Еще в первый год преподавания физики в школе мне ученица задала вопрос, который застал меня в врасплох. Я просто опешил. Вопрос при решении задачи, где нужно было учитывать массу Земли, прозвучал так « А кто, когда и на каких весах взвесил массу Земли?».
А вопрос то уместный, и на него ответ должен понятен учащимся. И, я уверен, что подобные вопросы и другие: кто, как, когда формируют мировоззрение учащихся. Это позволяет учащимся познакомиться с одной стороны, с историей развития физики, становлением и эволюцией физической науки, а с другой – с биографиями учёных и тем самым представить физику в контексте культуры. Конечно, в учебниках такие вопросы, касающихся фундаментальным экспериментам, освещены и я акцентирую внимание учащихся на них , останавливаясь подробнее. И тот же вопрос задаю иногда им. Поэтому, думаю, что это курс должен сопровождать учащихся во всех классах, не только в 10,11 классах. Не тайна, что мы ведем элективные курсы не ради элективных курсов, а для решения задач по физике.
В 9 классе при изучении физики я обязательно знакомлю учащихся мысленными и экспериментальными опытами Галилея, где он в форме диалога доказывает принцип инерции, или что все тела разных масс падают с одинаковыми ускорениями, опровергая взгляды Аристотеля, или что Земля вращается вокруг своей оси. При этом привожу примеры, которыми хотели опровергнуть его взгляды последователи Аристотеля, уважительно характеризуя и Аристотеля, так как его взгляды для его времени, наверное, были передовыми. Тем более, что опираясь на его знания Ньютоном были сформулированы его законы, где тоже можно остановиться на очень много интересных местах. Например, Луна, его ускорение к Земле Ньютону очень сделать вывод об обратной пропорциональности квадрату расстояния, (а как измерили расстояние до Луны?), о необходимости вычисления гравитационной постоянной для нахождения массы Земли и, наконец, об опыте Кавендиша (включая о крутильных весах, доставшего ему от другого ученого Мичелла).
Часто подчеркиваю, о роли гипотез и экспериментов, что гипотез бесчисленно, и их можно выдвигать самим, часто дети и выдвигают их и это нормально, нужно только экспериментально подтвердить, обобщить и выдвинуть на их основе новые гипотезы с будущими открытиями. Особенно при изучении строения вещества, начиная с Демокрита.
Хотел бы перечислить наиболее по моему зрению важные или интересные эксперименты и опыт в физике:
1.Дифракция электронов на щелях
2.Опыты Галилея с падающими телами
3.Опыты Милликена по определению заряда электрона.
4.Дисперсия света на призме
5.Дифракция света на щелях
6.Эксперимент Генри Кавендиша по определению гравитационной постоянной.
7.Эксперимент Эратосфена по определению радиуса Земли.
8.Эксперимент Галилея с шарами, катящимися по наклонной доске.
RСила упругости-сила возникающая в теле, во время его деформации и препятствующая ей, обычно с ней отождествляют закон Гука, позволяющий с большей точностью описать силу упругости, но прекращающий действовать при сильных деформациях. F=-kx, k-жесткость, x-удлинение. С упругостью также связано понятие механического напряжение, аналогу внешнего давления, стремящегося вернуть телу первоначальную форму. сигма=F/S. Сила трения-сила, возникающая при движении тела по какой-либо поверхности, и препятствующая его движению. Формула-F=kN(k-коэффициэнт трения, N-реакция нормальной опоры, направленая перпендикулярно к поверхности). Это максимальое значение силы трения, действующее же равно силе,приложеной к телу, но не сдвигающей его с места. Сила трения обусловлена микроскопическими неровностями в поверхности движения.
Sx = vxt. Отсюда координата тела тела x в любой момент времени t: x – x0 = vxt или x = x0 + vxt. Если начальная координата x0 = 0, то x = vxt. Таким образом, координату тела при равномерном движении в любой момент времени можно определить, если известны его начальная координата и проекция скорости движения на ось X. Проекции скорости и перемещения могут быть как положительными, так и отрицательными. Проекция скорости положительна, если направление движения совпадает с положительным направлением оси X (см. рис. 8, а). В этом случае x > x0. Проекция скорости отрицательна, если тело движется против положительного направления оси X (рис. 8, б). В этом случае x < x0. 4. Зависимость координаты тела от времени можно представить на графике. Предположим, что тело движется из начала координат вдоль положительного направления оси X с постоянной скоростью. Проекция скорости тела на эту ось равна 2 м/с. Уравнение движения в этом случае имеет вид: x = 2t (м). Зависимость координаты тела от времени — линейная. Графиком такой зависимости является прямая, проходящая через начало координат (рис. 9). Если в начальный момент времени координата тела x0 = 6 м, а проекция его скорости vx = 2 м/с, то уравнение движения имеет вид: x = 6 + 2t (м). Это тоже линейная зависимость координаты тела от времени, и ее графиком является прямая, проходящая через точку, для которой при t = 0 x = 6 м (рис. 10). В том случае, если проекция скорости отрицательна, уравнение движения имеет вид: x = 6 – 2t (м). График зависимости координаты тела от времени представлен на рисунке 11. Таким образом, движение тела может быть описано аналитически, т. е. с уравнения движения, и графически, т. е. с графика зависимости координаты тела от времени. 5. Пример решения задачи При решении задач необходимо выполнять следующую последовательность действий. 1. Кратко записать условие задачи. 2. Проанализировать ситуацию, описанную в условии задачи: — выяснить, можно ли принять движущиеся тела за материальные точки; — сделатьрисунок, изобразив на нем векторы скорости; — выбрать систему отсчета — тело отсчета, направления координатных осей, начало отсчета координат, начало отсчета времени; записать начальные условия (значения координат в начальный момент времени) для каждого тела. 3. Записать уравнение движения в векторной форме и для проекций на координатные оси. 4. Записать уравнение движения для каждого тела с учетом начальных условий и знаков проекций скорости. 5. Решить задачу в общем виде. 6. Подставить в формулу значения величин и выполнить вычисления. 7. Проанализировать ответ. Два автомобиля движутся навстречу друг другу равномерно и прямолинейно: один — со скоростью 10 м/с, другой — со скоростью 20 м/с. Определите время и координату места встречи автомобилей, если в начальный момент времени расстояние между ними равно 120 м.
Дано:Решениеv1 = 10 м/сv2 = 20 м/сl = 120 мАвтомобили можно считать материальными точками, поскольку расстояние между ними много больше их размеров.t ?x ? Задачу можно решить двумя аналитически и графически. 1-й Свяжем систему отсчета с Землей, ось OX направим в сторону движения первого автомобиля, за начало отсчета координаты выберем точку O — положение первого автомобиля в начальный момент времени (рис. 12). В начальный момент времени координаты каждого тела равны: x01 = 0; x02 = l. Запишем уравнение движения: x = x0 + vxt. Уравнения движения для каждого тела с учетом начальных условий имеют вид: x1 = v1t; x2 = l – v2t. В момент встречи тел x1 = x2, следовательно: v1t = l – v2t. Отсюда t = ; t = = 4 с. Подставив значение времени в уравнение для координаты первого автомобиля, получим значение координаты места встречи автомобилей: x = 10 •4 с = 40 м. 2-й Построим графики зависимости координаты автомобилей от времени, соответствующие уравнениям x1 = 10t (м) и x2 = 120 – 20t (м) (рис. 13). Точка A пересечения графиков соответствует времени и координате места встречи автомобилей: t = 4 с, x = 40 м. ответ: t = 4 с,
Фундаментальные эксперименты в физической науке
Еще в первый год преподавания физики в школе мне ученица задала вопрос, который застал меня в врасплох. Я просто опешил. Вопрос при решении задачи, где нужно было учитывать массу Земли, прозвучал так « А кто, когда и на каких весах взвесил массу Земли?».
А вопрос то уместный, и на него ответ должен понятен учащимся. И, я уверен, что подобные вопросы и другие: кто, как, когда формируют мировоззрение учащихся. Это позволяет учащимся познакомиться с одной стороны, с историей развития физики, становлением и эволюцией физической науки, а с другой – с биографиями учёных и тем самым представить физику в контексте культуры. Конечно, в учебниках такие вопросы, касающихся фундаментальным экспериментам, освещены и я акцентирую внимание учащихся на них , останавливаясь подробнее. И тот же вопрос задаю иногда им. Поэтому, думаю, что это курс должен сопровождать учащихся во всех классах, не только в 10,11 классах. Не тайна, что мы ведем элективные курсы не ради элективных курсов, а для решения задач по физике.
В 9 классе при изучении физики я обязательно знакомлю учащихся мысленными и экспериментальными опытами Галилея, где он в форме диалога доказывает принцип инерции, или что все тела разных масс падают с одинаковыми ускорениями, опровергая взгляды Аристотеля, или что Земля вращается вокруг своей оси. При этом привожу примеры, которыми хотели опровергнуть его взгляды последователи Аристотеля, уважительно характеризуя и Аристотеля, так как его взгляды для его времени, наверное, были передовыми. Тем более, что опираясь на его знания Ньютоном были сформулированы его законы, где тоже можно остановиться на очень много интересных местах. Например, Луна, его ускорение к Земле Ньютону очень сделать вывод об обратной пропорциональности квадрату расстояния, (а как измерили расстояние до Луны?), о необходимости вычисления гравитационной постоянной для нахождения массы Земли и, наконец, об опыте Кавендиша (включая о крутильных весах, доставшего ему от другого ученого Мичелла).
Часто подчеркиваю, о роли гипотез и экспериментов, что гипотез бесчисленно, и их можно выдвигать самим, часто дети и выдвигают их и это нормально, нужно только экспериментально подтвердить, обобщить и выдвинуть на их основе новые гипотезы с будущими открытиями. Особенно при изучении строения вещества, начиная с Демокрита.
Хотел бы перечислить наиболее по моему зрению важные или интересные эксперименты и опыт в физике:
1.Дифракция электронов на щелях
2.Опыты Галилея с падающими телами
3.Опыты Милликена по определению заряда электрона.
4.Дисперсия света на призме
5.Дифракция света на щелях
6.Эксперимент Генри Кавендиша по определению гравитационной постоянной.
7.Эксперимент Эратосфена по определению радиуса Земли.
8.Эксперимент Галилея с шарами, катящимися по наклонной доске.
9.Эксперимент Резерфорда по рассеянию А-частиц.
10.Маятник Фуко.