проведения и содержание олимпиад по физике.


ПУ

141

Выполните индивидуальные практические задания I. 2. Составьте таблицу компонентов ПМО образовательного процесса по

физике (на конкретном примере). 2. Составьте информационный листок с требованиями к оформлению

рефератов учащимися 3. Приведите образец оформления (записи, зарисовки и др.) классной

доски к уроку физики по указанной преподавателем теме. 4. Оформите опорный конспект урока физики по указанной

преподавателем теме. II. 1. Подберите Интернет-ресурсы по конкретному разделу курса физики

и методике его изучения. 2. Подберите электронные средства обучения к конкретному уроку

физики. III. 1. Подготовьте фрагмент урока с использованием демонстрационного

эксперимента по указанной преподавателем теме. 2. Составьте вопросы для обсуждения результатов выше указанного

демонстрационного эксперимента. 3. Подберите несколько демонстрационных экспериментов,

удовлетворяющих таким требованиям, как эмоциональность и кратковременность.

4. Подберите средства, повышающие наглядность указанного преподавателем демонстрационного эксперимента.

IV. Подготовьте опорный конспект к указанной преподавателем лабораторной работе: а) составьте граф-схему работы; б) продумайте систему помощи ученику при подготовке и выполнении работы; в) разработайте проблемные задания к работе; г) разработайте план вводного инструктажа.

V. 1. Запишите условие выбранной задачи, составить граф-схему задачи по теме урока, указанного преподавателем.

2. Подберите типовые задачи по теме, указанной преподавателем, определите уровень их сложности:

3. Продумайте методику поэтапного формирования у учащихся обобщенного умения решения задач по теме «Параллельное и последовательное соединение проводников».

4. Продумайте приемы помощи ученику при организации самостоятельной работы по решению задач по теме «Механическое движение и взаимодействие тел».

5. Разработайте систему подготовки учащихся к контрольной работе по теме «Механическое движение и взаимодействие тел».

6. Составьте вариант контрольной работы по указанной преподавателем теме с применением:

а) шкалы, определяющей максимальное количество баллов за каждое задание (шкалы 1, 3);

б) шкалы перевода суммарного количества баллов, полученных учащимся за выполнение соответствующей работы (шкалы 2, 4) в отметки по десятибалльной системе.


ПУ

142

VI. 1. Спланируйте самостоятельную работу учащихся по пяти уровням сложности для указанной преподавателем темы.

2. Разработайте систему заданий по формированию у учащихся умений работать с учебным пособием по указанной преподавателем теме.

3. Разработайте сценарий урока с использованием раздаточного материала по указанной преподавателем теме.

VII. 1. Напишите определения понятий: Диагностирование – это … Контроль – это … Проверка – это … Оценка – это … Отметка – это … . 2. Составьте вопросы для физического диктанта по указанной

преподавателем теме. VIII. 1. Изучив содержание учебной программы по физике для средних

общеобразовательных учреждений, выпишите в конспект перечень фронтальных лабораторных работ, выполнение которых предусмотрено программой (по конкретному разделу).

2. Используя календарно-тематическое планирование, заполните таблицу:

Класс Тема Количество часов

1) для 7 класса; 2) для 8 класса; 3) для 9 класса; 4) для 10 класса; 5) для 11 класса. 3. Используя пособие «Примерное календарно-тематическое

планирование. Физика. Астрономия: V–XI классы», определите тему, которую будут изучать учащиеся на первом уроке физики во II четверти:

1) 6 кл. – «………»; 2) 7 кл. – «………»; 3) 8 кл. – «………»; 4) 9 кл. – «………»; 5) 10 кл. – «……..». 4. Выделите и запишите в конспект учебные модули (по конкретной

теме). 5. Подберите и решите две типовые учебные задачи III уровня сложности

для урока решения задач (по конкретной теме). IX. 1. Определите возможные дидактические цели уроков по теме,

указанной преподавателем. 2. Подготовьте фрагмент календарно-тематического плана по темам,

перечисленным в задании 1 и заполните таблицу:


ПУ

143

Ном

ер у

рока

Разд

ел

Тема

и т

ип у

рока

Мет

оды

вед

ения

ур

ока

Сре

дств

а на

гляд

-но

сти,

дем

он-

стра

ции

на у

ро-

ках

Сам

осто

ятел

ьная

(п

ракт

ичес

кая)

ра

бота

уча

щих

ся

на у

роке

Зада

ние

на д

ом

Исп

ольз

ован

ная

учит

елем

лит

ера-

тура

к у

року

3. Составьте план-конспект урока по одной из тем, указанных в задании 1. X. Проведите самоанализ урока одного из уроков по теме, предложенной

преподавателем.

Вопросы к экзамену по учебной дисциплине «Методика преподавания физики»

(4 курс) 1. Предмет методики преподавания физики, ее основные задачи. 2. Методы исследования процесса преподавания физики. 3. Общие, дидактические и частнометодические принципы отбора

содержания предмета «Физика». Принцип генерализации. Принцип цикличности.

4. Система целей обучения физике и способы их определения. Таксономии целей обучения физике.

5. Методы и методические приемы преподавания физики. Классификация методов преподавания.

6. Система форм организации учебных занятий по физике. Классификация различных типов учебных занятий по физике.

7. Демонстрационный эксперимент по физике как метод обучения и средство наглядности.

8. Лабораторный эксперимент по физике в учреждениях общего среднего образования.

9. Самостоятельная работа учащихся по физике (виды, особенности организации, формирование обобщенных познавательных умений).

10. Решение задач по физике как метод обучения и развития учащихся (классификация и виды задач по физике, методы и способы их решения, виды занятий по решению задач).

11. Система проверки и оценки знаний и умений учащихся по физике: значение, функции и принципы проверки и оценки достижений. Методы, формы и средства проверки знаний и умений учащихся по физике.

12. Научно-методический анализ темы «Механическое движение и взаимодействие тел» и методика изучения основных характеристик механического движения.


ПУ

144

13. Методика изучения равномерного и неравномерного движения тел в теме «Механическое движение и взаимодействие тел».

14. Формирование понятия «сила» в теме «Механическое движение и взаимодействие тел».

15. Научно-методический анализ темы «Работа и мощность. Энергия. Простые механизмы». Формирование понятий «энергия» и «работа» при изучении темы.

16. Методика изучения простых механизмов (рычаги, блоки, условия равновесия, коэффициент полезного действия) в теме «Работа и мощность. Энергия. Простые механизмы».

17. Научно-методический анализ темы «Давление твердых тел, жидкостей и газов». Методика изучения закона Паскаля и закона Архимеда.

18. Научно-методический анализ темы «Тепловые явления» и методика формирования понятий «теплопередача» и «внутренняя энергия».

19. Методика формирования понятий «количество теплоты» и «удельная теплоемкость вещества» в теме «Тепловые явления».

20. Методика изучения переходов вещества из одного агрегатного состояния в другое на основе представлений о дискретном строении вещества в теме «Тепловые явления».

21. Научно-методический анализ темы «Электромагнитные явления». Формирование понятий «электрический заряд», «электрическое поле».

22. Методика формирования понятий − «напряжение», «сила тока», «сопротивление» в теме «Электромагнитные явления».

23. Методика изучения закона Ома для участка цепи и закона Джоуля-Ленца в теме «Электромагнитные явления».

24. Научно-методический анализ темы «Световые явления». Методика изучения законов распространения и отражения света. Построение изображений в плоском зеркале.

25. Научно-методический анализ темы «Основы кинематики». Методика формирования знаний об основной задаче механики, моделях материи, пространства, времени и движения в механике.

26. Методика формирования основных кинематических понятий (перемещение, путь, средняя и мгновенная скорости, ускорение).

27. Методика изучения кинематических законов движения материальной точки и их графической интерпретации.

28. Научно-методический анализ темы «Основы динамики». Методические варианты введения основных понятий темы.

29. Методика изучения законов Ньютона в теме «Основы динамики». 30. Методические варианты изучения закона всемирного тяготения,

закона Гука и силы трения в теме «Основы динамики». 31. Методика обобщения и систематизации знаний о понятиях «масса» и

«сила» в теме «Основы динамики». 32. Научно-методический анализ темы «Законы сохранения в механике».

Формирование понятия «замкнутая физическая система».


ПУ

145

33. Методические варианты изучения закона сохранения импульса в теме «Законы сохранения в механике».

34. Методика обобщения и систематизации знаний о понятиях «работа» и «энергия» в теме «Законы сохранения в механике».

35. Методические варианты изучения теоремы о кинетической энергии в теме «Законы сохранения в механике».

36. Методические варианты изучения превращений механической энергии одного вида в другой и закона сохранения механической энергии в теме «Законы сохранения в механике».

37. Научно-методический анализ раздела «Молекулярная физика». 38. Методика изучения основных положений молекулярно-кинетической

теории. 39. Методика изучения понятия идеальный газ. Индуктивный и

дедуктивный подходы к изучению особенностей газов. 40. Методика изучения основного уравнения молекулярно-кинетической

теории газов. 41. Методические варианты изучения газовых законов. 42. Научно-методический анализ темы «Основы термодинамики».

Методика обобщения и систематизации знаний учащихся о макропараметрах состояния термодинамической системы.

43. Методика формирования понятий «внутренняя энергия» и «количество теплоты» при обучении физике в учреждениях общего среднего образования.

44. Методика изучения первого закона термодинамики и его применения к изопроцессам.

45. Методика изучения тепловых двигателей 46. Методика формирования понятия «температура» при обучении

физике в учреждениях общего среднего образования. 47. Структура и особенности раздела «Электродинамика» учебного

предмета «Физика». 48. Научно-методический анализ темы «Электростатика». Методика

изучения закона Кулона. 49. Методика формирования понятия «электрический заряд» и изучения

закона сохранения электрического заряда. 50. Методика формирования понятий «напряженность», «потенциал» при

обучении физике в учреждениях общего среднего образования. 51. Методика формирования понятия «электроемкость» и изучения

энергии электростатического поля при обучении физике в учреждениях общего среднего образования.

52. Система задач по теме «Электростатика» и методика обучения их решению в учреждениях общего среднего образования.

53. Научно-методический анализ темы «Постоянный электрический ток». Методика обобщения и систематизации знаний об электрических характеристиках участка цепи

54. Методика изучения закона Ома для полной цепи.


ПУ

146

55. Научно-методический анализ и методика формирования понятий «ЭДС» и «напряжение» при обучении физике в учреждениях общего среднего образования.

56. Научно-методический анализ темы «Электрический ток в различных средах». Методика изучения основных вопросов темы (электропроводность металлов, полупроводников и газов).

57. Методика изучения законов электролиза в теме «Электрический ток в различных средах».

58. Научно-методический анализ темы «Магнитное поле. Электромагнитная индукция».

59. Формирование основных понятий темы «Магнитное поле. Электромагнитная индукция»: магнитное поле, индукция магнитного поля, магнитный поток, явление электромагнитной индукции, вихревое электрическое поле, индуктивность.

60. Экспериментальный и теоретический методы изучения силы Ампера, силы Лоренца, закона электромагнитной индукции.

61. Научно-методический анализ темы «Механические колебания и волны» при обучении физике в учреждениях общего среднего образования.

62. Анализ и методика изучения основных кинематических и динамических характеристик гармонических колебаний при обучении физике в учреждениях общего среднего образования.

63. Методические варианты изучения законов колебаний математического и пружинного маятников в теме «Механические колебания и волны».

64. Научно-методический анализ и методика изучения темы «Электромагнитные колебания и волны» при обучении физике в учреждениях общего среднего образования.

65. Методические варианты изучения закономерностей свободных и вынужденных электромагнитных колебаний в теме «Электромагнитные колебания и волны».

66. Научно-методический анализ и основные этапы формирования понятия «электромагнитное поле» при обучении физике в учреждениях общего среднего образования.

67. Методика изучения основных свойств электромагнитных волн при обучении физике в учреждениях общего среднего образования.

68. Система задач по разделу «Колебания и волны» и методика обучения их решению в учреждениях общего среднего образования.

69. Научно-методический анализ темы «Оптика» при обучении физике в учреждениях общего среднего образования.

70. Методические варианты изучения основных понятий и законов геометрической оптики при обучении физике в учреждениях общего среднего образования.

71. Методика формирования основных понятий волновой оптики при обучении физике в учреждениях общего среднего образования.


ПУ

147

72. Система задач по теме «Оптика» и методика обучения их решению в учреждениях общего среднего образования.

73. Научно-методический анализ темы «Основы специальной теории относительности». Принцип относительности. Кинематика, динамика и законы сохранения в специальной теории относительности.

74. Научно-методический анализ темы «Фотоны. Действия света». Методика изучения законов внешнего фотоэффекта.

75. Система задач по разделу «Квантовая физика» и методика обучения их решению в учреждениях общего среднего образования.

76. Научно-методический анализ темы «Физика атома». Методика изучения опыта Резерфорда.

77. Методика изучения квантовых постулатов Бора в теме «Физика атома».

78. Научно-методический анализ и методика изучения основных вопросов темы «Ядерная физика и элементарные частицы» (протонно-нейтронная модель ядра, энергия связи, законы сохранения в микромире).

79. Методика изучения закона радиоактивного распада при изучении темы «Ядерная физика и элементарные частицы».

80. Методика изучения элементарных частиц в курсе физики учреждений общего среднего образования.

81. Научно-методический анализ темы «Основы единой физической картины мира». Методика формирования основных понятий темы.

Демонстрационные опыты к экзамену

по методике преподавания физии (4 курс)

1. Устройство и действие неподвижного и подвижного блоков 2. Сложение сил. 3. Проверка условий равновесия рычага. 4. Измерение силы трения покоя и силы трения скольжения. 5. Сила Архимеда. 6. Сравнение теплоемкостей тел одинаковой массы. 7. Давление воздуха в резиновом шаре. 8. Закон Ома для участка цепи. 9. Опыт Эрстеда. 10. Отражение и преломление света. 11. Определение ускорения при свободном падении. 12. Сравнение масс тел. 13. Третий закон Ньютона. 14. Механическая модель броуновского движения. 15. Взаимные превращения механической энергии. 16. Изменение внутренней энергии при совершении работы и при

теплопередаче.


ПУ

148

17. Изменение объема газа с изменением давления при постоянной температуре.

18. Проводимость проводников и диэлектриков. 19. Зависимость электроемкости плоского конденсатора от его

геометрических размеров и диэлектрической проницаемости. 20. Зависимость сопротивления металлов от температуры. 21. Демонстрация явления электромагнитной индукции. 22. Отклонение электронного пучка магнитным полем. 23. Правило Ленца. 24. Моделирование образования и распространения поперечных и

продольных волн. 25. Свойства электромагнитных волн. 26. Интерференция и дифракция света. 27. Закон преломления света. 28. Законы внешнего фотоэффекта. 29. Модель опыта Резерфорда. 30. Устройство и действие счетчика ионизирующих частиц.

Задачи для итоговой аттестации 7 класс

Работа и мощность. Энергия. Простые механизмы №1 Тело без начальной скорости падает с высоты 20 м. Определите

скорость тела на высоте 15 м. Сопротивлением движению пренебречь. №2 Рабочие поднимают груз на высоту 2 м по трапу (наклонной

плоскости), прилагая параллельно плоскости трапа силу 240 Н. Масса груза 100 кг, длина трапа 10 м. Определите коэффициент полезного действия трапа.

№3 Скорость груженного автомобиля 4 т увеличилась от 36 км/ч до 54 км/ч. Определите работу, которую совершила при этом сила тяги, развиваемая двигателем автомобиля.

№4 Парафиновый кубик с длиной ребра 10 см лежит на столе на высоте 0,8 м от пола. Определите потенциальную энергию кубика относительно поверхности пола и стола. (ρпар.=900 кг/м3)

№5 На одном конце легкой линейки длиной 100 см подвешена гиря массой 500 г. Посередине линейки внизу находится опора, относительно которой линейка может свободно поворачиваться. Где надо подвесить груз массой 750 г, чтобы линейка находилась в равновесии?

№6 С помощью подвижного блока ведро песка массой 20 кг поднимают на высоту 4 м, прилагая к канату силу 110 Н. Определите совершенную при этом подъеме работу и КПД блока.

№7 Камень брошен с поверхности Земли вертикально вверх со скоростью 12 м/с. Определите на какой высоте его кинетическая энергия уменьшится в 2 раза. Сопротивлением движению пренебречь.


ПУ

149

Давление твердых тел жидкостей и газов №1 Семиклассник массой 60 кг стоит на полу. Определите давление,

которое он производит на пол, если площадь соприкосновения подошвы его ботинка с полом 0,60 дм2.

№2 У подножия горы барометр показывает давление 750 мм рт. ст., а на ее вершине – 740 мм рт. ст. Определите высоту горы.

№3 Площадь льдины S=5 м2. На сколько увеличится глубина погружения льдины, если на нее ляжет морской котик массой 100 кг.

№4 Определите максимальную массу человека, который может находится на плоской льдине толщиной 40 см и площадью поверхности основания 2 м2.

№5 Прямоугольный сосуд вместимостью 2 л наполовину заполнен водой и наполовину – неизвестной жидкостью. Определите плотность неизвестной жидкости, если площадь дна сосуда 100 см2, а гидростатическое давление на дно сосуда 1,8 кПа.

№6 Малый поршень гидравлического пресса под действием силы0,2 кН опустился на расстояние 16 см. Площадь большого поршня в 4 раза больше площади малого. Определите вес поднятого груза и высоту, на которую поднят груз.

Движение и силы

№1 Вес стоящего на столе ведра, наполненного медом 150 Н. Определите плотность меда, если масса ведра 1 кг, а его вместимость 10 л.

№2 Вес покоящейся однородной мраморной колоны 166,4 кН. Определите площадь основания колоны, если ее высота 6,4 м, а плотность мрамора 2600 кг/м3.

№3 Вес бензина, перевозимого бензовозом за один рейс, 84 кН. Сколько рейсов нужно сделать бензовозу, чтобы перевезти 1200 м3 бензина. Плотность бензина 710 кг/м3.

№4 Длина платформы грузовой станции 60 м. Грузовой состав, движущийся со скоростью 10 м/с проезжает мимо платформы в течение 0,25 мин. Определите длину состава.

№5 Из одного населенного пункта в другой мотоциклист двигался со скоростью 60 км/ч. Обратный путь он проехал со скоростью 15 м/с. Определите среднюю скорость мотоциклиста за все время движения.

№6 Две лодки начали одновременно двигаться по реке в противоположных направлениях. Скорость лодки, плывущей по течению 4 м/с, а скорость лодки, плывущей против течения 2 м/с. С какой относительной скоростью удаляются друг от друга лодки? Каким будет расстояние между лодками через промежуток времени 10 мин? Определите скорость течения воды в реке, если известно, что скорости движения лодок относительно воды одинаковы.

№7 Моторная лодка проплыла по течению реки путь от одной пристани до другой в течение промежутка времени 40 мин. Для возвращения обратно


ПУ

150

этой же лодке понадобился промежуток времени 1,2 ч. За какой промежуток времени данная моторная лодка могла бы преодолеть такой же путь по озеру?

№8 Из поселка в направлении озера вышел пешеход и двигался по прямой дороге с постоянной скоростью 5 км/ч. Через промежуток времени 30 мин из того же поселка начал равномерное движение в том же направлении велосипедист со скоростью 5 м/с и догнал пешехода у озера. Через какой промежуток времени после начала своего движения велосипедист догнал пешехода? Найдите расстояние от поселка до озера. Постройте в одних координатных осях графики зависимости пути от времени движения пешехода и велосипедиста.

8 класс Тепловые явления

№1 Какую температуру имел лед массой 100 г, если при его остывании до температуры –20˚С выделилось такое же количество энергии, каким обладает гиря массой 1 кг, поднятая на высоту 210 м относительно поверхности Земли?

№2 Двум кубикам одинаковой массы, изготовленным из разных материалов, сообщили одинаковое количество теплоты. Температура первого кубика увеличилась на 5˚С, второго – на 9˚С. Каково отношение их удельных теплоемкостей? Из какого материала изготовлен второй кубик, если первый кубик – железный?

№3 В калориметр, содержащий некоторое количество льда, температуру которого 0˚С, влили воду массой 0,5 кг, имеющую температуру 30˚С. Определите массу льда, если температура смеси стала равной 0˚С, а лед полностью растаял. Потерями теплоты на нагрев калориметра и окружающей среды пренебречь.

№4 Какое количество теплоты выделится при превращении пара массой 1 кг, взятого при температуре 100˚С, в лед при температуре 0˚С?

№5 Вычислите удельную теплоту сгорания торфа, если при сжигании торфа массой 1 кг выделяется количество теплоты, достаточное для перевода в газообразное состояние кипящей воды объемом 6,64 л.

Электромагнитные явления

№1 Электрон начинает двигаться из одной точки электрического поля в другую. Какую скорость движения приобретает электрон, если напряжение между точками 4,1 В? Масса электрона 9,1.10-31 кг.

№2 По проводнику проходит электрический ток силой 1,2 А. Определите массу электронов, прошедших через поперечное сечение проводника за промежуток времени 1 ч. Масса электрона 9,1.10-31 кг.

№3 Три резистора сопротивлениями 60 Ом, 40 Ом, 50 Ом соединены на участке АВ электрической цепи так, как показано на рисунке. Напряжение на третьем резисторе 20 В. Определите силы токов, проходящих через резисторы. Чему равна сила тока в неразветвленной части электрической цепи?


ПУ

151

№4 Из однородной проволоки сопротивлением 8 Ом изготовлено кольцо.

Во сколько раз отличаются электрические сопротивления участков АВ, на которых кольцо включено так, как показано на рисунке?

№5 Сопротивление нагревательного элемента электрического чайника 40

Ом. Определите работу и мощность тока, если питающее чайник напряжение 220 В, а время работы 4 мин.

Световые явления

№1 Угол между падающим и отраженным лучами 30°. Изобразите примерный ход лучей на рисунке. Каким будет угол отражения, если угол падения увеличится на 5°?

№2 Точечный источник света расположен на расстоянии 4 м от экрана. На пути световых лучей находится тонкий непрозрачный диск диаметром 30 см. Определите расстояние от источника света до диска, если на экране образуется тень, имеющая форму круга диаметром 1,2 м.

№3 Угол между поверхностью Земли и лучами Солнца, падающими на неё,


ПУ

152

№2 Два тела начали двигаться одновременно по наклонной плоскости длиной 30 м, одно – вверх с начальной скоростью, модуль которой 2 м/с; другое вниз без начальной скорости. Определите спустя какое время тела встретятся.

№3 Определите, с какой угловой и линейной скоростью движутся жители г. Минска (широта 55º), участвуя с Землей в ее суточном вращении. Rз = 6,4.106м

№4 Тело движется равноускорено из состояния покоя. Во сколько раз путь, пройденный телом за девятую секунду движения, больше чем за третью?

№5 С башни высотой 10 м в горизонтальном направлении бросают камень, модуль скорости которого 23 м/с. Одновременно с поверхности Земли под углом 30º к горизонту бросают на встречу первому камню второй камень со скоростью, модуль которой 20 м/с. Определите, на каком расстоянии от башни расположена точка, с которой бросают второй камень, если брошенные камни столкнулись в воздухе.

Основы динамики

№1 Тело массой 1 кг лежит на горизонтальной плоскости. Коэффициент трения 0,1. На тело действует горизонтальная сила. Определите модуль силы трения для двух случаев: 0,5 Н, 2 Н.

№2 Определите жесткость системы двух последовательно соединенных пружин с коэффициентом жесткости 300 Н/м и 200 Н/м.

№3 К грузу массой 10 кг подвешен груз массой 5 кг. Определите модуль силы натяжения середины веревки, если всю систему начали поднимать вертикально вверх с помощью силы, модуль которой 0,24 кН, приложенной к большему грузу. Веревка однородна, ее масса 1 кг.

№4 На нити, перекинутой через неподвижный блок, подвешены два тела массами 0,25 кг каждое. Какой массы груз надо подвесить на одно из тел, чтобы система пришла в движение, при котором за время 10 с телами будет пройден путь 1м?

Законы сохранения

№1 Деревянный шар массой 1 кг висит на длинной нити. В шар попадает пуля массой 10 г и застревает в нем. Модуль скорости пули 6.102 м/с. Скорость при попадании пули в шар направлена горизонтально. Определите модуль скорости, приобретенной шаром в момент попадания в него пули.

№2 Мяч массой 0,5 кг свободно падает с высоты 7 м. Определите его кинетическую энергию на высоте 5 м.

№3 Автомобиль движется по горизонтальному участку шоссе со скоростью, модуль которой 20 м/с. Какой путь пройдет автомобиль после полного отключения двигателя до остановки, если средняя сила сопротивлению движению автомобиля равна 0,08 от значения силы тяжести автомобиля?

№4 С судна массой 103 т произведен выстрел из орудия в сторону его движения под углом 60º к горизонту. Снаряд массой 40 кг вылетает со


ПУ

153

скоростью, модуль которой относительно судна 103 м/с. Определите изменение модуля скорости судна.

10 класс Основы МКТ

1. Определить количество молекул в газе объемом 2 литра при нормальном давлении, если известна средняя кинетическая энергия молекул 20·10-21 Дж.

2. Определить молярную массу газа, если известна его плотность 2,5 кг/м3 и температура 10 °С при нормальном атмосферном давлении.

3. В баллоне объемом 10V = л находится смесь гелия и аргона температурой T = 301 К. Определите давление смеси газов на стенки сосуда, если масса гелия m1=20 г, а масса аргона m2=2 г.

4. Баллон, объемом V=0,03 м3, заполнен газом, температура которого t1=455 oC, давление в баллоне p1=1,35.106 Па. Какой объем занимал бы этот газ при нормальных условиях? (t2=0 oC, p2=101325 Па)

Основы термодинамики

1. Определите отношение работ 1

2

AA

, совершаемых кислородом массой

1 2,0m = кг и азотом массой 2 1,5m = кг при их изобарном нагревании до одной и той же температуры. Начальные температуры газов одинаковые.

2. В цилиндре, закрытом тяжелым легкоподвижным поршнем, находится азот массой m=10 г. Определите работу A, совершаемую газом при его нагревании от температуры 1 20t = °С до температуры 2 600t = °С.

3. Определите изменение внутренней энергии U∆ идеального газа, количество вещества которого 2,5ν = моль, при его изобарном нагревании от температуры 1 300 T = K до температуры 2 320T = K, если газу сообщено Q = 600 Дж теплоты.

Электростатика

1. Плоский воздушный конденсатор заряжен от источника тока до напряжения U1 = 50 B. Определите напряжение U2 на конденсаторе, если, отключив конденсатор от источника тока, заполнить его диэлектриком, проницаемость которого ε = 2,5.

2. Определите энергию W электростатического поля плоского воздушного конденсатора, расстояние между обкладками которого d = 2 мм, если модуль напряженности поля 800E = В/м, а емкость конденсатора 5C = мкФ.

3. После того как подвешенный на резиновом жгуте заряженный шар внесли в однородное электростатическое поле, модуль напряженности которого

0,42E = МВ/м, длина жгута увеличилась на 14l∆ = мм. Определите жесткость


ПУ

154

жгута, если заряд шара q = 1.0·10-8 Кл, а линии напряженности поля направлены вертикально.

4. Расстояние между точечными зарядами +1 мкКл и -1 мкКл равно 0,1 м. Определите силу, действующую на точечный заряд 0,1 мкКл, который находится на расстоянии 6 см от одного 8 см от другого заряда.

5. Два одинаковых шарика подвешены на нитях длиной 20 см каждая так, что их поверхности соприкасаются. После того как каждому шарику сообщили заряд 400 нКл, они разошлись и нити образовали между собой угол 60°. Определите массу шариков.

Постоянный электрический ток

1. По медному проводу сечением S = 1 мм2 течет ток силой I = 10 мА. Найдите среднюю скорость упорядоченного движения электронов вдоль проводника, если считать, что на каждый атом меди приходится один электрон проводимости. Молярная масса меди А = 63,6 г/моль, плотность меди ρ = 8,9 г/см3.

2. В схеме, изображенной на рисунке, определите силу тока, протекающего через батарею в первый момент времени после замыкания ключа К; спустя большой промежуток времени. Параметры элементов схемы и внутреннее сопротивление источника r считать заданными.

Электрический ток в различных средах 1. При электролизе, длившемся в течение одного часа, сила тока была

равна 5 А. Чему равна температура выделившегося атомарного водорода, если при давлении, равном 105 Па, его объём равен 1,5 л? Электрохимический эквивалент водорода 81,0·10k −= кг/Кл.

2. Проводящая сфера радиусом R = 5 см помещена в электролитическую ванну, наполненную раствором медного купороса. Насколько увеличится масса сферы, если отложение меди длится t – 30 мин, а электрический заряд, поступающий на каждый квадратный сантиметр поверхности сферы за 1 с, q = 0,01 Кл? Молярная масса меди М = 0,0635 кг/моль.

3. При электролизе раствора серной кислоты расходуется мощность тока P = 37 Вт. Найти сопротивление электролита R, если за время t = 50 мин на электроде выделилось m = 0,3 г водорода. Молярная масса водорода M = 0,002 кг/моль, его валентность равна n = 1. Число Фарадея F = 9,6⋅104 Кл/моль.


ПУ

155

Магнитное поле. Электромагнитная индукция 1. Покажите, что время полного оборота по круговой орбите частицы

массой m и зарядом q, движущейся в однородном магнитном поле, модуль индукции которого B, не зависит от модуля скорости υ частицы.

2. Виток провода площадью S = 40 см2 замкнут на конденсатор емкостью C = 10 мкФ. Плоскость витка перпендикулярна линиям индукции однородного магнитного поля. Определите модуль скорости изменения индукции

магнитного поля Bt

∆∆

, если заряд на конденсаторе q = 1,0 мкКл.

3 Проводник массой m =20 г и длиной l =30 см подвешенный горизонтально на двух тонких невесомых проводах в вертикальном магнитном поле, модуль индукции которой В = 50 мТл. К точкам крепления проводника подключен источник тока (рис.). Сила тока, проходящего по проводнику, I = 5 А.Определите угол α, на который отклонится проводник от начального положения.

4. Соленоид длиной l=40 см и диаметром d=4 см, содержит N=2000 витков проволоки сопротивлением R=150 Ом. Определите индукцию магнитного поля внутри катушки, если к ней подведено напряжение 6 В.

11 класс

Механические колебания и волны 1. На пружине колеблется груз с частотой 1 0,620ν = Гц. Когда к нему

прикрепили дополнительный груз массой 700m∆ = г, частота колебаний стала 2 0,480 ν = Гц. Найдите массу m начального груза.

2. Две пружины жёсткостями 100 и 250 Н/м соединены последовательно. Период гармонических колебаний груза массой 0,10 кг на таких пружинах равен…

3. Определить длину математического маятника, если известно, что при уменьшении длины нити на 5l∆ = см частота колебаний маятника увеличивается в n = 1,5 раза.

4. Тело, неподвижно висящее на цилиндрической пружине, растягивает её на x0=5 см. Затем тело было смещено из положения равновесия по вертикали и отпущено, в результате чего оно стало совершать колебания. Найти их период.

Электромагнитные колебания и волны

1. Амплитуда силы тока при свободных колебаниях в колебательном контуре 100 мА. Какова амплитуда напряжения на конденсаторе


ПУ

156

колебательного контура, если емкость этого конденсатора 1 мкФ, а индуктивность катушки 1 Гн? Активным сопротивлением пренебречь.

2. Колебательный контур состоит из катушки индуктивности и двух конденсаторов одинаковой емкости, соединенных параллельно. Период электромагнитных колебаний в таком контуре равен 9,0 мкс. Чему будет равен период колебаний, если конденсаторы соединить последовательно.

3. Период свободных электромагнитных колебаний в идеальном колебательном контуре радиоприемника T = 0,5 мкс. Для того чтобы этот контур настроить на радиостанцию, работающую на волне длиной λ = 300 м, емкость конденсатора нужно увеличить в ... раз(а).

4. Какова энергия магнитного поля катушки в момент времени t = 5 мкс, если емкость конденсатора 50 пФ.

Оптика

1 Сколько раз длина волны света укладывается в пленке, толщина которой составляет 3,9·10-5 м? Показатель преломления пленки 1,8; длина волны в вакууме 720 нм. Волна падает на пленку перпендикулярно ее плоскости.

2 На экране с помощью тонкой линзы, фокусное расстояние которой равно 36,5 см, получено изображение предмета с десятикратным увеличением. Необходимо найти расстояние от линзы до изображения.

Физика атома

1. На рисунке представлены энергетические уровни электронной оболочки атома и указаны частоты фотонов, излучаемых и поглощаемых при переходах между ними. Какова длина волны фотонов, поглощаемых при переходе с уровня 1E на уровень 4E , если v13 = 6·1014 Гц, v24 = 4·1014 Гц, v32 = 3·1014 Гц?

Ядерная физика и элементарные частицы 1. При взаимодействии пары электрон-позитрон возникает два

одинаковых γ-кванта. Чему равны энергия и частота каждого γ-кванта, если кинетическая энергия электрона и позитрона равна 2,05 МэВ?

2. Ядро атома распадается на два осколка массам m1=1,6‧10-25 и на m2=2,4‧10-25 Определить кинетическую энергию второго осколка, если энергия первого осколка равна 18 нДж.


ПУ

157

4. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЙ РАЗДЕЛ

Литература Основная: 1. Белая, О.Н. Методика преподавания физики в 7 классе / О.Н. Белая,

В.С. Самуленков, Н.И, Ковалева. – Минск: БГПУ, 2019. – 94 с. 2. Елисеева, И.М. Методика обучения физике в 6 – 8 классах / И.М. Ели-

сеева, А.А. Луцевич, О.Н. Белая. – Минск: БГПУ, 2015. – 148 с. 3. Елисеева, И.М. Методика обучения физике: практикум. В 2 ч. Ч. 1 /

И.М. Елисеева, И.И. Довыденко. – Минск: БГПУ, 2015. – 104 с. 4. Елисеева, И.М. Методика обучения физике: практикум. В 2 ч. Ч. 2 /

И.М. Елисеева, А.А. Луцевич, О.Н. Белая. – Минск: БГПУ, 2014. – 48 с. 5. Елисеева, И.М. Практикум по школьному физическому эксперименту /

И.М. Елисеева, А.А. Луцевич, О.Н. Белая. – Минск: БГПУ, 2015. – 140 с. 6. Современный кабинет физики / под. ред. Г.Г. Никифорова, Ю.С. Пе-

соцкого. – М.: Дрофа, 2012. – 208 с. 7. Степанов, С.В. Лабораторный практикум по физике / С.В. Степанов,

С.А. Смирнов; под ред. С.В. Степанова. – М.: Форум, 2010. – 112 с. 8. Учебная программа для учреждений общего среднего образования. Фи-

зика VII–IX классы / Минск: Национальный институт образования, 2017. − 27 с. 9. Учебная программа для учреждений общего среднего образования. Фи-

зика X–IX классы (базовый и повышенный уровень) / Минск: Национальный институт образования, 2017. − 43 с.

10. Школьный физический эксперимент: практикум / И.М. Елисеева [и др.]. – Минск: БГПУ, 2015. − 96 с.

Дополнительная: 1. Анциферов, Л.И. Практикум по методике и технике школьного экспе-

римента / Л.И. Анциферов, И.М. Пищиков. – М.: Просвещение, 1984. – 255 с. 2. Астрейко, Е.С. Система инновационных умений педагога: состав,

структура и методика формирования: учеб.-метод. пособие / Е.С. Астрейко. – Мозырь: МозГПУ, 2005. – 96 с.

3. Бугаев, А.И. Методика преподавания физики в средней школе. Теоре-тические вопросы / А.И. Бугаев. – М.: Просвещение, 1981. – 288 с.

4. Елисеева, И.М. Теоретические основы методики обучения физике: по-собие / И.М. Елисеева. – Минск: БГПУ, 2007. – 74 с.

5. Запрудский, Н.И. Настольная книга учителя физики и астрономии / Н.И. Запрудский, К.А. Петров. – Минск: Сэр-Вит, 2008. − 102 с.

6. Концепция учебного предмета «Физика». Утверждено приказом Мини-стерства образования Республики Беларусь 29.05.2009 № 675.

7. Кульбицкий, Д.И. Задания для самостоятельной работы по школьному физическому практикуму: методическая разработка / Д.И. Кульбицкий, И.И. Цыркун, А.Н. Ярошенко. – Минск: МГПИ им. А.М. Горького, 1991. – 41 с.


ПУ

158

8. Кульбицкий, Д.И. Методика обучения физике в средней школе / Д.И. Кульбицкий. – Минск: ИВЦ Минфина, 2007. – 220 с.

9. Кульбицкий, Д.И. Практикум по физике в средней школе: учебно-методическое пособие /Д.И. Кульбицкий, И.И. Цыркун, А.Н. Ярошенко. – Минск: МГПИ им. М. Горького, 1988. – 92 с.

10. Методика преподавания физики в 7−8 классах средней школы / В.П. Орехов [и др.]; под ред. В.П. Орехова и А.В. Усовой. – М.: Просвещение, 1991. – 364 с.

11. Методика преподавания физики в 8–10 классах средней школы. В 2 ч. Ч. 2 / В.П. Орехов [и др.]; под ред. В.П. Орехова и А.В. Усовой. – М.: Просве-щение, 1980. – 351 с.

12. Методика преподавания физики в 8−10 классах средней школы. В 2 ч. Ч. 1 / В.П. Орехов [и др.]; под ред. В.П. Орехова и А.В. Усовой. – М.: Просве-щение, 1980. – 320 с.

13. Методика преподавания физики в средней школе / под ред. С.Е. Ка-менецкого, Л.А. Ивановой. – М.: Просвещение, 1987. − 336 с.

14. Образовательный стандарт. Общее среднее образование. Основные нормативы и требования // Фізіка: праблемы выкладання. – 2007. − № 2. − С. 3−16.

15. Практикум по физике в средней школе (дидактический материал); под ред. А.А. Покровского. – М.: Просвещение, 1982. – 183 с.

16. Практикум по физике в средней школе: дидактический материал / Л.И. Анциферов [и др.]; под ред. В.А. Бурова, Ю.А. Дика. – М.: Просвещение, 1987. – 191 с.

17. Равуцкая, Ж.И. Физика. Система заданий по проектированию учебных занятий: учеб.-метод. пособ. / Ж.И. Равуцкая. – Мозырь: УО МГПУ им. И.П. Шамякина, 2007. − 81 с.

18. Разумовский, В.Г. Физика в школе. Научный метод познания и обуче-ния / В.Г. Разумовский, В.В. Майер – М.: Владос, 2006. – 463 с.

19. Современный урок физики в средней школе / В.Г. Разумовский [и др.]; под ред. В.Г. Разумовского, Л.С. Хижняковой. – М.: Просвещение, 1983. – 224 с.

20. Теория и методика обучения физика в школе: Частные вопросы: учеб. пособие для пед. вузов / С.Е. Каменецкий [и др.]; под общ. ред. С.Е. Каменецкого. – М.: Академия, 2000. – 384 с.

21. Теория и методика обучения физике в школе. Общие вопросы / под ред. С.Е. Каменецкого, Н.С. Пурышевой. – М.: Академия, 2000. – 368 с.

22. Технологии профессионального педагогического образования / под ред. М.М. Левина. – М.: Академия, 2004. – 432 с.

23. Физика: учебное пособие для 7 класса учреждений общего среднего образования с русским (белорусским) языком обучения / Л.А. Исаченкова, Ю.Д. Лещинский. – Минск: Народная асвета, 2017. – 168 с.

24. Физика: учебное пособие для 8 класса учреждений общего среднего образования с русским (белорусским) языком обучения / Л.А. Исаченкова, Ю.Д. Лещинский, В.В. Дорофейчик. – Минск: Народная асвета, 2018. – 175 с.


ПУ

159

25. Физика: учебное пособие для 9 класса класса учреждений общего среднего образования с русским (белорусским) языком обучения / Л.А. Исачен-кова, А.А. Сокольский, Е.В. Захаревич. – Минск: Народная асвета, 2019. – 213 с.

26. Физика: учебное пособие для 10 класса учреждений общего среднего образования с русским (белорусским) языком обучения / Е.В. Громыко [и др.]. – Минск: Адукацыя і выхаванне, 2013. – 272 с.

27. Физика: учебное пособие для 11 класса учреждений общего среднего образования с русским (белорусским) языком обучения / В.В. Жилко, Л.Г. Мар-кович. – Минск: Народная асвета, 2014. – 289 с.

Методические рекомендации по организации

и выполнению самостоятельной работы Самостоятельная работа студентов – это вид учебной деятельности обу-

чающихся в процессе освоения образовательных программ высшего образования, осуществляемой самостоятельно вне аудитории (в библиотеке, научной лабора-тории, в домашних условиях и т.д.) с использованием различных средств обу-чения и источников информации (далее – СР).

Целями СР являются: − активизация учебно-познавательной деятельности обучающихся; − формирование у обучающихся умений и навыков самостоятельного

приобретения и обобщения знаний; − формирование у обучающихся умений и навыков самостоятельного

применения знаний на практике; − саморазвитие и самосовершенствование.

Управляемая самостоятельная работа обучающихся – это СР, выполняе-мая по заданию и при методическом руководстве лица из числа профессорско-преподавательского состава (далее – преподаватель) и контролируемая на определенном этапе обучения преподавателем (далее – УСР).

Целью УСР дополнительно к целям СР является целенаправленное обу-чение основным навыкам и умениям для выполнения СР.

УСР, как важная составная часть образовательного процесса, должна обеспечиваться мотивацией, доступностью и качеством научно-методического и ма-териально-технического обеспечения образовательного процесса, сопровождаться эффективной системой контроля и способствовать усилению практической направленности обучения.

При выполнении УСР должны быть созданы условия, при которых обес-печивалась бы активная роль обучающихся в самостоятельном получении знаний и систематическом применении их на практике.

Управление самостоятельной работой обучающихся должно осуществляться через разработку научно-методического обеспечения СР и осуществление контроль-ных мероприятий.


ПУ

160

Задания по управляемой самостоятельной работе № 1. Тема: Научно-методический анализ темы «Механическое дви-

жение и взаимодействие тел». Задание: Структура и логика построения темы; методика формирования

основных понятий. Письменное задание. 1 уровень. 1. Для чего вводится физическая величина – давление? В каких единицах

измеряется давление? 2. Что такое гидростатическое давление? 3. От каких величин зависит значение гидростатического давления? 4. Что называется атмосферным давлением? 5. Назовите все известные вам единицы атмосферного давления. 2 уровень. 1. Какая разница между понятиями «сила давления» и «давление»? 2. Как, используя формулу давления, рассчитать силу давления? 3. Как и почему меняется давление газа при его нагревании или охлажде-

нии? 4. Почему гидростатическое давление не зависит от площади дна сосуда? 5. Чем определяется давление на дно сосуда, в который налиты слой воды

и слой керосина? 3 уровень. 1. В чем значение опыта Торричелли? 2. Возможно ли гидростатическое давление в космическом корабле, на

других небесных телах (Луне, Марсе)? 3. Можно ли создать большое гидростатическое давление, имея неболь-

шое количество жидкости? 4. Объясните, будет ли закон Паскаля выполняться в условиях невесомо-

сти. 5. Почему к твердым телам не применим закон Паскаля? № 2. Тема: Научно-методический анализ темы «Световые явления». Задание: Структура и логика построения темы; методика формирования

основных понятий. Письменное задание. 1 уровень. 1. Какие источники света называют тепловыми? Когда источник света

можно считать точечным? Приведите примеры. 2. Как доказать, что размеры предмета и изображения в плоском зеркале

равны? 3. В каких пределах может изменяться угол преломления при переходе

луча из воды в воздух? Почему? 4. Какие виды изображений дает собирающая линза? 5. Какое изображение предмета создается на сетчатке?


ПУ

161

2 уровень. 1. Почему матовую поверхность можно видеть с любого положения, а

зеркальную – нет? 2. Как ведет себя параллельный пучок лучей, прошедший через: а) соби-

рающую линзу; б) рассеивающую линзу? 3. Как зависит оптическая сила линзы от фокусного расстояния? 4. Почему у собирающей линзы фокус называют действительным, а у

рассеивающей – мнимым? 5. Как изменится ширина пучка параллельных лучей после преломления

его на границе сред воздух – вода? Сделайте чертеж, поясняющий ответ. 3 уровень. 1. Как объяснить образование тени и полутени? 2. На какой угол повернется отраженный луч, если, не меняя направления

падающего луча, зеркало повернуть на угол 10° относительно оси, перпендику-лярной падающему лучу?

3. Человеку, стоящему на берегу, кажется, что ноги человека, зашедшего в воду, стали короче. Объясните с помощью чертежа этот оптический обман.

4. Два мальчика, один из которых находится под водой, а другой – на бе-регу, оценивают на глаз высоту Солнца над горизонтом. Какому из них Солнце будет казаться ниже?

5. Может ли двояковогнутая линза дать действительное изображение предмета?

№ 3. Тема: Научно-методический анализ темы «Основы кинемати-

ки». Задание: Структура и логика построения темы; методика формирования

основных понятий. Письменное задание. 1 уровень. 1. В чем состоит задача кинематики? 2. Что такое тело отсчета? Что понимают под системой отсчета? 3. Как зависит координата тела от времени при равномерном прямоли-

нейном движении? Какой будет эта зависимость, если начальное положение те-ла совпадает с началом координат?

4. Какое движение называется неравномерным? Можно ли утверждать, что тело движется равномерно, если пути, проходимые телом за каждый час, одинаковы?

5. Как определить скорость тела относительно неподвижной системы от-счета, зная его скорость относительно движущейся системы?

2 уровень. 1. Может ли перемещение равняться нулю, если путь не равен нулю?

Приведите примеры. 2. Как найти скорость пловца относительно берега реки, зная его скорость

относительно воды и скорость течения воды в реке?


ПУ

162

3. Может ли ускорение быть не равным нулю в тот момент, когда равна нулю скорость? Ответ обоснуйте.

4. Как, зная проекции υx и аx, определить, ускоряется или замедляется движение тела?

5. В каком случае графики проекции перемещения и координаты совпа-дают?

3 уровень. 1. Утром со школьного двора ребята отправились в туристический поход.

Вечером они сообщили, что прошли путь s = 17 км. Можно ли по этим данным определить конечную точку их маршрута? Какие еще данные необходимы для этого?

2. Поездка велосипедиста от дома до озера и обратно состояла из двух этапов. На первом этапе, двигаясь со скоростью, модуль которой υ = 12 км/ч, он преодолел половину пути до озера. На втором, двигаясь со скоростью, модуль которой был постоянен, он доехал до озера и вернулся обратно к дому. Найдите модуль этой скорости, если промежутки времени, затраченные на каждый из этапов, были одинаковы.

3. Одну треть пути турист ехал на велосипеде со скоростью υ1=5,0 м/с, а остальные две трети пути прошел пешком. Средняя скорость движения туриста на всем пути ⟨υ⟩=2,8 м/с. Определите скорость движения туриста пешком.

4. Подъемный кран поднимает груз из состояния покоя с постоянным ускорением a=0,3 м/с2 Как относятся пути, проходимые грузом за 1, 2, 3 и 4-ю секунды движения? Подтвердите ответ графиком зависимости модуля скорости движения груза от времени.

5. Одинаковы ли периоды обращения точек тела, вращающегося вокруг оси? Одинаковы ли линейные скорости этих точек? Почему?

№ 4. Тема: Научно-методический анализ темы «Основы динамики». Задание: Структура и логика построения темы; методика формирования

основных понятий. Письменное задание. 1 уровень. 1. Мерой каких свойств тела является его масса? 2. Куда направлена результирующая приложенных к телу сил, если оно

движется равномерно по окружности? 3. В чем состоит принцип относительности Галилея? 4. Что такое упругая деформация? Пластическая деформация? 5. Почему с наступлением зимы запрещается использование «летних» ав-

тошин? 2 уровень. 1. Какие тела действуют на мяч, если он: а) лежит на полке; б) плавает в

бассейне; в) прижат к земле ногой футболиста? 2. Бак имеет длину а = 120 см, ширину b = 8,0 дм и высоту c = 0,40 м. Ка-

кую массу воды может вместить этот бак?


ПУ

163

3. Почему на льду трудно разогнаться без коньков, но легко – на коньках? 4. Будет ли зависимость силы упругости от удлинения тела линейной при

любых значениях Δl? 5. Какова природа сил трения и сил сопротивления среды? 3 уровень. 1. На гладкой наклонной плоскости с углом наклона α = 30° (рис. 113)

находится брусок массой m = 5,0 кг, на который действует горизонтальная сила, модуль которой F = 15 Н. Определите ускорение тела и силу давления тела на плоскость.

2. Пружина имеет жесткость Н150м

k = . Какой будет жесткость системы из

двух таких пружин, соединенных: а) последовательно; б) параллельно? 3. Почему стальной шарик в воздухе падает ускоренно, а в концентриро-

ванном сахарном сиропе – практически равномерно? 4. Какая из дождевых капель достигает земли быстрее – крупная или мел-

кая? Считайте, что капли имеют одинаковую форму (но не размеры) и падают с одинаковой высоты

5. Определите период обращения Международной космической станции (МКС), считая, что она движется по круговой орбите, находящейся на расстоя-нии h = 430 км от поверхности Земли.

№ 5. Тема: Научно-методический анализ темы «Электростатика». Задание: Структура и логика построения темы; методика формирования

основных понятий. Письменное задание. 1 уровень. 1. Что характеризует электрический заряд? 2. Заряды каких заряженных тел можно считать точечными? 3. Какое поле называют электростатическим? Каковы основные его осо-

бенности? 4. Как определить потенциал электростатического поля, созданного не-

сколькими точечными зарядами 5. Как связано напряжение с напряжённостью однородного электростати-

ческого поля? 2 уровень. 1. Сформулируйте закон сохранения электрического заряда. Каковы гра-

ницы применимости этого закона 2. Математическая запись закона Кулона напоминает закон всемирного

тяготения. В чём различие этих законов? Сравните физические понятия «масса» и «электрический заряд».

3. Как направлены линии напряжённости электростатического поля заря-да в зависимости от его знака? системы двух зарядов (одноимённых и разно-имённых)?


ПУ

164

4. В чём проявляется сходство электростатического и гравитационного полей?

5. Силы электростатического поля совершают работу 1,0 мкДж, переме-щая заряженную частицу из точки с потенциалом 100 В в точку с потенциалом 75 В. Определите значение электрического заряда частицы.

3 уровень. 1. Положительный заряд медного шара q = 25 нКл. Какую часть своих ва-

лентных электронов потерял шар, если его масса m= 0,10 кг? Валентность меди n = 1.

2. Три первоначально закреплённых одинаковых точечных заряда q1 = q2 = q3 = q0 = 1,0 нКл расположены в вершинах равностороннего треугольника. Определите, какой точечный заряд нужно поместить в центр треугольника, чтобы вся система находилась в равновесии после освобождения первоначаль-но закреплённых зарядов. Устойчивым или неустойчивым является данное рав-новесие?

3. Экспериментальные факты свидетельствуют о том, что воздействие не-подвижных в данной инерциальной системе отсчёта точечных зарядов (созда-ваемого ими электростатического поля) на движущийся точечный заряд может быть описано законом Кулона с приемлемой точностью. Определите ускорение, с которым начнёт двигаться частица массой m = 2,0 мг и зарядом q = 9,5 пКл в однородном горизонтально направленном электростатическом поле, модуль напряжённости которого E = 8,0·105 В/м. Какой путь пройдёт эта частица за первую секунду движения?

4. Два маленьких шарика, электрические заряды которых 2 нКл и 7,2 нКл, находятся на расстоянии 40 см друг от друга. Определите минимальное значе-ние работы, которую надо совершить, чтобы сблизить шарики до расстояния 25 см.

5. Обкладки плоского конденсатора площадью 200 см2 каждая располо-жены на расстоянии 4,0 мм друг от друга. Пространство между ними заполнено керосином, диэлектрическая проницаемость которого 2,0. Определите модуль сил притяжения зарядов обкладок, если напряжение на конденсаторе 2,0 кВ.

№ 6. Тема: Научно-методический анализ темы «Магнитное поле.

Электромагнитная индукция». Задание: Структура и логика построения темы; методика формирования

основных понятий. Письменное задание. 1 уровень. 1. Что представляет собой магнитное поле? Как его можно обнаружить? 2. Какие правила используют для определения направления магнитной

индукции? 3. Как определяют модуль индукции магнитного поля? В каких единицах

измеряют индукцию магнитного поля?


ПУ

165

4. Что называют магнитным потоком? Что является единицей магнитного потока в СИ?

5. Как определяют направление индукционного тока? 2 уровень. 1. В чём отличие магнитного поля от электростатического? 2. В однородном магнитном поле перпендикулярно линиям индукции

расположен проводник с током, согнутый под прямым углом. Под каким углом друг к другу направлены силы Ампера, действующие на стороны этого угла?

3. От чего зависит период обращения заряженной частицы в однородном магнитном поле?

4. От чего зависит ЭДС индукции, возникающая в прямолинейном про-воднике, который поступательно движется в неизменяющемся со временем магнитном поле?

5. Ось соленоида, состоящего из 100 витков, параллельна линиям индук-ции однородного магнитного поля, модуль индукции которого 0,20 Тл. Опреде-лите магнитный поток через поверхности, ограниченные всеми витка ми соле-ноида, если площадь каждой из них 16 см2.

3 уровень. 1. За счёт какой энергии совершается механическая работа по повороту

рамки с током, находящейся в постоянном магнитном поле? 2. Как определить модуль индукции магнитного поля длинного прямоли-

нейного проводника с током? кругового витка с током? 3. Определите, какую ускоряющую разность потенциалов должен пройти

из состояния покоя электрон, чтобы в однородном магнитном поле с модулем индукции мТл на него действовала сила Лоренца, модуль которой 8,0·10–14 Н. В магнитное поле электрон влетает перпендикулярно линиям индукции.

4. Почему для создания электрического тока в цепи с катушкой индук-тивности источник должен затратить энергию?

5. Определите ЭДС самоиндукции, возникающую в катушке индуктивно-стью 0,12 Гн, при равномерном уменьшении силы тока от 8,0 А, если за проме-жуток времени 0,20 с энергия магнитного поля уменьшилась в два раза.

№ 7. Тема: Научно-методический анализ темы «Оптика». Задание: Структура и логика построения темы; методика формирования

основных понятий. Письменное задание. 1 уровень. 1. Небольшой предмет расположен вблизи главной оптической оси тон-

кой собирающей линзы в плоскости, находящейся на двойном фокусном рас-стоянии от нее. Как изменятся при удалении предмета от линзы размеры его изображения и расстояние между ним и линзой, а также оптическая сила лин-зы?

2. Световой луч падает под углом α на находящуюся в воздухе плоскопа-раллельную прозрачную пластинку с абсолютным показателем преломления n. При этом γ – угол преломления светового луча на границе раздела воздух-


ПУ

166

стекло, α1 – угол падения луча на границу раздела стекло-воздух, γ1 – угол пре-ломления на границе раздела стекло – воздух. Укажите, верно или неверно за-писано выражение α = γ1.

3. Можно ли склеить две плоскопараллельные стеклянные пластинки так, чтобы место склейки оказалось невидимым?

4. Почему предметы, наблюдаемые через оконное стекло, иногда кажутся искривленными?

5. Имеются две дифракционные решетки с различным числом штрихов на 1 мм. Какая из решеток дает на экране более широкий спектр при прочих рав-ных условиях?

2 уровень. 1. Дифракционную решетку с периодом d = 4,0 мкм освещают нормально

падающим монохроматическим светом. Определите длину световой волны, ес-ли угол между направлениями на максимумы четвертого порядка φ = 60о.

2. Дифракционную решетку, имеющую 200 шт/мм, освещают нормально падающим монохроматическим светом. Определите, во сколько раз изменится синус угла, под которым виден максимум первого порядка, если дифракцион-ную решетку заменить на другую, имеющую 500 шт/мм.

3. Дифракционную решетку с периодом d = 4,0 мкм освещают нормально падающим монохроматическим светом с длиной волны λ = 500 нм. Определите, сколько максимумов дает дифракционная решетка.

4. От чего зависит величина смещения светового луча, падающего из воз-духа под углом α ≠ 90о на стеклянную плоскопараллельную пластинку?

5. Солнечный луч составляет с горизонтальным участком поверхности Земли угол α = 34о. Определите, под каким углом к горизонту следует располо-жить плоское зеркало, чтобы этот луч отразился от зеркала горизонтально в направлении к Солнцу?

3 уровень. 1. Расстояние от мнимого изображения действительного предмета, полу-

ченного с помощью тонкой собирающей линзы, до главной плоскости линзы в α = 3 раза больше фокусного расстояния. Определите линейное (поперечное) увеличение линзы.

2. Угол падения светового луча из воздуха на прозрачную пластинку α = 45о. Определите угол между отраженным и преломленным лучами, если абсолютный показатель преломления пластинки n2 = 1,41.

3. Покажите построением, как, используя два плоских зеркала, сместить световой луч параллельно самому себе, изменив его направление на противо-положное.

4. Две зеркальные стены в репетиционном зале образуют двугранный угол α = 90о. Танцовщица начинает двигаться параллельно одной из стен со

скоростью, модуль которой υ1 = 1,5 мс

. Определите модуль скорости, с которой

два её первых изображения движутся относительно друг друга.


ПУ

167

5. Почему, если прищурившись, посмотреть на яркий источник света, можно увидеть дифракционную картину?

Учебно-тематический план дисциплины

«Методика преподавания физики»

№№

Наименование раздела, те-мы Лекции

Семи-нарские занятия

Лабора-торные занятия

УСР

Самостоя-тельная работа

студентов

Разд

ел 1

. Общ

ие в

опро

сы М

ПФ

Тема 1.1. Методика препо-давания физики как педаго-гическая наука

2

Тема 1.2. Научные основы построения предмета «Фи-зика» в учреждениях обще-го среднего образования

2

Тема 1.3. Цели обучения физике в учреждениях об-щего среднего образования

2

Тема 1.4. Структура и со-держание предмета «Физи-ка» в учреждениях общего среднего образования

Тема 1.5. Планирование ра-боты учителя

2

Тема 1.6. Методы препода-вания физики

2

Тема 1.7. Формы организа-ции процесса преподавания физики

2 2

Тема 1.8. Средства препо-давания физики

2 2

Тема 1.9. Демонстрацион-ный эксперимент в препо-давании физики

2

Тема 1.10. Лабораторный эксперимент в преподава-нии физики

2 2

Тема 1.11. Решение задач как метод преподавания фи-зики

2 2

Тема 1.12. Самостоятельная работа учащихся по физике

2

Тема 1.13. Система провер-ки и оценки знаний и уме-ний учащихся по физике

2 2

Тема 1.14. Проектирование образовательного процесса по физике

2 2


ПУ

168

Тема 1.15. Подготовка учи-теля к учебному занятию

4 2

Разд

ел 2

. Час

тны

е во

прос

ы М

ПФ

Тема 2.1. Научно-методический анализ темы «Физические методы по-знания природы»

1 2

Тема 2.2. Научно-методический анализ темы «Строение вещества»

1 2

Тема 2.3. Научно-методический анализ темы «Механическое движение и взаимодействие тел»

2 2 лк 2

Тема 2.4. Научно-методический анализ темы «Работа и мощность. Энер-гия»

2 2

Тема 2.5. Научно-методический анализ темы «Тепловые явления»

2 2

Тема 2.6. Научно-методический анализ темы «Электромагнитные явле-ния»

2 2

Тема 2.7. Научно-методический анализ темы «Световые явления»

2 2 лк 2

Тема 2.8. Научно-методический анализ темы «Основы кинематики»

2 2 лк 2

Тема 2.9. Научно-методический анализ темы «Основы динамики»

2 2 лк 2

Тема 2.10. Научно-методический анализ темы «Основы статики»

2

Тема 2.11. Научно-методический анализ темы «Законы сохранения»

2 40 2

Тема 2.12. Научно-методический анализ темы «Основы молекулярно-кинетической теории»

2

Тема 2.13.Научно-методический анализ темы «Основы термодинамики»

2 2

Тема 2.14. Научно-методический анализ темы «Электростатика»

2 2 лк 4

Тема 2.15. Научно-методический анализ темы

2


ПУ

169

«Постоянный электриче-ский ток» Тема 2.16. Научно-методический анализ темы Электрический ток в раз-личных средах»

2

Тема 2.17. Научно-методический анализ темы «Магнитное поле. Электро-магнитная индукция»

2 2 лк 4

Тема 2.18. Научно-методический анализ темы «Механические колебания и волны»

2 2

Тема 2.19.Научно-методический анализ темы «Электромагнитные коле-бания и волны»

2 2

Тема 2.20 . Научно-методический анализ темы «Оптика»

2 2 лк 4

Тема 2.21. Научно-методический анализ темы «Основы специальной тео-рии относительности»

2

Тема 2.22. Научно-методический анализ темы «Фотоны. Действия света»

2 2

Тема 2.23. Научно-методический анализ темы «Физика атома»

4 2

Тема 2.24.Научно-методический анализ темы «Ядерная физика и элемен-тарные частицы»

4 2

Тема 2.25. Научно-методический анализ темы «Основы единой физиче-ской картины мира»

2

Итого 62 20 40 14 лк 86


ПУ

m = i b c b l h j h a iœПФ_УМК_2019.pdf · Оценивать учебные...

Documents