Энергияның сақталу заңы – энергия жоқтан бар болмайды бардан жоқ болмайды тек бір түрден екіншісіне түрленіп тұрады.

11.7 Механикалық тербелістер мен толқындарды үйрену әдістемесі

1. Механикалық тербелістер мен толқындарды үйренумен «Механика» бөлімі аяқталады. Бұл әдістеме бойынша ақталған.

Тербелістерді үйрену тербелмелі қозғалыстар туралы ұғым кіріспесінен басталады. Мысалдарды көре отырып бұл қозғалыстың негізгі физикалық сипаттамаларын келтіріп шығарады (периодты, жиілігі, амплитудасы) және олар арасындағы өзара байланыстарды үйренеді.

Тербеліс тепе – теңдік қалпынан шығарылған және өзінше қойылған жүйедегі тербеліске айтылады. Егер жүйеде үйкеліс болмаса онда еркін тербелістерге өзіндік деп атайды, себебі, олар тек жүйедегі параметрлерге тәуелді болған өз жиілігімен пайда болады.

Гармониялық тербеліс тербелістегі дененің координатасы косинус заңымен өзгеретін тербеліске айтылады. немесе механикалық гармониялық тербеліс деп әсер етуші күш ығысумен сыбайлас және бағыты тепе – теңдікке бағытталған тербеліске айтылады.

Тербеліс көздері: 1) дененің шеңбер бойынша бірқалыпты қозғалысы, математикалық маятник ( ) , серіппелі маятник ( ), тербелістің динамикалық теңдеуінен үдеудің ОХ осіндегі проекциясы және . Мұндағы , тұрақты шама болып серіппенің деформациясы мен жіптің вертикальдан ығысу бұрышына тәуелді болады, амплитуда , жылдамдық , бұдан .

Энергияның сақталу заңын пайдалана отырып , екендігін табамыз. ге алдын жүреді.

2. Еріксіз (мәжбүрлеуші) механикалық тербеліс деп – тербелмелі жүйенің тербелісі периодты түрде өзгеріп тұратын сыртқы күштер әсерінде болатын тербеліске айтылады. Бұл тербелісте резонанс құбылысы пайда болуы мүмкін. Резонанс болмауы үшін системаға делепфер – сөндіргіштер орнатылады,

3. Механикалық толқындар деп тербелмелі қозғалыс күйі бір тербеліп жатқан денеден екіншісіне өтуіне айтылады. Бұл құбылыс денелер арасында байланыс бар болса ғана болады, байланыс табиғаты түрліше болуы мүмкін. Қатты денелердің, сұйықтықтағы, газдағы элементар бөлшектері арасындағы серпімділік күші.

Қума толқындар – толқынның таралу бағытымен ортаның сығылу – созылу немесе жиналу, жойылу арқылы болатын таралушы серпімді толқындарға айтылады.

Көлденең толқындар деп – толқынның таралу бағытына перпендикуляр таралушы серпімділік толқындарға айтылады.

Толқындарды сипаттаушы физикалық шамалар:

• толқын ұзындығы

• толқын фазасы

Мектеп физика курсындағы «Молекулалық физика» тарауы және оның құрамы мен мазмұны

1. Бұл тарауда оқушылар сапасы жағынан жаңа болған материальдық обьекті үйренеді. Жүйе, өте көп болған бөлшектерден (атом және молекулалардан), жаңа пішіндегі қозғалыстан (жылулық) және оған сәйкес энергиядан (ішкі энергиядан). Көп болған бөлшектердің өздерін қалай тұтыларын статистикалық заңдамаларды, жылулық процесінің қайтымсыз екендігімен танысады. Қайтымсыз процестегі жылулық тепе – теңдігі, температура, жылу машиналарының істеу принциптерін үйренеді.

Бөлімде энергетикалық көзқарастың жаңа түрлері энергияның сақталу заңдары жылулық процестер арқылы түсіндіріледі.

Молекула және атомдар материаның заттың пішіні болып әлемде нақты барлық олар массаға, импульске, энергияға ие. Олардың қозғалысы жылулық қозғалысы болып оны статистикалық заңдармен түсіндіріледі. «Молекулалық физика» оқушыларда әлемге ғылыми көзқарасты оятады. Үлкен тәрбиелік политехникалық мәнге ие т.с.с.

2. «Молекулалық физика» тарауы газ заңдарын үйренуде екі құрамға ие: индуктив және дедуктив;

Газ заңдарын индуктив үйренуден бастап молекуляр – кинетикалық теориясының негізгі күйлерін сбағалы деңгейде қаралады, соң термодинамикалық кейбір мәселелері мен газ заңдарын эмпирикалық жолмен енгізеді және молекуляр – кинетикалық көріністерді термодинамикалық әдіспен түсіндіреді.

Бұл жағдайда бөлім мынадай құрамға ие.

• молекуляр – кинетикалық теорияның негізгі орны;

• термодинамика негізі (жылулық тепе – теңдік, күй параметрлері, температура, газ заңдары, абсолют температура, термодинамиканың бірінші заңы);

• идеал газдың молекуляр – кинетикалық теориясы (молекулалардың орташа кинетикалық энергиясының өлшемі);

• газ, сұйық, қатты дене қасиеттері және олардың бір – біріне түрленді.

Оқушыларға газ заңдарын үйренуде эмпирикалық жандасу өте қолайлы, себебі ол абстракт пікірлеудің жоғарғы деңгейін талап етпейді, оны қолдану ұғымдарымен көріністерді сезімтал – конкрет негізде үйретеді, физиканың өркендеу жолдары мен газ заңдарының ашылу теорияларын таныстырады. Индуктив жандасудың кемшілігі идеал газ қасиеттерін түсіндіруде молекуляр – кинетикалық теорияның мүмкіншіліктерін толық пайдалануға болмастығында.

Дедуктив жандасуда – бастап идеал газдың молекуляр – кинетикалық теориясын үйренеді: оның негізгі теңдеуін ( ) шығарады, пастулат арқылы немесе пікірді эксперименттер арқылы ( ) молекуланың орташа кинетикалық ән – сынық температурамен тәуелдігін табады, идеал газдың күй теңдеуін келтіреді немесе . Соң термодинамика заңдарына және бірінші заңының изопроцестерге қолдануына өтеді.

Бұл жағдайдағы бөлім мынадай құрамға ие:

• молекуляр – кинетикалық теория негізі

• температура

• газ заңдары, идеал газдың күй теңдеуі

• термодинамиканың бірінші заңы, газ, сұйық, қатты дене қасиеттері. Бұл жанасу индуктивтікке қарағанда көптеген мәселелерді шешеді.

Жылулық құбылыстардың статистикалық және термодинамикалық әдістерін үйрену.

Құбылысты статистикалық әдіспен үйренудің маңыды жағы керекті мен кездейсоқ уақиғалардың қатынасы туралы диалектикалық материализм көзқарасымен сәйкес келуінде. Әрбір молекуланың қозғалысы классикалық механика заңдарына бойсынады, бірақ оның әрбір уақыт мезетіндегі өзіні тұтуы, көптеген себептерге тәуелді болып оларды есепке алу мүмкін емес. Кездейсоқ уақиға берілген жағдайларда бұл уақиға болуы да, болмауы да мүмкін. Олар мынадай белгілерімен сипатталады: а) кездейсоқ уақиғаны нақты болжай алмастығымен, б) кездейсоқ уақиғаны келтіруші, көптеген себептердің барлығымен, в) оларды жинақталған ұжымда ғана процесстің жүруін болжау мүмкіндігімен. Г) кездейсоқтағы процессті болжауға математикалық өрнектерді қолдай алу ықтималдығымен.

Ықтималдық – түрлі жағдайдағы өзгерістердің пайда болу мүмкіндігін санды сипаттаушы. Ықтималдық қанша көп болса берілген өзгерістер де сонша көп болып тұрады. Егер N – барлық өткізілген сынаулар саны болса ∆N – берілген өзгерістің болу ықтималдығы теңдеуімен анықталады.

N – системадағы барлық бөлшектер саны, ∆N – берілген күйде тұрушы бөлшектер саны.

Молекулалардың жылдамдықтарының орташа квадраттық мәнін табу теңдеуі:

Бірақ , ал , , болып және үш ось бойынша молекула қозғалысының бағыттары тең ықтималдығы болғандығы үшін болады да

келіп шығады. Классикалық статистика ХІХ ғасырда келіп шыққан.

2.Термодинамика – феноменологиялық теория болып макроскопиялық денелердің ішкі түзілісні ескермеген түрде макроскопиялық денелердің қасиеттері мен құбылыстарын үйренеді. Термодинамиканы ғылым ретінде 1827ж С. Карно өзінің «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу» деген еңбегінде танысқан.

Термодинамикалық әдіс негізінде – термодинамикалық жүйе, бұл жүйенің күйі, күйдің термодинамикалық параметрлері, тепе – теңдіктегі күй ұғымдары жатады.

Термодинамикалық жүйе деп – сыртқы денелермен және ішкі денелер жиынтығы арасында бір – бірімен энергия алмасуы болатын денелерге айтылады. Тұйықталған жүйе түсіншесі абстракталған болып модель ретінде қабылданады.

Молекулалы-кинетикалық теорияның негізін үйрену әдістемесі.

Тақырыптың орталық ұғымы - молекула, тікелей күзетілмейді. Оның барлығы эксперимент және тәжірибелерде білу мүмкін, себебі ол микроәлемге жатады. Броун қозғалысы арқылы молекуланың барлығымен бірге қозғалысын үйрену мүмкін. Ол қозғалыстың себептерін Броуыннан 80 ж кейін А.Эйнштейн және М. Смолуховскийлер броун қозғалысының теориясын құрды, ал Ж. Перрен экспериментте дәлелдеді.

Броун қозғалысынан келіп шығатын қорытынды: а) бөшектердің броуындық қозғалысы олар асылып тұрған зат молекулалары түрткісінен пайда болады, б) бұл қозғалыс үздіксіз және тәртіпсіз болып осы осы асылған бөлшектік заттың қасиеттеріне тәуелді, в) бұл қозғалыс бөлшек жүрген ортаның молекулаларының қозғалысының барлығын үйретеді, г) бұл қозғалыс молекуланың барлығын, олардың қозғалысы үздіксіз және тәртіпсіз түрде болуын көрсетеді, мұны 1911 ж француз физигі Дюнуайе тәжірибеде көрсетті. Молекулалар түрлі бағыттарда қозғалып, егер соқтығысулар болмаса олардың қозғалысы бірқалыпты түзу сызықты болады.

Перрен тәжірибесі. Ол 0,0001 см қалыңдықтағы түрлі эмульсия қабаттарындағы тамшылар санын табу жолымен оның массасын анықтаған. М: судағы смола тамшысының m=8.5*10^-8 кг, ал тамшы биіктігі атмосферадағыға қарағанда су түбінде екі есе кем болып h=3*10^-5 м екендігін анықтаған. Смола тамшысы өзін атмосферада да, суда да бір түрлі сезеді.

Егер біздің атмосфера тек оттегінен құралған болса H=5км S₀ жер бетіндегіден 2 есе кем болған болар еді. сыбайластығын жазып екендігін табамыз. Анықталған оттегі молекуласының m₀=5,31*10^-26 кг ал m_n=3,3*10^-27 кг.

1. Идеал газ деп – молекуляр – кинетикалық теория тұрғысынан қарағанда – молекулалар материальдық нүкте ретінде, бір – бірімен қашықтықта әсерлеспейтін, ал соқтығысуы абсолют серпімділік заңына бойсынатын газдарға айтылады. Газ молекулалары арасындағы өзара әсерлесу күштері қатты, сұйықтарға қарағанда 10 миллиондаған есе кіші. Бұл модель тек газ «тепе – теңдік күйде» тұрғанда ғана «істейді». Себебі, молекулалардың жүгіру жолдары молекулалар концентрациясына кері пропорционалдығында , r₀ – молекуланың эффекті в радиусы идеал газда ол нольге тең, соның үшін . Сонда жылулық тепе – теңдікте тұрған газ өлшемсіз және өзара әсерлеспейді.

2. Молекуляр – кинетикалық теорияның негізгі теңдеуін келтіріп шығару үшін Ньютонның екінші заңы бойынша күш импульсінің дене испульсі өзгерісі теңдеуін жазамыз: Ал қысым яғни қысым уақыт ішінде молекулаларды қабырғаға соқтығысуы кезінде алған импульстер шамасымен анықталады.

Газ заңдарын үйрену әдістемесі.

1. Газ заңдар индуктивтік үйрену әдістері және дедуктивтік тәсілдермен үйреніледі. Газ заңдарының тізбектілігі түрліше болуы мүмкін, бірақ барлық кездегідей Бойль – Мариотт заңынан басталады, себебі ол тарихта бірінші ашылған.

Газ заңдарын үйренудің бірыңғай режесін келтіру мүмкін.

• процесті анықтау;

• процестің жүру шарты;

• заңның формуласы және оны келтіру;

• заңның әділеттілігін эксперименттік зерттеу;

• бекітілген тәуелділікті молекуляр – кинетикалық негіздеу;

• заңның қолдану шекаралары.

Бойль – мариотт заңын үйренуде экспериментті баяу өткізу керек, мұнда Т = const P,V,V,T және P,T графиктері көріледі. V – артқан сайын n – кемиді соған сәйкес Р да кемиді. Шарль заңында V = const Т₀-дегі Р₀ – еске сақтай отырып үйрену керек, Клапейрон – Менделеев теңдеуін үйренуде жоғарыда айтылған заңдарға сәйкес Шарль заңын былайша жазамыз.

Термодинамиканы үйрену әдістемесі.

Түрлі энергия формолары бар, олардың әрбірі материяның анық бір қозғалысына тән, мысалы, механикалық қозғалысқа механикалық энергия, электр зарядтарының қозғалысына электр және магнит өрістерінің энергиясы, жылулық қозғалысымен ішкі энергия және т.с.с.

Термодинамикадағы ішкі энергия деп- оның тек ішкі күйімен анықталатын энергияға айтылады. Ішкі энергия дене күйінің біржақтамалық функциясы болып ол P,V,T анықталады. Бір күйде тек бір ғана өзінің ішкі энергиясы болады.

Қазіргі күндегі физикада ішкі энергия деп- молекуланың тәртіпсіз және өзара әсріндегі энергияларының және молекуланы құраушы бөлшектердің қозғалыс энергиясы мен бөлшектер арасындағы өз ара әсер энергияларының жиындысына айтылады.

Термодинамиканың бірінші заңы энергияның сақталу заңы принципі негізінде түсіндіріледі. Бұл заң XIX ғасырдағы 3 үлкен ашылған жаңалықтардың бірі.

Егер жүйе консерватив болмаса, онда механикалық энергияның бір бөлігі ішкі энергияға түрленеді, ал жүйенің толық энергиясы сақталып қалынады.

Температура ұғымының қалыптасуы.

Температура ұғымы тек физикадағы ғана болмай жаратылыстанудағы фундаменталь ұғым болып табылады. Ол өте күрделі және физикалық құбылыстарды ашық айдын көрсетеді. Ол күйдің макроскопиялық параметрі болып тек молекуляр-кинетикалық теория арқылы ғана ашылады. Статистикалық заңдылықтар арқылы тепе-теңдік түрлерінің ерекшесі, ал термодинамикалық күйдің тепе-теңдігі барлығы температура ұғымыны ендірілді.

Көне заманнан температура ұғымын түсінуге әрекет қылғанмен, XVIII ғ. Дейін бұл ұғымның тек сандық қатнасы ғана орнатылған. Температураның тарихи ұғымы сезгірліктен келіп шықты.

Термометрлердің енгізілуі ғылым үшін үлкен мәнге ие болды. Себебі, жылулық құбылыстарды сандық түрде үйрену мүмкіндіктерін туғызды, температура ұғымы пайда болды.

Температура ұғымының қалыптасу этаптары.

Оқушылар бірінші рет температура ұғымы туралы жаратылыстану курсынан алады. Мұнда термометрлерді түзілісі және істеу принциптері үйреніледі де температураны амалда өлшейді.

Физиканың базалық курсында температура туралы сапалы деңгейде оның денені құрап тұрған молекулаларының қозғалысына сай кинетикалық энергиямен байланысты екендігіне көз жеткізеді. Цельсий шкаласының құрылуы принциптерін үйренеді. Соң зертханалық жұмыстарда температураны өлшеуді біле бастайды.

Жоғарғы сыныптарда температура ұғымы жайлап үйреніледі, бірінші сапалы деңгейді, соң идеал газдың теориялық негіздерін үйрене отырып ол білімді температураны өлшеуге қолдайды.

Температура физикалық шама болып ол жүйенің барлық бөліктеріндегі жылулық тепе-теңдігін сипаттайды. Тепе-теңдіктегі күйде тұрған жүйенің барлық нүктелеріндегі температура бірдей болады.

Соң температураның статистикалық мәнін ашады, тепе-теңдіктегі күйде дененің барлық молекулалары үшін бірдей, яғни температура- жүйедегі молекулалардың тәртіпсіз қозғалысының орташа кинетикалық энергиясының өлшемі.

Мектеп физика курсындағы Электродинамика” бөлімі.

“Электродинамика” мектеп физика курсындағы күрделі бөлімдердің бірі болып мұнда электр және магниттік құбылыстарды, электромагниттік тербелістер мен толқындар олардың түрі және таралу жылдамдықтары ( радиобайланыс, телефондар ) және олардың қасиеттері туралы ұғымға ие болады.

Бұл таруды оқып үйренгенде оқушылар Ленц, А.С.Попов, П.Н.Лебедев, Д.М.Мандельштам, А.Ф.Иоффе,Фарадей, Ампер, Лоренц, Кулон және т.с.с. ғалымдардың еңбектеріне үлкен көңіл беруі керек.

Тарау бойынша есептер шешуді оның мәндерін талдауды біле отырып өздерінің шығармашылық қабілеттерін асырулары шарт.

Мектеп электродинамика курсы өзінің абстрактігі және оқу материалының күрделілігімен айырылып тұрады, оны оқытуда көрнекіліктерге көңіл бөлу керек: физикалық эксперимент, модельдік келтірулер және аналогия, ЭЕМ-дағы модельдерді қоса, экрандық қолданба, схемалар, кестелер және т.б.

Мектеп курсында үйренілетін “Электродинамика” бөлімінің негізгі ұғымдарын ғылыми әдістемелік талдау.

Токтар, кернеулер, электр тізбектері т.б. туындылар олардың негізінде электр заряды жатады. Олар оң және теріс болып оң таңбалысы –протон, позитрон, ал теріс таңбалыларға электрон жатады. Зарядтың сандық анықтамасы денелермен өзара әсер күшімен белгіленеді.

Электр заряды абсалют (инвариант) ол санақ жүйесінің таңдауымен байланысты емес, атом ядросындағы электрондардың қозғалыс жылдамдығына тәуелді емес, соның үшін түрлі химиялық реакцияларда электр заряды пайда болмайды. Мұнда негізгі ролді электрон белгілейді.

Электр зарядтың дискреттілігін Иоффе-Милликен тәжірибесі көрсетті.

Электродинамиканы макроскопиялық, микроскопиялық және квантты электродинамикаға ажыратады. Орта мектепте оның 1-ші бөлімі үйреніледі. Максвелл электродинамикасы болып механикадағы Ньютон заңдары, термодинамикадағы термодинамика заңдары сияқты ролді атқарады. Бұл теңдеулер электр өрісі векторымен анықталатын электр өрісі теңдеуі және магнит өрісі кернеулігінің индукциясы . Максвелл теориясында орта қасиеттері 3 шамамен сипатталады: диэлектрлік өтімділігімен ε, магниттік өтімділігімен μ және меншікті электр өткізгіштігімен γ.

13.2 Электродинамиканың негізгі ұғымдарын қалыптастыру.

Базалық және жоғарғы сыныптарда электромагниттік өріс ұғымын және электромагниттік құбылыстар ұғымын қайталай отырып электродинамиканың ерекшеліктерін Ньютон механикасымен салыстыра отырып талдайды. Күштердің өзара әсерлесу кезіндегі берілу жылдамдығы шекаралы екендігін заряд А нүктеден А¹ өткенде В нүктедегі зарядқа әсер етуші күш лезде болмай белгілі бір уақыт өткеннен соң болуын көреміз.

А¹ А В

Себебі, электр зарядтары арсындағы өзара әсер артады да кеңістікте де шекаралық жылдамдыққа ие болады.

Электромагниттік өрістің негізгі сипаттамалары:

- электр өрісінің кернеулік векторы

- магнит өрісі индукциясының кернеулік векторы

Олар бір-бірімен перпендикуляр орналасқан.

Электр заряды деп- атомның немесе олардан тұратын өткізгіш дененің басқа электрленетін денелерге әсер ету қабілетіне ие болуына айтылады.

Электромагниттік өрістің түрлі көріністерін (пайда болуын) үйрену әдістемесі.

Электростатиканы үйренуде басты ұғым болып, электр заряды және электр өрісі болып саналады, бірақ оларды үйрену үшін Кулон заңымен суперпозиция принципін білу қажет.

Электростатикалық өріс -тыныштықта тұрушы зарядтар өрісі болып ол потенциалды, яғни құйынды емес бұл кулон күшімен нүктелік заряд үшін оның кез-келген нүктесіндегі потенциалы формуласын шығару мүмкін:

Жұмыс зарядтың орын ауыстыруындағы траекториясына байланысты емес тек орын ауыстыруына немесе потенциалдар айырмасына және заряд мөлшеріне байланысты болады.Суперпозиция принципі деп- әрбір зарядтар әсерін берілген зарядқа топтау мүмкіндігіне айтылады. Тогы бар өткізгіштің электр өрісін стационарлы электр өрісі деп атайды , ол өткізгішті электр көзіне қосқанда пайда болады, біріншіден ондағы Е екі түрлі бағытта болады. 1-шісі өткізгіштің бетіне перпендикуляр, екіншісі өткізгіш бойымен болып электрондарды өткізгіш бойымен тәртіпті қозғалтып электр тогын туғызады. Бұл ток тұрақты болады себебі электрондар қозғалысы бірқалыпты, электромагниттік өрістерде ерекшелесе болады.

Арнайы салыстырмалы теория элементтерін үйрену әдістемесі.

1. Орта мектеп программасында АСТ 1972 ж енгізілді. Оның себебі, қазіргі күннің талабы еді. Соңғы 10 жылдарда АСТ қорытындылары кеңінен қолданылуда. Олар Эйнштейннің үш постулатына негізделген:

- барлық ИСЖ-лер теңдікке ие; барлық ИСЖ-лардағы механикалық және басқада барлық табиғат құбылыстары бірдей өтеді.

ИСЖ-да өткізілетін ешқандай физикалық тәжірибелермен бұл жүйенің қозғалыстағысын немесе тыныштықтағысын дәлелдей алмайсың.

- Барлық ИСЖ-дағы барлық физикалық заңдар бірдей. Барлық осы керілулері эквивалентті болғанымен үшіншісі ең керекті болып саналады, себебі құбылыстың мазмұнын көрсетеді. 2-ші постулатты ең дұрысы- жарық жылдамдығы ИСЖ және ИЕСЖ –да да бірдей, жарық көзінің жылдамдығынада, күзетушінің жылдамдығынада тәуелді емес.

2. АСТ кинематикасы :

• жылдамдықтарды қосумен

Ū= Ū¹+υ = = C

немесе

.

• масштабтың қысқаруы

• кеңістік бойынша ажыратылған уақиғалардың бірмезеттегі ( ИТ)=Т_{әлемдік} Т_жерлік

• уақыттың баяулануы .

2. АСТ динамикасы

• шексіз уақытта әсер етуші күш және жылдамдық қалаған шамасын алуы мүмкін. v=v₀+at. a=F/m;

v=v+F/m t.

- дене жылдамдығы артқан сайын артып барады. υ~c болғанда шексіз артады.

• дене импульсі , фотон импульсі .

• Динамиканың 2-ші заңы .

• Масса мен энергияның байланысы υ‹‹c классикалық механикада және .

• АСТ энергияның сақталу заңы: дененің өзіндік және кинетикалық энергиясының қосындысы өзгермес болып толық энергияны береді. .

.

“ Кванттық физика ” бөлімі және оны үйренудегі әдістеменің ерекшеліктері

Кванттық физика – микробөлшектердің қозғалыстарын, күйлерін үйренудегі негізделген тәсіл, микроәлемдік заңдарды және өзгеше болған қасиеттерін ашып беруші физикалық теорияболып саналады. Кванттық механика әдістері кванттық электроникада, қатты денелер физикасында және қазіргі күнгі химияда кеңінен қолданылады. Одан тыс оны жоғары энергиялы физикада атом ядросының құрамымен элементар бөлшектердің қасиеттерін үйренуде қолданылады.

Кванттық физика теориясы арқылы жарықтың толқындық қасиеттері кеңінен үйренілді.

Кванттық физикаға өз еңбектерін енгізген ғалымдар: Э.Резерфорт, Н.Бор, П.Кюри, М.Склодовская-Кюри, М.Лауэ, Луи-де Бройль, В.Гейзенберг, В.Паули, П.Дирак, Э. Шредингер, т.б

Бұл бөлімді үйркну әдістемесінің ерекшелігі материалдың арнайылығымен мектеп физикасындағы бөлімдермен анықталады.

Жарықтың дуализмдік қасиеттерін үйрене отырып жарық қай кезде бөлшек, қай кезде толқын қасиетімен әсер етуін үйренеді.

Жарық әсерін үйренуде тәжірибелерге сүйене отырып жарық қысымы, фотоэлементтер және олардың қолданылуы, тректер және олардың пайда болу себептері, элементар бөлшектер, оларды тіркеу әдістері т.с.с көрсете білуі керек.

Жарықтың кванттарды үйрену әдістемесі.

Фотоэффект – ЭМ сәулелендіру әсері астында металдардан электрондардың шығуы (эмиссиясы) құбылысына айтылады. Бұл құбылыс амалда инерциясыз. Шығатын электрондар саны түсетін жарықтың интенцивтігінен (қарқындылығынан) анықталады, электрон жылдамдығы интенсивтікке байланысты болмай, тек жарық жиілігіменанықталады.

Фотоэффект төрт түрлі заңмен түсіндіріледі:

• Қаныққан фототок күші жарық интенсивтігіне сыбайлас.

• Фотоэлектрондардың бастапқы максималь жылдамдығы жарық жиілігінен анықталады, интенсивтікке байланысты емес.

• әрбір зат үшін фотоэффекттің фототогының қызыл шекарасы болады.Яғни қызыл сыртқы фототок болады.

• Фотоэффект амалда инерциясыз.

Фотоэффектті үйрену әдістемесі:

• Фотоэффект құбылысымен оқушыларды таныстыру Герц тәжірибесі арқылы оның ашылу тарихын сөйлеу.

• Бұл құбылыстың заңдылықтарын іздеу туралы әңгімелеу Столетовтің зерттеулерін пікірлеу.

• Фотоэффекттің негізгі заңдарымен танысу.

• Жарық кванттары гипотезасын енгізу.Эйнштейнеңбектерін түсіндіру.

• Кванттың тарапынан фотоэффекттің барлық заңдылықтарын түсіндіру.

• Жарық табиғаты турасында кванттың теория қорытындысы.

• Вакумды және жартылай өткізгішті фотоэлемменттер.Фотоэффектіні техникада қолдану.

Фотоэффектінің негізгі қорытындысы:

• Жарық әсерінде тек теріс зарядталған металлдар разрядталады. Яғни берілген шарттарда ғана жарық металдан электронды ыршытып шығара алу қабілетіне ие.

• Разряд жарық түсісімен басталады, яғни фотоэффект инерционды емес.

• Фотоэффектің барлығы металл тегімен бетінің өңделуіне және сәуленің спектралды түзілісіне , разряд жылдамдығына, бірлі уақытта түсетін жарық энергиясына тәуелді.

Комптон эффкті, жарық қысымы , жарықтың химиялық әсері тақырыбтарын үйрене отырып фотоэффект құбылысын және терең үйренеміз.

1923 жылы АҚШ Физигі А. Камптон түсіп жатқан жиіліктерімен (толқын ұзындықтыры) мен шашыраған жиіліктер (толқын ұзындықтары ) арасындағы айырма тек қана шашырау бұрышына тәуелді екенін тапты. Камптонэффекті “жеңіл” заттардан шашырап шыққан рентген сәулелерінің жиілігінің өзгерісі түсіп жатқан сәуленікінен қандай болуын тапқан, бұл өзгеріс зат атомындағы сыртқы электрондардың ядромен әлсіз байланысу ерекшелігімен түсіндіріледі.

Алынған тәуелділік .

m₀ –бөлшек массасы , . – Комптонның толқын ұзындығы . - түскен сәуленің ұзындығы. Комптонды шашыраудың механизмі : - мәжбүрлеуші тербелістің зат атомындағы электронның түсіп жатқан толқынның Еәсерінде “тербеліске ұмтылуы” арқылы жаңадан туылған толқын ұзындық болуында. Бұл лезде шашыраған сәуленің жиілігі түсіп жатқанымен сәйкес келуі керек.Рентгенттік фотон энергиясы , массасы m_ф= импульсі p=mc= , электронның соқтығысқанға дейінгі энергиясы .

Атом түзілісін үйрену әдістемесі.

Атом түзхілісін жоғарғы сыныптарда Резерфор тәжірибесі және атомның планетарлық модемнен бастайды.Атом түзілісін радиоактивтіктен бастаған дұрыс болады.Себебі радиоактивтік ыдырау заңын ядроның түзілісімен қасиеттерін білдіре отырып атом түзілісінің өте күрделі екендігіне көз жеткізеді. және радиоактивті сәулелерді үйрене отырып, олардың сипаттамаларын, масса, энергияларын келтіреді.

Мысалы, қалыңдығы 1 мкм атом фольтадан ұшып өтуде өз жолында неше -бөлшекті ұшыратады?

, бұл дегеніміз -бөлшек 10000- дай атомдар арқылы әсерлеспей өтеді екен, яғни атом түзілісі Томсон айтқандай біртұтас болмай атомдар өзара 10^-10 м қашықтықта орналасқан болар екен.

Резерфорд моделінің кемшіліктерін 1913 жылы Н. Бор өзінің 3 пастулатымен толықтырады:

• 1-ші пастулаты атом тек арнайы стационарлық күйлерде бола алады да, әрбір күйде өзінің белгіленген энергиясы болады. Бұл күйдегі атомдар энергияны шығармайды. Электрон ядроға қанша жақын болса бұл стационарлық күйдегі атом ең кіші энергиялы болады. Орбита радиюсы артқан сайын стационарлық күйдегі атомның энергиясыда артады.

• 2-ші пастулат (жиәліктер ережесі). Атмбір стационарлық күйден екіншісіне өткенде атом не энергия шығарады немесе жұтады, бұл бір фатонның жұтатын немесе шығаратын энергиясы стационарлық күйлердің энергиясының айырмасына тең болады.

Бұл пастулатта Энштейн бастаған, Планк бекіткен кванттық теорияда негізделді.

• 3-ші пастулатта стационарлық күйдегі атом энергиясына сәйкес келетін мүмкіндікті орбитаның радиюсын табу. Бұл үшін Квантталу ережесін көрсету, қандайда бір шама h- қа еселік болуы керек деп есептеледі, оған импульс моменті mvr алдында

Сызықты спектрлер. Спектр деп торға түскен толқынға айтылады. Газ су тегі арқылы электр зарядын өткізсек ол сәуле береді (жанады), оны спектроскоп немесе дифракциялық тор арқылы көрсек көрінетін спектор шекарасында бірнеше жарық спералдық сызықтарды көреміз.Олар жеті түрлі реңдегі сәулелер спектрі болып бірінен екіншісіне өтуде анық шекарасы болмайды.

hv=E_m-E_n мұнда m>n себебі n=m+1 болып жүреді.

Швицариялық мектеп оқытушысы Н.Бальмер су тегі атомдарының сәуле шығаруындағы жақсы көрінетін сызықтарының жиіліктері.

арқылы есептелуін анықтады.

Ридберг тұрақтысы делінеді.

Атом ядросының үйрену әдістемесі.

1.Атом бөлінбестігін бұзған радиоактивтік құбылыс және 1910 ж. ағылшын ғалымы Ф:Содди ашқан изотоптары ядроның атом массасы 1 тең болған протондардан тұратынын, бірақ β, γ сәулелердің барлығы ядро құрылысын одан да күрделі екендігін көрсетеді.

1932 ж. ағылшын физигі Д:Чедвик жаңа элементар бөлшек нейтронды ашты.В:Гейзенберг ядроның протон- нейтронды модулін ұсынды.

2.

- масса ақауы, 1м.а.б үшін байланыс энергиясы Е_б=931МэВ=9.31*10⁸эВ.

3. Изотоптар деп- ядродағы электрондар санының протондар санынан өзгеріп қалуына айтады. Ядролық реакция деп- ядролардың бір-бірімен немесе басқа элементар бөлшектермен өзара әсерлеседі, нәтижесінде атом ядросының түрленуіне айтылады.

4. Элементар бөлшектерге: фотон, протон, нейтрон, электрон т.б. кіреді . мектепте олардың массаларын электр зарядын және орташа жасау уақытын оқытады.

Қазірде 400-ге жуық элементар бөлшектер табылған оларды жасанды түрде де алады.

Негізгі әдебиеттер: [1,2,3,5,8,10]

Қосымша әдебиеттер: [11-20,22,23,29,30]