Файл қосу
Ток күші және электр мөлшері
|ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ |
|ШӘКӘРІМ атындағы СемЕЙ МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТІ |
|3 деңгейлі СМК құжаты |ПОӘК | |
| | |ПОӘК |
| | |042-18-38.88/03-2014 |
|ПОӘК | | |
|«Физиканы оқыту әдістемесі»|№ 1 басылым | |
|пәнінің оқу-әдістемелік |05.09.2013 ж. | |
|материалдары | | |
ПӘННІҢ ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК КЕШЕНІ
«Физиканы оқыту әдістемесі»
«5В011000 – Физика» мамандығы үшін
ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК МАТЕРИАЛДАРЫ
Семей
2014
Мазмұны
|1 |Глоссарий |3 |
|2 |Дәрістер |5 |
|3 |Практикалық сабақтар |52 |
|4 |Студенттердің өздік жұмыстары |53 |
1 ГЛОССАРИЙ
Физика – материаның қарапайым және жалпы формаларының қозғалысы және
олардың өзара өзгеруі жайындағы ғылым, ол дәл ғылымдар қатарына жатады және
бізді қоршаған ортадағы процестер мен құбылыстардың сандық заңдылықтарын
оқытады.
Физиканы оқыту әдістемесі – физиканы оқытудың дидактикалық принциптерінің
қосымшасы болып табылатын педагогикалық ғылым.
Физиканы оқыту пәні – физиканы оқыту процесінде оқушыларды дамыту мен
тәрбиелеудегі, физиканы оқытудың теориясы мен практикасы.
Физиканы оқыту әдістемесінің міндеттері - үш сұрақтың жауабын іздеу: неге
оқытамыз, нені оқытамыз және қалай оқытамыз.
Оқыту технологиясы - бұл оқытудың формалары және тәсілдері, әдістері
Оқытуды гуманизациялау - барлық оқу-тәрбиелеу процесінің орталық
суьбектісі болып табылатын баланың жеке қасиеттеріне баса көңіл аудару.
Оқытуды гуманитаризациялау – сәйкес оқу сабақтарында (әлемдіккөзқарас,
әдіснамалық, тарихи-бионрафиялық, экологиялық) меңгерілетін ғылымдардың
гуманитарлық аспектілеріне баса көңіл аудару.
Оқытуды дифференциациялау – оқушылардың жеке шығармашылық және қызығушылық
қабілеттерін ескеретін оқу процесін ұйымдастыру.
Гимназия - V-XI сыныптар құрамында жұмыс істейтін, ой еңбегіне бейімді
оқушыларды дамытатын және тәрбиелетін орта жалпы білім беретін оқу орны.
Лицей - VIII-XI немесе X-XI сыныптар құрамында жұмыс істейтін кәсіптік
бағытталған жалпы білім беретін мекеме.
Колледж – кәсіптік дайындықты жүзеге асыруға бағытталған кәсіптік бағыттағы
білім беру мекемесі.
Базистік оқу жоспары - орта жалпы білім беретін мекемелердің жұмысын
реттейтін құжат.
Экология - орта жағдайы мен тірі организмдердің өзара қатиынасы жайындағы
ғылым.
Ойлау – обьективті шындықты бейнелетін адамзат танымының жоғары басқышы.
Әлеуметтік мотивтер – оқушылардың басқа суьбектілермен әртүрлі өзара
әсерлермен байланысқан побуждения.
Танымдық мотивтер – оқу іскерлік процесімен және мазмұнымен байланысты
побуждения.
Өткен байланыстар – бьасқа пәндердің ертеректе меңгерілген материалдарымен
физика курсының байланысты.
Ілеспелі байланыстар – бірмезгілде меңгерілетін әртүрлі оқу пәндерінің
ұғымдары, теориялары, заңдары арасындағы байланыс.
Алдағы байланыстар - бұл физика курсының материалдары басқа пәндерді
меңгеру үшін база болып табылатын байланыстар.
Сабақ – бұл мұғалім дәл тағайындалған уақыт мезетінде оқушылардың тұрақты
танымдық іскерлік топтарын басқаратын оқытудың ұйымдастырылған формасы.
Күнтізбелік-тақырыптық жоспар – бұл оқу материалының әрбір тақырыбын
сабақтар бойынша бөлу.
Оқытудың сөздік әдісі – материалды баяндаудың сөздік әдісі (әңгімелеу,
түсіндіру, әңгімелесу, дәріс), сондай-ақ кітаппен жұмыс істеу (оқулықпен,
хрестоматиямен, анықтамалық құралдармен, дидактикалық материалдармен және
т.б.).
Әңгімелеу – меңгерілетін тақырыпқа жататын іс-жүзіндегі материалды
жалғасымдылықпен баяндау.
Түсіндіру – мұғалімнің жаңа ақпартты дәлелдеп, негіздеп, талдап түсіндіруі.
Әңгімелесу - оқытудың «сұрақжауап» әдісі.
Оқу эксперименті – бұл сабақта физикалық құбылыстарды арнайы құралдардың
көмегімен шығару.
Демонстрация – бұл мұғалімнің физикалық құбылыстарды және олардың
арасындағы байланыстарды көрсетуі.
Фронтальды тәжірибе – мұғалімнің текелей басшылығынсыз, жазбаша
нұсқаулықсыз оқушылардың қандай-да бір практикалық іс-әрекеті (бақылау,
өлшеу).
Сыныптан тыс тәжірибелер мен бақылаулар - күнделікті ортада,
табиғатта, ауылшаруашылық өндірістерінде оқушылардың үйде орындайтын
қарапайым тәжірибелері.
Физика кабинеті – бұл оқу қондырғыларымен, көрнекі құралдармен,
оқытудың техникалық құралдарымен жабдықталған өзара байланысты орындар
бөлінген мектептің оқу бөлімшесі.
Физикалық есеп – логикалық ойқорыту, физикалық эксперимент және
математикалық амалдар процесі қолданлатын физика әдістері негізінде
шешілетін кішігірім мәселе.
Есептерді шығару технологиясы – есептің шартында берілген және
ізделініп отырған шамалар арасындағы байланысты тағайындайтын, есептің
жауабына әкелетін амалар мен тәсілдер жиынтығы.
Физикалық есептерді шығаруға үйреті технологиясы – оқушыларға есеп
шығару дағдысын қалыптастыруға әкелетін тәсілдер жүйесі.
Сынақ –сабақ уақытында ұйымдастырылатын оқушылардың білімдері мен
іскерліктерін тексерудің жалпы формасы.
Оқытудың техникалық құралдары – техникалық қондырғылардың және олардың
арнайы дидактикалық материалдарының жиынтығы.
Дыбыстық құралдар (аудиоқұралдар) – ақпарат тек дыбыстық каналдар
арқылы берілетін оқытудың техникалық құралдары (ОТҚ).
Аудиовизуальды (экранды-дыбыстық) құралдар – бұл ақпаратты бірмезетте
көру және дыбыстық каналдар арқылы беретін ОТҚ.
Диафильмдер - өзара байланысты текс пен бейнелердің қатаң жалғасымды
кадрлары.
Дербес (индивидуальная работа) жұмыс – жекелеген оқушылармен физика
және техника бойынша жетекшілік жасау мақсатында, осы мақсатта реферат,
баяндама және мазмұндама дйындау.
Топтық жұмыс – жаңа білімдер мен рактикалық іскерліктерді меңгеру
мақсатында оқушылардың тұрақты шағын тобымен және балалардың
қызығушылықтарын қанағаттандыруға бағытталып жүргізілетін жүйелі жұмыс.
Оқытудың жаңа технологиялары – ЭЕМ көмегімен ақпараттарды көрсету,
тарату.
Оқытудың компьютерлік технологиясы – бұл техникалық құрал компьютер
болып табылатын оқыту жүйесі.
Компьютерлік сауаттылық – бұл оқыту құралы ретінде мұғалім мен оқушыға
ЭЕМ қолдануға мүмкіндік беретін білім мен іскерлік.
2 Дәрістер
1МИКРОМОДУЛЬ «ФИЗИКАНЫ НЕГІЗГІ МЕКТЕПТЕ ОҚЫТУ»
1-тақырып. Физиканы оқытудың бірінші басқышы. Заттың құрылысы, гидро- және
аэростатика элементтері; жұмыс, энергия; жылулық құбылыстар.
Дәріс мақсаты: Бірінші басқышта физиканы оқытудың әдіс-тәсілдерін көрсету.
Жоспар:
1. Физиканы оқытудың бірінші басқышы.
2. Заттың құрылысы туралы мағұлыматтар.
3. Жұмыс, энергия; жылулық құбылыстар.
Тақырыптың қысқаша мазмұны:
Физиканы бірінші сатыдағы оқытудың мақсаты оқушыларды жоғарғы
кластардағы физиканы оқытуға дайындық және негізгі физикалық ұғымдармен,
шамалармен таныстыру.
Физиканы екінші сатыдағы оқытудың мақсаты оқушылардың білімдерін
тереңдету, дамыту және өздерінде бар білімдерін жан-жақты жағдайларға
қолдану. Алған білімдерін пәнаралық байланыстарға қолдана білу дағдысын
қалыптастыру.
Орта мектепте физиканы оқытудың екінші сатысында мынадай негізгі
міндеттер тұр:
1) физика пәнінен алған алғашқы білімдер жүйесін дамытуы;
2) Оқушылардың шығармашылық ойлау қабілеттерін дамыту, арттыру;
3) Мамандық таңдауда оқушыларға бағыт-бағдар беру;
Физиканы оқытудың екінші сатысында кейбір бір сатыдағы материалдар
тереңдетіліп беріледі. Ол материалдарды оқыту барысында бірінші сатыда
алынған білімдерін қайталамай, оны тереңдетіп, жан-жақты дамытып берілуі
керек.
9-сыныпта 7-сыныпта алған қозғалыс ұғымы дамытылады, мұнда қозғалыс
түрлерімен, үдеу ұғымымен таныстырылады, сонымен бірге механикадағы сақталу
заңдары, сақталу заңдарын қолдану, тербелістер және толқындар жайындағы
білімдер беріледі.
10-сыныпта 8-кластағы жылу құбылыстары жайында алған алғашқы білім
мағлұматтары кеңейтіледі. Сонымен бірге химия курсынан алған салыстырмалы
молекулалық масса, зат мөлшері, мольдік масса ұғымдары дамытылады. МКТ –
негізгі қағидалары дәлелдемелерімен танысады. 8-класта алған жылу мөлшері,
термодинамиканың бірінші бастамасы, тұрақты ток заңдары және т.б туралы
мағлұматтар тереңінен түсіндіріледі.
Мектап физика курсын жаңартудың жаңа бір бағыты ретінде Қазақстан
Республикасы мектептерінде орта білім беруді жетілдіру бағытында көптеген
жұмыстар жүргізілуде. Мектеп физика курсын жетілдірудің бағыты бойынша
физика пәні 7-9 сыныптар үшін «Физика және астрономия» болып біріктіріліп
өтеді де, 10-11 сыныптарда гуманитарлық, жаратылыстану, физика-математика
бағыттарында оқытылу көзделіп отыр. Осыған сәйкес физикалық білім берудің
стандарты жасалды.
2.«Физика және астрономия» бағдарламасы бойынша біріктіріліп оқытылатын
«Физика және астрономия» курсының өзіндік ерекшелігі - әлемнің біртұтастығы
мен материяның бірлігі деген әдіснамалық негізі өзек ретінде алынады. Жарық
материяның әмбебап түрі деп қарастыру мақсатында физика курсының бірінші
басқышы жарық құбылыстары жайлы ілімнен басталады. Бұл бағдарламаның тағы
да бір ерекшелігі-әр кластың барлық таруларында астрономия элементтерін
физикамен байланыстыра отырып оқыту көзделген.
Жаңа «Физика және астрономия» курсы бірінші басқышта мынадай 7-басқыштан
тұрады.
1- геометриялық оптика.
2- Тұрақты ток.
3- Механика.
4- Жылу және тармодинамика.
5- Электродинамика элементтері.
6- Тербелістер мен толқындар.
7- Атом ядросы.
Бұл құрылым бойынша «Оптика» мен «Тербеліс – толқындар» және
«Электродинамика» элементтері 7 және 9 сыныптарда, ал «Механика, жылу,
термодинамика» 8-сыныпта, «Атом және атом ядросы» 9-сыныпта оқытылатын
болады.
Заттың агрегаттық күйлерінің арасындағы айырмашылықты молекула-
кинетикалық түсініктер көзқарасы тұрғысынан түсіндіру
Заттың агрегаттық күйлерінің арасындағы айырмашылықты оқып үйрену
кезінде әуелі қатты денелердің, сұйықтар мен газдардың жалпы қасиеттері
тәжірибелер арқылы көрсетіледі. Мұнда алдымен қатты денелермен тәжірибелер
жасап, олардың өз пішінін сақтайтын қасиеті туралы қорытынды жасалады.
Содан кейін оқушылар қатты денелердің осындай қасиетінің бар екендігін
дәлелдейтін және оның техникадағы, тұрмыстағы маңызын көрсететін мысалдар
келтіреді.
Сұйықтың пішінін өзгертетіндігін әр түрлі пішінді ыдыстарға құйып
көрсетуге болады. Мензурка мен өлшеуіш колба арқылы сұйықты бір ыдыстан
екінші ыдысқа құйғанда пішіні өзгергенмен көлемі тұрақты болып қалатынына
баса назар аударылады.
Газдар туралы айтқанда, оқушылардың қатты денелер мен сұйықтарға
қарағанда газдар жайында едәуір аз білетінін ескере отырып, олардың
«Дүниетану» курсынан алған білімдерін қайталап алған жөн. Қайталау
материалдарына сүйене отырып, газдардың негізгі қасиеттері: сығылғыштығы,
шексіз ұлғая алатындығы көрсетіледі. Газдың сығылғыштығына допты қысу
арқылы көз жеткізеді. Ал газдың өзіне берілген көлемге тегіс жайылатынын
былай көрсетеді: резеңке шарды ортасынан буып қойып, бір жартысын үрлейді,
сонан соң буылған жерін босатып жіберсе, ауа шардың бүкіл көлеміне
жайылады.
Газдардың, сұйықтардың және қатты денелердің қасиеттерін молекулалық-
кинетикалық теория тұрғысанан түсіндіруді газдардан бастаған ыңғайлы.
Өйткені газ молекулаларының орналасуы, қозғалысы және өзара әсері сұйықтар
мен қатты денелердікіне қарағанда қарапайымдау. Тәжірибеден оқушылар газды
сығу оңай екенін, қыздырған кезде оның едәуір ұлғаятынын көреді. Бұдан газ
молекулаларының бір-бірінен алшақ орналасатыны, олардың бір-біріне
тартылмайтындығы туралы қорытынды жасалады. Газ молекулаларының бір-біріне
тартылмауы және үздіксіз қозғалыста болуы арқылы газдың өзіне берілген
көлемге түгел жайылатыны түсіндіріледі. Сөйтіп, газдардың қасиеттері және
молекулалар туралы кейбір мағұлыматтарды білу оқушыларға газ күйінің айқын
көрінісін сипаттауға мүмкіндік туғызады.
Сұйықтар мен қатты денелердегі молекулалардың орналасуын, қозғалысын
және олардың өзара әсерін газ молекулаларымен салыстыра отырып түсіндірген
тиімді.
Сұйықтар пішінін оңай өзгертеді, яғни аққыш келеді. Бұл сұйық
молекулаларының арасындағы тартылудың қатты денелерге қарағанда әлсіз
екенін көрсетеді. Сондай-ақ сұйықтар өте нашар сығылады. Ендеше сұйық
молекулаларының ара қашықтығы шамамен молекуланың өз өлшемінде ғана дей
аламыз.
Ал енді қатты денелердің ерекше беріктігін бұл сыныпта дәлелдеп бере
қою қиынға соғады, өйткені оқушыларға кристалдардағы байланыс түрлері таныс
емес. Дегенмен қатты денелерге тән қасиет – олардың көлемін де, пішінін де
сақтайтынын айтып өткен жөн.
Газ, сұйық және қатты денелердің қасиеттерін түсіндіргенде оқулықтың
соңындағы (217 бет) заттың әр түрлі күйлерінің қасиеттерін көрсететін
кестені пайдаланған жөн.
Агрегаттық күйлердің арасындағы айырмашылықтар туралы мәселені
неғұрлым тереңірек қарастырған абзал, өйткені бұл білім көптеген
құбылыстарды түсіндіруге мүмкіндік береді. Зат бір агрегаттық күйден екінші
агрегаттық күйге өткенде оны құрайтын молекулалардың өздері өзгермейтінін
баса айтып отырған дұрыс.
Жұмыс, қуат және энергия. Бұл ұғымдар физикадағы неігзгі ұғымдардың
қатарына кіреді және бір-бірімен өте тығыз байланысты. Әдіскерлер арасында
“физиканы оқытқанда әуелі энергия ұғымын енгізу қажет”- деушілер де бар.
Оған негіз де жоқ емес. Шынында да, механикалық қозғалыстарға байланысты
тарауларды қорытындылағанда табиғаттағы метериалдардың қозғалыс
формулаларының сан алуандығына оқушылардың назарын ерекше аудара кеткен
жөн. Қозғалыс механикалық, жылулық, электромагниттік және басқа да әр түрлі
өрістік формулаларда көрініп, бір-біріне ауысып та отырады. Осыған
байланысты материя қозғалысының әр түрлі формулаларын жалпыға бірдей нақты
бір өлшеммен өлшеу қажеттігі туады. Мұндай өлшемнің қызметін энергия
атқарды.
Энергияның негізгі қасиетін мына тұжырымдамамен жеткізуге болады:
«жүйенің энергиясы оның күйінің бір мәнді функциясы болып табылады». Ал
жүйенің күйі оның параметрлерімен анықталады. Мысалы, жоғары көтерілген
дененің потенциялдық энергиясы (Wn)-оның көтерілу биіктігінің (h) функциясы
(W=mgh); сол сияқты қозғалыстағы дененің кинетикалық энергиясы (W) оның
жылдамдығының [pic] функциясы ([pic]) болып табылады.
Оқулықта механикалық жұмыс қарастырылған. Сондықтан оқушыларға
механикалық жұмысты анықтайтын негізгі белгілерін айқындап беру керек.
“Механикалық жұмысты” кейін “жұмыс” деген қысқаша терминмен
ауыстыратындығымызды айта отырып, оны анықтайтын екі белгіге көңіл
аударылады. Оның біріншісі – денеге әрекет ететін күш, ал екіншісі- дененің
сол күш әрекетінен орын ауыстыруы. Осы екі белгі қатар орындалғанда ғана
жұмыс атқырылады.
Осыдан кейін қорытынды ретінде қозғалыс бағытында әрекет еткен күш
жұмысының анықтамасы мен формуласы және өлшем бірліктері беріледі.
Қорытынды: жұмыс күш пен сол күш бағытында жүрілген жолдың көбейтіндісіне
тең, яғни A=F*s .
Қуат ұғымы жұмыстың істелу жылдамдығы (қысқаша жұмыс жылдамдығы)
ретінде сипатталады. Қуаттың: N=F*[pic] түрінде өрнегі оқушылар білуі тиіс.
Бірақ оны бірден қорытып бермей-ақ есеп шығару барысында енгізуге болады.
Қуаттың өлшем бірліктеріне тоқтала отырып, онымен байланыстыра жұмыстың
киловатт-сағат (кВт-сағ), меговатт-сағат (МВт-сағ), гектоватт-сағат (гВт-
сағ) деп аталатын өлшем бірліктеріне де тоқталған жөн.
Жұмыс пен қуатқа байланысты 7-класс оқушылары мына қағидалар мен
анықтамаларды міндетті түрде меңгеу тиіс.
1. Денеге күш әрекет етіп, қозғалысқа келгенде ғана механикалқы жұмыс
атқарылады.
2. Механикалық жұмыс күш мпен сол күш бағытында жүрілген жолдың
көбейтіндісіне тең.
3. Күштің өлшем бірлігіне бір джоуль (1Дж) алынады. Бұл 1 ньютон (Н)
күштің 1 метр (м) жол аралығындағы істелген жұмыс.
4. Жұмыстың атқарылу жылдамдығы қуат сипатталады.
5. Қуат жұмыстың және оған атқаруға кеткен уақыттың қатынасына тең.
6. Қуаттың өлшембірлігіне ватт, киловатт, меговатт алынады.
7. Қуат пен уақытты біле отырып, жұмысты есептеп шығаруға болады.
сондықтан кез келген қозғалтқыштардың басты параметрлері ретінде қуат
көрсетіледі.
Қарапайым механизмдерді қарастырғанда олардың жұмыстан ұтыс бермейтініне
баса көңіл аудару қажет. Ол үшін әр түрлі қарапайым механизмдерді пайдалана
отырып, тәжрибе жүзінде оқушылардың көзін жеткізуге болады. тәжрибелерден
алынған нәтижелердің бір-біріне өте дәл үлесепуі салдарына тоқтап, үйкеліс
күшін жеңуге де жұмыс атқаратынан айта кеткен жөн. Бірақ біз тәжірибеде
кедергі күштер ескермейтінімізді ескерту қажет.
Денелердің тепе-теңдік шартын, күш моменттері ұғымын сызғыш-иіндікті
(рычагты) пайдаланып, тәжірибеде жасау арқылы енгізу аса ұтымды болып
шығады. Осы ұғымдарға байланысты өте маңызды мәселелердің бірі- иінді
таразыларды қолдануға оқушылардың назарын ерекше аудару керек.
Қорыта айтқанда, тақырыптағы негізгі мәселе: қарапайым механизмдерді
қолдану арқылы кұштен ұтсақ та, жұмыстан ұта алмайтынымызды (механиканың
алты ережесін) оқушыларға жете ұғындыру болып табылады. Сонымен қатар
оқушыларға механизмдерді пайдаланғанда үйкеліс күштерінен арыла
алмайтынымызды, сол себепті пайдалы жұмыстың толық жұмыстан үнемі кем
болатынын жете ұғындыру керек.
Энергия жұмыс ұғымына негізделіп түсіндірілтін болғандықтан, сабақты
өткендегі жұмыс туралы оқу материалдарын қайталаудан бастау керек. Әсіресе
мынадай сұрақтарға жауапты тиянақтап алған дұрыс: механикалық жұмыс
дегеніміз не? Жұмыстың нақты екі белгісі қандай? Ол белгілер қандай
формулаларда көрініс тапқан? Жұмыстың бірлігі қандай? Оны қалай анықтайды?
Одан әрі оқулықтағы логикалық желіге сәйкес потенциалдық және
кинатикалық энергитялардың ерекшеліктерін ашып, олардың әр түрлі денелердің
көріністеріне тоқталған жөн.
Табиғаттағы ұлы заң – энергияның айналу және сақталу заңы туралы
алғашқы мағлұматтар беріліп, механикалық энергияның сақталу заңына кеңірек
тоқталу керек. Осыған байланысты су және жел энергиялары туралы оқу
фильмдерін пайдалана отрып, кеңірек әңгімелер қозғауға болады.
Жалпы алғанда “Энергия” тақырыбы бойынша 7-сынып оқушылары мына
мәселелерді жақсылап ұғыну тиіс.
1. Қандай жағдайда дене немесе денелер жүйесі механикалық энергияға ие
болады.
2. Механикалық энергияның қай түрі потенциялдық, қай түрі кинетикалық
эненгияға жатады.
3. Потенциялдық және кинетикалық энергиясы бар денелерге мысалдар
келтіріп, формулалармен сипаттап беру.
4. Механикалық энерияның бір түрінен екінші түріне айналуына мысалдар
келтіріп, түсіндіру.
5. Энергия бірлігін білу.
6. Жұмыс істеу барысында дене (немесе денелер жүйесі) бір күйден
екінші күйге өтетінін ұғыну: жүктің түсу барысында, серіппенің
босңсу жағдайында, газдың ұлғаю процесінде, ұшқан дененің
жылдамдығы өзгеруі салдарынан олардың әр түрлі күйлеріне әр түрлі
энергия деңгейлері сәйкес келетінін түсіну.
7. Жұмыс атқарылғанда дене энергиясының өзгеретінін білу. Энерия
өзгерісінің шамасы атқарылған жұмысқа тең екенін терең бойға
сіңіру.
Жұмыс және қуат. Оқушылар бұл тақырыпты өткенге дейін жұмысты адамның
әр түрлі еңбегі деп түсінеді,мысалы:дене жұмысы,ой жұмысы,творчестволық
жұмыс,т.б. Сондықтан мұғалім сабақта жұмыс ұғымының ғылымдағы мазмұнын ашып
көрсете білуі тиіс.
Оқушыларға күш әсерінен денелердің қозғалыс жылдамдығының
өзгеретіндігі,деформацияланатындығы бұрыннан белгілі.
Енді күш әсерінің нәтижесінде едендегі гирді стол бетіне дейін
көтеруге, серіппені сығуға, орындықты жылжытуға болатындығын, бұл
жағдайларда механикалық жұмыс істелгендегі айтылады. Күш әсер еткенімен
барлық жағдайларда жұмыс жасалына бермейтіндігі түсіндіріледі,мысалы:жіпке
ілулі тұрған жүк, столға қойылған гир,сығылған немесе созылған серіппе,
инерциямен қозғалып бара жатқан дене.
Механикалық жұмыстың әр түрлі мысалдарын қарастыра отырып, оның
негізгі белгілерін анықтау қажет. Жұмыстың негізгі белгілері түскен күш пен
орын ауыстыру екендігін жақсы ұғып алуы тиіс. Орын ауыстыру болмаса-жұмыс
жоқ, түсірілген күш болмаса да –жұмыс жоқ. Оқушылар жұмыстың әсер жасаушы
күш пен жүрілген жолға байланысты болатындығы жөнінде қорытынды жасауы
керек.
Келесі кезекте сан мәндері берілген нақты мысалдар арқылы жұмыстың күш
әсер ететін ара қашықтықпен байланыстылығы тағайындалады. Ол үшін тақтаға
екі оқушы шақырылады. Олардың біреуіне 1кг гирді, ал екіншісіне 5кг гирді
еденнен стол үстіне көтеру тапсырылады. «Кім көп жұмыс істеді?» деген
сұраққа оқушылар дұрыс жауап береді.Сонан соң екі 5кг гир алынады.
Оқушылардың бірінші гирді еденнен көтеріп столға қояды, екіншісі-орындыққа
қояды. Жоғарығыдай қойылған оқушылар қиналмай жауап береді. Столдың және
орындықтың биіктіктері метрлік сызғышпен өлшенеді. Осыдан мынадай қорытынды
жасалады:жұмыс әсер етуші күшке де және осы күштің әсер етуімен жүрілген
жолға да байланысты. Жұмыстың екі шаманың көбейтіндісі арқылы өлшенетіндігі
айтылады.
Жұмыс=күш х жол,немесе [pic]
Тек бұл формуладағы жол күш әсер етуші бағыттағы дененің жүрген жолы
екендігіне оқушылардың назары жете аударылады,теріс жұмыс туралы ұғым
ендірілмейді.
Мұнан кейін жұмыстың анықтамасы негізінде оның өлшем бірлігі
енгізіледі:1Дж=1Н*1м. Бұл бірлік өлшемі көрнекі болуы үшін,оның массасы
100г денені бір биіктікке көтергенде жасалатын жұмыс екендігін айтып
түсіндірген жөн.
Оқушылардың алған білімдерін пысықтау үшін бірнеше есептер шығару
қажет. Әсіресе, дене горизонталь бағытпен қозғалған кездегі үйкеліс күшін
жеңу жұмысын есептеуге арналған есептерге ерекше көңіл бөлу қажет.Бұл
есептер қандай күштердің әсерінен жұмыс жасалатындығын ,қандай күштердің
әсерінен жұмыс жасалынбайтындығын ашып көрсетуге қолайлы.Мысал ретінде
мынадай есепті қарастырайық.
Берілген білеушіні 1 м қашықтыққа горизонталь бетпен бірқалыпты орын
ауыстырғанда тарту күшінің жасайтын жұмысын табыңдар.
Алдымен ол денеге қандай күштің әсер етіп тұрғандығын ажыратып алу
керек.Сонан соң сызба салынады.
|[pic] | Білеушені қозғау үшін тек тарту күшінің әсер |
| |жасап тұрғандығы түсіндіріледі.Ол күшті |
| |динамометрмен,ал жүрілген жолды сызғышпен |
| |өлшеп,жасалған жұмысты [pic]формуласының |
| |көмегімен есептейді. Мұндағы [pic] –ауырлық |
| |күші,[pic]-тіреудің реакциясы, Fү-үйкеліс күші, |
| |[pic]-тарту күші. |
Бірдей уақыт аралығында адамдар немесе әр түрлі машиналар әртүрлі
жұмыс жасайтындығына нақты мысалдар келтіру арқылы қуат ұғымы енгізіледі.
Мысалы, мынадай тәжірибені алуға болады: Тақтаға екі оқушы шақырып,еденге
қойылған массалары 1 кг және 5 кг болатын екі жүкті бірдей уақытта еденнен
стол үстіне көтеріп қойғызу керек.Оқушылар бірдей уақыт ішінде екі түрлі
жұмыс істеді және екінші оқушының жасаған жұмысы бірінші оқушынікінен 5 есе
артық,басқаша айтқанда,екінші оқушы 5 есе артық қуат жұмсады.Қуатты
жұмыстың жасалу жылдамдығы ретінде түсіндіруге болады.Адамдардың және әр
түрлі машиналардың жұмыс жасай алу қабілетін сипаттау үшін бұл физикалық
шаманың қажет екендігі түсіндіріліп айтылады.Осыдан соң жай сандық мәнді
мысалдар арқылы қуаттың формуласы ендіріледі:
[pic] немесе [pic].
Қуат бірлігі ретінде ватт, киловатт, мегаватт қолданылатындығы
айтылады. Одан әрі өмірден және техникадан қызықты мысалдар келтіріледі.
Мысалы:қуаты 1 кВт двигатель 20 адамның жұмысын бір өзі орындайды,космос
корабльдерін орбитаға шығаратын ракета двигательдің қуаты 14 млн. кВт-қа
жетеді. Бұл дүние жүзіндегі ең қуатты электр станса болып табылатын
Красноярск ГЭС-нің қуатынан 2,3 есе артық.Қуат ұғымын оқып үйренуге
байланысты двигательдердің қуатын анықтайтын лабораториялық жұмыс
өткізіледі.Жұмысты орындау жөніндегі методикалық нұсқау оқулықта берілген.
N=F*v формуласын арнайы ендірудің қажеті жоқ,оны белгілі таңдап
алынған есептердің шешуін қорытындылау нәтижесінде шығарып алуға болады.Ол
формуланың көмегімен тракторлардың, автомобильдердің, электровоздардың,
тепловоздардың қуатын анықтау жеңіл екендігін айту қажет.
Қарапайым механизмдердің жұмысы.
Бұл тақырыпта оқушылар күш және жұмыс ұғымдары жөнінде алған
білімдерін тереңдете түседі.Күрделі машиналардың негізгі бөлімдері болып
табылатын қарапайым механизмдер жұмысымен танысып,олардың тұрмыста және
техникада қолданылуынан хабардар болады.Тақырыпты оқу нәтижесінде
оқушылардың политехникалық білімі кеңейе түседі.
7-сыныпта негізінен оқушылар қарапайым механизмдердің екі түрімен
таныс болады,олар-рычаг және блок.
1.Рычаг. Рычаг-қарапайым механизмдердің ішіндегі ең кеңірек тараған
түрі. Оны айналу осі немесе тіреу нүктесі бар және соның айналысында күш
әсерінен айнала алатын қатты дене ретінде таныстыруға болады. Ол үшін
демонстрациялық рычагты пайдаланған жақсы.
|[pic] |Рычагтың құрылысы қарастырылып,оның түсу |
| |нүктесі,әсерлесу сызығы және күш иіні ұғымдары |
| |ендіріледі. Күш иіні ұғымына ерекше көңіл бөлген |
| |дұрыс, өйткені оқушылар иінді тіреу нүктесінен күш|
| |түсетін нүктеге дейінгі қашықтық ретінде жаңсақ |
| |түсінеді. Сонан соң демонстрациялық рычагтың сол |
| |жағына әр түрлі қашықтықтарға әр түрлі жүктер |
| |іліп, оның тепе-тең қалыпта болатын жағдайларын |
| |көрсететін тәжірибелер жүргізіледі. |
Осы тәжірибелерді қорыта келіп мынадай тұжырым жасалады:рычагтың сол
жағына әсер жасаушы күш пен сол күштің иінінің көбейтіндісі рычагтың оң
жағына әсер жасап тұрған күш пен иінінің көбейтіндісіне тең. Күштерді және
иіндерді сәйкес F және 1 әріптерімен белгілеп,алынған қорытындыны мыеадай
формуламен жазуға болатындығы айтылады:
[pic] немесе [pic]
Жазылған формулалардың мағынасы түсіндіріліп, мұндағы [pic]
көбейтіндісі[pic] күшінің моменті, ал [pic] өрнегі [pic] күшінің моменті
деп аталатындығы ескертіледі. Рычагтың тепе-тең қалыпта болуы үшін осы екі
күштің моменттері өзара тең болуы керек екендігі айтылады,моментті М
әріпімен белгілейді. Осы жерде рычагтартың таразы жасау үшін
қолданылатындығына назар аударған дұрыс. Рычагты таразылардың түрлерін
оқушыларға көрсеткен орынды.
Келесі кезеңде рычагтың көмегімен ауыр жүктерді көтеру принципімен
таныстырады. Тағы да демонстрациялық рычагты пайдаланамыз. Тәжірибені
мынадай түрде жасауға болады: рычагтың қысқа иініне салмағы 2-3 кг жүк
іліп, ұзын иініне динамометр жалғаймыз. Жүк ілінген нүкте мен динамометр
бекітілген нүктелердің орын ауыстыруын сызғышпен өлшеп,жүк көтергенде
жасалған жұмыстардың тең болатындығына оқушылардың көзінжеткізу керек.
Күштен қаншама ұтсақ,жолдан сонша ұтылатындығымызды тәжірибелер көмегімен
қорытындылау қажет.
Рычагтың өте ерте заманнан бері қолданылып келе жатқандығын және екі
мақсатта пайдаланатындығынайту абзал: біріншісі-күштен ұту мақсатында (ауыр
жүктерді көтеру,орнынан қозғау, қайшы, шеге суырғыш, тістеуік, машиналар
тежегіші,т.б.), екіншісі –жолдан ұту мақсатында (шлакбаум,қайық
ескегі,көтергіш кран,т.б.). Рычагтың тұрмыста және техникада қолданылуына
көптеген мысалдар келтіруге болады. Тақырыпты пысықтау үшін бірнеше есеп
шығарған жөн.
2.Блок. Алдымен блоктың нендей нәрсе екендігі айтылып және
көрсетіледі. Жылжымайтын және жылжымалы блоктар жөнінде түсінік беріледі.
Жылжымайтын блок арқылы жіп өткізіп, оның бір ұшына жүк,екінші ұшына
динамометр байлап, оның көмегімен жүк көтергенде ешқандай ұтыс
болмайтындығын, тек жылжымайтын блок жәрдемімен жүк көтеретін күштің
бағытын қолайлы етіп алуға болатындығы жөнінде қорытынды жасалады.
Жылжымалы блок көмегімен жүк көтеру болатындығына ерекше тоқталу
керек. Динамометр және сызғыш арқылы өлшеніп, жүк көтергенде күштен екі есе
ұтуға болатындығы тәжірибеде дәлелдегені дұрыс. Жылжымалы блоктардың тобын
қолдануға болатындығын, оны полиспастылардың қолданылуына мысалдар
келтірумен және есептер шығарумен аяқтайды.
Адам баласының көп ғасырлық практикасы қарапайым механизмдердің
жұмыстан ұтыс бермейтіндігін,олардың тек жұмыстың түріне байланысты не
күштен, не жолдан ғана ұтуға болатындығын дәлелдеп отырғандығы айтылады.
Күштен қанша есе ұтсаң –жолдан сонша есе ұтыласың және керісінше. Бұл
қорытындыны механиканың «алтын ережесі» деп атайды.
«Қарапайым механизмдер» тақырыбын оқып үйренуде оқушылар механиканың
осы «алтын ережесін» жақсы меңгеріп және оны практикада қолдануды үйренуі
керек.
3.Қарапайым механизмдердің пайдалы әсер коэффициенті. Бұл ұғымды
енгізу үшін,алдымен қарапайым механизмдерді пайдаланғанда үйкелістің
себебінен «алтын ереженің» орындала бермейтіндігіне назар аударылады.
Шындығында барлық жағдайда үйкеліс болады, сондықтан, оны жеңу үшін қосымша
жұмыс істеуге тура келеді. Мәселені нақты мысалмен түсіндірген дұрыс.
Массасы 400кг бетон плитаны 10 см биіктікке көтеру үшін рычагты
пайдаланады.Рычагтың екінші ұшына түсірілген 1200 Н күштің түсу нүктесі 40
см жол жүреді.Рычагтың пайдалы әсер коэффициентін (ПӘК) табу керек.
Есепті шешу үшін алдымен бетон плитасының салмағын анықтайды:
[pic],
одан кейін жасалуы қажет жұмысты-пайдалы жұмысты есептеп табады:
[pic]
сонан соң плитаны көтеру үшін нақты жасалған жұмыс немесе толық жұмыс
есептеледі:
[pic],
Ең соңында п.ә.к.-ті анықталады:
[pic]
Үйкеліс салдарынан әдетте толық жұмыс пайдалы жұмыстан артық
болады,өйткені,толық жұмыс пайдалы жұмыс пен үйкеліске қарсы жасалған
жұмыстың қосындысына тең.Олай болса, қарапайым механизмдерді
пайдаланғанда біздер жасалуы қажет жұмыстан артық жұмыс істейді екенбіз.Бұл
тақырыпқа да бірнеше есеп шығарып,пысықтау қажет.
«Қарапайым механизмдер» тақырыбын өтіп біткеннен кейін олардың
қолданылуын көрсету мақсатында заводқа,фабрикаға,механикалық шеберханаға
немесе құрылыс алаңына экскурсия ұйымдастырған жөн.
Энергия жайында түсінік
Біз жоғарыда энергия ұғымын жұмыс ұғымы арқылы енгізуге болатындығын
айтқан болатынбыз.Сондықтан,бұл сабақты жұмыс туралы өтілген оқу
материалдарын қысқаша қайталаудан бастау керек.
а) Энергия ұғымын қалыптастыру үшін алдымен бірнеше тәжірибе көрсеткен
дұрыс:
1.Белгілі бір биіктікке көтерілген гир (дене). Гир қозғалмай тұрғанда
жұмыс жасалынбайтындығын, құлап келе жатқанда жұмыс жасалатындығын
түсіндіру керек.Олай болса белгілі биіктікке көтерілген грдің жұмыс жасай
алатын мүмкіндігі (қабілеті,қасиеті) бар.
2.Сығылған серіппе. Жазылғанда ол шарикті итереді,арбашаны қозғайды,
жүкті көтереді-қысқасы сығылған серіппенің жұмыс жасай алатын қабілеті бар.
3.Стол үстінде домалатылған болат шарик. Ол жолына қойылған арбашаны
итереді, цилиндрді домалатады және т.б. жұмыс істей алады.
Бұл қарастырылатын денелерге ортақ қасиет –олардың жұмыс жасай алатын
мүмкіндігінің болуы. Егер денелердің жұмыс жасай алатын қабілеті болса,онда
олардың энергиясы бар деп атаймыз. Олай болса, энергия дегеніміз дененің
жұмыс істей алу мүмкіндігін сипаттайтын ерекше физикалық шама. Дене
неғұрлым көп жұмыс жасай алатын болса, соғұрлым оның энергиясы да
көп.Сондықтан,энергияны жасалуы мүмкін болатын жұмыстың «қоры» ретінд
қарастыруға болады. «Энергия» деген грекшеден аударғанда «іс-әрекет» деген
сөз екендігі түсіндіріледі.
Энергиясы бар денелердің жұмыс жасай бермейтіндігін,тек олардың жұмыс
жасай алатын қабілетінің болатындығын,сондықтан денелерде энергияның бар
екендігін білу жай нәрсе емес екенін түсіндіру керек.Денеде энергияның бар
екендігін оның жұмысы арқылы ғана анықтауға болатындығына тоқталу
орынды.Энергия жөнінде А.Эйнштейннің айтқан мына бір мысалын пайдалануға
болады:қайсы бір кісінің өте бай болуымүмкін, бірақ оның байлығын
жаратпайтын болса,оның бай екендігін білу мүмкін емес.Сондықтан денелердің
энергияға ие болу және оны жоғалту процестеріне ерекше көңіл аударған
жөн.Ол үшін оқушылардың күнделікті өмірде жұмыс жасайтын денелерді бақылап
жүрген бай практикалық тәжірибесін пайдаланған дұрыс.
Потенциалдық және кинетикалық энергия
ә.Кинетикалық энергия. Жоғарыда көрсетілген 3-тәжірибені қайталауға
болады. Қозғалыстағы денелердің жұмыс жасау қабілетінің бар екендігіне-
энергиясының болатындығына өмірден бірнеше мысалдар келтіруге болады
(двигателін өшірген автомобиль,ұшып бара жатқан доп,снаряд және т.б).Сонан
соң кинетикалық энергияның анықтамасы беріледі:дененің қозғалысымен
анықталатын энергияны кинетикалық энергия дейді («кинема»-«қозғалыс»).
Мұнан кейінгі кезеңде оқушыларға дененің кинетикалық энергиясының
қандай шамаларға байланысты болатындығын түсіндіру қажет.Ол үшін мынадай
тәжірибені пайдалануға болады:көлбеу қойылған науаға жалғастырып
горизонталь науа қойылады (сурет). Горизонталь науаға ағаш цилиндр
жатқызамыз.
|[pic] |Көлбеу науамен әр түрлі биіктіктен шарды |
| |домалатамыз. Шар жіберілген биіктік қаншалықты |
| |болса, соншалықты шардың цилиндрге келіп соғатын |
| |жылдамдығы көп болатындығына, олай болса |
| |қозғалыстағы дененің энергиясының жылдамдыққа |
| |байланыстылығы жөнінде қорытынды жасалады. |
Сонан соң массасы көптеу шарлармен тәжірибені қайталап, ондай
энергияның дене массасына байланысты екендігіне оқушылардың көзін жеткізуге
болады. Соңында жалпы қорытынды жасалады: қаншалықты дененің массасы және
қозғалыс жылдамдығы көп болса, соншалықты оның кинетикалық энергиясы көп
болады.
Кинетикалық энергияның массаға және жылдамдыққа байланысты формуласы
кейін 9-сыныпта беріледі. Тек жел күші қондырғыларында желдің, көмір
өндіруде және тонельдер салуда үлкен жылдамдықты су ағының кинетикалық
энергиясының қолданылатындығын айту керек.
6.Потенциалдық энергия. Бұл ұғымды ендіру үшін жоғарыда (а-пункітінде)
көрсетілген 1- және 2-тәжірибелерге қайта оралу қажет. Жер бетінен жоғары
көтерілген және серпімді деформацияланған денелердің энергиясы
болатындығына тағы да оқушылардың назарын аудару қажет. Сол сияқты энергия
сығылған газда да болатындығы түсіндіріледі. Бұл энергияның денелердің (Жер
мен дене) немесе оның бөліктерінің (серіппе орамдары, газ молекулалары)
өзара орналасуына байланысты екендігін,бұл энергияны потенциалдық энергия
деп аталатындығы айтылады.
Потенциалдық энергия жөніндегі әңгіме кезінде «кездейсоқ» будильник
шырылдайды немесе қандай да бір механикалық ойыншық қосылады. Оқушылар таң
қалады, не болғанын талдаймыз.
Бұдан кейін Жерден жоғары көтерілген жүктің энергиясының шамасынн
есептеп табады. Мынадай есеп шығаруға болады:массасы 10 кг дене 10 м
биіктікте орналасқан болса, оның потенциалдық энергиясы қандай? Денені
белгілі бір биіктікке көтеру үшін біз ауырлық күшіне қарама қарсы жұмыс
істейміз, сондықтан ондай дененің потенциалдық энергиясы ауырлық күші мен
биіктіктің көбейтіндісіне тең, немесе:
[pic]
Ұғымды енгізгеннен кейін потенциалдық энергияның қолданылуы жөнінде
әңгімелеу қажет. Әсіресе, жоғарыдан құлап аққан судың потенциалдық
энергиясын пайдалануды ерекше атап өту маңызды. Сағаттарда серіппе
деформациясы немесе ілінген жүктің потенциалдық энергиясы
қолданылатындығын,қада қаққанда тоқпақтың потенциалдық энергиясын
пайдаланатындығымызды айтып түсіндіру керек.
в) Механикалық энергияның бір түрден екінші түрге өтуі. Бұл сабақтың
негізгі мақсаты – оқушыларға кинетикалық энергияның потенциалдық
энергияға,керісінше –потенциалдық энергияның кинетикалық энергияға өте
алатындығын түсіндіру. Ол үшін көптеген тәжірибелерді пайдалануға болады:
1. «Өзі жүретін» механикалық ойыншық.
2.Резеңке доп.
3.Төмен түсетін жүктің әсерінен қозғалатын арбаша
4.Серіппеге ілінген шарик тербелісі
5.Жіпке ілінген шарик тербелісі
6.Максвелл маятнигі және т.б.
Механикалық энергиялардың мұндай ауысуын өмірде қадам басқан сайын
бақылауға болатындығын оқушылардың назарын аудару керек: стол бетіндегі
заттың орнын ауыстырып қойғанда, орындыққа отырып тұрғанда,этажға
көтеріліп түскенде, т.б.
Бұл тақырыпты түсіндіргенде де жұмыс ұғымын кеңірекаша түскен дұрыс.
Энергия бір түрден екінші түрге айналғанда жұмыс істелетіндігін,дене
күйінің өзгеретіндігін пысықтай түсу керек.
Қорытынды сабақ механикалық энергияның халық шаруашылығында
пайдалануына арналады. Негізінен сабақта судың және желдің энергияларының
қолданылуы қарастырылады. Бұл сабақты өте қызықты етіп өткізуге болады,ол
үшін мұғалімнің жан-жақты дайындығы қажет болады. Бұл тақырып бойынша
плакаттар, модельдер, диапозитивтер.кинофильмдерден фрагменттер көрсету
мүмкіндігі мол. Тіпті көптеген мұғалімдер тақырып бойынша конфернция,
экскурсиялар ұйымдастырады.
Ішкі энергия.
Жылулық қозғалыс.
8-класта оқушылар материя қозғалысының жаңа түрі – жылулық қозғалыспен
танысады. Бұл сабақты олар 7-класта өтіп кеткен және ұмытыла бастаған
молекула-кинетикалық теорияның негізгі қағидаларын қайталаудан бастағаны
дұрыс. Қайталау кезінде газ тәрізді, сұйық және қатты денелерді құрайтын
бөлшектердің қозғалыс ерекшеліктеріне тоқталу қажет. Қатты, сұйық, газ
тәрізді денелердің қозғалыс ерекшеліктеріне тоқтала отырып, оларды мысалдар
келтіре отырып түсіндіру керек.
Оқушылардың есіне 7-кластан белгілі заттарды бөлшектер құрайтындығын
түсіндіріп, ол бөлшектер тынбайтын бейберекет қозғалыста болатындығын
түсіндіру керек. Қозғалыстың мұндай түрін жылулық қозғалыс деп
атайтындығына тоқталады. Жылулық қозғалыстың механикалық қозғалыс емес
екендігіне, бұл қозғалыстың жаңа түрі болып табылатындығына оқушылардың
назарын баса аудару керек, өйткені оны механикалық қозғалысты сипаттайтын
ұғымдар көмегімен анықтауға болмайды.
Сондай-ақ оқушылардың есіне бөлшектердің қозғалыс жылдамдығы дененің
температурасымен байланысты екендігін салады: бөлшектер неғұрлым шапшаң
қозғалса, дене соғұрлым көбірек қызады. Жылулық қозғалыс жөніндегі ұғымға
сүйеніп температура ұғымын анықтай түсуге көшеді.
Ішкі энергия ұғымы қазіргі термодинамиканың негізгі ұғымдарының бірі
болып табылады. Оның қалыптасуы мен дамуы термодинамиканың бірініші
бастамасының айтылуымен байланысты болды. “Ішкі энергия” термині бірден
ғылымда қалыптаса қойған жоқ. 19-ғасырдың екінші жартысында оны “белгілі
күйдегі дененің механикалық энергиясы”, “әсер функциясы”, “дене энергиясы”,
“дененің ішкі жылуы” деп әртүрлі атады. Кеңірек қолданылғаны соңғы термин
болды.
Қазіргі кезде дененің ішкі энергиясы деп төмендегі энергиялар
жиынтығын атайды:
1) молекулалардың ілгерілемелі және айналмалы қозғалысының кинетикалық
энергиясы;
2) молекулалардың өзара әсерлесуінен пайда болатын потенциалдық энергия;
3) атомдардың тербелмелі қозғалысының энергиясы;
4) атомдағы электрондық қабықшалар энергиясы;
5) ядро ішіндегі энергия;
6) дене бөлшектерінің арасындағы жылулық тепе-теңдікті қамтамасыз етіп
тұратын электромагниттік сәулелер энергиясы.
Жылу құбылыстарында ішкі энергияның өзгерістері тек молекулалардың
кинетикалық және потенциалық энергияларының ғана өзгерісімен байланысты
болып қалады. Ішкі энергияны құрайтын басқа бөлшектер өзгеріске түспейді.
Сондықтан, орта мектептегі физика курсында жылу құбылыстарын өткенде, ішкі
энергияның өзгерісін молекулалардың кинетикалық және потенциалдық
энергияларының өзгерісімен ғана байланыстыру өте орынды.
Ішкі энергия ұғымын енгізу үшін алдымен механикалық энергия мен
заттардың ішкі құрылымы жөніндегі мәселелерді оқушылардың есіне қайта
түсірген дұрыс. Бұлай ету оқушылардың ішкі энергия мен механикалық
энергияны шатастырып алмауына көмегін тигізеді. Сонан соң барыа ішкі
энергия ұғымын түсіндіруге кіріседі. Ол үшін қулықта берілген қорғасын
шадың қорғасын тақтаға құлап түсу тәжірибесін талдаймыз. Олар
деформацияланады және қызады, лай болса денені құрайтын бөлшектердің
кинетикалық және потенциалық энергиялары артады. Бөлшектердің орташа
кинетикалық энергиясы көбейсе, онда дененің температурасы жоғарылайды. Осы
жерде тағы да температура молекулалардың хаосты қозғалысының орташа
кинетикалық энергиясының өлшемі екендігін ескертіп кеткен жөн. Сонан соң
ішкі энергияның анықтамасы беріледі.
Тақырыпты түсіндіріп болған соң 8-класс оқушыларымен мынадай
қорытындыға келеміз: денелерде механикалық энергиядан басқа энергияның тағы
бір түрі бар, ол – ішкі энергия. Бұдан кейін оқушыларға дененің ішкі
энергиясының механикалық энергиядан айырмашылығын түсіндіру керек.
Механикалық энергия дененің қозғалыс жылдамдығы мен массасына және сол
дененің басқа денелерге қатысты орналасуына тәуелді. Ішкі энергия болса
бүкіл дененің қозғалыс жылдамдығына тәуелді болмайды. Ол денені құрайтын
бөлшектердің қозғалыс жылдамдығы мен олардың өзара орналасуымен анықталады.
Келесі мәселе – оқушыларды дененің ішкі энергиясын өзгерту
тәсілдерімен таныстыру. Алдымен денеге жұмыс жасағанда оның ішкі
энергиясының артатындығын дәлелдейтін тәжірибелерді көрсетеміз:
1. Екі тақтайшаны бір-біріне үйкеу.
2. Монетаны үстел үстіндегі қағазға үйкеу.
3. Мыстың кішкене кесегін темір төстің үстіне қойып балғамен ұру.
Мұнан кейін дене жұмыс жасағанда ішкі энергияның азаятындығын
көрсететін тәжірибелерді демонстрациялаған дұрыс: мыс, ішіне ауа
толтырылған баллончектің аузын инемен тессе, одан шуменен ауа шығады,
баллончик мұздайды. Осы тәжірибелер көрсетілген соң, оқушыларды мынадай
қорытынды жасауға алып келеміз: денеге басқа денелер жұмыс жасағанда оның
ішкі энергиясы артады, ал дененің өзі жұмыс жасағанда оның ішкі энергиясы
кемиді. Жұмыс жасау нәтижесінде дененің ішкі энергиясы өзгереді.
Енді денелердің ішкі энергиясын өзгертудің екінші тәсілі жөніндегі
мәселені қарастыруға болады, - ол – жылу алмасу деп аталады. Жылу алмасу
үрдісін түсіндіргеннен кейін жалпы мынадай қорытынды жасалады: дененің ішкі
энергиясын екі тәсілмен – механикалық жұмыс жасау арқылы және жылу берілу
арқылы - өзгертуге болады.
Кейінгі сабақтарда жылу берілудің түрлері қарастырылады:
жылуөткізгіштік, конвекция және сәуле шығару (5-сурет). Ішкі энергия,
жұмыс, жылу алмасу ұғымдарын оқушыларға меңгертуде және осы ұғымдар
арасындағы логикалық байланыстарды көрсетуде 1-суреттегі сызбаны
пайдалануға болады.
Дененің ішкі энергиясын жұмыс жасау, жылу беру және алу арқылы
өзгертуге болса, оны қалай өлшеуге болады деген сұрақ туады. Бірінші
жағдайда, ішкі энергияның өзгерісі жасалған жұмыстың шамасымен есептеледі,
ал екіншісінде, дененің сыртқы ортамен алмасқан жылуын есептеу керек. Бұл
үшін арнайы жылу мөлшері [pic] ұғымы енгізілген. Ол қандай физикалық
шамаларға байланысты? Мысалы, жүйеге жылу берілгенде оның температурасы
артады, ал алынғанда төмендейтіндігі оқушщыларға күнделікті өмір
тәжірибесінен белгілі. Соған сүйеніп, ішкі энергияның өзгерісі оның
температурасының өзгерісіне тура пропорционал екендігін, ал соңғысы дененің
массасы мен оның тегіне тәуелді болатынына олардың көзін жеткізу қиындық
тудырмайды. Бұл тәуелділіктерді сипаттайтын мысалдарды оқушылардың
өздерінен сұраған дұрыс.
Сонымен жалпы қорытынды жасалады: денені қыздыруға қажетті немесе ол
суығанда бөлінетін жылу мөлшері сол денені құрайтын заттың тегіне, оның
массасы мен температурасының өзгеру мәніне тәуелді. Жылу мөлшерінің заттың
тегіне байланыстылығы, оның масса мен температура өзгерісіне тәуелділігінің
пропорционалдығынан туындайды:
[pic],
мұндағы пропорционалдық коэффициент [pic] дененің меншікті жылу сыйымдылығы
деп аталады және оның мәні заттың тегіне байланысты өзгеріп отырады.
Ішкі энергия, жұмыс және жылу мөлшері ұғымдарын қалыптастыру заттардың
агрегаттық күйлерінің өзгеру процестерін қарастырғанда әрі қарай
дамытылады. Мысалы, қатты заттардың балқуы мен сұйықтардың булануы, оларға
берілген жылу мөлшерінің біраз бөлігі, сол заттарды құрайтын бөлшектердің
өзара әсерлесу күшін жеңуге, ал қатаю мен конденсациялануда бөлінетін жылу
мөлшері, осы бөлшектердің арасындағы байланысты қайта орнатуға жұмсалатынын
оқушылар саналы меңгеруі тиіс. Бұл оларға, [pic] және [pic] формулаларының
физикалық мағынасын жақсы түсінуге және солардың көмегімен есептерді дұрыс
шығаруға септігін тигізеді.
Температура және жылу мөлшерін өлшеу
Температураны өлшеу
«Жылу мөлшері» ұғымын қалыптастыру кезінде, сондай-ақ балқу, қайнау
және булану процестерін меңгертуде демонстарциялық эксперименттің маңызы
зор.
Жылу мөлшерінің өлшем бірлігі
Дененің ішкі энергиясын екі жолмен өзгертуге болатындығын тағы да
қысқаша қайталаймыз. Жұмыс жасау нәтижесінде ішкі энергияның өзгерісін
жасалған жұмыстың шамасысен өлшейміз де, ал жылу берілу жолымен ішкі
энергияның өзгерісін жылу мөлшері ұғымы көмегімен өлшейміз. Жұмыстың әсер
етуші күштің шамасы мен жүрілген жолға байланысты болатындығы тәріздес,
жылу мөлшері де бірнеше физикалық шамаларға байланысты болады. Қандай
шамаларға байланысты болатындығын жеке-жеке қарастырайық..
Алдымен оқушылармен бірге дененің ішкі эенргиясы мен оның
температурасының арасындағы байланысты еске түсіреміз. Олай болса денеге
жылу бергенде оның температурасы артады, ал денеден жылу алып кетсе – оның
температурасы төмендейді. Оқушылардың өмірден көріп жүрген тәжірибелеріне
сүйеніп, дененің ішкі энергиясының өзгерісі мен оның температурасының
өзгерісі арасындағы тура пропорционалдылықты оңай түсіндіруге болады.
Қорытынды жасаймыз: дененің температурасын көбірек өзгерту үшін оған
соғұрлым көбірек жылу мөлшері берілуі керек.
Мұнан кейін тағы да оқушылардың күнделікті өмірден көріп жүрген
құбылыстарына сүйене отырып, денеге берілген жылу мөлшерінің дене
температурасын өзгертуі дененің массасына тәуелді екендігіне олардың көзін
жеткіземіз.
Дене температурасын (ішкі энергиясын) белгілі шамаға өзгерту үшін
берілетін жылу мөлшері дене затының тегіне тәуелді болатындығын тәжірибе
жасап көрсеткен дұрыс. Ол үшін оқулықта келтірілген тәжірибені немес соған
ұқсас массалары бірдей, бірақ әртүрлі заттан дайындалған денелер мен
тәжірибені көрсетуге болады.
Сөйтіп жалпы қорытынды жасалады: денені қыздыру үшін қажетті немесе
ол суығанда бөлініп шығатын жылу мөлшері дене затының тегіне, оның
массасына және температурасының өзгеру шамасына тәуелді екен.
Ішкі энергия да эенргяиның бір түрі болғандықтан, механикалық энергия
сияқты, Джоульмен өлшенетіндігін айту керек. Энергияның өзгерісі
болғандықтан жұмыс пен жылу мөлшері де Джоульмен өлшенеді. Бірақ тарихи
қалыптасып кеткен жылу мөлшерінің тағы бір бірлігі бар екендігі айтылады,
оны калория деп атайды. Калория – 1 г суды 10С қыздыру үшін қажетті жылу
мөлшері екендігі жөнінде анықтама беріледі, оның [pic] болатындығына
оқушылардың назары аударылады.
Осыдан кейін төмендегі есепке ұқсас есептер шығаруға болады.
Есеп: Стакан тола суды (200 г) 200С-тан 700С-қа дейін қыздыру үшін
қандай жылу мөлшері қажет?
Есепті мына жолмен шығарамыз:
1 г суды 10С-қа қыздыру үшін [pic] керек.
200 г суды 10С-қа қыздыру үшін [pic] керек.
200 г суды (700 -200)-қа қыздыру үшін [pic] керек.
Барлығы 42000 Дж жылу мөлшері керек.
Меншікті жылу сыйымдылығы
Жылу берілу нәтижесінде дененің ішкі энергиясының өзгеруінің дене
затының тегіне байланыстылығы меншікті жылу сыйымдылық деп аталатын шамамен
сипатталатындығы айтылады. Мысалдар келтіру арқылы меншікті жылу сыйымдылық
ұғымының анықтамасы беріледі, заттардың меншікті жылу сыйымдылығының
кестесі талқыланады. Сонан соң Тиндаль приборының көмегімен, денелер
қыздырғанда қанша жылу мөлшерін алса, суығанда сонша жылу мөлшерін қайтадан
бөліп шығаратындығын, тәжірибе жасап көрсету керек.
Оқушылар меншікті жылу сыйымдылықтың мағынасын және жылу мөлшерінің
жылу сыйымдылыққа, дене массасына, температуралар айырымына байланысты
екендігін түсініп алғаннан кейін [pic] формуласын ендіруге болады.
Тақырыпты бекіту үшін [pic] жылу мөлшерінің мәнін тура есептеуге арналған
есептер шығарылады.
Заттардың агрегаттық күйлері
Бұл тақырып бойынша көптеген тәжірибелер арнайы қондырғыны қажет
етпейді және бұрын қолданып жүрген құралдармен жүзеге асырылады. Бұл
тәжірибелерде оқушыларға меңгерілетін құбылысты олардың бір емес бірнеше
рет бақылағандарын, бірақ көптеген нәрсені көре алмағандарын ескерту керек.
Мысалы олар қайнау кезінде ауамен және бумен тлтырылған түйіршіктердің
пайда болатынына көңіл аудармаған, қайнау басталғаннан кейін беті ашық
ыдыста сұйық температурасының көтерілмейтінін, булану кезінде сұйық
температурасының төмендейтінін білмеді.
Әсіресе «қатты денелерде молекулалар ретпен орналасатынына» көңіл
аудару керек. Олардың ретті тәртіппен орналасуын бұзу үшін молекулааралық
тартылу күшін жою мақсатында жұмыс жасау керек. Мұндай жағдайда дененің
ішкі энергиясы өзгереді. Кристалл денелердің балқуы және қатаюуы кезінде
температураның тұрақиылығын түсіндірген кезде, сондай-ақ меншікті балқу
және булану жылуының физикалық мағынасын түсіндіру кезінде осы қағидаға
сүйенуге тура келеді, сондықтан мұны оқушыларға түсіндіру керек. Олар
денемен жұмыс жасалған кезде оның энергиясы жоғарылайтынын жақсы білулері
керек. Сонымен бірге, агрегаттық күйлердің өзгеруі кезінде молекулалардың
жылулық қозғалысының кинетикалық энергиясы өзгермейтінін білулері керек.
Балқу
Оқушылардың заттардың кристаллдық құрылымы жайында бұрын алған
мәліметтеріне сүйеніп, оларға «Балқу» тақырыбын меңгерту жеңіл. Күнделікті
өмір тәжірибесінен оқушылар денелер қызған кезде балқитынын, ал
салқындағанда қататынын біледі. Бірақ, олардың көбі судың агрегаттық
күйінің өзгеруін ғана бақылаған, сондықтан сыныпта мысалы нафталиннің
балқуы мен қатаюын бақылау оқушыларға артық болмайды. Оқушылар пробиркадағы
нафталинді спиртовка жалынында қыздырғанда нафталлиннің су сияқты сұйық әрі
мөлдір күйге түсетінін үлкен қызығушылықпен бақылайды. Тағы да суық суға
нафталинді құйып, оның қатаюын бақылау оқушылардың одан да ары
қызығушылықтарын арттырады. Бұл тәжірибеден кейін балқу және қатаю
тақырыбын меңгертуге көшуге болады. Кристалл заттар әрбіреуі үшін белгілі
бір температурада балқитынын айтып, физикалық тұрақтылар кестесінде
келтірілген балқу температураларына тоқталуға болады.
Тақырыпты меңгертудегі міндетті міндеттер дененің берілген массасы
үшін жылу мөлшерін табуға арналған есептерді шығару болып табылады. Оларды
балқу процесі жайындағы түсініктерді нақтылау әрі бекіту мақсатында
шығарады.
Булану
Сабақтың басында молекула қозғалысының орташа жылдамдығы мен
температураның байланысы жайында еске түсірген пайдалы. «Орташа жылдамдық»
ұғымына тоқталу қажет. Оқушылар дененің барлық молекулалары бірдей
жылдамдықпен қозғалмайтынын жақсы білулері керек. Бұл неге булану біртіндеп
өтетінін және неліктен булан кезінде температураның төмендейтінін
түсіндіруге мүмкіндік береді.
Оқушылар өздерінің өмір тәжірибесінде булану процесімен жиі
кездесетіндіктен, оларға негізгі құбылысты класс тәжірибесіндегі бақылауға
мүмкіндік бері керек. Кез келген мектептің физика кабинеті жағдайындағы
тәжірибелер қарапыйм және қызықты, тез есте қалады. Булану жаыфндағы
мәселені тәжірибесіз түсіндіру сабақта аз уақытты алады, ауызша баяндаумен
оқушылардың көңілін аудару қиынға соғады. Булану құбылысын меңгеру
оқушылардың ой-өрісін кеңейтуде үлкен рол атқарады, сондықтан сабақтың көп
бөлігінде оқушылардың көңілі булану құбылысына ауғаны пайдалы.
Булану кез келген температурада өтетінін оқушыларға айту керек. Булану
құбылысы әртүрлі сұйықтарда әртүрлі өтетінін көрсету керек.
Сосын екі шыны әйнекке судың немесе спирттің екі бірдей тамшысын
тамызып, оның бірін қыздырғыштың үстінде ұстап көрсету керек. Оқушылар
қыздырылған әйнектен қыздырылмағанға қарағанда тамшының әлде қайда жылдам
жоғалатынын байқайды. Осының негізінде оқушылар булану қыбылысының
шапшаңдығы температураға байланысты деген қорытынды жасайды.
Қайнау
Күнделікті өмір тәжірибесінен оқушылар қайнау құбылысын күнделікті
бақылайтындығына байланысты класс тәжірибесінен бас тартуға болмайды.
Себебі, күнделікті өмір тәжірибесінде олар қайнау құбылысын тек үстіне ғана
көреді де, бетінде не болып жатқанын ғана байқайды. Сондықтан класста
қайнау құбылысы бойынша тәжірибелер жасап көрсеткен орынды.
Агрегаттық күйлердің арасындағы айырмашылықтар туралы мәселені
неғұрлым тереңірек қарастырған абзал, өйткені бұл білім көптеген
құбылыстарды түсіндіруге мүмкіндік береді. Зат бір агрегаттық күйден екінші
агрегаттық күйге өткенде оны құрайтын молекулалардың өздері өзгермейтінін
(әртүрлі заттардың молекулаларының бір-бірінен ерекшелігі болғанымен) баса
айтып отырған дұрыс.
„Заттың агрегеттық күйлерінің өзгеруі” тарауын оқытуда: „булану”,
„қайнау” ұғымдары тереңдетіледі, „қайнау температурасының атмосфералық
қысымға тәуелділігі”, „қаныққан бу”, „қанықпаған бу”, „ауаның ылғалдылығы”
қалыптастырылып, „қаныққан бу қысымының температураға тәуелділігі”
қарастырылады.
Булану, конденсация, қайнау ұғымдарын оқушылар күнделікті тұрмыста жиі
кездестіреді. Мұнда, оқушылар үшін жаңалық қайнау температурасының қысымға
байланыстылығы болып табылады.
Оқушылар „қайнау”, „булану”, „кебу” ұғымдарын жиі шатастырады. Бұл
ұғымдарды шатастырмас үшін сабақта мынадай сызбаны пайдаланған орынды:
Бұл сызбадан оқушылар кебу және қайнауға қатысты булану құбылысының
тектік ұғым екенін жақсы түсінеді.
Конденсация және булану құбылыстарының өзара байланыстарын оқыту,
қайнау температурасының қысымға тәуелділігін және қаныққан бу қысымының
температурағы тәуелділігін, кризистік температура ұғымдарын қалыптастыру
оқушыларда диалектикалық ойлау әдісін тәрбиелеуде маңызды рол атқарады.
Кебу мен конденсациялану процестерін қаратыруда мына фактілерге ерекше
көңіл аударған жөн:
- қатты денелер мен сұйықтардың кебуі кез-келген температурада жүреді;
- газдағы конденсациялану құбылысы, оның қысымы мен температурасының
белгілі шамаларында жүзеге асады және бұл параметрлердің мәндері әр зат
үшін әртүрлі.
Жылу машиналары
«Жылу двигательдері» атты тақырыптың айқын көрінетін политехникалық
бағыттталғандығы бар, бұл – мұғалімнің көптеген теориялық мәселелерді
олардың өмірде практикалық қолданылуымен байланыстыруға мүмкіндік береді.
Сонымен бірге, тәжірибе көрсеткендей, жылу двигательдерінде өтетін
процестердің физикалық мазмұны екінші кезекке жылдытылып, техникалық
бөлшектерді сипаттаумен алмастырылатын әдіс те бар. Бұл тақырыпты оқып
үйренудегі негізгі міндет – молекулалардың энергиясының (кинетикалық және
потенциалық) дененің механикалық энергиясына айналуы жөніндегі және
энергияның сақталу және айналу заңына сәйкес механикалық энгергияның ішкі
энергияға айналуы жөніндегі оқушылардың түсінігін кеңейту болып табылады.
Сонымен, есептің бірінші бөлігі жылу двигательдері жұмысының физикалық
негіздерін оқып үйрену болады. Есептің екінші бөлігі жылу двигательдерінің
конструктивтік еркешеліктерін оқып үйренуді қамтиды.
8-класта бағдарлама бойынша іштен жану двигательдері мен бу
турбиналарының поршеньді двигательдерінің құрысы мен жұмыс істеуін оқып
үйрену қарастырылған.
Тақырыпты оқып үйрену бу немесе газ қоршаған ортамен жылулық немесе
механикалық тепе-теңдікте болмағанда ғана жұмыс ақара алатындығын
оқушыларға көрсетуі тиіс. Газдың, будың ішкі энергиясын механикалық
энергияға айналдыру процесі әртүрлі двигательдердің: поршеньді және роторлы
двигательдердің көмегімен жүзеге асырылуы мүмкін болады; бу двигательінде
жанған отынның ішкі энергиясы механикалық энергияға будың ұлғаюы салдарынан
түрленеді; іштен жану двигательдерінде бұл түрлену қызған газдың ұлғаюы
салдарынан болады; кез келген жылу двигательдері жұмысының бұлжымас шарты
қыздырғыштың, жұмыстық дененің, тоңазытқыштың және механикалық энергиясы
арта беретін дененің бар болуы болып табылады; жылу двигательдерінің
үнемділігін бақылаудағы маңызды сипаттамасы болып есептелетіні – оның
пайдалы әсер коэффициенті.
Барлық поршеньді двигательдер үшін цилиндрі мен поршенінің бар
екендігі, яғни конструктивтік ұқсастығы, сонымен бірге оларда
термодинамикалық процесс кеңістік жөнінен бөлінбеген, тек уақыт жөнінен
бөлінген, ал турбиналарда, реактивтік двигательдерде термодинамикалық
процесс кеңістік жөнінен де, уақыт жөнінен бөлінген. Бұл ұсыныстар жылу
двигательдерін екі кезекке бөліп қарастыруға негіз болады: термодинамикалық
тұрғыдан алғанда ең қарапайым болып табылатындықтан, алғаш поршеньді
двигательдер, сонан соң турбиналар қарастырылады.
Іштен жану двигателі
Іштен жану двигателінде қыздырғыштың (цилиндр), жұмыстық дененің (газ
тәрізді жану продуктілері), механикалық энергиясы артып отыратын дененің
(поршень) болатындығына оқушылардың назары аударылады.
Бу турбинасы
Поршенді маинаар сияқты, турбина да отынның ішкі энергиясын жұмыстық
дененің жылулық ұлғабы арқылы механикалық энергияға түрлендіреді. Бірақ
турбиналардың конструктивтік жағынан поршень типті жылулық двигательдерден
айырмашылығы мынада: турбинларада поршеньнің ілгерілеме-қайтарымды
қозғалысы қалақтары бар дөңгелектің айналысымен алмастырылған.
Өзін өзі бақылау сұрақтары:
1. Физиканы бірінші басқышта оқыту әдістемесі.
2. Заттың құрылысы туралы мағұлыматтарды қалыптастыру әдістемесі.
3. Жұмыс, энергия; жылулық құбылыстар ұғымдарын қалыптастыру әдістемесі.
2,3-тақырып. Электростатика элементтері; тұрақты ток, электромагниттік
құбылыстар, электромагниттік өріс, жарық құбылыстары тақырыптарын оқыту
әдістемесі .
Дәріс мақсаты: Электростатика элементтері; тұрақты ток,
электромагниттік құбылыстар, электромагниттік өріс, жарық құбылыстары
тақырыптарын оқыту әдістемесін көрсету.
Жоспар:
1. Электростатика элементтері
2. Тұрақты ток
3. Электромагниттік құбылыстар
4. Электромагниттік өріс
5. Жарық құбылыстары тақырыптарын оқыту әдістемесі
Тақырыптың қысқаша мазмұны:
Электр заряды
«Электр заряды» ұғымын енгізу «атом құрылыс» тақырыбын меңгерумен
басталады. Электр заряды әрқашан қандай да бір денемен (бөлшекпен)
байланысты және өздігінен өмір сүре алмайды, өйткені ол бөлшектердің
(немесе денелердің) белгілі бір қасиеттерінсипаттайды, атап айтқанда, бір-
бірімен электр өрістері арқылы белгілі бір түрде өзара әсерлесу қасиетін
сипаттайды. Барлық денелер электрленеді, электрленбейтін дене болмайды,
электрленген денелер басқа барлық денелерге қатысты өздерінің қасиеттерін
білдіреді.
Алайда электр заряды ұғымы сонымен қалыптасып біткен деп ұйғару дұрыс
болмас еді. Бұл – күрделі ұғым.
Электр заряды дискретті, яғни шексіздікке дейін бөлінбейді; минималды
элементар электр заряды бар. Теріс электр зарядын тасушы элементар бөлшек –
электрон болып табылады (және, мысалы, теріс мю-мезон), элементар оң заряд
- протон (оң мю-мезон, позитрон).
Электрон жайында ұғым
Электрон жөнінде түсінік енгізу үшін электр зарядының бөлінгіштігі мен
дискреттілігін көрсету қажет. Электр зарядының бөлінгіштігі зарядтардың бір
бөлігінің зарядталған бір денеден екінші зарядталмаған денеге ауысуын
көрсететін қарапайым тәжірибелерден анық.
Электр зарядының дискреттілігі Иоффе мен Милликеннің едәуір күрделі
тәжірибелерімен дәлелденген болатын. Мұнда бұл тәжірибелерді толық
түсіндіріп жатпай, олардың мәнісін ғана қарастырамыз.
Электр өрісінде конденсатордың зарядталған пластиналарының арсындағы
өлшемдері шағын қандай да бір денеге түсіреді: Милликен тәжірибесінде – бір
тамшы май, ал Иоффе тәжірибесінде металл тозаңы. Тамшыны немесе тозаңды
микроскоппен бақылайды.
Конденсатор астарларының арасындағы кеңістікті ультракүлгін немесе
рентген сәулелерімен жарықтандырып, тозаңның немесе тамшының зарядын
алмастыра аламыз.
Электр зарядтарының дискреттелігін дәлелдеу жөніндегі мәселе, яғни
Иоффе мен Милликен тәжірибелері жөніндегі мәселе, 8-класс оқушыларына
баяндау үшін күрделі.
Шыныда да, оқушылар рентген және ультракүлгін сәулелер жөнінде
білмейді, оларға конденсатор жөнінде ұғым берілген жоқ, есептеулер олардың
шама-шарқына лайық емес.
Сондықтан бұл мәселені 8-класс оқушыларына тек сипаттау түрінде ғна
берген жөн.
Ток күші, кернеу, кедергі
Тақырыптың оқу материалы қарапайым электр тізбектерін меңгеруге,
оқушыларға электродинамикалық негізгі ұғымдар мен шамаларды: «ток күші»,
«кернеу», «кедергі» қалыптастыруға, сондай-ақ осы үш шаманың арасындағы
функционалдық тәуелділікті, яғни тізбек бөлігіне арналғн Ом заңын
тағайындауға арналған.
Электр тогы
8-класта электр тогының анықтамасын электр зарядтарының тәртіптелген
қозғалысы деп анықтау керек. Алайда тұрақты токты оқып үйрену барысында
барлық негізгі ұғымдарды негізінен металдардағы электр тогы мысалымен
енізген жөн. Бұл жағдайда электр тогы - еркін электрондардың электр
өрісінің әсерінен тәртіптелген қозғалысы деп анықталады.
Бұл ұғымды бірқатар тәжірибелер мен аналогиялар негізінде
қалыптастырылады.
Бұл үшін ең алдымен зарядталған электроскоптан зарядталмаған
электроскопқа электр зарядтарының өткізгіш бойымен ағып өтуіне арналған
тәжірибе жасалады.
Іс жүзінде ток көздері деп аталатын ерекше құрылғының көмегімен
өткізгіш ішінде электр өрісі қоздырылып және электр тогының ұзақ уақыт
болуы қамтамасыз етіледі.
Ток көздері
Ток көздерінде энергияның қандай да болмасын бір түрі (механикалық,
ішкі) электр энергиясына айналатыны түсіндіріледі. Демонстрацияланған
тәжірибеде механикалық энергия электр энергиясына айналады.
Кейінрек ролі туралы мәселеге электр тізбегін қарастыруға байланысты
қайта оралу қажет болады.
Әрі қарай токтың бағыты туралы мәселені түсіндірген жөн. Металл
өткізгіштерде электрондар токтың қабылданған бағытына қарама-қарсы бағытта
қозғалатынын оқушыларға ерекше ескерту керек.
Алайда токтың бағыты туралы оқып үйренуді электр тогының әсерлерін
қарастырғаннан кейін де жүргізуге болады. Мұның орынды болу себебі токтың
бірқатар әсерлері (химиялық, магниттік) оның бағытына байланысты
болғандықтан.
Мұнан кейін химиялық ток көздерін: гальвани элементтері мен
аккумляторларды оқып үйренуге көшеді.
8-класта химиялық ток көздерінде болатын процестерге түсінік
берілмейді. Ток көздері құрылысының сипаттамасымен, жұмыс істеуін
көрсетумен, оларды қолданудың кейбір ережелерін хабарлаумен және олардың
ішінедегі энергия айналуының сипаты туралы жалпы мағұлымат берумен
шектелген жеткілікті.
Гальвани элементтерінің ішінен алғашқы ток көздері болып
табылатындарын көрсетейік:
Вольта элементі; демонстрациялық қондырғы Е.Н.Горячкиннің электролизге
арналған жинағынан құрастырылады;
Лекланшенің құрғақ элементі; элементтің жұмыс істеуі көрсетіледі және
сонымен бірге барлық құрамды бөліктері көрінетін элемент қимасы беріледі.
Қалта фонары батарейкасының жеке бөліктерін таратып берілетін материал
ретінде қолданған пайдалы.
Гальвани элементтерінде электродтар мен электролиттер шығындалып,
мұнда химиялық энергия электр энергиясына айналатынын оқушыларға түсіндіру
қажет. Лекланше элементінде цинк шығындалатыны айқын көрінеді. Ескі
элементтің (қалта фонары батарейкасының қорабын) цинк электродының
мүсәтірмен өзара әсерлесуінің нәтижесінде жартылай шығындалғанын
(бұзылғанын) оқушыларға көрсеткен жөн;
Аккумляторлар – екінші кезектегі ток көздері – қышқылды және сілтілі
болады.
Қышқылды аккумлятордың жұмыс істеу принципі алғашында Е.Н.Горячкиннің
электролизге арналған приборымен көрсетіледі. Артынан қышқылды
аккумлятордың, мысалы, автомобильдің, жұмыс істеуі, сонан соң оның қимасы
және жеке бөліктері демонстарцияланады.
Сілтілі аккумлятордың қызметін жұмыс істеп тұрғанда көрсетеді. Оның
құрылысын мүмкіндігінше жарып көрсетілген аккумлятор қалбыры тілігінің
көмегімен түсіндіру керек.
8-класта бағдарлама бойынша басқа ток көздері (фотоэлементтер,
термоэлементтер) оқылмауы керек. Алайда сабақтарда олардың қызметін
демонстарциялап көрсетсе пайдалы болар еді. Бұл ток кздерінің қазір
практикада қолданылып жүргенін, ал келешекте жаңа ток көздері мұнан да
кеңірек қолданылатынын мұғалім әңгімелеп беруі керек.
Электр тізбегі және оның құрамды бөліктері
Электр тізбегімен танысуды фронтальды тәжірибеден бастаған
орынды.Тізбекті құрғақ гальвани элементтерінің батареялары немесе
аккумляторлар (ток көзі), төменгі вольтты шам (қабылдағыш немесе электр
тогының тұтынушысы), жалғағыш сымдар және кілттен (тізбекті басқару құралы)
құрады. Класс тақтасына тізбектің сызбасын сызады, оны оқушылар
дәптерлеріне сызып алады. Содан соң ток қабылдағышты тізбекке қосудың екі
тәсілі жайындағы түсінікті беріп кетуге болады.
8-класта электр тогының бар болу шарты тұжырымдалмайды. Бірақ шын
мәнісіде оқушылар бұл жағдай үшін электр зарядын тасушылар, электр өрісі
және тұйық электр тізбегінің қажет екенін біледі. Мұнда барлығы тек
металдардағы электр тогы жағдайында нақтылы қарастырылады, яғни заряд
тасушылар туралы айтылмай, еркін электрондар жйында айтылады.
Электр тізбегіндегі өтетін құбылыстың мәнін дұрыс ұғыну үшін, оның
гидродинамикалық аналогиясына жүгінген пайдалы.
Электролиттердегі электр тогы
Электролиттердегі электр тогын Е.Н.Горячкиннің электролиз наборының
жәрдемімен көрсетеді.
Ең алдымен ыдысқа дистиляцияланған су құйып, екі көмір электрод салып,
тізбекте ток жоқ екенін көрсетеді. Бұл тәжірибеде ең жақсы индикатор
тізбекке тізбектеп қосылған электр лампасы болады. Ол берілген жағдайда
жанбайды. Л егер ыдысқа тотыяйын ертіндісін қоссақ, онда лампы жарықтана
бастайды, бұл тізбекте ток бар екенін көрсетеді.
Электролиттердегі электр тогы – бұл иондардың электр өрісіндегі
реттелген қозғалысы деп қорытынды жасалды.
Электр тогының әсері
Электр тогының химиялық әсерін өндірісте (алюминий, мыс және басқа
металдар өндіру үшін, никельдеу, хромдау және басқалар үшін) қолданады.
Токтың жылулық әсерімен оқушылар күнделікті өмірде (электр плиткасы,
электр үтіктері және басқалар) кездеседі. Алайда сабақта оны демонстациялау
қажет. Әсіресе штативтер арасына керіліп, демонстарциялық үстелге
орналастырылған және электр бөлгіш щитке қосылған нихром немесе никель
сымдарының «қызарғанға» дейін қызғанын көрсететін тәжірибе әсерлі.
Токтың магниттік әсері катушка мен темір өзгеше арқылы көрсетіледі.
Мысалы бөлшектенетін трансформатордың 220 В катушкасын алып, онымен ток
өткізсе, темір өзекшенің оның ішіне тартылғанын ол өзекшеге әртүрлі темір
заттардың тартылатынын көруге болады.
Электр тогының механикалық әсерін магнит өрісіндегі тогы бар рамканың
бұрылу мысалымен демонстарциялауға болады.
Электр тогының бағыты
Электр тогы өткізгіштегі еркін зарядталған бөлшектердің (металдардағы
электрондар, электролиттердегі иондар) реттелген қозғалысы болғандықтан,
электр тогының бағыты жайында айтуға болады. Токтың бағытына оның қандай да
бір әсері, мысалы химиялық, байланысты болады.
Әрдайым электрондардың қозғалысына негізделген металл өткізгіштер
жайында сөз болатындықтан, токтың бағытына электрондардың қозғалыс бағытын
алу табиғи нәрсе, яғни көздің теріс полюсінен оң полюсіне қарайға бағыт
алынады.
Осындай қорытындыға көптеген оқушылар келеді. Бірақ токтың бағыты
жайындағы мәселе әртүрлі өткізгіштерде токтың табиғаты белгісіз болып
тұрған кезде туындаған. Бірақ токтың бағыты ретінде тізбектегі оң
зарядтардың қозғалыс бағытын алу қабылданған.
Ток күші және электр мөлшері
Мәселелерді одан әрі қарастыру үшін өткізгіштердегі токты сипаттайтын
шамаларды енгізу қажет. Ондай шамалардың алғашқыларының бірі электр мөлшері
және ток күші болып табылады.
Электростатикада электр зарядының мәні және мүмкін болатын минимал
заряд – электрон заряды жайында сөз болған. «Заряд» терминімен қатар кейде
«электр мөлшері» термині қатар қолданылады.
Электр мөлшері (электр заряды) жайындағы ұғымн мыс купоросы
электролизі тәжірибесіне негіздеп енгізіледі.
«Ток күші» ұғымына көшуде физикада маңызды рол атқаратын өткізгіштің
көлденең қимасы арқылы бірлік секундта өтетін қосынды заряд мысал ретінде
оқушыларға көрсету керек. Ол арнайы «ток күші» деген атауды иеленді.
Ток күші мен электр мөлшерінің өлшем бірлігі
Электр мөлшері және ток күші екі ұғымнан алғашында тарихи тұрғыда
электр мөлшері, сосын барып ток күші енгізілді. ХБЖ сақтанып, оқытудың
бірінші сатысында-ақ, электр мөлшері мен ток күшінің бірліктерін
тағайындауда, керісінше, алдымен ток күшінің бірлігін – амперді, сосын
электр мөлшерінің бірлігін – кулонды енгізеді.
Ток күші физикалық шама. Бұл шаманы өлшеу үшін алдымен ток күшінің
өлшем бірлігін тағайындау керек. Мұны қалай істеуге болады?
Оқушылар токтың әртүрлі әсерімен таныс. Олар бұл әсердің
интенсивтілігі тізбектегі ток күшіне байланысты екенін біледі. Ток күшінің
бірлігін тағайындау үшін токтың кез келген әсерін пайдалануға болады. 1948
ж. өлшем және салмақ бойынша тоғызыншы халықаралық конференцияда тогы бар
екі өткізгіштің өзара әсерлесу құбылысын қолдану шешілген болатын. Төменгі
суретте тогы бар өткізгіштердің әсерлесуін демонстарциялау үшін қондырғы
келтірілген: 1) екі өткізгіште де ток бірдей бағытта бағытталғанда,
өткізгіштер тартылады (а-сурет); 2) өткізгітредегі токтар қарама-қарсы
бағытталғанда, өткізгіштер тебіледі (б-сурет).
Ток көзі ретінде сілтілі аккумляторды немесе түзеткішті қодануға
болады; айнымалы токта та демонстрация жақсы шығады, бірақ бұл жағдайда
автотрансформатор немесе реостат қолдану керек.
Тогы бар өткізгіштердің әсерлесу күшін есептеуге және өлшеуге болады.
Оқулықта берілген ампердің анықтамасын оқушыларға жаттатып керек емес;
олар тек ток күшінің өлшем бірлігі – ампер – тогы бар өткізгіштердің өзара
әсерлесуі негізінде тағайындалатындығы жайында түсіктері бар болса
жеткілікті.
Ток күшінің «ампер» бірлігі бойынша электр мөлшерінің бірлігі «кулон»
тағайындалады.
Кернеу
Кернеу ұғымын қалыптастыруды мынадай кезеңдерге бөлу ұсынылады:
1.Ток көздерінің кернеуі туралы түсінік беру.
2.Кернеудің ток көзі тудыратын электр өрісін сипаттайтынын көрсету.
3.Тізбектің бөлігіндегі кернеу туралы ұғымды енгізу.
Кернеу ұғымын енгізудің бірінші кезеңі шамамен мынадай болуы керек.
Токтың әртүрлі әсеріне шығындалатын энергияны үздіксіз толықтырып тұратын
ток кзі болмаса, электр тогы ұзақ уақыт жүріп тұра алмайтыны оқушыларға
ескертіледі. Әрі қарай ток көзінің тізбекте ток тудыру «қабілетін» сипаттау
қажеттілігі туралы айтылады. Сілтілі аккумлятордан, 3,5 В лампылардан және
жалғастырушы сымдардан тұратын тізбек құрастырылады. Алдымен ток көзі
ретінде сілтілі аккумлятордың бір қалбырын алады. Лампы әрине жанбайды.
Сонан соң сілтілі аккумлятордың екі қалбырын алғанда лампы жанады, бірақ
күнгірт болады. Егер үш аккумлятордан тұратын батареяны алсак, лампы
жеткілікті түрде жарық болып жанады. Бұл жағдайда ток көзі лампының жануына
қажетті электр тогын туғыза алтындай күйде дейді. Әрбір ток көзін кернеу
деген ерекше шамамен сипаттауға болады. Қай ток көзі басқа бірдей
жағдайларда тізбекте ток көп туғызса, соның кернеуі көп болады.
Екінші кезеңде ток көзі электр өрісін тудыратынын түсіндірген жөн. Ток
көзінің кернеуі неғұрлым көп болса, оның тудыратын өрісі де соғұрлым күшті
болады. Сонымен, кернеу – электр тізбегіне әсер ететін және онда электр
тогын тудыратын электр өрісін сипаттайды.
Үшінші кезеңде кернеу ұғымы мен кернеу бірліктерінің дәл анықтамасына
көшеді.
Біреуі, 127 В жарықтандыру желісіне қосылатын, жарықтандыру
лампысынан, екіншісі – 4,5 В батарейкадан қоектенетін, қалта фонарының
лампысынан тұратын екі тізбек құрастырылады. Егер жарықтандыру лампысы 25
Вт болса, онда шамамен екі лампыдағы ток (0,2А) бірдей болады, ендеше,
уақыт бірлігінде лампылардан бірдей электр мөлшері ағып өтеді. Бірақ
жарықтандыру лампысы қалта фонарының лампысына қарағанда жарықты әлденеше
есе көп шығарады.
Әрине, қалта фонарының лампысына қарағанда, жарықтандыру лампысынан
белгілі бір электр мөлшері өтуі үшін көп мөлшерде энергия қажет болатыны
өзінен-өзі түсінікті. Қуат туралы да осыны айтуға болады. Жарықтандыру
лампысы тұтынатын қуат қалта фонары тұтынатын қуатқа қарағанда көп.
Мұнда тғы да, екі тізбекте ток бірдей, бірақ тізбектердің ток
көздерінде айырмашылық бар, дәлірек айтқанда, кернеулері әртүрлі екенін
айта кеткен жөн.
Кернеу бірлігі
Кернеу тізбектен 1 Кулон заряд өткенде жасалатын жұмысқа тең шама
ретінде енгізілген. Бірлік кернеуге тізбек бөлігінде, егер онда 1 Кл тең
электр мөлшері өтетін болса, 1 Дж жұмыс жасалған кездегі кернеу ретінде
қабылдау табиғи нәрсе. Бұл бірлікті италяндық ғалым Вольттің құрметіне
вольт деп атайды.
Токқа қарағанда кернеуді күшті немесе әлсіз деп атамайтынын, ал оны
жоғары немесе төмен деп атайтынын оқушыларға айту керек. Жоғарғы кернеу
өмір үшін қауіпті.
60 В жоғары кернеу қауіпті деп есептелетінін оқушыларға ескерту керек,
одан да төменірек кернеу де өмір үшін қауіпті болуы мүмкін, сондықтан
электр тізбегімен жұмыс істегенде оқушылар қауіпсіздік техникасының
ережелерін сақтаулары керек екенін ескерту керек.
Өткізгіштер кедергісі
Өткізгіш кедергісі ұғымын тәжірибенің негізінде енгізеді. Аккумлятор
батареясынан, 1 А-ге арналған шунты бар демонстрациялық амперметрден, қалта
фонарының лампысанан және кілттен тұратын схема құрастырылады. Жалғастырушы
мыс сымдардың көлденең қимасы үлкен әрі қысқа болады. Тізбекті тұйықтап,
лампының жарық жанғаны бақыланып, амперметрдің шкаласымен есептеу
жүргізеді. Мыс сымды жіңішке және ұзын никелин сымымен алмастырып,
тәжірибені қайталайды. Сонда лампы аздап жарық шығарады да, амперметр өте
аз ток көрсетеді. Тағы да бір никелин өткізгішті қосқанда , токтың одан да
азаятынын байқайды. Бұдан мынадай қорытынды шығуы сөзсіз: өткізгіштер токқа
әсер етеді немесе олар токтың жүруіне кедергі жасайды дейді. Кернеулері
бірдей екі өткізгіштің қайсысында ток аз болса, соның кедергісі көп
болатыны өз-өзінен түсінікті.
Кедергінің бірлігі 1 Ом есебінде ұштарындағы кернеу 1 В болғанда 1 А ток
өтетін өткізгіштің кедергісі алынады.
Оқулықта кедергі ұғымын енгізуден бұрын, тізбектегі ток күшінің
кернеуге тәуелділігі анықталады. Эксперименттік жолмен ток күшінің кернеуге
пропорционалдығы, ал өткізгіштің [pic] формуласымен нықталатын ерекше шама
– кедергімен сипатталатындығы тағайындалады. Кедергіні осындай жолмен
енгізуге де болады.
Тізбек бөлігіне арналған Ом заңы
Омның тізбектің бөлігіне арналған заңы [pic] түрінде эксперимент
жүзінде тағайындалады. Мынадй түрде жинақтауға болатын, тәжірибелер мен
қондарғылардың әрқайсысының өзіне тән көп сипаттамалары бар:
а)резисторларын ауыстыру жүзеге асырылатын қондырғылармен жасалатын
тәжірибе; б)демонстарциялық кедергілер магазинімен жасалатын тәжірибе және
демонстарциялық реохордпен жасалатын тәжірибелер. Осы тәжірибелердің
бәрінде демонстарциялық амперметрлер мен вольтметрлер қолданылады.
Өткізгіш кедергісін есептеу. Меншікті кедергі. Реостаттар
Өткізгіш кедергісінің оның ұзындығына, материалдың көлденең қимасының
ауданына тәуелділігін де тәжірибемен тағайындауға болады.
Ұзындығы 1 м және көлденең қимасының ауданы 1мм2 материалдан
дайындалған өткізгіштің кедергісі ретінде меншікті кедергі ұғымы
енгізіледі. Меншікті кедергі анықтамасының негізінде кедергі формуласын
енгізеді: [pic].
Сосын жүгіртпелі ресотаттарды демонстрациялайды. Оқушылардың назарын
ресотаттарды дайындау үшін меншікті кедергісі үлкен материалдан жасалған
сымды қолданатынына аударады. Оқушыларға ресотаттарды не үшін қолданатынын
айтып, оны тәжірибеде көрсету керек.
Өткізгіштерді тізбектей және параллель қосу
Өткізгіштерді тізбектей және параллель қосу бойынша демонстрацияны
өткізу үшін панелге екі схеманы жинау пайдалы (а,б):
[pic] [pic]
сурет - а сурет - б
«Ток күші, кернеу, кедергі» тақырыптарын оқып үйрену өткізгіштерді
тізбектеп және параллель қосуды қарастырумен аяқталып, өткізгіштерді
тізбектеп және параллель қосқан кездегі тізбектің жалпы кедергісін есептеп
шығару үшін формула қорытылады.
Алдымен оқушылар тәжірибелер нәтижесінде:
-резисторларды (өткізгіштерді) тізбектеп қосқанда барлық резисторлар
(өткізгіштер) арқылы өтетін ток бірдей болатынын;
- резисторларды (өткізгіштерді) тізбектеп қосқанда, ондағы жалпы
кернеудің түсуі жеке резисторлардағы (өткізгіштердегі) кернеулердің
түсулерінің қосындысына тең болатындығын;
- резисторларды (өткізгіштерді) параллель қосқанда тізбектің
тармақталмаған бөлігіндегі ток, тармақталған бөліктеріндегі токтардың
қосындысына тең болатынын;
-параллель қосылған барлық резисторлардағы (өткізгіштердегі) кернеудің
түсуі бірдей болатынын меңгерулері керек.
Барлық осы заңдылықтардың мәнін ашуға гидродинамикалық аналогия
көмектеседі.
Жоғарыда аталған заңдылықтар мен Омның тізбек бөлігіне арналған заңы
негізінде резисторларды (өткізгіштерді) қосудың жалпы кедергісі үшін
формула тағайындалады.
Бұл материалды оқып үйренуде оқушыларға бұрыннан таныс [pic]
тәуелділігін қолданып және сапалық баға берген пайдалы: тізбекке тізбектеп
қосылған өткізгіштердің ұзындығы, ал параллель қосылған өткізгіштердің
көлденең қимасының ауданы артатын сияқты болады. Бірінші жағдайда жалпы
кедергі өсетіні, ал екінші жағдайда кемитіні өзінен-өзі түсінікті.
Резисторларды (өткізгіштерді) параллель қосудың практикада
қолданылуының мысалы ретінде лампылы реостатты қарастыруға болады.
Практикада «жүктеме» деген термин жиі қолданылады. Оқушыларға неғұрлым
кедергі аз болса, соғұрлым тізбекте ток және «жүктеме» көп болатынын
түсіндіру керек. Лампылы реостаттағы параллель қосылған лампылардың санын
арттыра отырып, біз лампылы реостаттың кедергісін азайтамыз да, тізбектегі
«жүкті» көбейтеміз.
Электр тогының жұмысы мен қуаты
Электр тогының жұмысы
Электр тогының жұмысы энергияның бір түрінің (электр өрісінің
энергиясы) екінші түріне (денелердің ішкі энергиясының механикалық
энергияға және энергияныңбасқа түрлеріне) айналу процесін сипаттайтыны
айтылады.
Металдардағы электр тогы электр өрісі тарапынан әсер ететін күштің
әсерінен электрондардың реттелген қозғалысы болғандықтан, тізбектегі электр
тогының жұмысы деп өткізгіштегі электрондардың орын ауыстыру бойынша
электр өрісінің күш жұмысын айтады.
Қандай да бір тізбек бөлігі ұштарындағы кернеу осы бөлікте бір кулон
электр мөлшері жүріп өткенде атқарылатын жұмысқа тең. Кернеуден жұмыс
шамасын есептеуге көшеді:
А = Uq,
Мұндағы А - жұмыс, U – кернеу, q – электр мөлшері.
Сонымен, алдымен A=Uq формуласын енгізеді, өйткені бұрын осы формула
арқылы кернеуді U енгізген. Осы формуладан кейін, іс жүзінде көп
қолданылмайтын [pic] формуласына өтеді.
Жұмыстың джоуль бірлігі оқушыларға белгілі. [pic] формуласы оны вольт,
ампер, секунд арқылы өрнектеуге мүмкіндік береді.
Электр тогының қуаты
Оқушылар қуат ұғымымен механиканы өткенде кездескен болатын. Сондықтан
алдымен қуаттың анықтамасы мен оның өлшеу бірліктері қайталанады.
Механикалық қуатты [pic]әрпімен, ал электр тогының қуатын [pic] әрпімен
белгілеу қабылданғаны ескертіледі. Сонан соң электр тогының қуатын қорыту
оқушылардың өздеріне тапсырылады: [pic].
Механикалық қуат сияқты, электр тогының қуаты да ваттпен өлшенетіні
айтылады.
Өзін өзі бақылау сұрақтары:
1. Электростатика элементтері оқыту әдістемесі
2. Тұрақты токты оқыту әдістемесі
3. Электромагниттік құбылыстарды оқыту әдістемесі
4. Электромагниттік өрісті оқыту әдістемесі
5. Жарық құбылыстары тақырыптарын оқыту әдістемесі
4 -тақырып. Механикалық тербелістер мен толқындар, атом, атом ядросының
құрылысы тақырыптарын оқыту әдістемесі.
Дәріс мақсаты: Механикалық тербелістер мен толқындар, атом, атом ядросының
құрылысы тақырыптарын оқыту әдістемесін көрсету.
Жоспар:
1. Механикалық тербелістер мен толқындарды оқыту
әдістемесі
2. Атом, атом ядросының құрылысы тақырыптарын оқыту
әдістемесі.
Тақырыптың қысқаша мазмұны:
Механикалық тербелістер мен толқындарды оқыту әдістемесі
Механикалық тербелістер мен толқындарды меңгерумен «Механика» бөлімі
аяқталады. Алғашқыда әртүрлі тербелістер мен толқындарды біріктіріп
оқытудың қажет емес екендігі әдістемелік тұрғыдан дәлелденді. Табиғаты
әртүрлі тербелістер мен толқындарды алғашында біріктіріп емес, механика
бөлімін меңгеруде – механикалық тербелістер мен толқындар, ал
электродинамика бөлімін меңгеруде – электромагниттік тербелістер мен
толқындар оқытылу дәлелденді.
Еркін механикалық тербелістер
Тербелістері меңгеру осы тқырыптағы негізгі ұғымдардың бірі болып
табылатын тербелмелі қозғалыс жайындағы ұғымды енгізумен басталады.
Оқушылар периодты, яғни бірдей уақыт аралығында қайталанатын қозғалыстармен
(мысалы, шеңбер бойымен бір қалыпты қозғалыс) таныс. Периодты қозғалыстың
әртүрлілігі – тербелмелілік, яғни дене өзінің тепе-теңдік қалпынан біресе
бір жаққа, бірсе екінші жаққа қозғалады. Тербелмелі қозғалысқа мысалдар
келтіреді және анықталған белгілі бір жағдайларда тербеліс жасай алатын
денелер жүйесін (вериткаль және горизонталь серіппелі маятниктер, жіпке
ілінген жүк, және т.б.) демонстарциялайды. Осы тербелмелі жүйелер мысалында
олардың кез келгеніне ортақ сипатты ерекшеліктерін: тепе-теңдіктің тұрақты
қалыптың бар болуы (наличие устойчивого положения равновесия), инертілік
факторы және т.б. көрсетеді. Содан кейін оқушыларға төмендегі суретте
көрсетілген жүйелерде тербеліс бола алама деген сұраққа жауап берулерін
және өз жауаптарын эксперимент жүзінде тексерулерін талап етуге болады.
[pic]
Сосын еркін тербеліс жайындағы ұғым ендіріледі. Тепе –теңдік қалпынан
шығарылғаннан кейін жүйеде өз-өзінен өтетін тербелістерді еркін тербелістер
деп атайды. Егер жүйеде үйкеліс болмаса, онда еркін тербелісті меншікті деп
атайды, олар жүйе параметрлерімен анықталатын меншікті жиілікпен өтеді.
Үйкелісі жоқ тербелмелі жүйе – идеализацияланған жүйе, бірақ өшудің аз
коэффициенті кезінде еркін және меншікті тербелістер арасындағы
айырмашылықтар оны елеуге болатындай емес. Сондықтан мектепте физиканы
оқытуда оқушылар еркін тербеліс ұғымымен танысады.
| |Тербеліс теориясындағы маңызды ұғымдардың бірі –|
| |гармониялық тербеліс. Жалпы білім беретін орта |
| |мектеп бағдарламасы оқушыларды электромагниттік |
| |тербелістерді оқытуда таныстыруға бағытталған. |
| |Бірақ механикалық тербелістерді оқытуда да |
| |оқушыларға таныстырудың мүмкіндігі бар. |
| |Мұнда төмендегі тәсіл мүмкін болады: шеңбер |
| |бойымен бірқалыпты қозғалыс пен тербелмелі |
| |қозғалыс байланысын қолданып, уақыт бойынша |
| |гармоникалық тербелетін дененің координаттарының|
| |өзгеру заңын алады |
[pic]. Ол үшін алдымен тәжірибеде шеңбер бойымен қозғалған шариктің
көлеңкесін көрсетеді.
[pic]
Қондырғыда серіппелі маятинктің тербелісін тудырады. Маятникте
экрандағы шарик көлеңкесінің тербелісіндей болатынына көз жеткізеді, мұнда
шариктің айналу жиілігін тербеліс синхронды болатындай етіп алады.
Сосын оқушылар өзбеттерімен тапсырмаларды орындайды: шеңбер бойымен
[pic] жылдамдықпен бірқалыпты қозғалатын (сурет) [pic] материалдық нүктенің
[pic] осіндегі проекция координаттары үшін өрнекті табу. Өрнекті алады:
[pic]
Дене координатасы осындай заңдылықпен өзгеретін қозғалыс, гармоникалық
тербеліс деп аталатынын айтады. Маятникпен экрандағы шарик көлеңкесі бірдей
қозғалыс (синхронды тербеледі) жасайтын болғандықтан, мынадай қорытынды
жасаймыз: маятник тербелісі сол теңдеулермен сипатталуы мүмкін, яғни
белгілі жағдайларда олар да гармониялық болып табылады. Гармониялық
тербеліс ұғымын ендірудің тағы да басқа тәсілі бар: серпімді және
математикалық маятниктердің үйкеліс күші болмаған жағдайда серпімді және
ауырлық күштерінің әсерінен еркін тербелістерінің динамикасын қарастырады.
Бұл жағдайлардың әрбіреу үшін чертежға маятникке әсер ететін күштерді
бейнелейді және қозғалыс теңдеуін жазады. [pic] (серіппелі маятник үшін)
және [pic] (математикалық маятник үшін).
Анықтаманы енгізеді: күштің әсерінен ығысуға пропорционал және тепе-
теңдік қалыпқа бағытталған механикалық тербеліс гармониялық деп аталады.
Егер динамикалық теңдеулерден үдеуді өрнектесек, [pic] және [pic],
онда мынадай да анықтама берілуі мүмкін: тепе-теңдік қалыптан материалды
нүктенің ауытқуына тура пропорционал болатын үдеу және әрқашан тепе-теңдік
жағына қарай бағытталған қозғалыс гармоникалық тербеліс деп аталады.
Мұғалімнің жетекшілігімен маятниктер тербелісінің динамикалық
теңдеулерін талдайды. Бұл теңдеулердің жалпы сипаттамаларына, олардың
сыртқы ұқсастығына назар аударады - [pic] және [pic].
Гармониялық тербеліс – үдеу модулі және бағыты бойынша үздіксіз
өзгеретін қозғалыстың сапалық жаңа түрі екеніне оқушылардың назарын аудару
керек. Маятниктер үдеулерінің ығысуға тәуелділігіне талдау жүргізу және
гармониялық тербелісті оқушыларға бұрыннан таныс шеңбер бойымен түзусызықты
(бірқалыпты және теңүдемелі) және бірқалыпты қозғалыстармен салыстыру
пайдалы. [pic] (немесе [pic]) теңдеуді талдау кезінде, серіппенің үлкен
деформациясы (тепе-теңдік қалыптан маятник жібінің сәл ауытқуы) кезінде
ығысу мен үдеу арасындағы тура пропорционалдылық бұзылады. [pic] (или[pic])
тұрақты коэффициент серіппенің деформациясына тәуелді болып қалады, теңдеу
сызықты болмайды – қозғалыс периодтты болады, бірақ гармониялық болмайды.
Олай болса, мынадай қорытындыға келеміз: энергияның шашырау (при отсутствии
рассеяния энергии) болмаған жағдайда және аз амплитудаларда маятниктердің
еркін тербелістері гармониялық болып табылады.
Тербелмелі қозғалыстың негізгі сипаттамаларын – амплитуданы, жиілікті
және периодты енгізуді маятниктердің еркін тербелісі қарастырылғаннан және
гармониялық тербеліс ұғымы енгізілгеннен кейін бірден енгізуге болады.
Жиілік ұғымы гармониялық тербеліс, яғни уақыт бойынша шексіз процестер
үшін, үшін қолданылады. Гармониялық емес сипаттағы периодты процестер
жағдайында, біз онда жиілікпен емес, тұтастай жиіліктер жиынтығымен
танысамыз.
Оқушыларға бұрыннан таныс шеңбер бойымен қозғалыс және тербелмелі
қозғалыс байланысын қолданып, серіппелі маятник тербелісінің периодын алуға
болады. Серіппедегі жүктің тербелісі шеңбер бойымен бірқалыпты қозғалатын
шарик көлеңкесінің тербелісімен синхронды тербеледі деп тәжірибеде
тағайындалған. Бұл жағдайда тек жиіліктері ғана емес, бұл тербелістердің
амплитудаларының да сәйкес болуын жасауға болады, яғни, [pic](мұндағы R-
шеңбердің радиусы, яғни шарик көлеңкесі тербелісінің амплитудасы, ал хт
–серіппедегі жүк тербелісінің амплитудасы). Шеңбер бойымен шариктің
қозғалыс жылдамдығы тұрақты және [pic]тең, ол шеңбердің радиусы мен
шариктің шеңбер бойымен айналу периоды арқылы төмендегідей өрнектелуі
мүмкін: [pic]. Шариктің жылдамдық модулімен сәйкес кееледі, яғни [pic]
Шеңбер бойымен шариктің айналу периоды және оның көлеңкесінің айналу
периоды және серіппедегі жүктің периоды сәйкес келетіндіктен, мынаны
аламыз:
[pic] (1)
Серіппелі маятник үшін механикалық энергияның сақталу заңын қолданамыз
(сурет-а):
[pic] (2)
(1) және (2) теңделерден серіппелі маятник тербелісінің периоды үшін
өрнекті аламыз:
[pic]
Маятниктердің тербеліс периодының формуласын жақсы меңгеру үшін оны
тәжірибе жүзінде тексеру керек.
Бұл тәуелділіктерді сапалық түрде де анықтау мақсатты болып табылады.
Мысалы, серпімділік коэффициентінің [pic] артуымен, тепе-теңдік қалпынан
ауытқуы [pic] артады, серпімділік күші [pic]. Сондықтан, үдеу артады, дене
сол жолды шапшаң жүріп өтеді, яғни период төмендейді. Егер жүктің массасын
арттырса, онда осы ығысу кезінде, серпімділік күші оған аз үдеу береді,
период артады. Математикалық маятник үшін аналогия ретінде: еркін түсу
үдеуінің артуымен [pic] осіне проекция, [pic] тең ауырлық күші артады, яғни
маятник тезрек қозғалады, жиілік артады, период кемиді. Дәл сол ауытқу
бұрышы үшін жіптің ұзындығын арттырған кезде, сондай үдеумен жүріп өтетін
доганың ұзындығы артады, яғни қозғалыс баяулайды, жиілік кемиді.
Үй тапсырмасы ретінде оқушыларға қолдан жасалған маятниктің көмегімен
тәжірибе жүзінде периодтың жіптің ұзындығына тәуелділігін зерттеуді және
осы тәуелділіктің графигін салуды тапсыруға болады (сурет).
Далее рассматривают энергетические превращения в колебательных
системах. Выясняют, что при движении маятников происходит периодическое
превращение
кинетической энергии системы в потенциальную и обратно. Изображают
графически зависимости кинетической (Ек),
потенциальной (Ер) и полной (Е) энергий маятника от времени Рис.
11.7 (рис.11.8). Отмечают, что полная энергия колебательной системы
не зависит от времени, она пропорциональна квадрату амплитуды и частоты.
С этим соотношением учащимся придется встречаться при изучении
волновых процессов, поэтому важно, чтобы оно было закреплено.
Следует учесть, что все выводы были сделаны для колебательной системы
без трения. Так как на самом деле трение существует в любой системе, то
энергия системы не остается постоянной, а убывает со временем, убывает
Рис.11.8
и амплитуда колебаний, т.е. колебательное движение перестает быть
гармоническим, хотя и остается периодическим. Если силы сопротивления в
системе достаточно велики, движение может стать апериодичным.
С затуханием свободных колебаний в реальных колебательных системах
ребята хорошо знакомы из повседневной жизни и из наблюдений за
демонстрационными опытами. Полезно показать системы с различной степенью
затухания, выявить причины затухания, привести примеры систем, где
необходимо обеспечить быстрое затухание колебаний, и систем, где такое
затухание крайне нежелательно. Примером систем с малым затуханием могут
служить колокол, камертон. После выведения камертона из состояния покоя он
может совершать до нескольких тысяч колебаний, т. е. достаточно долго
звучать практически без затуханий, с неизменной частотой.
Вынужденные механические колебания
Изучение вынужденных колебаний можно начать с примеров тел (систем
тел), в которых колебания происходят под действием периодической внешней
силы: колебания иглы швейной машины, колебания поршня в двигателе
внутреннего сгорания, различные вибрационные машины (для погружения свай в
грунт, для сортировки и транспортировки, для уплотнения материала, например
бетона и т. д.) Сообщают, что такие колебания называют вынужденными.
Наибольший интерес представляют случаи, когда периодическая внешняя сила
действует на систему, в которой могут происходить свободные колебания.
Далее демонстрируют вынужденные колебания под действием
периодической внешней силы с частотой [pic], и школьники наблюдают вначале
сложное движение маятника, в котором собственные колебания со временем
затухают, а затем в установившемся движении маятник совершает уже только
вынужденные колебания с частотой[pic]. Показывают, что при частоте внешней
силы, превышающей собственную частоту [pic] системы, установившиеся
колебания маятника также происходят с частотой [pic]. Таким образом,
вынужденные колебания под действием периодической внешней силы совершаются
с частотой этой силы. Можно предложить школьникам провести сравнение
свободных и вынужденных колебаний в одной и той же системе, объяснить,
почему вынужденные колебания не затухают.
Наибольший интерес при изучении вынужденных колебаний представляет
явление резонанса. На той же установке (см. рис.7) наблюдают резкое
возрастание амплитуды вынужденных колебаний в случае, когда частота
вынуждающей силы приближается к собственной частоте колебаний [pic]
системы. Такое возрастание амплитуды при совпадении собственной частоты
колебаний и частоты вынуждающей силы называют резонансом.
Если на той же установке продолжать и дальше увеличивать частоту
вынуждающей силы, то можно показать, что амплитуда вынужденных колебаний
начинает уменьшаться - при очень высоких частотах из-за инертности системы
она может стать очень малой.
Необходимо остановиться на причинах резкого возрастания амплитуды при
резонансе. На той же установке можно показать, что при резонансе сила и
смещение в любой момент времени совпадают по направлению. Это означает, что
вынуждающая сила в течение периода совершает максимальную положительную
работу, так как, совпадая по направлению со смещением тела, она все время
«подталкивает» его, максимально раскачивая систему. Энергия источника
расходуется на преодоление сопротивления и увеличение амплитуды. Но с
ростом амплитуды колебаний возрастает сила сопротивления, поэтому все
большая часть энергии расходуется на ее преодоление. При резонансе
амплитуда достигает такого значения, что энергия, которая продолжает
поступать от источника в систему, целиком расходуется на преодоление
сопротивления. Таким образом, амплитуда при резонансе зависит от значения
сопротивления в системе.
С помощью нескольких нитяных маятников, подвешенных на деревянной
планке (желательно на бифилярных подвесах), целесообразно
продемонстрировать резонанс при совпадении собственной частоты колебаний
одного из маятников с частотой колебаний маятника, выступающего в качестве
вибратора (маятники берут такой длины, чтобы, по крайней мере, по два из
них были одинаковы). Можно использовать и систему попарно одинаковых между
собой пружинных маятников, подвесив их на резиновом шнуре или трубке. При
этом демонстрируют передачу энергии через упругую связь всем маятникам и
отмечают, что резонанс наблюдается для того маятника, который имеет те же
параметры Рис.11.9 (массу груза и жесткость пружины), что и
вибратор. Резонанс можно демонстрировать с помощью метронома и нитяного
маятника (рис.11.9). Нитяной маятник нитью соединяют с маятником метронома.
На опыте наблюдают, что при совпадении собственной частоты колебаний
нитяного маятника и маятника метронома амплитуда колебаний нитяного
маятника максимальна. Для домашнего эксперимента можно предложить
пронаблюдать резонанс водной массы в тарелке: если тарелку быстро
перемещать вправо-влево по столу, масса воды остается сравнительно
спокойной, если же перейти на более медленные колебания, то для некоторой
частоты вода станет переливаться через край - всплески усилятся. При еще
более медленных колебаниях тарелки всплески воды опять уменьшаются.
Особое внимание следует уделить учету и использованию резонансных
явлений в жизни. Приводят примеры вредного влияния резонанса (разрушение
опор под неуравновешенными конструкциями, например, под плохо
центрированным двигателем, при работе которого в опорах возбуждаются
вынужденные колебания и др.), указывают основные пути предотвращения
резонанса - изменение собственной частоты колебаний системы и использование
демпферов - гасителей колебаний.
Рассматривая использование резонанса, целесообразно ознакомить
школьников с принципиальным устройством и работой резонансного тахометра, с
проблемой измерения собственных частот деталей конструкций, например,
самолетов. Целесообразно использовать также фрагменты из видеофильма
«Резонанс», где показано как разрушительное действие резонанса, так и его
полезное применение в технике.
Механические волны
Изучение механических волн начинают с формирования общих представлений
о волновом движении. Состояние колебательного движения передается от одного
колеблющегося тела к другому при наличии связи между ними. Это
демонстрируют сначала на двух связанных маятниках (рис.11.10), затем на
связанных между собой колебательных системах разной конструкции
(рис.11.11).
рис.11.10
Рис. 11.11
Природа связи может быть различной. Для приведенных конструкций она
является упругой - колебания передаются от одного маятника к другому,
благодаря силам упругости. Школьникам из базового курса физики известно,
что между частицами твердого тела, жидкости, газа действуют силы
упругости. Распространение волн в среде демонстрируют на цепочке шариков,
связанных друг с другом пружинами, или цепочке маятников на бифилярных
подвесах, также соединенных пружинами. На первой модели удобнее
демонстрировать распространение продольных волн, на второй -
распространение как продольных, так и поперечных волн.
Ребятам показывают, что если на первый шарик подействовать
периодической внешней силой, направленной вдоль цепочки, то в колебательное
движение придут и все последующие шарики с той же частотой вдоль той же
прямой, но колебание каждого из них будет запаздывать по сравнению с
колебанием предыдущего шарика. Таким образом, можно смоделировать
распространение продольных упругих волн, при этом школьники наглядно видят,
что распространение продольной волны в среде сопровождается образованием
сгущений и разрежений вдоль направления ее распространения. Аналогично
показывают образование поперечной волны на цепочке связанных нитями
маятников.
Поперечные и продольные волны демонстрируют и с помощью волновой
машины, но делать это целесообразнее после того, как будут показаны
описанные выше опыты, так как на этой машине труднее наглядно раскрыть
механизм образования волн. Волновой машиной лучше воспользоваться при
закреплении материала или введении понятия длины волны. После ознакомления
с поперечными и продольными волнами учащимся предлагают самим выделить
характерные черты волнового движения - в пространстве происходит передача
энергии, сами же колеблющиеся частицы не перемещаются, переноса вещества в
волне не происходит. Это можно показать не только на приведенных выше
установках (см. рис.9 и 10), но и на резиновом шнуре, на поверхности воды в
волновой ванне, если разместить в ней несколько поплавков и возбудить волну
с помощью вибратора.
Возникновение волн на воде связано с действием силы поверхностного
натяжения и силы тяжести, но отказываться от их рассмотрения ввиду особой
их природы не следует, так как основные свойства волн более наглядно можно
продемонстрировать именно на этих волнах с помощью волновой ванны.
При изучении упругих волн учащиеся получают первоначальное
представление о скорости распространения волн. Известно, что в волновом
движении различают скорость распространения волнового фронта (волновой
поверхности) в среде, т.е. фазовую скорость, и скорость переноса энергии
(перемещения волнового пакета), т.е. групповую скорость. Для упругих волн
фазовая скорость распространения в жидких, твердых и газообразных средах в
очень широком интервале частот остается постоянной. Групповая скорость
совпадает с фазовой, поэтому в средней школе нет необходимости
рассматривать понятие групповой скорости. Таким образом, при изучении
волнового движения школьники встречаются с понятием скорости
распространения волны, под которым подразумевается фазовая скорость, т.е.
скорость перемещения гребня или впадины - в поперечной волне и сгущений или
разрежений - в продольной (понятие волновой поверхности не рассматривают,
так как пока отсутствует понятие фазы). Следует обратить внимание на то,
чтобы учащиеся четко разграничивали понятия скорости распространения волны
и скорости колебательного движения точек в волне. Для этого целесообразно
рассмотреть конкретные примеры и задачи.
Как известно, в упругих средах скорость волн определяется упругими
свойствами среды по отношению к тому или иному типу деформаций и плотностью
самой среды. На опыте, изменяя натяжение шнура (резиновой трубки), можно
проиллюстрировать зависимость скорости распространения волн от упругих
свойств среды, показав, что колебания распространяются быстрее, если
сильнее натянуть трубку или шнур. Зависимость между скоростью волны и
плотностью среды показывают, возбудив колебания сначала пустой трубки, а
затем наполненной водой. Поясняют также, что в твердом теле продольные и
поперечные волны распространяются с различной скоростью, так как в одном
случае их распространение связано с деформацией сжатия, в другом - сдвига и
упругие свойства твердого тела в отношении этих видов деформации
неодинаковы, отсюда различие и в скорости распространения этих волн.
Итак, скорость волны зависит от свойств среды и не зависит от частоты.
Так как обычно рассматривают волны, в которых амплитуда колебаний невелика,
то скорость волны можно считать не зависящей от амплитуды.
После того как учащиеся ознакомились с образованием продольных и
поперечных волн и со скоростью волны, можно ввести еще одно важное для
волнового движения понятие - длину полны. Понятие о длине волны помогает
ученикам усвоить важное свойство волн - периодичность в пространстве.
Определяют длину волны как расстояние, на которое распространяется волна за
один период. Это определение не требует введения понятия о фазе и
связывается с уже хорошо знакомым учащимся понятием равномерного движения и
его уравнением, при этом легче усваивается формула[pic]
Длина волны - это расстояние между двумя ближайшими точками,
одновременно проходящими положение равновесия и движущимися в одну сторону.
Следует выяснить далее, что точки, удаленные друг от друга на расстояние
[pic](где п - целое число), колеблются одинаково.
Как показывает практика преподавания, большие затруднения при изучении
волновых процессов вызывает вопрос о периодичности волны - во времени и в
пространстве. При изучении колебаний учащиеся узнали о периодичности во
времени физических величин, описывающих колебательный процесс,
познакомились с графиком зависимости координаты колеблющейся точки от
времени. При рассмотрении упругих волн они встречаются с графиками, которые
внешне похожи на последние, - это график зависимости смещения (координаты)
колеблющихся точек от их расстояния до источника волн (рис.11.11) для
фиксированного момента времени и график зависимости смещения (координаты)
от времени (рис.11.12) для фиксированной точки среды в волновом процессе.
[pic]
Рис. 11.12 Рис. 11.13
Поскольку уравнение бегущей волны в школе не изучают, то такое
важнейшее свойство волн, как периодичность во времени и в пространстве,
можно раскрыть с помощью эксперимента и графических построений. Чтобы
облегчить усвоение этого материала, школьникам предлагают ряд графических
задач и вопросов.
Анализ формулы[pic] позволяет уяснить характер зависимости между
величинами, которые она связывает. Эту зависимость проверяют на опыте,
например, изменяя частоту вибратора в волновой ванне, наблюдают изменение
длины волны, так как скорость волны, определяемая свойствами среды,
остается постоянной величиной.
Акустические явления
Изучение акустических явлений, т. е. распространения в упругой среде
механических колебаний, способствует расширению понятия волны - от волн,
непосредственно воспринимаемых визуально, до невидимых. Это в какой-то мере
готовит учащихся к восприятию физической сущности электромагнитных волн.
Кроме того, при изучении звуковых явлений можно закрепить те знания
учащихся о волнах и их характеристиках, которые к тому времени они имеют.
Звуковые волны изучают в следующей последовательности. Вначале
учащихся знакомят с источниками и приемниками звука. Рассматривают примеры
источников звука, совершающих колебания с собственными частотами (камертон,
струна), и примеры излучателей вынужденных колебаний, преобразующих
электрические колебания в звуковые. Можно показать и приемники звука -
микрофоны, вспомнить устройство угольного микрофона и ознакомить с
устройством электродинамического микрофона. Затем объясняют механизм
распространения звуковых волн. Демонстрируют сгущения и разрежения в
упругой среде при распространении в ней звуковой волны, продольный характер
звуковых волн, необходимость среды с упругими свойствами для их
распространения. Последнее может быть проиллюстрировано на опыте, в котором
источник звука помещают под колокол воздушного насоса и постепенно
откачивают воздух, а затем повторяют опыт, окружив тот же источник слоем
ваты, поролона или слоем пористого материала.
Можно на опыте сравнить звукопроводность воды, металла и пористых
веществ.
Рассматривая скорость распространения звука в различных средах,
целесообразно привести конкретные примеры звуковых скоростей в этих средах.
Например, будут полезны такие сведения: скорость звука в воздухе составляет
около 300 м/с, в воде она в 5 раз больше, а в металлах звук
распространяется в 15 раз быстрее, чем в воздухе. Причины такого различия
предлагают объяснить самим учащимся, так как им уже известно, что скорость
распространения волны в среде зависит от плотности среды и ее упругости по
отношению к тому или иному виду деформации, вызванному волной.
После этого школьникам рассказывают о восприятии звуковых волн
человеком. Рассматривают диапазоны звуковых волн: от 16 до 20000 Гц -
звуки, воспринимаемые человеческим ухом, ниже 16 Гц -инфразвуки, выше 20000
Гц - ультразвуки, свыше 109 Гц - гиперзвуки. Целесообразно рассмотреть
объективные характеристики звука (частоту, интенсивность, спектральный
состав) и восприятие различий в этих характеристиках человеком. Понятие
интенсивности часто используют в дальнейшем, поэтому полезно
конкретизировать его уже при изучении звуковых волн. Интенсивность звука
характеризует энергию, переносимую волной в единицу времени через единицу
площади перпендикулярно направлению ее распространения. Различие в
интенсивности звуковых волн человек воспринимает как различие в громкости
звука. Различие в частоте воспринимают как звуки разной высоты, а
субъективное восприятие тембра связано со спектральным составом звука.
Сопоставление объективных физических характеристик звуковой волны с
субъективно воспринимаемыми человеком иллюстрируют опытами.
Подключив к электронному осциллографу микрофон, можно показать
различие в осциллограммах простого тона камертона (монохроматическая
синусоидальная волна), музыкального звука (немонохроматический,
представляет собой совокупность нескольких частот - основной тон и
обертоны) и шума (непрерывный набор частот).
При рассмотрении акустического резонанса необходимо подчеркнуть, что
резонанс акустических волн является доказательством волновой природы звука.
Это можно продемонстрировать на опытах, например с двумя камертонами.
Обращают внимание школьников на то, что явление резонанса в акустике часто
используют и для того, чтобы из периодического негармонического
вынужденного колебания выделить гармоническую составляющую.
Полезно обсудить и такой вопрос: в телефонных наушниках, микрофонах,
громкоговорителях имеют место вынужденные колебания мембраны и катушек.
Полезен или вреден резонанс в этих устройствах? Учащиеся должны понять, что
в случае совпадения каких-либо частот вынужденных колебаний с собственной
частотой конструкции эти частоты будут вызывать более интенсивное звучание,
что приведет к искажению передаваемых звуковых сообщений. Таким образом, в
этих устройствах резонансные явления нежелательны. Поскольку избежать
совпадения частот по всей полосе звуковых частот, на которой работают
телефоны, микрофоны и динамики, практически невозможно, выход из положения
находят в увеличении затухания в системе. Например, с помощью осциллографа
можно показать, что сигнал, поступающий на вертикальный вход осциллографа,
прекращается практически одновременно с прекращением речи перед микрофоном
(динамический громкоговоритель перестает звучать сразу после выключения
тока, а колебания камертона после его возбуждения длятся много дольше).
В заключение рассматривают свойства акустических волн, при этом
целесообразно ограничиться изучением отражения волн. Обратив внимание
учащихся на то, что в большом пустом помещении звуки сопровождаются гулом,
а на открытом месте те же звуки звучат отрывисто, объясняют эти явления
тем, что звуковые волны способны отражаться от ряда преград (стен). Всем
хорошо знакомо эхо - явление повторения звука вследствие его отражения от
удаленных преград - гор, леса. Человеческое ухо способно различать два
звука, если промежуток времени между их восприятием не менее 0,1 с.
Учащимся предлагают задание: рассчитать наименьшее расстояние, на
котором должна находиться преграда, отражающая звук, чтобы можно было
услышать эхо.
Зная, что за это время звуковая волна должна пройти двойное расстояние
между источником звука и преградой, находят искомое расстояние до
преграды:[pic]
Отражение звука демонстрируют на опыте: в сосуд опускают наручные часы
и располагают ухо на некотором расстоянии. Звук почти не слышен. Если же
над сосудом под углом 45° расположить отражающую поверхность (плотный
картон, книгу), то звук заметно усилится. Опыт можно поставить как домашнее
экспериментальное задание.
Обобщая материал об упругих волнах, целесообразно ознакомить учащихся
с упругими волнами различных диапазонов и их применением. Например,
низкочастотные упругие волны (частоты от долей герца до 1013 Гц) применяют
в сейсморазведке, в сейсмологии для регистрации землетрясений. Источники
инфразвуков (частоты ниже 16-25 Гц) в атмосфере - ветер, грозовые разряды,
взрывы, в земной коре - сотрясения и вибрации от различных источников. Эти
волны слабо поглощаются средой, потому они могут распространяться на
большие расстояния. С их помощью определяют место взрыва, предсказывают
цунами, исследуют атмосферу и водные массивы. Упругие волны (частота
несколько килогерц) используют в гидролокации, при исследовании океанов.
Өзін өзі бақылау сұрақтары:
1. Механикалық тербелістер мен толқындарды оқыту әдістемесін көрсет.
2. Атом, атом ядросының құрылысы тақырыптарын оқыту әдістемесі.
5,6 - тақырып. Кәсіптік мектепте механика бөлімін оқыту әдістемесі
Дәріс мақсаты: Кәсіптік мектепте механика бөлімін оқыту әдістемесін
көрсету.
Жоспар:
1. Кәсіптік мектепте механика бөлімін оқыту әдістемесі
Тақырыптың қысқаша мазмұны:
Динамика заңдары мен негізгі ұғымдарын талдау
Масса және күш ұғымдарын талдау
Масса ұғымы – ғылымдағы ең күрделі әрі іргелі ұғымдардың бірі. Бұл
ұғымды макро және микро әлем обьектілері үшін қолданады.
Масса жөніндегі ұғымды тартылыс немесе гравмтациялық құбылыстар арқылы
да келтіруге болады. Ондай жағдайда денелер арасындағы тартылыс күші
гравитациялық массамен сипатталатын денелер қасиетімен анықталады. Масса
ұғымын мектепте бұл тәсілмен ендірудің көптеген дидактикалық қиындықтары
бар.
Инерттік масса мен гравитациялық массаның өзара тепе-тең екендігін
ескеріп, гравитациялық масса ұғымын тіпті ендірмеуге де болады. Масса
ұғымын денелердің өзара әсері арқылы енгізіп, гравитациялық құбылыстарды
өткеннен кейін массаны таразымен өлшеуге де болатындығын дәлелдесек
жеткілікті.
Масса ұғымы ендірілгеннен кейін күш ұғымы Ньютонның екінші заңымен
байланысты ендіріледі, ол үшін мынадай идея басшылыққа алынады: күштердің
арасында әсер жасайтын денесінің массасына тәуелді болмайтын бір күш бар,
ол – серпімділік күші; серпімділік күшінің осы қасиетін пайдаланып, массасы
әртүрлі денелерге кезекпен белгілі дәрежеде деформацияланған серіппемен
әсер жасауға болады; сөйтіп, эксперимент көмегімен әсерді сипаттайтын
шаманы анықтаймыз; тәжірибе жасау арқылы ол шаманың дене массасы мен сол
әсер нәтижесінде дене алатын үдеудің көбейтіндісіне тең болатындығын
дәлелдейміз, басқаша айтқанда, күшті мынадай формуламен жазуға болатындығы
шығады:
[pic].
Сонан соң серпімділік күші үшін алынған тұжырымдарды күштің басқа
түрлеріне таратуға болады. Бұл тәсілде Ньютонның екінші заңы тәжірибеден
алынған қорытынды ретінде ендіріледі де, оны күшті және күшті өлшеу әдісін
анықтау үшін пайдаланамыз.
Оқушылардың назарына мынадй мәселелерге мықтап аударған жөн:
1)күш материалды денемен байланысты - әсерді тек нақты дене жасайды,
барлық уақытта оны көрсетуге болады.
2)еш уақытта жалғыз ғана күш әсер жасамайды – күштер жұбымен пайда
болып, жұбымен жоғалып жатады (әсер және қарсы әсер).
3)денелер өзара әсерлескендегі күштердің тең болуы ол денелердің
тыныштықта не қозғалыста екендігіне байланысты емес.
Динамиканың негізгі ұғымдары мен заңдарын оқытудың жалғасымдылығы
«Ньютонның қозғалыс заңдары» тақырыбын оқытуды, оқушылардың ғылыми
көзқарасын қалыптастыру мақсатында, ол заңдардың қолданылу шекарасын
түсіндірумен аяқтаған абзал.
Қорыта келгенде тақырыпты мынадай жүйелілікпен оқытқан дұрыс:
Ньютонның бірінші заңы түсідіріледі; масса ұғымы ендіріледі; өзара әсер
арқылы күш ұғымы ендіріліп, Ньютонның екінші заңы өтіледі; одн кейін
Ньютонның үшінші заңы айтылады; ең соңында Ньютон заңдарының қолданылу
шекарасы жөнінде мағұлыматтар беріледі. Бұл жүйеліліктің негізінде масса
ұғымын екінші заңға дейін ендіру, ал күшті екінші заңды өтумен байланысты
ендіру идеясы жатыр. Айтылған жүйеліліктің өзіне тән қиыншылықтары
болғанымен, ол күштің динамикалық сипатын, массаның физикалық мағынасын
ашып беруге көмектеседі.
Динамиканың негізгі заңдары мен негізгі ұғымдарын оқыту әдістемесі
Динамиканың бірінші заңы
Ньютонның бірінші заңының мазмұны сырт қарағанда қарапайым болып
көрінгенімен, оның оқушылардың өмірден алған тәжірибесіне қайшы келуі
заңның физикалық идеясын жете түсінуді қиындатып жібереді. Әрбір оқушының
қозғалыс және оның күшпен байланысы жөнінде күнделікті тұрмыстан түйген
түсінігі бар. Оқушының өзінің жеке тәжірибелері мен бақылаулары негізінде
жасаған қорытындылары динамиканың бірінші заңына сәйкес келе бермейді.
Допты теппесе, автомобильдің двигателін қоспаса, арбаға атты жекпесе,
поезды тепловоз сүйремесе және т.б. жағдайларда дене өздігінен қозғалмайды
деп есептейді, олар қозғалысты күшпен байланыстырады. Сондықтан, бірінші
заңды өткенде оқушыларды тек оқытып ғана қоймай, қайта оқытуға тура келеді.
Егер басқа денелер әсер жасамаса, болмаса олардың әсері өзара
теңгерілген болса, дененің тыныштық күйін сақтайтындығына оқушылар әдетте
күмән келтірмейді. Бірақ, мұндай жағдайда денелердің қозғалыс жылдамдығының
тұрақты болатындығы, олардың бір қалыпты және түзу сызықты қозғалыс қалпын
сақтап қалатындығын түсінуі едәуір қиындықтар туғызады.
Оқушылардың күнделікті өмірден алған тәжірибелерді олардың «күш әсері
тоқтағанда дене өзінен өзі тоқтайды» деген ойға жетелейді: доп, автомобиль,
арба, поезд және т.с.с. басқа денелер әсері болмаса түбінде тоқтайды.
Сондықтан, олардың зейінін денелердің өздігінен тоқтамайтындығына, тек
басқа денелердің әсерінен тоқтайтындығына аудару керек: допқа – ауа,
автомобильге, арбаға – жер беті, поезға – рельс беті, т.т.
Инерция заңын оқытудың әдістемелік қиындығы – бұл заң дәл орындалатын
идеал жағдай жасаудың мүмкін болмайтындығында. Ондай жағдайларды тек
жуықтап жасауға болады немесе ойша жасалатын эксперименттерге жүгінуге тура
келеді. Ньютонның бірінші заңын түсіндіруді жеңілдететін дәстүрлі тәжірибе
– науамен шарикті домалату тәжірибесі. Демонстарциялық стол үстіне көлбеу
қойылған науа бойымен шарикті домалатамыз.
алдымен стол бетіне құм төсейміз;
кедір-бұдырлы мата (мысалы, шұға) төселеді;
өте тегіс бет (мысалы, шыны) алынады.
Шариктің қозғалысына басқа дененің кедергісі қаншалықты аз болса,
соншалықты оның қозғалысының ұзаққа созылатындығына оқушылардың назарын
аударамыз. Осы тәжірибелердің негізінде мынадай қорытынды жасауға болады:
денеге басқа денелердің әсері қаншалықты аз болса, соншалықты оның
жылдамдығы баяу өзгереді. Ары қарай тәжірибені ойша жылғастырып, денеге
басқа денелер тіпті әсер етпеген жағдайда оның жылдамдық векторының
өзгермейтіндігі жөніндегі қорытындыға келеміз.
Кейінгі кезде бұл мақсат үшін дененің құрғақ мұз бетінде немесе ауа
жастығы үстінде қозғалуын көрсететін демонстарция қолданыла бастады. Сәл
ғана түрткінің әсерінен ауа жастығының үстінде қозғалыстың бір қалыпты
болатындығын анық байқауға болады және тәжірибе үлкен әсер қалдырады. Осы
тәжірибелерден кейін Ньютонның біріші заңының тұжырымы айтылады.
Физика курсының осы тұсында оқушылар өздерінің өмірден байқаған
тәжірибелерін қайтадан ойлануы үшін тарихи мәліметтер келтірген орынды
болған болар еді. Механиканы оқығанда олардың ойлау жүйесі көпшілігінде
«күш әсер етпесе қозғалыс жоқ» дейтін аристотельдік идеяға жақын. Қозғалыс
жөніндегі Аристотельдің көзқарасына Галилей-Ньютон механикасын қарсы қою –
инерция заңының ғылыми дүниетанымында бетбұрыс жасаған ұлы жаңалықтардың
бірі екендігін түсінуді жеңілдетеді.
Инерция құбылысымен оқушылар 7-класта танысқан болатын. Ньютонның
бірінші заңын өтуге байланысты инерция жөніндегі олардың түсініктерін
тереңдете түсу керек. Инерциялық санақ жүйесі жөніндегі ұғым ендіріледі.
Жылдамдықтың, траекторияның, координаталардың салыстырмалылығын оқушылар
кинематика бөлімінен жақсы біледі, сондықтан инерциялық емес санақ
жүйесінің болатындығын бір-екі мысалдар көмегімен оңай түсіндіруге болады:
1.Поезд вагонының еденінде жатқан доп вагон орнынан үдемелі қозғала
бастағанда кері бағытта қозғалады, немесе бір қалыпты қозғалып келе жатқан
вагонда тыныштықта болған доп вагон қозғалысы тежелгенде оның алдыңғы
жағына қарай қозғала бастайды. Олай болса, үдемелі не кемімелі қозғалысқа
түскен вагон инерциялық санақ жүйесі бола алмайды, ондай санақ жүйелерін
инерциялық емес санақ жүйелері деп атайды.
2.Тыныштықтағы самолет ішіндегі столда кітап жатқан болсын. Самолет
үдемелі жылдамдықпен қозғала бастағанда стол үстіндегі кітап сырғанап кері
бағытта қозғала бастайды. Бұл жағдайда кітапқа басқа денелер әсер етіп
тұрмаса да ол үдеумен қозғалады. «Үдемелі қозғалыстағы самолет» санақ
жүйесінде Ньютонның бірінші заңы орындалмай тұр, ол – инерциялық емес санақ
жүйесі.
Масса
Масса ұғымын 9-класта қалыптастыруды шартты түрде мынадай жүйелілікпен
жүргізуге болады:
1)оқушылардың 7-8-кластарда масса жөнінде өткен барлық негізгі
қағидаларын қайталау;
2)массаның денелердің инерттік қасиетінің сандық сипаты екендігін
тәжірибелер көмегімен дәлелдеу. Алдымен физика кабинетіндегі кинематикалық
жиынтықтан алынған буферлік серіппелі арбашалармен, сонан соң магниттер
бекітілген арбашалармен тәжірибелер жасалады. Бұл тәжірибелердегі өзара
әсерлердің сипаты лездік болғандықтан, денелер жылдамдықтарының өзгерісін
өлшеу мүмкін болмайды. Дегенмен, өзара әсерлесуші денелердің алатын
үдеулерінің модульдерінің қатынасы тұрақты болатындығын көрсетуге болады.
Мысал ретінде бірінің жүгі бар, екіншісі - бос, бірдей екі арбашаның
өзара әсерін зерттейік. Егер әсерлесу нәтижесінде жүгі бар арбашаның алатын
үдеуі бос арбашаның үдеуінен екі есе кем болатын болса, онда жүгі бар
арбашаның инерттілігі жүгі жоқ арбашаның инерттілігінен екі есе артық
болғаны. Денелер инерттілігін көрсететін шаманы масса [pic] деп атайды.
Ондай жағдайда өзара әсер нәтижесінде денелердің алатын үдеулерінің
қатынасын мына түрде жаза аламыз:
[pic].
Осы тұста массаның аддитивтілігі – тұтас дененің массасы оны құрайтын
бөліктердің массаларының қосындысына тең екендігін – талқылауға болады.
массаның өлшем бірлігін анықтау. Массаның бір өлшем
бірлігімен (1кг) оқушылар 7-класта танысқан болатын. Тағы да
оны анықтай түсу керек. Халықаралық конгресс 1889 ж. массаның
халықаралық бірлігі ретінде платина мен иридийдің қоспасынан
дайындалған цилиндрдің массасын алу жөнінде шешім қабылдады,
оны 1 килограмм деп атады. Ол эталон қазір Франциядағы
халықаралық өлшемдер мен салмақтар бюросында сақтаулы, кейбір
елдерге оның көшірмесі берілген. Массаның өлшем бірлігінің
ендірілуіне байланысты оқушыларды халықаралық бірліктер
жүйесімен таныстыру қажет. Массаның еелік және үлестік
бірліктері жөніндегі мәселе айтылады.
Массаны өлшеу тәсілдерін талқылау. Масса ұғымының
анықтамасы толық болуы үшін оны өлшеу әдісі белгілі болуы
тиіс. Ондай әдістің екі түрі бар.
а) біріншісі – кез келген дененің массасын [pic], оның масса
эталонымен [pic][pic] өзара әсерлесу кезіндегі алатын үдеуін [pic] масса
эталонының алатын үдеуімен [pic] салыстыру нәтижесінде анықтауға
негізделген. Жоғарыда айтылған тұжырымымыз бойынша:
[pic] немесе [pic]масса бірлігі.
Бұл әдісті әдетте динамикалық әдіс деп атайды.
ә) екіншісі – оны статикалық деп атайды – рычагты таразылармен өлшеу
әдісі. Бұл әдіс кейінгі «Табиғаттағы күштер» тақырыбын өткенде толық
айтылады. Дегенмен бұл жерде ол туралы қысқаша мағұлымат беріп кеткен жөн.
Динамикалық әдісті микро- және макрооъектілердің массаларын анықтау
үшін, ал статикалық әдісті күнделікті тұрмыста пайдаланатындығымызды
ескерту орынды. Белгілі дененің массасын екі түрлі әдіспен өлшегенде бірдей
қорытынды алатындығымызды айтуды ұмытпау керек.
б) масса ұғымының классикалық механикада қолданылу шекарасы. Бұл
мәселені, тек динамика заңдарын оқып біткеннен кейін, классикалық
механиканың қолданылу шекарасын түсіндірумен ұштастырған дұрыс.
Күш. Ньютонның екінші және үшінші заңы. Бүкіләлемдік тартылыс заңы
Күш туралы алғашқы мағұлыматты оқушылар 7-класта алған болатын. Ол
тұста мәселе тек сапа жағынан ғана қарастырылды. Ал 9-класта оқушылар дене
үдеуді басқа денелердің әсерінен алатындығын ғана біліп қоймай, сонымен
қатар ол әсердің сандық өлшемін, немесе күшті, қалай анықтауға болатындығын
білуі тиіс. Ондай сандық өлшемді табу үшін алғашқы көрсетілетін тәжірибелер
белгілі бір күштің массасы әртүрлі денелерге жасайтын әсерін зерттеуге
арналған болуы керек.
Бірдей күшпен әсер жасағанда массасы әртүрлі денелердің әртүрлі үдеу
алатындығын сапа жағынан мынадай тәжірибе көмегімен көрсетуге болады:
массасы әртүрлі шариктер горизонталь қойылған науамен еркін қозғала
алатындай болуы керек; белгілі дәрежеде деформацияланған серіппе ретінде
ойыншық пистолеттердің серіппесін пайдаланамыз; науаның бір шетіне қойылған
шариктерді бірінен кейін бірін пистолетпен атқылап, олардың алатын
үдеулерінің денелер массасына тәуелді екендігін, массасы үдкен шариктердің
алатын үдеуі аз, ал массасы аз шариктердің алатын үдеуі көп болатындығына
оқушылардың нахарын аударамыз. Бұл тәжірибенің көмегімен массасы мен алатын
үдеулерінің көбейтіндісі барлық шариктер үшін бірдей болатындығын дәлелдеу
қиын, өйткені олардың алатын үдеулерін өлшеу мүмкін емес, бірақ бірдей
күшпен әсер жасағанда денелердің алтын үдеуі мен массасы арасындағы қандй
да бір байланыстың бар екендігі жөнінде сапалық қорытынды ғана жасауға
болады.
Мәселені сандық тұрғыдан зерттеу үшін шеңбер бойымен қозғалған дененің
алатын үдеуін анықтауға болатындығын пайдаланамыз (сурет).
|[pic] |Бұл тәжірибені физика кабинетіндегі центрден тепкіш|
| |машинамен дискіні айналдыру арқылы көрсетеміз. |
| |Дискінің үстіне масштабты білте тақтайша |
| |орналастырылған және оның бетімен серіппе арқылы |
| |айналу осінің тұсына бекітліген каток еркін |
| |қозғалады. Массалары белгілі екі каток дайындау |
| |керек. Катоктарды кезекпен серіппеге жалғастырып |
| |дискіні айналдырғанда, серіппені бірдей ұзындыққа |
| |ұзару үшін дискінің бір өлшем уақыт ішінде неше |
| |[pic]айналым |
жасауы керек екендігін өлшеп аламыз. Мұндай жағдайда катоктардың алатын
центрге тартқыш үдеулерін мынадай формулалармен өрнектеуге болады:
[pic], [pic],
мұндағы [pic]-катоктың айналу осінен қашықтығы. Бұл қашықтықты сызғышпен
өлшеп алып, [pic]және [pic]үдеулерін оңай есептеп табамыз.
Сөйтіп, денелерге бірдей күш әсер еткенде олардың алатын үдеулерінің
денелер массасына кері пропорционал екендігі жөнінде қорытынды жасаймыз,
немесе
[pic].
Олай болса, дене массасы мен үдеу модулінің көбейтіндісі қарастырылған
денелер үшін бірдей:
[pic].
Сонымен, бірдей күш әсер еткенде барлық денелер үшін [pic]шамасы
бірдей болып шықты, оны күш әсерінің өлшемі ретінде қабылдауға болады:
[pic].
Тәжірибеден күш пен үдеудің бағыттары бірдей екендігі өзінен өзі анық,
сондықтан, теңдікті векторлық түрде былай жаза аламыз:
[pic].
Алынған бұл формула Ньютонның екенші заңы болып табылады.
Экспреименттен алынған бұл қорытындыны мына түрде айтуға болады: белгілі
күш әр түрлі денелерге әсер етіп үдеу бергенде, барлық денелер үшін [pic]
көбейтіндісі бірдей.
Сонымен Ньютонның екінші заңы күш ұғымының сапалық анықтамасын
толықтырады және оның сандық өлшемін тұрақтандыру үшін қолданылады: күш –
берілген денеге басқа дененің әсерін сипаттайтын, бағыты дененің алатын
үдеуімен бағыттас векторлық шама; ол дененің массасы мен алатын үдеуінің
көбейтіндісіне тең. Үдеудің әсер етуші күшке пропорционалдығы енді
Ньютонның екінші заңынан шығатын салдар ғана болып қалады.
Ньютонның үшінші заңы
Ньютонның екінші заңында біз белгілі денеге басқа дененің әсерін
қарастырдық та, ал сол белгілі дененің екінші басқа денеге жасайтын әсері
жөнінде әңгіме қозғағамыз жоқ. Ньютонның үшінші заңында өзара әсерлесетін
екі дене де қарастырылады.
Масса ұғымын енгізу үшін екі арбашаның өзара әсерлесуін зерттеп,
мынадай қатынасты жазған болатынбыз:
[pic].
Түрлендірсек: [pic]. Арбашалардың өзара әсерлесу нәтижесінде алатын
үдеулерінің бағыттарының қарама-қарсы екендігін ескеріп, мынадай теңдік
жаза аламыз: [pic].
Ньютонның екінші заңы бойынша [pic], [pic], мұндағы [pic] мен [pic]-
бірінші және екінші арбашаларға әсер жасайтын күштер. Олай болса: [pic].
Бұдан біз бірінші дене екінші денеге [pic] күшпен әсер етсе, екінші дене де
бірінші денеге [pic] күшпен әсер жасайтындығын, ол күштердің модульдерінің
теі екендігін және бағыттарының қарама-қарсы болатындығын көріп отырмыз.
Бұл табиғи заң, ол былай айтылады: әсерлесу кезінде денелер бір-біріне бір
түзудің бойымен бағытталған, модулі жағынан өзара тең және бағыттары қарама-
қарсы болатын күштермен әсер жасайды.
Осы заң Ньютонның үшінші заңы деп аталады. Заңның түсіндірілуі бойынша
табиғатта тек әсер ғана емес, онымен бірге қарсы әсер бірге пайда
болатындығына оқушылардың назарын аудару керек. Сол себепті Ньютонның
үшінші заңы әртүрлі айтылады: «Екі дененің бір-біріне әсерінің модульдері
тең, бағыттары қарам-қарсы», «әсер қарсы әсерге тең», т.с.с. Әсерлесетін
екі дененің қайсысын «әсер жасаушы», қайсысын «қарсы әсер жасаушы» деп
есептеудің бара-бар екендігі түсіндіріледі.
Осы арада тәжірибелер көрсетуге болады. Ньютонның үшінші заңын
түсіндіретін тәжірибелер көп-ақ, бірнешеуін ғана келтірейік:
1)екі табақша динамосетрді жалғастырып, қолмен екі жағынан тартып,
олардың бірдей күш көрсететіндігін демонстрациялауға болады; тақтаға екі
оқушы шығарып та тәжірибені жалғастырамыз, екі жаққа екеуі тартқанда да
немесе біреуі тартса да динамометрдің көрсетуі бірдей болатындығын
түсіндіреміз.
2)өте аз үйкеліспен қозғалатын екі платформаға екі оқушыны шығарып,
бір-бірін жіппен тартқызамыз, жіпті екеуі тартқанд да немесе жеке-жеке
тартқанда да платформалардың бірдей қозғалатындығын көреміз.
|[pic] |3)табақша динамометрлер және магниттер көмегімен |
| |көрсетілетін тәжірибе өте көрнекі және нанымды |
| |(сурет). Бір динамометрдің жоғарғы алаңшасына бір |
| |магнитті орналастырып, екінші динамометрге екінші |
| |магнитті суретте көрсетілгендей етіп ілеміз. |
| |Магниттердің полюстері қарама-қарсы орналасуы тиіс. |
| |Магниттер өзара тең және бағыттары қарама-қарсы |
| |күштермен әсерлеседі. Оқушыларға әсер күші мен қарсы |
| |әсер күші бір мезгілде пайда болып, бір мезгілде |
| |жоғалатындығын, біреуі өзгерсе екіншісінің де сонша |
| |өзгеретіндігін айтып түсіндіру қажет. Бұрынғы |
| |көрсетілген тәжірибелер мен келтірілген мысалдарға |
| |сүйене отырып, әсер және қарсы әсер күштерінің |
| |табиғатының бірдей болатындығына ерекше тоқталып өткен|
| |жөн. Ешқашан табиғатта, мысалы, әсер күші ауырлық күші|
| |болып, ал қарсы әсер күшінің серпімділік күші күші |
| |болуы мүмкін емес. Егер бірінші дене екінші денеге |
| |серпімділік күшімен әсер етсе, онда екінші дене де |
| |бірінші денеге серпімділік күшімен қарсы әсер етеді. |
Бұл айтылған қорытындылардың Ньютонның үшінші заңынан туындайтындығын
ескерту керек.
Тағы бір ескеретін жайт - өзара әсерлесу кезінде пайда болатын күштер
бір денеге емес, әртүрлі денеге түседі, сондықтан олар бірін-бірі теңгере
алмайды. Тек бір денеге әсер жасаушы күштер ғана бір-бірін теңгеруі мүмкін.
Ньютонның үшінші заңын түсіруге арқан тарту, арба немесе шанаға
жегілген ат қозғалысы, трактор мен тепловоз қозғалысы сияқты дәстүрлі болып
кеткен мысалдарды талдау үлкен көмегін тигізеді.
Өзін өзі бақылау сұрақтары:
1. Кәсіптік мектепте механика бөлімін оқыту әдістемесі жайында баянда.
7, 8- тақырып. Молекулалық физика және термодинамика мәселелерін оқыту
әдістемесі.
Дәріс мақсаты: Молекулалық физика және термодинамика мәселелерін оқыту
әдістемесін көрсету.
Жоспар:
1. Молекулалық физиканы оқыту әдістемесі
2. Термодинамика мәселелерін оқыту.
Тақырыптың қысқаша мазмұны:
В разделе «Молекулярная физика» учащиеся изучают поведение качественно
нового материального объекта: системы, состоящей из большого числа частиц
(молекул и атомов), новую присущую именно этому объекту форму движения
(тепловую) соответствующий ей вид энергии (внутреннюю). Здесь учащихся
впервые знакомят со статистическими закономерностями, которые используют
для описания поведения большого числа частиц. Формирование статистических
представлений позволяет понять смысл необратимости тепловых процессов.
Именно необратимость является отличительным свойством тепловых процессов
позволяет говорить о тепловом равновесии, температуре, понять принцип
работы тепловых машин.
Задача учителя - рассмотреть в единстве два метода описания тепловых
явлений и процессов: термодинамический (феноменологический), основанный на
понятии энергии, и статистический, основанный на молекулярно-кинетических
представлениях о строении вещества. При рассмотрении статистического и
термодинамического методов необходимо четко разграничить знания, полученные
эмпирически, и знания, полученные в результате моделирования внутреннего
строения вещества и происходящих с ним явлений и процессов.
Важно показать, что эти два подхода, по сути, описывают с разных точек
зрения состояние одного и того же объекта и потому дополняют друг друга. В
связи с этим, формируя такие понятия, как температура, внутренняя энергия,
идеальный газ и т.д., учитель должен раскрыть их содержание как с
термодинамической, так и с молекулярно-кинетической точки зрения.
Многие вопросы из молекулярной физики рассматривались в базовом курсе,
но это было только первоначальное знакомство с этим разделом курса физики.
Изучая физику в базовом курсе, учащиеся научились объяснять целый ряд
физических явлений, свойств веществ (свойства жидкостей и газов, давление,
тепловые явления и пр.) с точки зрения внутренней структуры вещества.
Однако понятия, составляющие содержание соответствующих тем, изучали на
уровне представлений, а все явления описывали, в основном, качественно.
Поэтому при преподавании молекулярной физики в старших классах, знания,
имеющиеся у учащихся, нужно актуализировать, углубить и расширить, довести
их до уровня понятий и количественного описания явлений. В частности, в
курсе физики старших классов изучают основное уравнение молекулярно-
кинетической теории газов значительно глубже, чем в курсе физики основной
школы, рассматривают свойства газов, жидкостей и твердых тел.
В разделе получают дальнейшее развитие энергетические представления,
происходит обобщение закона сохранения энергии на тепловые процессы,
вводится формула первого закона термодинамики и рассматриваются применения
этого закона к анализу конкретных процессов. Изучение одного из основных
принципов термодинамики имеет огромное познавательное и мировоззренческое
значение для старшеклассников.
Раздел «Молекулярная физика» дает возможность продолжить знакомство
учащихся с экспериментальным методом исследования, который находит
отражение в фундаментальных опытах (броуновское движение, опыт Штерна) и
опытах, иллюстрирующих газовые законы (опыт Бойля, Шарля и пр.).
Мировоззренческое значение раздела «Молекулярная физика» трудно
переоценить. При его изучении происходит углубление понятия материи.
Молекулы и атомы являются вещественной формой материи, объективно
существующей в окружающем мире. Они обладают массой, импульсом, энергией.
Являясь видом материи, молекулы и атомы имеют присущие материи свойства,
одно из которых - движение. Молекулы и атомы участвуют в особом движении,
называемом тепловым, которое отличается от простейшего механического
движения большой совокупностью участвующих в нем частиц и хаотичностью.
Тепловое движение описывается статистическими законами. В связи с этим
важно показать школьникам различие между статистическими и динамическими
закономерностями, соотношение между ними и обратить внимание учащихся на
отражение в этих закономерностях категорий необходимого и случайного. Таким
образом, изучение раздела «Молекулярная физика» создает базу для
формирования научного мировоззрения учащихся.
Большое воспитательное значение имеет рассмотрение истории становления
молекулярно-кинетических представлений, которая представляет собой пример
того, как в процессе развития науки, ее методов человечество переходило от
незнания к знанию, как в борьбе идей и мнений рождалось истинное знание.
Раздел «Молекулярная физика» дает прекрасную возможность для
демонстрации дедуктивного метода изучения явлений природы. Применение
дедукции в преподавании вносит свой вклад в развитие абстрактного мышления
учащихся.
Велико политехническое значение этого раздела курса физики. Достижения
молекулярной физики являются научной основой такой отрасли промышленности,
как материаловедение. Знание внутреннего строения тел позволяет создавать
материалы с заранее заданными свойствами, целенаправленно работать над
повышением твердости, термостойкости, теплопроводности металлов и сплавов.
Изучение тепловых явлений дает возможность ознакомить учащихся с
основами теплоэнергетики - отрасли, занимающей одно из ведущих мест в
обеспечении энергией нужд промышленности и быта. Связь теоретических знаний
с их практическим применением можно реализовать при применении законов
термодинамики к рассмотрению принципов работы тепловых двигателей, играющих
огромную роль в экономике страны.
Раздел «Молекулярная физика» изучается в старших классах после раздела
«Механика». Такое расположение материала, с одной стороны, соответствует
методическому принципу рассмотрения физических явлений в порядке усложнения
форм движения материи, а с другой - позволяет изучать микроявления на
количественном уровне и использовать известные из курса механики величины:
масса, скорость, сила, импульс, энергия и т. д.
Существуют разные методические подходы к изложению вопросов
термодинамики и молекулярной физики и в связи с этим различные структуры
раздела. Рассмотрим некоторые варианты.
Структура и содержание раздела «молекулярная физика»
Структуру раздела «Молекулярная физика» определяют два обстоятельства:
избранный метод изучения газовых законов (индуктивный или дедуктивный) и
метод введения понятия температуры.
При индуктивном изучении газовых законов вначале на качественном
уровне рассматривают основные положения молекулярно-кинетической теории,
затем некоторые вопросы термодинамики, газовые законы вводят эмпирически и
объясняют с точки зрения молекулярных представлений и на основе
термодинамического подхода. Методическая идея в этом случае заключается в
совместном изучении тепловых явлений и молекулярной физики, в опытной
изучении свойств веществ и их объяснении на основе теории.
В этом случае раздел имеет следующую структуру: основные положения
молекулярно-кинетической теории - основы термодинамики (тепловое
равновесие, параметры состояния, температура, газовые законы, абсолютная
температура, первый закон термодинамики) - молекулярно-кинетическая теория
идеального газа (основное уравнение молекулярно-кинетической теории газов,
температура - мера средней кинетической энергии молекул) - свойства газов,
жидкостей и твердых тел и их взаимные превращения.
Эмпирический подход к изучению газовых законов вполне доступен для
учащихся, при его использовании представления и понятия формируют на
чувственно-конкретной основе, он не требует высокого уровня абстрактного
мышления, соответствует истории открытия газовых законов и позволяет
знакомить учащихся с путями развития физики. Недостатком этого подхода
является то, что он не позволяет полностью использовать молекулярно-
кинетическую теорию для описания свойств идеального газа.
При дедуктивном подходе вначале изучают молекулярно-кинетическую
теорию идеального газа: выводят основное уравнение молекулярно-кинетической
теории газов[pic] постулируют или выводят из мысленных экспериментов связь
температуры со средней кинетической энергией его молекул[pic] и
устанавливают уравнение состояния идеального газа р = пкТ или [pic] Газовые
законы рассматривают как следствия уравнения состояния идеального газа и
подтверждают экспериментально. Далее можно изучать законы термодинамики и
рассматривать применение первого закона термодинамики к изопроцессам.
Структура раздела в этом случае может быть следующей: основы
молекулярно-кинетической теории (основные положения молекулярно-
кинетической теории, основное уравнение молекулярно-кинетической теории
газов) - температура (тепловое равновесие, температура, абсолютная
температура, температура - мера средней кинетической энергии молекул) -
уравнение состояния идеального газа, газовые законы - первый закон
термодинамики - свойства газов, жидкостей и твердых тел. Такой подход имеет
целый ряд достоинств по сравнению с индуктивным, одно из которых
заключается в соответствии его новой идее современного школьного курса -
усилению роли научных теорий. Кроме того, он позволяет наглядно
продемонстрировать тот факт, что фундаментальных законов в физике не так
много, большинство же могут быть получены как частные случи из более общих
законов. Применение здесь дедуктивного метода играет большую роль в
формировании научного мировоззрения и развитии мышления школьников. Он
также позволяет получить выигрыш во времени. С точки зрения соответствия
дидактическим принципам следует признать, что дедуктивное изучение газовых
законов в целом доступно старшеклассникам, так как уровень абстрактного
мышления у них достаточно высок.
При дедуктивном подходе к изучению газовых законов возможна и иная
структура раздела, при которой школьников сначала знакомят с основными
понятиями и законами молекулярно- кинетической теории и термодинамики, а
затем применяют в единстве аппарат этих теорий для изучения свойств
макроскопических систем. В этом случае раздел имеет следующую структуру:
основные положения молекулярно-кинетической теории - основы термодинамики -
строение и свойства газов, жидкостей и твердых тел - агрегатные
превращения.
Что касается введения понятия температуры, то при индуктивном изучении
газовых законов последовательность его раскрытия такова: температура как
параметр состояния макроскопической системы - абсолютная температура (из
закона Шарля или Гей-Люссака) - температура - мера средней кинетической
энергии молекул (из основного уравнения молекулярно-кинетической теории
газов и эмпирически полученного уравнения состояния идеального газа).
При дедуктивном изучении газовых законов понятие температуры вводят
следующим образом: температура как параметр состояния макроскопической
системы - абсолютная температура - температура - мера средней кинетической
энергии молекул (из основного уравнения молекулярно-кинетической теории
газов и экспериментально установленного постоянства величины [pic] для всех
газов в состоянии теплового равновесия показывают, что абсолютная
температура пропорциональна средней кинетической энергии молекул).
При дедуктивном изучении газовых законов можно ввести понятие
температуры и по следующей схеме: температура как параметр состояния
макроскопической системы - температура - мера средней кинетической энергии
молекул (по определению после рассмотрения основного уравнения молекулярно-
кинетической теории газов) - абсолютная температура.
Таким образом, раздел «Молекулярная физика» можно построить по-разному
в зависимости от принятых исходных позиций: (метода изучения газовых
законов и введения понятия абсолютной температуры).
В соответствии с программами общеобразовательной школы раздел
«Молекулярная физика» включает обычно две крупные темы: «Основы молекулярно-
кинетической теории» и «Основы термодинамики», т. е. изучение материала
начинают с основных положений молекулярно-кинетической теории и их опытного
обоснования. Это вполне оправдано, так как глубокое понимание термодинамики
возможно лишь после изучения механизма, лежащего в основе того или иного
процесса. Кроме того, изучение основных положений молекулярно-кинетической
теории сразу же позволяет установить связь рассматриваемого материала с
тем, что уже известно учащимся из базового курса физики и из курса химии.
Вопросы молекулярно-кинетической теории изучают здесь более глубоко,
особое внимание уделяют опытным обоснованиям молекулярно-кинетической
теории: рассматривают броуновское движение, достаточно детально изучают
характеристики молекул, методы их теоретического и экспериментального
определения, при объяснении взаимодействия между молекулами проводят анализ
графика сил взаимодействия.
Затем изучают основное уравнение молекулярно-кинетической теории
идеального газа, понятие температуры, уравнение Менделеева - Клапейрона и
изопроцессы. Знания, полученные школьниками при изучении этого материала,
используют для объяснения свойств паров, жидкостей и твердых тел.
При изучении основ термодинамики повторяют и углубляют понятия,
изученные учащимися в базовой школе: внутренняя энергия, способы изменения
внутренней энергии, количество теплоты и работа как меры изменения
внутренней энергии, обсуждают зависимость внутренней энергии от параметров
состояния системы. Затем изучают первый закон термодинамики, дают понятие о
втором законе термодинамики (невозможности полного превращения внутренней
энергии в работу). Рассмотрение важного вопроса темы - принципов действия
тепловых двигателей - позволяет показать применение законов термодинамики в
конкретных технических устройствах и тем самым ознакомить школьников с
физическими основами теплоэнергетики.
Статистический и термодинамический методы изучения тепловых явлений
Сущность статистического метода изучения явлений соответствует
положению диалектического материализма о соотношении необходимого и
случайного. Движение каждой молекулы тела или системы подчиняется законам
классической механики, однако ее поведение в каждый момент времени
случайно, оно зависит от множества причин, которые невозможно учесть.
Например, скорость, энергия, импульс каждой молекулы зависят от
столкновений ее с другими молекулами, и предсказать значения этих величин в
каждый момент времени невозможно.
С другой стороны, поведение всей совокупности частиц починяется
определенным закономерностям, которые называют статистическими и которые
проявляются при изучении поведения большого числа частиц. Например, если
скорость каждой молекулы в данный момент времени - величина случайная, то
большинство молекул имеет скорость, которая близка к некоторому
определенному при данных условиях значению, называемому наиболее вероятным
Математическую основу статистической физики составляет теория
вероятностей, важными понятиями которой являются: случайное событие,
вероятность, статистическое распределение, среднее значение случайной
величины.
Под случайным понимают событие, которое может наступить, а может не
наступить в данных условиях. Случайное событие характеризуется следующими
признаками: а) невозможностью однозначного предсказания случайного события;
б) наличием большого числа причин, обусловливающих случайное событие; в)
предсказуемостью хода процесса в массовом коллективе случайных событий; г)
вероятностью события как математического выражения возможности предсказания
процесса.
Эти признаки можно рассмотреть на примере совокупности большого числа
молекул. В частности, невозможно однозначно предсказать движение каждой
отдельной молекулы, так как оно зависит от поведения множества других
молекул. Это можно сделать лишь с определенной вероятностью.
Вероятность - это числовая характеристика возможности появления
события в тех или иных условиях. Чем больше вероятность», тем чаще
происходит данное событие. Если N - число всех проведенных испытаний,
[pic]- число испытаний, в которых происходит данное событие, то вероятность
этого события вычисляют по формуле:
[pic]
Можно под N понимать общее число частиц в системе, а под [pic] - число
частиц, находящихся в определенном состоянии, В этом случае [pic]-
вероятность существования частицы в данном состоянии.
В теоретических расчетах бывает сложно вычислить вероятность, так как
не представляется возможным предсказать число испытаний, в которых событие
произойдет. Задача упрощается, если изучают равновероятные события, т.е.
события, происходящие с равной частотой. Именно с равновероятными событиями
имеют дело при рассмотрении хаотического движения молекул: вдоль любых
выделенных направлений движется одинаковое число частиц. Следует пояснить
учащимся, что понятие вероятности имеет смысл лишь для массовых событий. В
противном случае частота наступления события может существенно отличаться
от значения вероятности.
Понятие о статистическом распределении вводят, используя опыт с доской
Гальтона (рис.1), который достаточно наглядно иллюстрирует распределение
молекул по координатам. С вопросом о распределении школьники сталкиваются
при выводе основного уравнения молекулярно-кинетической теории газов,
рассматривая равновероятное распределение молекул по объему и по
направлениям движения. Изучая вопрос о скоростях молекул, школьники
знакомятся с распределением.
При изучении молекулярно-кинетической теории учащиеся широко
используют среднее значение случайных величин. Важно подчеркнуть, что
среднее значение случайной величины - характеристика статистического
распределения. Именно для большого числа частиц среднее значение случайной
величины постоянно. К таким величинам относится, например, скорость
движения молекул. Не имея возможности определить скорость каждой отдельной
молекулы, для расчетов используют среднее Рис.12.1 значение
квадрата скорости:
[pic]
Так как направления движения молекул по трем координатным осям
равновероятны, то [pic]. Поэтому [pic]
При выводе основного уравнения кинетической теории газов рассчитывают
давление газа на стенки сосуда. Речь идет о среднем значении давления, так
как в разные моменты времени о стенку ударяется разное число молекул,
имеющих различные скорости. Но при большом числе молекул можно считать
давление постоянным, а флуктуацию давления достаточно малой.
У учащихся может сложиться впечатление, что статистический метод был
введен в науку как некий искусственный прием, позволивший описать поведение
молекул, и что динамические законы являются основными по сравнению со
статистическими. Следует предупредить эту ошибку и объяснить, что
статистические законы существуют объективно. Классическая статистика
возникла в XIX в. Этот факт выражал прогрессивное направление науки и был
связан с изучением внутреннего строения вещества. В настоящее время
известно, что поведение всех микрообъектов подчиняется статистическим
законам, причем в квантовой физике в отличие от классической статистические
законы проявляются не только вследствие массовости и хаотичности движения,
но и в связи с самой природой квантовых объектов (с невозможностью
одновременного точного определения координаты и скорости частицы).
Целесообразно подчеркнуть, что статистический метод является основой
современной физики. В частности, вероятностные, статистические законы
господствуют в мире элементарных частиц.
Термодинамический метод описания явлений и процессов опирается на
непосредственные данные наблюдений и опытов и на основные термодинамические
принципы (законы термодинамики).
Термодинамика - феноменологическая теория, которая изучает явления и
свойства макроскопических тел, связанные с превращением энергии, и не
рассматривает их внутреннее строение. Начало термодинамике как науке было
положено в работе С. Карно «Размышления о движущей силе огня и о машинах,
способных развивать эту силу» (1827), в которой рассматривались тепловые
процессы, в частности, вопросы изменения внутренней энергии при совершении
работы и вопросы теории тепловых машин. В настоящее время термодинамика
изучает превращения энергии не только в тепловых процессах, но и в
электрических, магнитных, химических и др.
В основе термодинамического метода лежат следующие понятия:
термодинамическая система, состояние термодинамической системы,
термодинамические параметры состояния и равновесное состояние.
Термодинамической системой называют тело или совокупность тел,
обменивающихся энергией между собой и с внешними телами. Если обмена
энергией с внешними телами нет, то система является изолированной. Понятие
изолированной системы - абстракция, все реальные системы можно считать
изолированными лишь с той или иной степенью точности.
С понятием состояния школьники уже знакомы из курса механики. Они
знают, что механическое состояние системы определяется совокупностью
величин, характеризующих свойства системы и называемых параметрами
состояния. К ним в механике относят координату, импульс и т. д. Состояние
термодинамической системы также определяется рядом параметров
(термодинамических). Термодинамическими параметрами состояния являются
температура, объем, давление и т. д. Число параметров, характеризующих
состояние системы, зависит от свойств системы и от условий, в которых она
находится. Трех названных выше параметров достаточно для описания
изолированной системы «идеальный газ», но если рассматривать, например,
неоднородный газ, то необходимо учитывать еще и концентрацию.
Параметры могут быть внешними и внутренними. Температура и давление,
например, зависят только от состояния самой системы и не связаны с внешними
условиями. Объем же зависит от внешних условий. Некоторые параметры
состояния, например, объем, обладают свойством аддитивности, другие, такие,
как давление и температура, не обладают. При изменении состояния системы
меняются и ее параметры. Однако для целого ряда термодинамических систем
между параметрами можно установить функциональную зависимость. Уравнение,
выражающее эту зависимость, называли уравнением состояния (для системы
«идеальный газ» это уравнение pV=NkT)
Состояние системы может быть равновесным и неравновесным. Равновесное
состояние характеризуется неизменностью всех термодинамических параметров
системы во времени и одинаковостью в пространстве в отсутствие внешних
воздействий. Термодинамика изучает в основном равновесные состояния. Если
система находится в неравновесном состоянии (т. е. параметры ее с течением
времени меняются), то постепенно она придет в состояние равновесия и ее
параметры выровняются во всех частях системы. Изолированная
термодинамическая система с течением времени всегда приходит в равновесное
состояние, из которого не может самопроизвольно выйти. Это утверждение
составляет сущность закона термодинамического равновесия, являющегося одним
из важнейших опытных законов термодинамики. Именно закон термодинамического
равновесия делает возможным измерение температуры системы.
Целесообразно подчеркнуть, что уравнение состояния идеального газа и
частные газовые законы справедливы лишь для равновесных процессов. К
неравновесным процессам они неприменимы, так как в этом случае параметры
состояния различны для разных частей системы. Из одного равновесного
состояния в другое система может перейти под влиянием внешнего воздействия.
Такой переход в термодинамике называют процессом. Если во время
процесса система остается равновесной, то и процесс называют равновесным.
Равновесный процесс осуществляется тогда, когда время релаксации (время
перехода системы из неравновесного состояния в равновесное) много меньше
времени осуществления процесса. В этом случае систему в каждый момент
времени с той или иной степенью точности считают равновесной, или
статической. Поскольку в действительности отклонения от статичности имеются
(иначе нельзя было бы осуществить процесс), то состояние системы называют
квазистатическим, а процесс - квазистатическим процессом. Следует иметь в
виду, что на графике можно изобразить только равновесное (квазистатическое)
состояние или равновесный (квазистатический) процесс.
При изучении раздела «Молекулярная физика» учителю следует постоянно
подчеркивать единство статистического и термодинамического методов. В этом
отношении полезно обобщить и систематизировать знания школьников о
статистическом и термодинамическом подходах к описанию тепловых явлений.
Обобщение знаний проводят в конце изучения всего раздела, а связь между
этими подходами представляют в виде схемы (рис. 2).
[pic]
Рис.12.2
Өзін өзі бақылау сұрақтары:
1. Молекулалық физиканы оқыту әдістемесі
2. Термодинамика мәселелерін оқыту.
9, 10 тақырып Мектеп курсындағы «электродинамика» бөлімін оқыту әдістемесі
және ғылыми-әдістемеслік талдау
Дәріс мақсаты: Мектеп курсындағы «электродинамика» бөлімін оқыту
әдістемесін көрсету және «электродинамика» бөлімінің ғылыми-әдістемелік
талдауын көрсету.
Жоспар:
Мектеп курсындағы «электродинамика» бөлімін оқыту әдістемесі
«Электродинамика» бөлімін ғылыми-әдістемеслік талдау
Тақырыптың қысқаша мазмұны:
«Электродинамика» бөлімінің мәні мен құрылымы
“Электродинамика” бөлімі- мектеп физика курсының қиын бөлімдерінің
бірі, мұнда электрлік, магниттік құбылыстар, электромагниттік құбылыстар,
электромагниттік толқындар мен тербелістер, толқындық оптика мәселелері
және арнайы салыстырмалы теория элементтері қарастырылады.
Физика курсында электродинамика (мәселелерін) негіздерін оқыту
барысында физика мұғалімдері негізгі әрі қиын білімділік, тәрбиелік
міндеттерді және оқушылардың дамуы міндеттерін шешуі керек. Осы
көрсетілгендермен мектеп физика курсындағы электродинамика бөлімінің мәні
анықталады.
“Электродинамика” бөлімін оқыту барысындағы оқушылардың санасында
материя ұғымы тереңдей түседі. Бұған дейін олар материяның бір түрін ғана
меңгерген (зат). Мұнда олар материяның екінші түрі- электромагниттік
өріспен танысады.
“Электродинамика” бөлімінің логикалық құрылымын қарастырсақ, онда
мыналарды бөлуге болады: электромагниттік өріс және электр заряды ұғымдарын
қалыптастыру; өріс пен заттың өзара әсерін зерттеу; заттардың электрлік
және магниттік қасиеттері, ток заңдарын және элетр тізбектерін зерттеу;
салыстырмалық теория элементтерімен танысу.
Электординамика бөлімінің логикалық құрылымы төмендегі суретте
көрсетілген.
Электр заряды- массадан кейінгі элементар бөлшектердің екінші маңызды
сипаттамасы, ол- электродинамикадағы ең іргелі ұғымдардың бірі.
Заряд ұғымымен бірге электродинамикадағы негізгі ұғымдардың бірі-
электромагниттік өріс ұғымы.
Электординамика бөлімінің логикалық құрылымы
Физика курсында электр заряды жөнінде іргелі екі заң – электр
зарядтарының өзара әсерлесу сипатын мөлшерлік тұрғыда тағайындайтын Кулон
заңы және зарядтың сақталу заңы оқылады. Кулон заңының ([pic])
орындалатындығы көптеген тәжірибелер эксперименттердің негізінде
дәлелденген. Ал зарядтың сақталу заңы (q=[pic]) осы кезге дейінгі
зерттелген барлық электрлік құбылыстарда орындалады. Мысалы денелер үйкеліс
арқылы электрленгенде, оларда бір мезгілде модульдері өзара тең, таңбалары
қарама-қарсы зарядтардың пайда болуы; кез-келген электрлену процесінде
(әсер арқылы, химиялық электрлену, фотоионизация және т.б.) зарядтардың
шама жағынан тең, таңбалары қарама-қарсы болып бөлінуі; ядролық өрісте
фотоннан электрон-позитрон жұбының фотонға айналуы.
Электр заряды мен олардың арасындағы өзара әсер жөніндегі мәселені
бастағанда оқушылардың бұрын 8-класта денелердің электрлену құбылысымен
танысқанын, зарядтар таңбасының екі түрлі болатындығына тәжірибеде көз
жеткізгенін, атомның құрылысы туралы алғашқы ұғым алғандығын және бір қатар
құбылыстардың зарядтардың өзара әсері арқылы түсіндіруге болатынын
оқығандарын ескеру қажет. Мұғалім оқушылардың сол алған білімдерін
жаңғыртып, жаңа мағлұматтармен толықтырып, дамыта және тереңдете түсуі
қажет.
Көзделіп отырған мақсатқа жету үшін тақырыпты түсіндірудің
төмендегідей әдісін ұсынамыз.
1. Денелердің электрленуі. Бірнеше тәжірибелер жасап көрсету арқылы
электрленген денелердің жеңіл денелерді өзіне тартатындығы
қорытындыланады. Электрленген денелердің тек жеңіл денелерді ғана
емес, ауыр денелерді де өзіне тартатындығын көрсету үшін мынадай
тәжірибе жасауға болады: ол үшін ұзын метал түтікше алып, дәл
ортасынан жіңішке жіпке байлап, іліп қояды, сосын электрленген
таяқшаны түтікшенің бір ұшына жақындатсақ, онда оның таяқшаға
тартылатындығын анық байқауға болады.
2. Электрленген денелердің өзара әсерлесуі. Денелердің электрленуін
көрсеткенннен кейін электрленген денелердің өзара әселесуі бірдей
болмайтындығын анықтап алған жөн: кейде электрленген денелер бірін
бірі тартады, кейде бірін бірі тебеді. Бұл құбылысты демонстрациялау
үшін алдын ала сәйкес тәжірибелерді таңдап алу керек. Осыған
байланысты электрлену дәрежесінің әртүрлі болатындығын көрсету
керек, ол үшін электроскопты пайдаланамыз. Екі элетроскоптың бірін
электрлеп, екіншісімен зарядник арқылы жалғастырып, денелердің
электрлену қасиеті бір денеден екінші денеге берілетіндігіне
оқушылар назарын аударуға болады.
3. Электр зарядының екі таңбасы. Электрленген денелерді зарядталған,
зарряды бар деп айту қалыптасып кеткен. Қарама- қарсы таңбалы
зарядпен электрленген денелер бірін- бірі тартады, ал бірдей таңбалы
зарядпен электрленген денелер бірін-бірі тебеді. Бұл қорытындыны
тәжірибелермен дәлелдеу керек. Мұнан соң қарама-қарсы таңбалы
зарядтардың бір-бірін бейтараптап жіберетіндігі айтылып, тіжәрибе
көрсетіледі.
4. Элементар заряд. Оқушылардың алған осы мәліметтері элементар заряд
ұғымын ендіруге жеткілікті.
5. Электр зарядының сақталу заңы. Бұл заң іргелі табиғи заңдардың бірі,
сондықтан оған айырықша көңіл аудару керек. 10-класта бұл заң екі
тұрғыдан берілуі мүмкін. Оның біріншісі: тұйық жүйеде барлық
бөлшектердің зарядтарының алгебралық қосындысы өзгермейді, зарядтар
пайда болғанда қарама- қарсы таңбалы элементар зарядтар жұбымен
пайда болады да, ал бейтараптанғанда- жұбымен бейтараптанады. Заңның
айтылуының екінші түрі: тұйық жүйедегі зарядтардың алгебралық
қосындысы өзгермейді. Заңның орындалуының дәлелі ретінде денелерді
тиістіру арқылы электрленгенде денелердің қарама- қарсы таңбалы
зарядтармен электрленетіндігін келтіруге болады. Олай болса,
электрлеу дегеніміз денедегі зарядтарды модулі жағынан тең,
таңбалары қарама-қарсы зарядтарға бөлу үрдісі екендігін түсіндіру
қажет.
6.Кулон заңы. Кулон заңы да электродинамикадағы іргелі заңның бірі, ол
электр зарядтарының өзара әсерлесуін сан жағынан сипаттайды. Заңды 1785
жылы тәжірибе жүзінде Ш.Кулон (1736-1806 ж ) тағайындаған болатын.
Кулон заңы жөніндегі материалды әңгіме ретінде бастаған дұрыс. Алдымен
Кулонның тәжірибесі айтылып, иірілмелі таразының құрылысы мен онымен жұмыс
істеу әдісі түсіндіріледі. Заңның формуласын міндетті түрде тақтаға жазып,
әрбір шаманы түсіндіру керек.
Электростатикалық өзара әсерлесу заңы мен гравитациялық өзара әсерлесу
заңының бір-біріне ұқсастығын оқушылар бірден байқайды. Сондықтан
гравитациялық күш пен электрлік күштерді өзара салыстырып, электрлік күштің
өте басым екендігін түсіндіре кету керек.
Келесі тоқталатын нәрсе – электр зарядының бірлігі, онымен оқушылар 8-
кластан таныс. SI жүйесінде алдымен ток күшінің бірлігі ампер
енгізілетіндігін ескерткен жөн. Содан соң барып ток күші 1А болғанда
өткізгіштің көлденең қимасы арқылы 1секундта өтетін заряд мөлшері заряд
бірлігі ретінде алынатындығы, оны Кулон (Кл) деп атайтындығы айтылады.
Осыған байланысты Кулон заңындағы [pic]- коэффициентінің физикалық мағынасы
айтылып, оның мәні беріледі:
Бірақ SI жүйесінде [pic]- коэффициенті мына түрде алынатындығы айтылуы
қажет:
k=[pic]=9*109 Н*м2/Кл2
Мұндағы электр тұрақтысы деп аталады, оның сан мәні мынадай болып
шығады:
ε0=8,85*10-12Ф/м
Қорытындысында элементар зарядтың сан мәні мен электронның
тыныштықтағы массасының сан мәнін берген орынды болған болар еді:
q=1,6*10-19 Кл, me=9,11*10-31кг
Қазіргі кездегі көзқарас бойынша электромагниттік өріс – материяның
бір түрі, екіншісі – зат.
Өріс және зат бір-бірімен тығыз байланыста. Олар тек бір-біріне өтіп
қана қоймайды, сонымен бірге бірінің қасиетіне екіншісі себепші болады. Бұл
көзқарастың қалыптасуына физикадағы екі концепция – алыстан әсер және
жақыннан әсер ету – арасындағы күрес айтарлықтай әсерін тигізді.
Алыстан әсер ету теориясында негізгі және алғашқы ұғым ретінде заряд
ұғымы алынады да, барлық электромагниттік құбылыстар зарядтардың алыстан
лездік өзара әсері арқылы түсіндіріледі. Бұл теория XIX-ғасырдың орта
шенінде өзінің даму шегіне жетті, бұл кезде статикалық электр мен
магнитизмнің толық теориясы жасалды, бірақ алыстан әсер ету теорияларының
барлығында да өріс жөнінде ұғым болмады.
Сол дәуірдегі жаңадан ашылған құбылыстарды ескі теорияның түсіндіріп
бере алмауы жаңа және жетілген теория жасауды қажет етті. Ондай теорияның
негізін салушылар М.Фарадей (1791-1867ж.) және Дж. Максвелл (1831-1879ж.)
болды. Фарадей- Максвелдің классикалық жақыннан әсер ету теориясында
негізгі және алғашқы ұғым өріс болып табылады, ал зарядқа екінші, қосалқы
рөл берілген. Жақыннан әсер ету теориясының түсіндіруі бойынша барлық
электромагниттік құбылыстар эфирде болатын өріс өзгерістерімен байланысты
кеңістікте шекті жылдамдықпен тарайды.
Лоренц Максвелл теориясына сүйеніп, екінші жағынан заттардағы
бөлшектермен байланысқан элементар зарядттарың (электроееың) болатындығы
жөніндегі көзқарасқа сүйеніп, электромагниттік және оптикалық құбылыстардың
жалпы теориясын жасады. Кейіннен, электронның бар екендігі тәжірибеде
анықталғаннан соң, бұл теория “заттардың электрондық теориясы” деп аталып
кетті. Бірақ Максвелл теориясындағы сияқты Лоренц теориясы да эфир ұғымынан
құтыла алмады. А.Майкелсонның және т.б. дәлелдеп берді. А.Эйнштейннің (1879-
1955ж.) салыстырмалық теориясы шыққаннан кейін (1905 ж.) эфир ұғымы
ғылымнан толық аластатылды.
Мектеп физика курсында меңгерілетін «электродинамика» бөлімінің
негізгі ұғымдарын ғылыми-әдістемелік талау
«Электр заряды» ұғымы
Электр заряды – массадан кейінгі элементар бөлшектердің екінші маңызды
сипаттамасы, ол – электродинамикадағы ең іргелі ұғымдардың бірі. Зарядтың
анықтамасын оқушыларға бұрыннан белгілі ұғымдар көмегімен беру мүмкін емес.
Заряд ұғымы электродинамика курсын оқу барысында электромагниттік өріс
ұғымымен бірге қалыптасады, оның мәні электродинамиканың барлық заңдарын
оқу нәтижесінде ашылады. Олай болса, заряд ұғымын оқушылар біртіндеп
түсінеді.
Денелерде (бөлшектерде) зарядтың бар екендігі ерекше өзара әсер арқылы
білінеді, оны электромагниттік өзара әсерлесу деп атаймыз. Қозғалмайтын
зарядталған денелердің өзара әсерлесу сипаты кулондық болады да, ал
қозғалыстағы зарядтардың өзара әсерлесуі олардың салыстырмалы
жылдамдықтарының модулі мен бағытына тікелей байланысты. Осыған орай
электромагниттік өзара әсерлесу электрлік және магниттік өзара
әсерлесулерден тұрады. Жеке жағдайларда электромагниттік өзара әсерлесу
тек электрлік немесе тек магниттік болып көрінеді. Жылдамдық таңдап алынған
санақ жүйесіне байланысты болғандықтан электромагниттік өзара әсерлесудің
де сипаты бар. Сондықтан зарядталған екі дененің өзара әсерлесуі жалпы
жағдайда электромагниттік болып табылады. Олай болса заряд – денелердің
электромагниттік өзара әсерлесуінің сандық және сапалық сипаттамасы.
Зарядты өлшеудің әр түрлі тәсілдері бар, ол үшін электромагниттік
өзара әсерлесудің түрлі жағдайы қолданылады. Физика курсын оқу барысында
оқушылар олардың біразымен танысады: электростатикалық әдіс (Милликен-Иоффе
тәжірибесі); электромагниттік әдіс (Лоренц күші негізінде электронның
меншікті зарядын анықтау); ток күші мен уақытты өлшеуге байланысты әдіс,
электролиз құбылысына байланысты әдіс және т.б. осы кезге дейінгі жасалған
тәжірибелердің бәрі электр зарядының табиғаты дискретті, корпускукалық,
атомдық екендігін толық дәлелдеп берді. Табиғаттағы ең аз зарядтың мөлшерін
элементар заряд деп атайды. Элементар оң заряд протон зарядына (+е), ал
элементар теріс заряд электрон зарядына (-е) тең. Кез келген дененің заряды
элементар зарядтың бүтін санына тең (q = ±ne).
Зарядтың дискреттілігін оқыту зат қасиеттерінің дискреттілігі
жөніндегі оқушыладың көзқарасын қалыптастыруды жалғастырып, микродүниенің
маңызды ерекшелігінің бірін түсінуге негіз болады, оқушылардың атомдық және
ядролық физикадағы кванттау идеясын терең түсінуге дайындайды.
Заряд жөніндегі табиғи іргелі екі заң оқылуы тиіс: біріншісі – электр
зарядтарының өзара әсерлесуі жөніндегі Кулон заңы, екіншісі – зарядтың
сақталу заңы. Кулон заңының орындалатындығы көптеген тәжірибелер көмегімен
дәлелденген болса, зарядтың сақталу заңын осы кезге дейін бақыланып жүрген
барлық құбылыстар дәлелдеп беріп отыр: денені үйкеу арқылы электрлегенде
денелерде бір мезгілде модулдері жағынан өзара тең, таңбалары қарама-қарсы
зарядтардың пайда болуы; кез келген электрлеу процесінде (әсер арқылы,
химиялық, фотоионизация және т.б.) зарядтардың шама жағынан тең, таңбалары
қарама-қарсы болып бөлінуі; электр тізбегі тармақтарындағы токтардың ара
қатынасы; ядро өрісінде фотоннан электрон-позитрон жұбының пайда болуы және
керісінше – электрон-позитрон жұбының фотонға айналуы.
Оқушылар зарядтың тағы бір қапсиетін білгені орынды, ол – зарядтың
абсолюттілігі, немесе заряд шамасының заряд тасушы бөлшектердің
жылдамдығына тәуелді болмауы, басқаша айтқанда, санақ жүйесіне
байланыссыздығы. Зарядтың бұл қасиетін зарядтың иварианттығы деп атайды,
оны көптеген құбылыстар дәлелдейді: иондалмаған атомдар мен молекулалардың
бейтараптығы; қызған металдардың зарядталмайтындығы; үдеткіштер көмегімен
зарядты бөлшектердің жылдамдығын үлкен мәндерге өсііргенде оның зарядының
шамасының өзгермейтіндігі және т.б.
Заряд жөніндегі әңгімелер кезінде, тұрақты түрде, зарядтардың өзара
өріс арқылы әсерлесетіндігін ескертіп отыру қажет.
Өзін өзі бақылау сұрақтары:
Мектеп курсындағы «электродинамика» бөлімін оқыту әдістемесі
«Электродинамика» бөлімін ғылыми-әдістемеслік талдау
11,12-тақырып. «Электромагниттік өріс», «Электромагниттік тербелістер»,
«Электромагнитік толқындар» ұғымдарын меңгерту әдістемесі
Дәріс мақсаты: «Электромагниттік өріс», «Электромагниттік
тербелістер», «Электромагнитік толқындар» ұғымдарын меңгерту әдістемесін
беру.
Жоспар:
1. «Электромагниттік өріс» ұғымын
қалыптастыру
2. «Электромагниттік тербелістер»
ұғымын қалыптастыру
3. «Электромагнитік толқындар»
ұғымдарын меңгерту әдістемесі
Тақырыптың қысқаша мазмұны:
«Электромагниттік өріс» ұғымы
Заряд ұғымымен бірге электродинамикадағы негізгі ұғымдардың бірі –
электромагниттік өріс ұғымы. Қазіргі кездегі көзқарас бойынша
электромагниттік өріс – материяның бір түрі, екіншісі – зат (сурет).
Өөріс және зат бір-бірімен тығыз байланыста. Олар тек бірі біріне өтіп
қана қоймайды, сонымен бірге бірінің қасиетіне екіншісі себепші болады. Бұл
көзқарастың қалыптасуына физикадағы екі концепция – алыстан әсер және
жақыннан әсер ету – арасындағы күрес айтарлықтай әсерін тигізді.
Концепциялар ньютондық және картезиандық (17-18 ғ. философия мен
жаратылыстанудағы ағым) көзқарастар негізінде пайда болды.
Алыстан әсер ету теориясында негізгі және алғашқы ұғым ретінде заряд
ұғымы алынады да, барлық электромагниттік құбылыстар зарядтардың алыстан
лездік өзара әсері арқылы түсіндіріледі. Бұл теория ХІХ ғ. орта шенінде
өзінің даму шегіне жетті, бұл кезде статикалық электр мен магнетизмнің
толық теориясы жасалды, бірақ алыстан әсер ету теорияларының барлығында да
өріс жөніндегі ұғым болмады.
Сол дәуірдегі жаңадан ашылған құбылыстарды ескі теорияның түсіндіріп
бере алмауы жаңа және жетілген теория жасауды қажет етті. Ондай теорияның
негізін салушылар М.Фарадей (1791-1867 ж.) және Дж.Максвелл (1831-1879 ж.)
болды. Фарадей-Максвеллдің классикалық жақыннан әсер ету теориясында
негізгі және алғашқы ұғым өріс болып табылады, ал зарядқа екінші, қосалқы
роль берілген. Жақыннан әсер ету теориясының түсіндіруі бойынша барлық
электромагниттік құбылыстар эфирде болатын өріс өзгерістерімен байланысты
және ол өзгерістер кеңістікте шекті жылдамдықпен тарайды.
Тек статикалық өрісті зерттеу алыстан әсер ету және жақыннан әсер ету
концепцияларының арасындағы таласты шешіп беруі мүмкін емес еді, өйткені
екі теория да тәжірибелермен сәйкес келетін қорытындылар береді. Тек өте
жылдам өзгеретін электромагниттік өріске өткенде ғана алыстан әсер ету
теориясының негізсіз екендігі бірден белгілі болды.
Дегенмен Максвелл теориясы, басқа физиклық теориялар тәріздес,
шектеулі еді, ең бстысы – ол зат құрылымын ескермейді. өткен ғасырдың соңғы
жылдарында Г.Лоренц (1853-1928ж.) бір жағынан заттардағы бөлшектермен
байланысқан элементар зарядтардың (электронның) болатындығы жөніндегі
көзқарасқа сүйеніп, электромагниттік және оптикалық құбылыстардың жалпы
теориясын жасады. Кейіннен, электронның бар екендігі тәжірибеде
анықталғаннан соң, бұл теория «Заттардың электрондық теориясы» деп аталып
кетті. Бірақ Максвелл териясындағы сияқты Лоренц теориясы да эфир ұғымынан
құтыла алмады. А.Майкельсонның (1879-1931 ж.) және т.б. ғалымдардың
жүргізген тәжірибелері эфирдің жоқ екендігін дәлелдеп берді. А. Эйнштейннің
(1879-1955 ж.) салыстырмалық теориясы шыққаннан кейін (1905 ж) эфир ұғымы
ғылымнан толық аластатылды.
ХХ ғ. физиканың дамуы электромагниттік өрістің материяның бір түрі
болғандығын көрсетіп беріп отыр. Электромагниттік өрістің қатысуымен
жүретін барлық процестер мына негізгі табиғи заңдарға бағынады: массаның
сақталу заңына, электр зарядының сақталу заңына, импульстің сақталу заңына,
импульс моментінің сақталу заңына, энергияның айналу және сақталу заңына,
масса мен энергияның өзара байланысы заңына. өріс үшін ақталу заңдарының
орындалуы материяның зат түрі мен өріс түрі арасында терең ішкі бірлік бар
екендігін көрсетеді. ның бір түрі болғандығыи көрсстіп беріп отыр.
Электромапшттік өрістің қатысуымен жүретіп барльщ процестер мына негізгі
табиғи завдарға багынады: массаның сақталу заңьша, импульстің сақталу
заңына, импульс моментінің сақталу заңына, электр зарядының сақталу заңына,
энергияның айналу жэне-' сақталу заңына, масса мен энергияның өзара
байланысы заңына. Өріс үшін сақталу завдарының орындалуы материяның зат
түрі меи epic тұрі арасында терең ішкі бірлік бар екендігін көрсетеді.
Материяның бұл екі түрінің ортақ белгілері бар:
1. Зат және өріс - біздің санамыздан тыс және оған байланыссыз емір
сүретін материяның екі түрі.
2. Затта да және өрісте де энергия бар.
3. Екеуінің де толқындық және корпускулалық қасиеттері
бар.
4. Өрісте жүретін барлық процестер негізгі сақталу зандарына бағынады.
5. Зат пен өpic бірі біріне өтіп кете береді. Өріс зат қасиетін
өзгертеді (поляризация, магниттелу), зат өріске әсер жасайды (диэлектрлік
және магнитгік өтімділік).
6. Зат пен өрістің бірі біріне айналуы да мүмкін (фотоннан электрон-
позитрон жұбының пайда болуы және керісінше -электрон мен позитронның
бірігіп екі гамма-квантқа айналуы). Дегенмен, материяиың бұл екі түрінің
әркайсысына тән өз ерекшеліктері де бар.
Электростатикалық өрісті оқыту кезінде біз тек электромагниттік
өрістің материалдығы жөніндегі көзқарасты ғана қалыптастыруды бастаймыз.
Электродинамиканың кейінгі бөлімдерінде тұрақты ток тізбегінде энергияның
түрленуіндегі электр өрісінің рөлі және магнит өрісінің энергиясы жөніндегі
мәселелер қарастырылады. иЭлектромагниітік толқыңдар" тақырыбында
электромагниттік өрістің материалдығы туралы шешуші фактор - оның
жылдамдығының шектеулі екендігі дәлелденеді. Электромагниттік өрістің
материалдығын қалыптастыру онымен бітпейді. Жарықгың қысымын, фотонның
энергиясы мен массасын, электрон-позитрон жұбының фотонға және фотонның
электрон-позитрон жұбына айналуын оқыту бұл процестің жалғасы болып
табылады.
Бұл айгылғандардан "Электр өрісі" тақырыбын оқыту нәтижесінде өрістің
материалдығын қалыптастыру мүмкіндігі аз екендігін көріп отырмыз. Сонда да
болса кейінгі тақырыптарда ұғымды қалыптастыруды жалғастыру үшін бұл
материалдың қолайлылығын барынша пайдалану кажет.
Электр өрісінің негізгі сипаттамалары. Электр өрісін сол өрістін кез
келген нүктесіне орналасқан зарядқа әсер жасаушы күш арқылы немесе өpic
нүктесіндегі энергия арқылы сипаттуға болады.
Күш тұрғысынан сипаттаушы шаманы электр өрісінің кернеулігі (Е) деп
атайды, ол өpic нүктесіндегі зарядқа әсер етуші күштің (Ғ) заряд шамасына
(q) қатынасымен анықталады:
[pic][pic]
Кернеулік - векторлық шама, оның бағыты нүктеге орналаскан оң зарядқа
әсер ететін күш бағытымен сәйкес болады.
Егер электр өрісін бірнеше заряд жасайтын болса, онда нүктедегі
кернеулік жеке зарядтардың сол нүктедегі кернеуліктерінің векторлық
қосындысына тең болатыңдығын тәжірибелер дәлелеп беріп отыр. Тәжірибелерден
алынған бүл қорытынды суперпозиция принципінің мазмұны болып табылады.
Өрісті энергетикалық тұрғыдан сипаттау үшін өpic потенциалы, өpic
потенциалының айырмасы және кернеу үғымдары ендіріледі. Әдістемелік
әдебиеттер мен оку әдебиеттерінде осы ұғымдардың бәрінің кажеттілігі,
қайсысының негізгі ұғым екендігі, қандай реттілікпен оқыту керек екендігі
жөнінде әр түрлі пікірлер айтылады және қолданылады. Мектеп бағдарламасында
негізінен "потенциал - өpic потенциалы -кернеу" реттілігі қолданылып жүр.
Өрісті энергетикалық тұрғыдан сипаттау үшін нүктедегі өріс потенциалы
ұғымы ендіріледі. Өріс потенциалы (φ) ретінде өрістің біз қарастырып
отырған нүктесінен зарядты тандап алынған нүктеге (нөлдік нүкте) дейін алып
барғанда өрістің жасайтын жұмысының (W) сол заряд шамасына (q) катынасы
алынады:
φ = W/q. Нөлдік нүкте ретінде кез келген нүктені алуға болады, бірақ
физикада ондай нүкте ретінде әдетте шексізде орналасқан нүкте алынады да,
ал практикалық есептеулерде Жер бетіндегі нүкте алынады.
Өрістің кез келген екі нүктесі арасындагы потенциалдар айырмасы нөлдік
нүктені тандауға байланыссыз, сондықтан оның белгілі физикалық мағынасы
бар. ол - өріс зарядты бір нүктеден екінші нүктеге козғағанда жасалатын
жүмыстың (А) сол заряд шамасына катынасымен анықталады, немесе [pic].
Өріс потенциалы және потенциалдар айырмасы үғымдарын ендіру үшін
электростатикалық өрістің потенциалдық сипатына айрықша тоқталу кажет
болады.
Өрістің энергетикалық сипаттамаларьшың ішіндегі ең маңыздысы - кернеу
ұғымы (U), өйткені 10- және 11-сыныптарда өтілетін тақырыптарда негізінен
осы ұғым қолданылады. Дәлірек айтсақ, кернеу үғымы - потенциалдар айырмасы
ұғымына қарағанда кеңірек ұғым. Ол қарастырылып отырған екі нүктенің
арасындағы бірлік оң зарядка әсер етуші барлық күштердің жасайтын жүмысымен
анықталады. Мысалы, зерттелетін электр өрісі ғана емес бөгде күш те әсер
етуі мүмкін. Ондай жағдайда учаскенің үштарындағы кернеу потенциалдар
айырмасы мен сол учаскедегі электр қозғаушы күш (е) қосындысымен
аныкталады:
[pic].
Егер тізбек учаскесінде ондай бөгде күш болмаса (ε =0), онда кернеу
және потенциалдар айырмасы ұғымдары бір нәрсе болып калады.
Орта мектеп курсыңца өрістің бұл айтылған екі түрлі сипаттамаларының
ара қатынасы да қарастырылады. Ең қарапайым электр өрісі болып табылатын
бір текті электростатикалық өріс үшін [pic], немесе [pic] формулалары
алынады, мұндағы 1 - бір текті өріс жасаушы беттердің бір-бірінен
кашықтығы. Осы формуланың көмегімен өріс кернеулігінің бірлігі (В/м)
ендіріледі.
Орта мектептің физика курсында электромагниттік өріс ұғымын
қалыптастыру базалық курста басталып, бағытты мектептің жоғарғы кластарында
аяқталады. Базалық курста электромагниттік құбылыстар жайындағы элементар
мағұлыматтарды ендіру кезінде электр және магнит өрістер жайындағы алғашқы
түсініктер беріледі, ал жоғарғы класта электромагниттік құбылыстарды сандық
зерттеу жүргізеді, электромагниттік өрістің жеке жағдайларын, олардың
қасиеттері мен сипаттамаларын қарастырады, электромагнитік өріс ұғымы
енгізеді; электромагниттік толқындарды меңгеру кезінде еркін
электромагниттік өріс ұғымы енгізіледі, толқындық оптика мен кванттық
физиканы меңгеру кезінде электромагниттік өріс жайындағы түсініктері
кеңейтіледі және жалпыланады.
Әдетте электр өрісі ұғымын электростатикалық құбылыстарды меңгеру
кезінде енгізеді және тыныштықтағы зарядтармен байланыстырады, ал магнит
өрісі ұғымын тұрақты токты меңгеру кезінде енгізеді және токпен немесе
қозғалыстағы зарядтармен байланыстырады. Электромагниттік өріс ұғымын
электродинамика бөлімінің әртүрлі бөлімдерінде енгізуге болады:
қозғалыстағы зарядтардың магнит өрісін меңгеру кезінде, электромагниттік
тербелістер мен толқындарды меңгеру кезінде. Электромагниттік өріс ұғымын
электродинамика бөлімінің басында енгізген пайдалы.
Оқу материалын оқытуды бастағанда электродинамикаға кіріспеде,
оқушыларда бар білімге сүйеніп, электромагниттік өріс жайындағы алғашқы
мағұлыматтарды енгізеді. Электромагниттік құбылыстарды меңгергеннен кейін
электромагниттік өріс жайындағы білімдерін тереңдетіп, кеңейтеді.
Электромагниттік өріс ұғымы енгізуге болатын кейбір әдістемелерді
қарастырайық. Оқушылардың физиканың базалық курсында алған электромагниттік
құбылыстар жөніндегі негізгі мағұлыматтар жайындағы білімдерін жалпылап,
қайталағаннан кейін, электродинамиканың ерекшелеіктерін анықтайды,
ньютондық механикамен электродинамиканы салыстырады. Механикада өзара
әсерлесуші денелердің қашықтығына, немесе олардың салыстырмалы
жылдамдықтарына байланысты болатын тартылыс күшін, серпімділік күшін және
үйкеліс күшін меңгергендерін оқушылардың есіне салады.
Сосын параллель токтардың әсерлесуі бойынша тәжірибені бақылауды
ұсынады (сурет). Бұл электромагниттік әсерлесудің типтік мысалы бола алады.
Оқушылар өткізгіштердің әсерлесуін қадағалайды, өткізгіштер арасындағы d
қашықтық пен өткізгіштегі электрондардың салыстырмалы жылдамдықтары
өзгермейтіндіктен, тартылу немесе тебілу күштерінің пайда болу себебін
түсіндіре алмайды. Яғни, механикада болмаған күштер пайда болды, бұл күштер
электромагниттік әсерлесу күштері болып табылады. Бұл жағдайда әрбір
өткізгіштің маңында магнит өрісі туды деп айтады. Бір өткізгіштің магнит
өрісі тогы бар басқа өткізгішке қандай да бір күшпен әсер етеді. Немесе
керісінше.
Сосын әсерлесудің берілуі жайында сұрақ қозғайды. Ньютондық механика
алыстан әсер ету принципіне сүйенеді.
Өзін өзі бақылау сұрақтары:
1. «Электромагниттік өріс» ұғымын қалыптастыру
2. «Электромагниттік тербелістер» ұғымын қалыптастыру
3. «Электромагнитік толқындар» ұғымдарын меңгерту әдістемесі
13 -тақырып. Мектепте геометриялық және толқындық оптиканың негізгі
ұғымдары мен мәселелерін оқыту әдістемесі
Дәріс мақсаты: Мектепте геометриялық және толқындық оптиканың негізгі
ұғымдары мен мәселелерін оқыту әдістемесін игерту.
Жоспар:
Мектепте геометриялық оптиканы оқыту әдістемесі
Толқындық оптиканың негізгі ұғымдары мен мәселелерін оқыту әдістемесі
Тақырыптың қысқаша мазмұны:
Өзін өзі бақылау сұрақтары:
Геометриялық оптиканы оқыту әдістемесін көрсетіңдер
Толқындық оптиканың негізгі ұғымдары мен мәселелерін оқыту әдістемесін
көрсетіңдер
14 -тақырып. Кванттық физиканы, атом және ядролық физиканы негізгі ұғымдары
мен мәселелерін оқыту әдістемесі
Дәріс мақсаты: Студенттерге кванттық физиканы, атом және ядролық
физиканы негізгі ұғымдары мен мәселелерін оқыту әдістемесін игерту.
Жоспары:
1. Кванттық физиканың негізгі ұғымдары мен мәселелерін оқыту әдістемесі
2. Атом және ядролық физиканың негізгі ұғымдары мен мәселелерін оқыту
әдістемесі
Тақырыптың қысқаша мазмұны:
Өзін өзі бақылау сұрақтары:
1. Кванттық физиканың негізгі ұғымдары мен мәселелерін оқыту әдістемесін
баяндаңдар
2. Атом және ядролық физиканың негізгі ұғымдары мен мәселелерін оқыту
әдістемесін баяндаңдар
15 -тақырып. Мектепте арнайы салыстырмалылық теорияны оқыту әдістемесі
Дәріс мақсаты: Мектепте арнайы салыстырмалылық теорияны оқыту
әдістемесі көрсету.
Жоспар:
1. Арнайы салыстырмалылық теорияны оқыту әдістемесі
Тақырыптың қысқаша мазмұны:
Өзін өзі бақылау сұрақтары:
1. Арнайы салыстырмалылық теорияны оқыту әдістемесін көрсетіңдер
3. Практикалық сабақтар
ПРАКТИКАЛЫҚ САБАҚ № 1
ТАҚЫРЫБЫ: Заттық құрылысы, гидро- және аэростатика элементтерін меңгерту
әдістемесі
Мақсаты: Заттық құрылысы, гидро- және аэростатика элементтеріне есептер
шығару.
ТАПСЫРМА:
Заттық құрылысы, гидро- және аэростатика элементтеріне есептер шығару
Жоспары:
1. Заттық құрылысы, гидро- және аэростатика элементтеріне есептер шығару.
2.Шығарылған есептерді тапсыру.
Ұсынылатын әдебиеттер мен оқулықтар
1. Орта жалпы білім беретін мектептің жаратылыыстану-математикалық
бағытындағы 10-11- сыныптарына арналаған бағдарламалар. Авторлары:
Башаров Р.Б., Тоқбергенова У.Қ., Қазақбаева Д.М., Байжасарова Г.З.,
Кронгардт Б.А. -Алматы, 2006.-23 б.
2. Физика және астрономия: Жалпы білім беретін мектептің 8-сыныбына
арналған оқулық. Өңд.2-бас./Б.М.Дүйсембаев, Г.З.Байжасарова,
А.А.Медетбекова.-Алматы: Мектеп баспасы, 2008.-256 б.
3. Решения и ответы к «Сборник задач по физике для 7-8 кл.
Общеобразовательных учреждений» В.И.Лукашика. М.: «Дом педагогики»,
2000.-168 с.
4. Кем В.И., Кронгарт Б.А. Физика және астрономия. Есептер мен жаттығулар
жинағы: Жалпы білім беретін мектептің 7-сыныбына арналған.-Алматы:
Атамұра.-2003.-80 б.
ӘДІСТЕМЕЛІК НҰСҚАУЛАР :
Есеп шығару – оқу үрдісінің бөліп алуға болмайтын бір бөлігі болып
табылады, себебі ол оқушыларға физикалық ұғымдарды қалыптастыруда,
физикалық құбылыстарды игертуде, олардың ойлау қабілетін дамытуда септігі
мол. Есептер шығаруды мынадай жағдайларда қолданады:
-мәселелік жағдайлар туғызғанда;
-жаңа мәлімет беруде;
-практикалық іскерлік пен дағдыларды қалыптастыруда;
-оқушылардың білімін (нақтылығын, тереңдігін) тексеруде;
-оқушылардың алған білімін бекітуде, материалды қайталауда;
-техникалық құралдардың жұмыс істеу принциптерін түсіндіруде;
-оқушылардың ығармашылық қабілеттерін жетілдіруде және т.б.
Есептерді шығарудың басты шарты – оқушылардың бойында физикалық
заңдылықтар жайында білім қорының болуы, физикалық шамаларды дұрыс түсінуі,
сондай-ақ оларды өлшеу тәсілі мен өлшем бірлігін білуі болып табылады.
Есептерді шығарудың міндетті шартына оқушылардың математикалық дайындығы да
жатады.
Есептерді шығару физикалық құбылыстарды бақылауды және
эксперименттерді жүргізуді қажет ететін белсенді танымдық үрдіс.
Эксперимент пен бақылау есептердің шартын анықтауға, жетіспейтін
мәліметтерді алуға, шамалар арасындағы байланыстылықты тағайындауға
мүмкіндік береді. Мұндай мақсаттарға суреттердің, графиктердің де септігі
бар. Есептерді шығару ойлау үрдісі болғандықтан – бұл талдау мен салыстыру
үрдісі.
Есеп шартын талдау – есепте берілген құбылыстың жалпы суреттемесін
көзге елестетуге мүмкіндік береді, осының салдарынан қарастырылып отырған
есепте қандай жағдайлар маңызды, қандай мәліметтер арасында байланыс орнату
керектігі анықталады. Берілген құбылысты түсіну үшін есеп шартына
байланысты кейбір мәселелерді қысқартуға болады. Мысалы, механикада көбіне
үйкеліс, геометриялық оптикада «жұқа» линзаның қалыңдығы ескерілмейді және
т.с.с.
Оқушыларда есеп шығару дағдысын қалыптастыруда есептің шартын жазу
техникасына қойылатын талаптың маңызы зор. Есеп шығару үрдісі күрделі, оны
мынадай кезеңдерге бөлуге болады:
1)есептің берілгенін оқып, жаңа терминдердің, қиын ұғымдардың
мағынасын түсіну;
2)есептің шартын қысқаша жазу, суреті болса салу;
3)есепті талдау, берілген есепте қарастырылатын физикалық процестер
мен заңдылықтарды түсіну, фиизкалық шамалардың арасындағы тәуелділіктерді
қарастыру, физикалық мағынасына көңіл аудару;
4)есеп шығарудың жосапарын құру (тәжірибе жасау), есепке керекті
тұрақтыларды және кестелік мәндерді жазу;
5)физикалық шамаларды СИ жүйесінде жазу;
6)ізделініп отырған физикалық шамамен берілген шамалардың арасындағы
заңдылықты тауып, оны жазу;
7)теңдеулерді құру және оларды шешу;
8)ізделініп отырған шаманы есептеу;
9)алынған жауапты талдау.
ПРАКТИКАЛЫҚ САБАҚ № 2-3
ТАҚЫРЫБЫ: Бағытты мектепте механиканы оқыту әдістемесі
МАҚСАТЫ: Механика бойынша есептер шығару.
ТАПСЫРМА:
Механика бөлімі есептерін шығару
Жоспары:
1. Механика бөлімі есептерін шығару
2.Шығарылған есептерді тапсыру.
Ұсынылатын әдебиеттер мен оқулықтар
1. Орта жалпы білім беретін мектептің жаратылыыстану-математикалық
бағытындағы 10-11- сыныптарына арналаған бағдарламалар. Авторлары:
Башаров Р.Б., Тоқбергенова У.Қ., Қазақбаева Д.М., Байжасарова Г.З.,
Кронгардт Б.А. -Алматы, 2006.-23 б.
2. Физика және астрономия: Жалпы білім беретін мектептің 8-сыныбына
арналған оқулық. Өңд.2-бас./Б.М.Дүйсембаев, Г.З.Байжасарова,
А.А.Медетбекова.-Алматы: Мектеп баспасы, 2008.-256 б.
3. Решения и ответы к «Сборник задач по физике для 7-8 кл.
Общеобразовательных учреждений» В.И.Лукашика. М.: «Дом педагогики»,
2000.-168 с.
4. Кем В.И., Кронгарт Б.А. Физика және астрономия. Есептер мен жаттығулар
жинағы: Жалпы білім беретін мектептің 7-сыныбына арналған.-Алматы:
Атамұра.-2003.-80 б.
ӘДІСТЕМЕЛІК НҰСҚАУЛАР :
Есеп шығару – оқу үрдісінің бөліп алуға болмайтын бір бөлігі болып
табылады, себебі ол оқушыларға физикалық ұғымдарды қалыптастыруда,
физикалық құбылыстарды игертуде, олардың ойлау қабілетін дамытуда септігі
мол. Есептер шығаруды мынадай жағдайларда қолданады:
-мәселелік жағдайлар туғызғанда;
-жаңа мәлімет беруде;
-практикалық іскерлік пен дағдыларды қалыптастыруда;
-оқушылардың білімін (нақтылығын, тереңдігін) тексеруде;
-оқушылардың алған білімін бекітуде, материалды қайталауда;
-техникалық құралдардың жұмыс істеу принциптерін түсіндіруде;
-оқушылардың ығармашылық қабілеттерін жетілдіруде және т.б.
Есептерді шығарудың басты шарты – оқушылардың бойында физикалық
заңдылықтар жайында білім қорының болуы, физикалық шамаларды дұрыс түсінуі,
сондай-ақ оларды өлшеу тәсілі мен өлшем бірлігін білуі болып табылады.
Есептерді шығарудың міндетті шартына оқушылардың математикалық дайындығы да
жатады.
Есептерді шығару физикалық құбылыстарды бақылауды және
эксперименттерді жүргізуді қажет ететін белсенді танымдық үрдіс.
Эксперимент пен бақылау есептердің шартын анықтауға, жетіспейтін
мәліметтерді алуға, шамалар арасындағы байланыстылықты тағайындауға
мүмкіндік береді. Мұндай мақсаттарға суреттердің, графиктердің де септігі
бар. Есептерді шығару ойлау үрдісі болғандықтан – бұл талдау мен салыстыру
үрдісі.
Есеп шартын талдау – есепте берілген құбылыстың жалпы суреттемесін
көзге елестетуге мүмкіндік береді, осының салдарынан қарастырылып отырған
есепте қандай жағдайлар маңызды, қандай мәліметтер арасында байланыс орнату
керектігі анықталады. Берілген құбылысты түсіну үшін есеп шартына
байланысты кейбір мәселелерді қысқартуға болады. Мысалы, механикада көбіне
үйкеліс, геометриялық оптикада «жұқа» линзаның қалыңдығы ескерілмейді және
т.с.с.
Оқушыларда есеп шығару дағдысын қалыптастыруда есептің шартын жазу
техникасына қойылатын талаптың маңызы зор. Есеп шығару үрдісі күрделі, оны
мынадай кезеңдерге бөлуге болады:
1)есептің берілгенін оқып, жаңа терминдердің, қиын ұғымдардың
мағынасын түсіну;
2)есептің шартын қысқаша жазу, суреті болса салу;
3)есепті талдау, берілген есепте қарастырылатын физикалық процестер
мен заңдылықтарды түсіну, фиизкалық шамалардың арасындағы тәуелділіктерді
қарастыру, физикалық мағынасына көңіл аудару;
4)есеп шығарудың жосапарын құру (тәжірибе жасау), есепке керекті
тұрақтыларды және кестелік мәндерді жазу;
5)физикалық шамаларды СИ жүйесінде жазу;
6)ізделініп отырған физикалық шамамен берілген шамалардың арасындағы
заңдылықты тауып, оны жазу;
7)теңдеулерді құру және оларды шешу;
8)ізделініп отырған шаманы есептеу;
9)алынған жауапты талдау.
ПРАКТИКАЛЫҚ САБАҚ № 4-5
Тақырып: Молекулалық физика және термодинамика мәселелерін меңгерту
әдістемесі
Мақсаты: Молекулалық физика және термодинамика есептерін шығару әдісін
меңгеру
Жоспары:
1. Молекулалық физика есептерін шығару
2. Термодинамика есептерін шығару
Ұсынылатын әдебиеттер мен оқулықтар
1. Орта жалпы білім беретін мектептің жаратылыыстану-математикалық
бағытындағы 10-11- сыныптарына арналаған бағдарламалар. Авторлары:
Башаров Р.Б., Тоқбергенова У.Қ., Қазақбаева Д.М., Байжасарова Г.З.,
Кронгардт Б.А. -Алматы, 2006.-23 б.
2. Физика және астрономия: Жалпы білім беретін мектептің 8-сыныбына
арналған оқулық. Өңд.2-бас./Б.М.Дүйсембаев, Г.З.Байжасарова,
А.А.Медетбекова.-Алматы: Мектеп баспасы, 2008.-256 б.
3. Решения и ответы к «Сборник задач по физике для 7-8 кл.
Общеобразовательных учреждений» В.И.Лукашика. М.: «Дом педагогики»,
2000.-168 с.
4. Кем В.И., Кронгарт Б.А. Физика және астрономия. Есептер мен жаттығулар
жинағы: Жалпы білім беретін мектептің 7-сыныбына арналған.-Алматы:
Атамұра.-2003.-80 б.
ӘДІСТЕМЕЛІК НҰСҚАУЛАР :
Есеп шығару – оқу үрдісінің бөліп алуға болмайтын бір бөлігі болып
табылады, себебі ол оқушыларға физикалық ұғымдарды қалыптастыруда,
физикалық құбылыстарды игертуде, олардың ойлау қабілетін дамытуда септігі
мол. Есептер шығаруды мынадай жағдайларда қолданады:
-мәселелік жағдайлар туғызғанда;
-жаңа мәлімет беруде;
-практикалық іскерлік пен дағдыларды қалыптастыруда;
-оқушылардың білімін (нақтылығын, тереңдігін) тексеруде;
-оқушылардың алған білімін бекітуде, материалды қайталауда;
-техникалық құралдардың жұмыс істеу принциптерін түсіндіруде;
-оқушылардың ығармашылық қабілеттерін жетілдіруде және т.б.
Есептерді шығарудың басты шарты – оқушылардың бойында физикалық
заңдылықтар жайында білім қорының болуы, физикалық шамаларды дұрыс түсінуі,
сондай-ақ оларды өлшеу тәсілі мен өлшем бірлігін білуі болып табылады.
Есептерді шығарудың міндетті шартына оқушылардың математикалық дайындығы да
жатады.
Есептерді шығару физикалық құбылыстарды бақылауды және
эксперименттерді жүргізуді қажет ететін белсенді танымдық үрдіс.
Эксперимент пен бақылау есептердің шартын анықтауға, жетіспейтін
мәліметтерді алуға, шамалар арасындағы байланыстылықты тағайындауға
мүмкіндік береді. Мұндай мақсаттарға суреттердің, графиктердің де септігі
бар. Есептерді шығару ойлау үрдісі болғандықтан – бұл талдау мен салыстыру
үрдісі.
Есеп шартын талдау – есепте берілген құбылыстың жалпы суреттемесін
көзге елестетуге мүмкіндік береді, осының салдарынан қарастырылып отырған
есепте қандай жағдайлар маңызды, қандай мәліметтер арасында байланыс орнату
керектігі анықталады. Берілген құбылысты түсіну үшін есеп шартына
байланысты кейбір мәселелерді қысқартуға болады. Мысалы, механикада көбіне
үйкеліс, геометриялық оптикада «жұқа» линзаның қалыңдығы ескерілмейді және
т.с.с.
Оқушыларда есеп шығару дағдысын қалыптастыруда есептің шартын жазу
техникасына қойылатын талаптың маңызы зор. Есеп шығару үрдісі күрделі, оны
мынадай кезеңдерге бөлуге болады:
1)есептің берілгенін оқып, жаңа терминдердің, қиын ұғымдардың
мағынасын түсіну;
2)есептің шартын қысқаша жазу, суреті болса салу;
3)есепті талдау, берілген есепте қарастырылатын физикалық процестер
мен заңдылықтарды түсіну, фиизкалық шамалардың арасындағы тәуелділіктерді
қарастыру, физикалық мағынасына көңіл аудару;
4)есеп шығарудың жосапарын құру (тәжірибе жасау), есепке керекті
тұрақтыларды және кестелік мәндерді жазу;
5)физикалық шамаларды СИ жүйесінде жазу;
6)ізделініп отырған физикалық шамамен берілген шамалардың арасындағы
заңдылықты тауып, оны жазу;
7)теңдеулерді құру және оларды шешу;
8)ізделініп отырған шаманы есептеу;
9)алынған жауапты талдау.
ПРАКТИКАЛЫҚ САБАҚ № 6-7
Тақырып: «Электродинамика» тақырыптарын меңгерту әдістемесі
Мақсаты: Электродинамика тарауы бойынша есептер шығару
Жоспары:
1. Электродинамика есептерін шығару.
2. Шығарылған есептерді тапсыру, қорғау.
Ұсынылатын әдебиеттер мен оқулықтар
1. Орта жалпы білім беретін мектептің жаратылыыстану-математикалық
бағытындағы 10-11- сыныптарына арналаған бағдарламалар. Авторлары:
Башаров Р.Б., Тоқбергенова У.Қ., Қазақбаева Д.М., Байжасарова Г.З.,
Кронгардт Б.А. -Алматы, 2006.-23 б.
2. Физика және астрономия: Жалпы білім беретін мектептің 8-сыныбына
арналған оқулық. Өңд.2-бас./Б.М.Дүйсембаев, Г.З.Байжасарова,
А.А.Медетбекова.-Алматы: Мектеп баспасы, 2008.-256 б.
3. Решения и ответы к «Сборник задач по физике для 7-8 кл.
Общеобразовательных учреждений» В.И.Лукашика. М.: «Дом педагогики»,
2000.-168 с.
4. Кем В.И., Кронгарт Б.А. Физика және астрономия. Есептер мен жаттығулар
жинағы: Жалпы білім беретін мектептің 7-сыныбына арналған.-Алматы:
Атамұра.-2003.-80 б.
ӘДІСТЕМЕЛІК НҰСҚАУЛАР :
Есеп шығару – оқу үрдісінің бөліп алуға болмайтын бір бөлігі болып
табылады, себебі ол оқушыларға физикалық ұғымдарды қалыптастыруда,
физикалық құбылыстарды игертуде, олардың ойлау қабілетін дамытуда септігі
мол. Есептер шығаруды мынадай жағдайларда қолданады:
-мәселелік жағдайлар туғызғанда;
-жаңа мәлімет беруде;
-практикалық іскерлік пен дағдыларды қалыптастыруда;
-оқушылардың білімін (нақтылығын, тереңдігін) тексеруде;
-оқушылардың алған білімін бекітуде, материалды қайталауда;
-техникалық құралдардың жұмыс істеу принциптерін түсіндіруде;
-оқушылардың ығармашылық қабілеттерін жетілдіруде және т.б.
Есептерді шығарудың басты шарты – оқушылардың бойында физикалық
заңдылықтар жайында білім қорының болуы, физикалық шамаларды дұрыс түсінуі,
сондай-ақ оларды өлшеу тәсілі мен өлшем бірлігін білуі болып табылады.
Есептерді шығарудың міндетті шартына оқушылардың математикалық дайындығы да
жатады.
Есептерді шығару физикалық құбылыстарды бақылауды және
эксперименттерді жүргізуді қажет ететін белсенді танымдық үрдіс.
Эксперимент пен бақылау есептердің шартын анықтауға, жетіспейтін
мәліметтерді алуға, шамалар арасындағы байланыстылықты тағайындауға
мүмкіндік береді. Мұндай мақсаттарға суреттердің, графиктердің де септігі
бар. Есептерді шығару ойлау үрдісі болғандықтан – бұл талдау мен салыстыру
үрдісі.
Есеп шартын талдау – есепте берілген құбылыстың жалпы суреттемесін
көзге елестетуге мүмкіндік береді, осының салдарынан қарастырылып отырған
есепте қандай жағдайлар маңызды, қандай мәліметтер арасында байланыс орнату
керектігі анықталады. Берілген құбылысты түсіну үшін есеп шартына
байланысты кейбір мәселелерді қысқартуға болады. Мысалы, механикада көбіне
үйкеліс, геометриялық оптикада «жұқа» линзаның қалыңдығы ескерілмейді және
т.с.с.
Оқушыларда есеп шығару дағдысын қалыптастыруда есептің шартын жазу
техникасына қойылатын талаптың маңызы зор. Есеп шығару үрдісі күрделі, оны
мынадай кезеңдерге бөлуге болады:
1)есептің берілгенін оқып, жаңа терминдердің, қиын ұғымдардың
мағынасын түсіну;
2)есептің шартын қысқаша жазу, суреті болса салу;
3)есепті талдау, берілген есепте қарастырылатын физикалық процестер
мен заңдылықтарды түсіну, фиизкалық шамалардың арасындағы тәуелділіктерді
қарастыру, физикалық мағынасына көңіл аудару;
4)есеп шығарудың жосапарын құру (тәжірибе жасау), есепке керекті
тұрақтыларды және кестелік мәндерді жазу;
5)физикалық шамаларды СИ жүйесінде жазу;
6)ізделініп отырған физикалық шамамен берілген шамалардың арасындағы
заңдылықты тауып, оны жазу;
7)теңдеулерді құру және оларды шешу;
8)ізделініп отырған шаманы есептеу;
9)алынған жауапты талдау.
ПРАКТИКАЛЫҚ САБАҚ № 8-10
Тақырып: Электромагниттік өріс, электромагниттік толқындар мен тербелістер
ұғымдарын меңгерту әдістемесі
Мақсаты: Электромагниттік өріс, электромагниттік толқындар мен тербелістер
тақырыптары бойынша есеп шығару әдістерін меңгеру.
Жоспары:
1. Электромагниттік өріс тақырыбына есептер шығару.
2. Электромагниттік толқындар мен тербелістер тақырыптарына есептер
шығару
Ұсынылатын әдебиеттер мен оқулықтар
1. Орта жалпы білім беретін мектептің жаратылыыстану-математикалық
бағытындағы 10-11- сыныптарына арналаған бағдарламалар. Авторлары:
Башаров Р.Б., Тоқбергенова У.Қ., Қазақбаева Д.М., Байжасарова Г.З.,
Кронгардт Б.А. -Алматы, 2006.-23 б.
2. Физика және астрономия: Жалпы білім беретін мектептің 8-сыныбына
арналған оқулық. Өңд.2-бас./Б.М.Дүйсембаев, Г.З.Байжасарова,
А.А.Медетбекова.-Алматы: Мектеп баспасы, 2008.-256 б.
3. Решения и ответы к «Сборник задач по физике для 7-8 кл.
Общеобразовательных учреждений» В.И.Лукашика. М.: «Дом педагогики»,
2000.-168 с.
4. Кем В.И., Кронгарт Б.А. Физика және астрономия. Есептер мен жаттығулар
жинағы: Жалпы білім беретін мектептің 7-сыныбына арналған.-Алматы:
Атамұра.-2003.-80 б.
ӘДІСТЕМЕЛІК НҰСҚАУЛАР :
Есеп шығару – оқу үрдісінің бөліп алуға болмайтын бір бөлігі болып
табылады, себебі ол оқушыларға физикалық ұғымдарды қалыптастыруда,
физикалық құбылыстарды игертуде, олардың ойлау қабілетін дамытуда септігі
мол. Есептер шығаруды мынадай жағдайларда қолданады:
-мәселелік жағдайлар туғызғанда;
-жаңа мәлімет беруде;
-практикалық іскерлік пен дағдыларды қалыптастыруда;
-оқушылардың білімін (нақтылығын, тереңдігін) тексеруде;
-оқушылардың алған білімін бекітуде, материалды қайталауда;
-техникалық құралдардың жұмыс істеу принциптерін түсіндіруде;
-оқушылардың ығармашылық қабілеттерін жетілдіруде және т.б.
Есептерді шығарудың басты шарты – оқушылардың бойында физикалық
заңдылықтар жайында білім қорының болуы, физикалық шамаларды дұрыс түсінуі,
сондай-ақ оларды өлшеу тәсілі мен өлшем бірлігін білуі болып табылады.
Есептерді шығарудың міндетті шартына оқушылардың математикалық дайындығы да
жатады.
Есептерді шығару физикалық құбылыстарды бақылауды және
эксперименттерді жүргізуді қажет ететін белсенді танымдық үрдіс.
Эксперимент пен бақылау есептердің шартын анықтауға, жетіспейтін
мәліметтерді алуға, шамалар арасындағы байланыстылықты тағайындауға
мүмкіндік береді. Мұндай мақсаттарға суреттердің, графиктердің де септігі
бар. Есептерді шығару ойлау үрдісі болғандықтан – бұл талдау мен салыстыру
үрдісі.
Есеп шартын талдау – есепте берілген құбылыстың жалпы суреттемесін
көзге елестетуге мүмкіндік береді, осының салдарынан қарастырылып отырған
есепте қандай жағдайлар маңызды, қандай мәліметтер арасында байланыс орнату
керектігі анықталады. Берілген құбылысты түсіну үшін есеп шартына
байланысты кейбір мәселелерді қысқартуға болады. Мысалы, механикада көбіне
үйкеліс, геометриялық оптикада «жұқа» линзаның қалыңдығы ескерілмейді және
т.с.с.
Оқушыларда есеп шығару дағдысын қалыптастыруда есептің шартын жазу
техникасына қойылатын талаптың маңызы зор. Есеп шығару үрдісі күрделі, оны
мынадай кезеңдерге бөлуге болады:
1)есептің берілгенін оқып, жаңа терминдердің, қиын ұғымдардың
мағынасын түсіну;
2)есептің шартын қысқаша жазу, суреті болса салу;
3)есепті талдау, берілген есепте қарастырылатын физикалық процестер
мен заңдылықтарды түсіну, фиизкалық шамалардың арасындағы тәуелділіктерді
қарастыру, физикалық мағынасына көңіл аудару;
4)есеп шығарудың жосапарын құру (тәжірибе жасау), есепке керекті
тұрақтыларды және кестелік мәндерді жазу;
5)физикалық шамаларды СИ жүйесінде жазу;
6)ізделініп отырған физикалық шамамен берілген шамалардың арасындағы
заңдылықты тауып, оны жазу;
7)теңдеулерді құру және оларды шешу;
8)ізделініп отырған шаманы есептеу;
9)алынған жауапты талдау.
ПРАКТИКАЛЫҚ САБАҚ №11-12
Тақырып: Орта мектепте толқындық оптика, геометриялық оптиканың негізгі
ұғымдары мен мәселелерін меңгерту әдістемесі
Мақсаты: Орта мектепте толқындық оптика, геометриялық оптика тақырыптары
бойынша есептер шығару.
Жоспары:
1. Толқындық оптика есептерін шығару
2. Геометриялық оптика есептер шығару
Ұсынылатын әдебиеттер мен оқулықтар
1. Орта жалпы білім беретін мектептің жаратылыыстану-математикалық
бағытындағы 10-11- сыныптарына арналаған бағдарламалар. Авторлары:
Башаров Р.Б., Тоқбергенова У.Қ., Қазақбаева Д.М., Байжасарова Г.З.,
Кронгардт Б.А. -Алматы, 2006.-23 б.
2. Физика және астрономия: Жалпы білім беретін мектептің 8-сыныбына
арналған оқулық. Өңд.2-бас./Б.М.Дүйсембаев, Г.З.Байжасарова,
А.А.Медетбекова.-Алматы: Мектеп баспасы, 2008.-256 б.
3. Решения и ответы к «Сборник задач по физике для 7-8 кл.
Общеобразовательных учреждений» В.И.Лукашика. М.: «Дом педагогики»,
2000.-168 с.
4. Кем В.И., Кронгарт Б.А. Физика және астрономия. Есептер мен жаттығулар
жинағы: Жалпы білім беретін мектептің 7-сыныбына арналған.-Алматы:
Атамұра.-2003.-80 б.
ӘДІСТЕМЕЛІК НҰСҚАУЛАР :
Есеп шығару – оқу үрдісінің бөліп алуға болмайтын бір бөлігі болып
табылады, себебі ол оқушыларға физикалық ұғымдарды қалыптастыруда,
физикалық құбылыстарды игертуде, олардың ойлау қабілетін дамытуда септігі
мол. Есептер шығаруды мынадай жағдайларда қолданады:
-мәселелік жағдайлар туғызғанда;
-жаңа мәлімет беруде;
-практикалық іскерлік пен дағдыларды қалыптастыруда;
-оқушылардың білімін (нақтылығын, тереңдігін) тексеруде;
-оқушылардың алған білімін бекітуде, материалды қайталауда;
-техникалық құралдардың жұмыс істеу принциптерін түсіндіруде;
-оқушылардың ығармашылық қабілеттерін жетілдіруде және т.б.
Есептерді шығарудың басты шарты – оқушылардың бойында физикалық
заңдылықтар жайында білім қорының болуы, физикалық шамаларды дұрыс түсінуі,
сондай-ақ оларды өлшеу тәсілі мен өлшем бірлігін білуі болып табылады.
Есептерді шығарудың міндетті шартына оқушылардың математикалық дайындығы да
жатады.
Есептерді шығару физикалық құбылыстарды бақылауды және
эксперименттерді жүргізуді қажет ететін белсенді танымдық үрдіс.
Эксперимент пен бақылау есептердің шартын анықтауға, жетіспейтін
мәліметтерді алуға, шамалар арасындағы байланыстылықты тағайындауға
мүмкіндік береді. Мұндай мақсаттарға суреттердің, графиктердің де септігі
бар. Есептерді шығару ойлау үрдісі болғандықтан – бұл талдау мен салыстыру
үрдісі.
Есеп шартын талдау – есепте берілген құбылыстың жалпы суреттемесін
көзге елестетуге мүмкіндік береді, осының салдарынан қарастырылып отырған
есепте қандай жағдайлар маңызды, қандай мәліметтер арасында байланыс орнату
керектігі анықталады. Берілген құбылысты түсіну үшін есеп шартына
байланысты кейбір мәселелерді қысқартуға болады. Мысалы, механикада көбіне
үйкеліс, геометриялық оптикада «жұқа» линзаның қалыңдығы ескерілмейді және
т.с.с.
Оқушыларда есеп шығару дағдысын қалыптастыруда есептің шартын жазу
техникасына қойылатын талаптың маңызы зор. Есеп шығару үрдісі күрделі, оны
мынадай кезеңдерге бөлуге болады:
1)есептің берілгенін оқып, жаңа терминдердің, қиын ұғымдардың
мағынасын түсіну;
2)есептің шартын қысқаша жазу, суреті болса салу;
3)есепті талдау, берілген есепте қарастырылатын физикалық процестер
мен заңдылықтарды түсіну, фиизкалық шамалардың арасындағы тәуелділіктерді
қарастыру, физикалық мағынасына көңіл аудару;
4)есеп шығарудың жосапарын құру (тәжірибе жасау), есепке керекті
тұрақтыларды және кестелік мәндерді жазу;
5)физикалық шамаларды СИ жүйесінде жазу;
6)ізделініп отырған физикалық шамамен берілген шамалардың арасындағы
заңдылықты тауып, оны жазу;
7)теңдеулерді құру және оларды шешу;
8)ізделініп отырған шаманы есептеу;
9)алынған жауапты талдау.
ПРАКТИКАЛЫҚ САБАҚ №13-14
Тақырып: кванттық физика, атом және атом ядросы физикасының негізгі
ұғымдарын меңгерту әдістемесі
Мақсаты: кванттық физика, атом және атом ядросы физикасы бойынша есептер
шығару әдістерін меңгеру.
Жоспары:
1. Кванттық физика есептерін шығару
2. Атом және атом ядросы физикасы есептерін шығару
Ұсынылатын әдебиеттер мен оқулықтар
1. Орта жалпы білім беретін мектептің жаратылыыстану-математикалық
бағытындағы 10-11- сыныптарына арналаған бағдарламалар. Авторлары:
Башаров Р.Б., Тоқбергенова У.Қ., Қазақбаева Д.М., Байжасарова Г.З.,
Кронгардт Б.А. -Алматы, 2006.-23 б.
2. Физика және астрономия: Жалпы білім беретін мектептің 8-сыныбына
арналған оқулық. Өңд.2-бас./Б.М.Дүйсембаев, Г.З.Байжасарова,
А.А.Медетбекова.-Алматы: Мектеп баспасы, 2008.-256 б.
3. Решения и ответы к «Сборник задач по физике для 7-8 кл.
Общеобразовательных учреждений» В.И.Лукашика. М.: «Дом педагогики»,
2000.-168 с.
4. Кем В.И., Кронгарт Б.А. Физика және астрономия. Есептер мен жаттығулар
жинағы: Жалпы білім беретін мектептің 7-сыныбына арналған.-Алматы:
Атамұра.-2003.-80 б.
фӘДІСТЕМЕЛІК НҰСҚАУЛАР :
Есеп шығару – оқу үрдісінің бөліп алуға болмайтын бір бөлігі болып
табылады, себебі ол оқушыларға физикалық ұғымдарды қалыптастыруда,
физикалық құбылыстарды игертуде, олардың ойлау қабілетін дамытуда септігі
мол. Есептер шығаруды мынадай жағдайларда қолданады:
-мәселелік жағдайлар туғызғанда;
-жаңа мәлімет беруде;
-практикалық іскерлік пен дағдыларды қалыптастыруда;
-оқушылардың білімін (нақтылығын, тереңдігін) тексеруде;
-оқушылардың алған білімін бекітуде, материалды қайталауда;
-техникалық құралдардың жұмыс істеу принциптерін түсіндіруде;
-оқушылардың ығармашылық қабілеттерін жетілдіруде және т.б.
Есептерді шығарудың басты шарты – оқушылардың бойында физикалық
заңдылықтар жайында білім қорының болуы, физикалық шамаларды дұрыс түсінуі,
сондай-ақ оларды өлшеу тәсілі мен өлшем бірлігін білуі болып табылады.
Есептерді шығарудың міндетті шартына оқушылардың математикалық дайындығы да
жатады.
Есептерді шығару физикалық құбылыстарды бақылауды және
эксперименттерді жүргізуді қажет ететін белсенді танымдық үрдіс.
Эксперимент пен бақылау есептердің шартын анықтауға, жетіспейтін
мәліметтерді алуға, шамалар арасындағы байланыстылықты тағайындауға
мүмкіндік береді. Мұндай мақсаттарға суреттердің, графиктердің де септігі
бар. Есептерді шығару ойлау үрдісі болғандықтан – бұл талдау мен салыстыру
үрдісі.
Есеп шартын талдау – есепте берілген құбылыстың жалпы суреттемесін
көзге елестетуге мүмкіндік береді, осының салдарынан қарастырылып отырған
есепте қандай жағдайлар маңызды, қандай мәліметтер арасында байланыс орнату
керектігі анықталады. Берілген құбылысты түсіну үшін есеп шартына
байланысты кейбір мәселелерді қысқартуға болады. Мысалы, механикада көбіне
үйкеліс, геометриялық оптикада «жұқа» линзаның қалыңдығы ескерілмейді және
т.с.с.
Оқушыларда есеп шығару дағдысын қалыптастыруда есептің шартын жазу
техникасына қойылатын талаптың маңызы зор. Есеп шығару үрдісі күрделі, оны
мынадай кезеңдерге бөлуге болады:
1)есептің берілгенін оқып, жаңа терминдердің, қиын ұғымдардың
мағынасын түсіну;
2)есептің шартын қысқаша жазу, суреті болса салу;
3)есепті талдау, берілген есепте қарастырылатын физикалық процестер
мен заңдылықтарды түсіну, фиизкалық шамалардың арасындағы тәуелділіктерді
қарастыру, физикалық мағынасына көңіл аудару;
4)есеп шығарудың жосапарын құру (тәжірибе жасау), есепке керекті
тұрақтыларды және кестелік мәндерді жазу;
5)физикалық шамаларды СИ жүйесінде жазу;
6)ізделініп отырған физикалық шамамен берілген шамалардың арасындағы
заңдылықты тауып, оны жазу;
7)теңдеулерді құру және оларды шешу;
8)ізделініп отырған шаманы есептеу;
9)алынған жауапты талдау.
ПРАКТИКАЛЫҚ САБАҚ №15
Тақырып: мектепте арнайы салыстырмалық теория элементтерін меңгерту
әдістемесі
Мақсаты: арнайы салыстырмалық теория элементтері есептерін шығару әдісін
меңгеру.
Жоспары:
1. Арнайы салыстырмалық теория элементтері есептерін шығару
Ұсынылатын әдебиеттер мен оқулықтар
1. Орта жалпы білім беретін мектептің жаратылыыстану-математикалық
бағытындағы 10-11- сыныптарына арналаған бағдарламалар.
Авторлары: Башаров Р.Б., Тоқбергенова У.Қ., Қазақбаева Д.М.,
Байжасарова Г.З., Кронгардт Б.А. -Алматы, 2006.-23 б.
2. Физика және астрономия: Жалпы білім беретін мектептің 8-сыныбына
арналған оқулық. Өңд.2-бас./Б.М.Дүйсембаев, Г.З.Байжасарова,
А.А.Медетбекова.-Алматы: Мектеп баспасы, 2008.-256 б.
3. Решения и ответы к «Сборник задач по физике для 7-8 кл.
Общеобразовательных учреждений» В.И.Лукашика. М.: «Дом
педагогики», 2000.-168 с.
4. Кем В.И., Кронгарт Б.А. Физика және астрономия. Есептер мен
жаттығулар жинағы: Жалпы білім беретін мектептің 7-сыныбына
арналған.-Алматы: Атамұра.-2003.-80 б.
ӘДІСТЕМЕЛІК НҰСҚАУЛАР :
Есеп шығару – оқу үрдісінің бөліп алуға болмайтын бір бөлігі болып
табылады, себебі ол оқушыларға физикалық ұғымдарды қалыптастыруда,
физикалық құбылыстарды игертуде, олардың ойлау қабілетін дамытуда септігі
мол. Есептер шығаруды мынадай жағдайларда қолданады:
-мәселелік жағдайлар туғызғанда;
-жаңа мәлімет беруде;
-практикалық іскерлік пен дағдыларды қалыптастыруда;
-оқушылардың білімін (нақтылығын, тереңдігін) тексеруде;
-оқушылардың алған білімін бекітуде, материалды қайталауда;
-техникалық құралдардың жұмыс істеу принциптерін түсіндіруде;
-оқушылардың ығармашылық қабілеттерін жетілдіруде және т.б.
Есептерді шығарудың басты шарты – оқушылардың бойында физикалық
заңдылықтар жайында білім қорының болуы, физикалық шамаларды дұрыс түсінуі,
сондай-ақ оларды өлшеу тәсілі мен өлшем бірлігін білуі болып табылады.
Есептерді шығарудың міндетті шартына оқушылардың математикалық дайындығы да
жатады.
Есептерді шығару физикалық құбылыстарды бақылауды және
эксперименттерді жүргізуді қажет ететін белсенді танымдық үрдіс.
Эксперимент пен бақылау есептердің шартын анықтауға, жетіспейтін
мәліметтерді алуға, шамалар арасындағы байланыстылықты тағайындауға
мүмкіндік береді. Мұндай мақсаттарға суреттердің, графиктердің де септігі
бар. Есептерді шығару ойлау үрдісі болғандықтан – бұл талдау мен салыстыру
үрдісі.
Есеп шартын талдау – есепте берілген құбылыстың жалпы суреттемесін
көзге елестетуге мүмкіндік береді, осының салдарынан қарастырылып отырған
есепте қандай жағдайлар маңызды, қандай мәліметтер арасында байланыс орнату
керектігі анықталады. Берілген құбылысты түсіну үшін есеп шартына
байланысты кейбір мәселелерді қысқартуға болады. Мысалы, механикада көбіне
үйкеліс, геометриялық оптикада «жұқа» линзаның қалыңдығы ескерілмейді және
т.с.с.
Оқушыларда есеп шығару дағдысын қалыптастыруда есептің шартын жазу
техникасына қойылатын талаптың маңызы зор. Есеп шығару үрдісі күрделі, оны
мынадай кезеңдерге бөлуге болады:
1)есептің берілгенін оқып, жаңа терминдердің, қиын ұғымдардың
мағынасын түсіну;
2)есептің шартын қысқаша жазу, суреті болса салу;
3)есепті талдау, берілген есепте қарастырылатын физикалық процестер
мен заңдылықтарды түсіну, фиизкалық шамалардың арасындағы тәуелділіктерді
қарастыру, физикалық мағынасына көңіл аудару;
4)есеп шығарудың жосапарын құру (тәжірибе жасау), есепке керекті
тұрақтыларды және кестелік мәндерді жазу;
5)физикалық шамаларды СИ жүйесінде жазу;
6)ізделініп отырған физикалық шамамен берілген шамалардың арасындағы
заңдылықты тауып, оны жазу;
7)теңдеулерді құру және оларды шешу;
8)ізделініп отырған шаманы есептеу;
9)алынған жауапты талдау.
4 ЗЕРТХАНАЛЫҚ САБАҚТАРДЫ ӨТКІЗУ ЖОСПАРЫ
Тақырып: Мектеп физика кабинетін ұйымдастыру және жабдықтау (2 с.)
Мектеп физика кабинетін ұйымдастыру және жабдықтаумен танысу.
Тақырып: «Механика» бөлімі бойынша мектеп демонстрациялық экспериментті
дайындау және орындау» (4 с.)
Механика бөлімі бойынша демонстрациялық тәжірибелерді дайындау және орындау
техникасын үйрену.
Тақырып: «Молекулалық физика» бөлімі бойынша мектеп демонстрациялық
экспериментті дайындау және орындау (2 с.)
Молекулалық физика бөлімі бойынша демонстрациялық тәжірибелерді дайындау
және орындау техникасын үйрену.
Тақырып: «Электродинамика» бөлімі бойынша мектеп демонстрациялық
экспериментті дайындау және орындау (4 с.)
Электродинамика бөлімі бойынша демонстрациялық тәжірибелерді дайындау және
орындау техникасын үйрену.
Тақырып: «Оптика» бөлімі бойынша мектеп демонстрациялық экспериментті
дайындау және орындау (2 с.)
Оптика бөлімі бойынша демонстрациялық тәжірибелерді дайындау және орындау
техникасын үйрену.
Тақырып: «Атомдық физика» бөлімі бойынша мектеп демонстрациялық
экспериментті дайындау және орындау (1 с.)
Атомдық физика бөлімі бойынша демонстрациялық тәжірибелерді дайындау және
орындау техникасын үйрену.
5. СТУДЕНТЕРДІҢ ӨЗДІК ЖҰМЫСТАРЫ ТАҚЫРЫБТАРЫНЫҢ ТІЗІМІ
5.1. Механика бойынша есептерді жинақтау
5.2. Молекулалық физика және термодинамика бойынша есептерді жинақтау
5.3. Электр және магнетизм бойынша есептерді жинақтау
5.4. Оптика, кванттық физика, атом және атом ядросы бойынша есептерді
жинақтау
5.5. Физика бойынша презентацияларды дайындау (таңдалған 5 тақырып
бойынша)
5.6. Сабақ конспектілерін дайындау (таңдалған 5 сабақ бойынша).
-----------------------
Жылу алмасу
Конвекция
Ішкі энергия
Дененің барлық молекулаларының жылулық қозғалысының кинетикалық энергиясы
Дененің барлық молекулаларының өзара әсерлесуінің потенциалдық энергиясы
өзгерту тәілдері
Механикалық жұмыс істеу
Сәуле шығару
Жылу өткізгіштік
Кебу-сұйықтың бетінде болатын булану құбылысы.
Булану
Қайнау-сұйықтың барлық көлемі бойынша булану құбылысы.
электродинамика
электродинамиканың негізгі ұғымдары: электромагниттік өріс, заряд.
ток заңдары, электр тізбектері
өріс және заттың әсерлесуі
салыстырмалы теория элементтері
заттың электрлік қасиеттері
заттың магниттік қасиеттері
заттың оптикалық қасиеттері
әртүрлі ортаның электр өткізгіштігі
еркін
байланысқан
гравитациялық
электромагниттік
Ядролық күш өрісі
Материя
зат
өріс
электрлік
магниттік
айнымалы электрлік
айнымалы магниттік
электро-статикалық
стационарлық
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz