Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Психодидактика. Ч.12. Демонстрационно-технический подход в системном усвоении знаний. Учебно-методическое пособие
.pdf
Для наглядности демонстрации ещё следует сделать эти тела та-
nS
S
S
S
3
2
S
кой высоты, чтобы их вес был равен целому числу делений на шкале
динамометра. Лучше всего, если вес каждого из них будет равен
1 ньютону. В результате можно получить стандартную процедуру получения новой физической величины – давления.
Желательно подобрать площадь опоры этих фигур так, чтобы она
тоже была бы равна целому числе квадратных сантиметров. В результате эксперимента получим ряд отношений.
Составим ряд отношений силы давления к площади опоры этих
тел.
Запишем отношение силы давления к площади опоры тел в каждом случае (сила давления – это сила, направленная перпендикулярно
площади опоры):
F
3
2
F
F
nF
...
const
.
Задаём себе ряд вопросов.
Что характеризует данное отношение?
1. Характеризует ли оно силу давления тела на опору? Нет! Сила
давления увеличивалась, а отношение давления к площади опоры оставалось постоянным.
2. Характеризует ли данное отношение площадь опоры? Нет!
Площадь опоры увеличивалась, а отношение силы давления к площади опоры оставалось постоянным.
3. А что в этом опыте не менялось? Не менялось какое-то свойст-
во тела, характеризующее его воздействие на опору. Назовём его
«давление»и обозначим буквой p. Таким образом, нами получена
формула давления тела на площадь опоры.
F
p
Как мы уже говорили, для успешного усвоения знаний о физических величинах можно рекомендовать, как минимум, шесть элементов
знания о каждой из них, которые обеспечивают полное понимание
сущности данных физических величин.
21
1. Формула давления.
S
F
,
p
где p – давление, F – сила давления, S – площадь опоры тела.
2. Формулировка давления.
Давлением называется физическая величина, равная отношению
силы давления тела на подставку к площади опоры тела.
3. Физический смысл давления.
Давление показывает, какая сила давления действует на единицу
площади опоры.
4. Что принято за единицу давления (вообще, в любой системе
единиц)?
За единицу давления принято такое давление, при котором на
единицу площади опоры действует единица силы.
5. Что принято за единицу давления в СИ?
За единицу давления в СИ принято такое давление, при котором
на площадь опоры 1 м2 действует сила давления 1 Н.
6. Получить наименование единицы давления в СИ.
p
F
S
H
2
м
Па
,
p
H
2
м
паскальПа
.
Итак, за единицу давления в Международной системе единиц
(в СИ) принято такое давление, при котором на площадь опоры в
1 м2 действует сила давления в 1 Н.
Это единица получила название «паскаль» в честь известного
французского учёного Блеза Паскаля (1623–1662). Не лишнее отметить, что когда наименование единиц записывается в сокращённом
виде (Па), то оно начинается с заглавной буквы, а когда оно пишется
полностью (паскаль) – то с маленькой буквы.
22
2.5. Технология введения величины«мощность»
h
2h
3h
4h
mg
t
2t
3t
4t
Проведём эксперимент. Будем поднимать груз некоторой массы
на шнуре с помощью электродвигателя. За время t груз поднимется на
высоту h. При этом совершится работа А, равная mgh. За время вдвое
больше 2t груз поднимется на высоту 2h, и совершится работа 2А. За
время 3t совершится работа 3А и т. д.
Напишем ряд полученных значений времени и работы:
A 2A 3A ... nA
Рис. 5
+
t 2t 3t … nt
23
Поделим их друг на друга, сократим коэффициенты и увидим, что
nt
t
t
t
3
2
t
t
эти отношения остаются постоянными.
А
3
2
A
A
nA
...
const
Задаём себе ряд вопросов.
Что характеризует данное постоянное отношение?
1. Характеризует ли оно время? Нет! Время менялось, а величина
оставалось постоянной.
2. Характеризует ли данное отношение работу? Нет! Работа меня-
лась, а отношение оставалась постоянным.
3. А что в этом опыте не менялось? В этом опыте не менялся
электродвигатель, который совершал работу.
Таким образом, данная постоянная величина характеризует свойство электродвигателя совершать некоторую работу за определённое
время. Обозначим это свойство буквой N, и назовём его мощностью.
Таким образом, нами получена формула мощности.
А
N
Теперь имеет смысл сформировать в виде вопросов и ответов систему знаний о мощности, которая обеспечит глубокое понимание этого нового элемента знания и даст возможность прочно его усвоить.
Рекомендуется следующий минимальный состав знания об этой
физической величине.
1. Формула мощности.
А
,
N
где N – мощность, t – время, А – работа, совершённая за время t.
2. Что называется мощностью?
24
Мощностью называется физическая величина, равная отношению
работы ко времени, за которое она совершена.
3. Каков физический смысл мощности?
Мощность показывает, какая работа совершается за единицу времени.
4. Что принято за единицу мощности (вообще, в любой системе
единиц)?
За единицу мощности принята такая мощность, при которой за
единицу времени совершается единица работы.
5. Что принято за единицу мощности в СИ?
За единицу мощности в СИ принята такая мощность, при которой
за время в одну секунду совершается работа в 1 Дж.
6. Получить наименование единицы мощности в СИ.
Дж
N
А
t
с
.
ваттВт
25
2.6. Технология введения величины
«напряженность» электрического поля
Проделаем эксперимент. Возьмём два шаровых кондуктора. Один
из них будет служить источником зарядов, которые мы будем снимать
с него с помощью палочки с небольшим шариком на конце. Для этого
надо шар зарядить от электрофорной машины или от большой пластмассовой или стеклянной палочки. Заряд на палочке получают путём
трения её о шелк или бумагу. Первый шар, который служит источником зарядов, следует подзаряжать после каждого снятия с него заряда
до уровня, когда начинается потрескивание от возникающих коронных разрядов. Это даёт основание утверждать, что мы каждый раз
снимаем с него один и тот же заряд. Второй шар заряжен зарядом постоянного значения, который в ходе эксперимента не меняется. Он
создаёт то электрическое поле, которое мы будем исследовать. На
расстоянии нескольких сантиметров от него помещаем незаряженную
гильзу, подвешенную на нити, прикреплённой к штативу. Вначале
опыта нить занимает вертикальное положение. Проделаем эксперимент с шаром и гильзой. Выберем в пространстве около шара некоторую точку А. Подвесим на штативе на нити бумажную гильзу в данной точке. Если шар и гильза не заряжены, то нить будет находиться в
вертикальном положении. Зарядим шар, например, положительным
зарядом и с помощью специального шарика на изолирующей ручке
передадим гильзе тоже положительный заряд. Она отклониться в сторону от шара. Вернём гильзу в ту же точку. Для этого придётся пододвинуть штатив в сторону шара, тогда нить гильзы будет наклонена
под некоторым углом к вертикали. Это говорит о том, что на гильзу
действует сила F, направленная от шара.
Повторим опыт ещё раз. Передадим гильзе снова заряд q. Гильза
снова отклонится в сторону от шара. Вернём её в точку А, передвинув
штатив. Увидим, что угол между нитью и вертикалью увеличится в
два раза. Сделав тот же опыт в третий раз, заметим, что угол стал
больше в три раза. Это говорит о том, что увеличилась и сила. Причём, увеличилась она во втором случае в два раза, а в третьем – в три
раза. Так мы можем утверждать на том основании, что сила электрического взаимодействия равна составляющей силы тяжести, стремящейся вернуть гильзу в первоначальное положение. Но эта составляющая равна sin α. А так как при малых углах синусы прямо пропорциональны самим углам то, следовательно, сила, действующая на
гильзу, равна F, 2F, 3F.
26
q
2q
3q
F
2F
3F
+
+
+
A
.
Э к р а н
3 2
1
Рис. 6
+
27
Напишем ряд полученных значений силы и заряда.
F 2F 3F ... nF
q 2q 3q … nq
Поделим, их друг на друга, сократим коэффициенты и увидим,
что эти отношения остаются постоянными.
F
q
3
2
q
q
3
2
F
F
nF
nq
...
const
Зададим себе ряд вопросов.
Что характеризует данное постоянное отношение?
1. Характеризует ли оно заряд? Нет! Заряд менялся, а отношение
Оставалось постоянным.
2. Характеризует ли оно силу, действующую на заряд гильзы?
Нет! Сила менялась, а величина оставалась постоянной.
3. А что в этом опыте не менялось? Не менялась точка электрического поля, в которую мы всякий раз помещали гильзу. Следовательно, данная постоянная величина является силовой характеристикой
точки электрического поля. Обозначим эту характеристику буквой E
и назовём напряжённостью точки электрического поля.
F
E
q
Теперь сформируем в виде вопросов и ответов систему знаний о
напряжённости электрического поля так же, как и во всех предыдущих случаях.
1. Формула напряжённости электрического поля:
F
,
E
q
где Е – напряжённость электрического поля, q – заряд, помещённый в
данную точку поля (пробный заряд), F – сила, действующая на заряд в
данной точке поля.
28
2. Что называется напряжённостью электрического поля?
Напряжённостью электрического поля называется физическая величина, равная отношению силы, действующей на заряд, помещённый
в данную точку электрического поля, к заряду.
3. Физический смысл напряжённости электрического поля.
Напряжённость показывает, какая сила действует на единицу заряда, помещённого в данную точку поля. (Так как напряжённость величина векторная, то обычно указывают, что пробный заряд должен
быть положительным. Направление вектора напряженности совпадает
с направлением силы, действующей на положительней заряд).
4. Что принято за единицу напряженности электрического поля
(вообще, в любой системе единиц)?
За единицу напряженности электрического поля принята напряжённость такой точки поля, в которой на заряд в одну единицу действует сила в одну единицу.
5. Что принято за единицу напряженности в СИ?
За единицу напряженности в СИ принята напряжённость такой
точки электрического поля, в которой на заряд в один кулон действует
сила один ньютон.
6. Получить наименования единицы напряжённости в СИ.
Н
E
F
q
.
Кл
29
2.7. Технология введения величины «электрическая ёмкость»
+
U
C
Проведём эксперимент. Будем заряжать конденсатор с помощью
шарика с изолирующей ручкой, касаясь им внутренней части обкладки конденсатора.
q
Рис. 7
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]