Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Методологические основы курса физики. Учебно-методичеcкое пособие
.pdf
знания и спецификой методов исследования, применяемых в изучаемой
науке: построением гипотез, проектированием моделей, наблюдением,
экспериментом, систематизацией и обобщением.
Итак, когда мы говорим о методологии в учебном познании, мы име-
ем в виду совокупность познавательных средств, методов, приемов, ис-
пользуемых в учебном процессе, пути достижения истинного знания,
принципы организации познавательной и практической деятельности сту-
дентов.
Методология науки-открытая и динамическая система. Она постоян-
но развивается и совершенствуется, как в ответ на изменения, происходя-
щие в науке, так и в силу внутренней необходимости. В связи с этим в ме-
тодологии науки имеется много интересных и важных проблем, которые
можно разрешать на занятиях естественнонаучных дисциплин в рамках
высшей и средней школы.
211
ПРИЛОЖЕНИЯ
Раздел
физики
Начальный этап
Заключительный этап
Механика
Пространство
Форма тел. Постоянство формы твердого тела и
непостоянство жидкого и газообразного.
Необходимость измерений. Что можноизмерить.
Измерение линейных размеров тел. Проблема
выбора эталона, метрическая система. Линейка,
штангенциркуль, микрометр.
Площадь. о Как и для чего измеряется площадь.
Измерение площадей различных поверхностей.
Объемы тел. Представление об объеме, как месте, которое тело занимает в пространстве. Измерение объема твердых тел. Измерительный прибор - цилиндр (мензурка).
Измерение объема сыпучих тел. Единицы объема жидкости и соотнесение с основными единицами измерения. Использование в жизни определения объема жидкости.
Газы не имеют постоянного объема.
Время. Время и его свойства. Измерение времени. Повторяющиеся события. Движение
Земли вокруг своей оси. Сутки. Движение Луны
вокруг Земли. Месяц. Движение Земли вокруг
Солнца. Как измеряли время в древности. Календарь. Часы. Секундомер.
Пространство.
Окружающее пространство –
сложная система взаимодействующих частиц.
Отсутствие абсолютной пустоты в пространстве.
Время.
Все процессы окружающего
мира имеют временную протяженность, конечны.
Пространственно-временной
континиум представляет собой
неразрывную систему существования мира и подчиняется
единым законам классической
механики (при малых скоростях) и СТО (при скоростях
близких к скорости света)
Молекулярная
физика
Пространство.
Дискретность вещества.
Непрерывность и хаотичность движения частиц.
Пространство.
Свойства некоторых веществ
зависят от температуры и других физических критериев
Электродинамика
Пространство.
Микроскопическое строение вещества.
Поле – форма существования материи.
Электромагнитные волны.
Свет – ЭМ волна.
Пространство.
Поле – вторая форма существования материи.
Максимальная скорость перемещения в пространстве –
3*106
Скорость распространения ЭМ
волны - 3*106
Атомная
физика
Модель атома – углубленное изучение строения вещества и знакомство с более
сложными закономерностями существования вещества.
Сохранение заряда и массового числа – третий закон сохранения.
Приложение 1
Разработка обобщающей таблицы по изучению
фундаментального понятия «Пространство и время»
212
Приложение 2
8 класс
А.В. Перышкин – 8 класс
«Электрическое поле»
В пространстве, где находится электрический заряд, существует электрическое поле.
Поле представляет собой вид материи, отличающийся от вещества.
Сила, с которой электрическое поле действует на внесенный в него электрический заряд,
называется электрической силой.
Вблизи заряженных тел действие поля сильнее, а при удалении от них поле ослабевает.
«Магнитное поле»
Магнитное поле существует вокруг любого проводника с током, т.е. вокруг движущихся
электрических зарядов.
«Магнитное поле переменного тока»
Линии, вдоль которых в магнитном поле располагаются оси маленьких магнитных стрелок,
называют магнитными линиями магнитного поля.
Магнитные линии магнитного поля тока представляют собой замкнутые кривые, охватывающие проводник.
«Магнитное поле катушки с током»
При увеличении силы тока действие магнитного поля катушки с током усиливается, при
уменьшении – ослабляется
«Магнитное поле постоянных магнитов»
Магнитное поле одного магнита действует на другой магнит, и, наоборот, магнитное поле
второго магнита действует на первый. Как магнитные линии магнитного поля тока, так и
магнитные линии магнитного поля магнита – замкнутые линии.
«Магнитное поле земли»
Магнитная стрелка, свободно вращающиеся вокруг вертикальной оси, всегда устанавливается в данном месте Земли в определенном направлении. Этот факт объясняется тем, что вокруг Земли существует магнитное поле и магнитная стрелка устанавливается вдоль его магнитных линий.
«Действие магнитного поля на проводник с током»
Магнитное поле действует с некоторой силой на любой проводник с током, находящийся в
этом поле. Вращение катушки с током в магнитном поле используется в устройстве электрического двигателя. Магнитное поле, в котором вращается якорь такого двигателя, создается сильным электромагнитом.
9 класс
А.В. Перышкин – 9 класс
«Магнитное поле и его графическое изображение».
Магнитное поле создается движущимися заряженными частицами, как положительными,
так и отрицательными. По картине магнитных линий можно судить о величине магнитного
поля.
«Неоднородное и однородное магнитное поле».
Сила, с которой поле полосового магнита действует на помещенную в это поле магнитную
стрелку, в разных точках поля может быть различной как по модулю, так и по направлению.
Линии неоднородного магнитного поля искривлены, их густота меняется от точки к точке.
Магнитные линии однородного магнитного поля параллельны друг другу и расположены с
одинаковой густотой.
Изучение понятия «поле» в школьном курсе физики
213
«Направление линии магнитного поля».
Если направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением тока в
проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением линий
магнитного поля тока.
Если обхватить соленоид ладонью правой руки, направив четыре пальца по направлению
тока в витках, то отставленный большой палец покажет направление линий магнитного поля
внутри соленоида.
«Обнаружение магнитного поля».
Магнитное поле создается электрическим током и обнаруживается по его действию на электрический ток.
«Индукция магнитного поля».
Магнитное поле характеризуется векторной физической величиной, которая обозначается
символом
B
и называется индукцией магнитного поля.
Модуль вектора магнитной индукции В равен отношению модуля силы F, с которой магнитное поле действует на расположенный перпендикулярно магнитным линиям проводник с
током, к силе тока I в проводнике и его длине L.
Il
F
B
Магнитное поле называется однородным, если во всех его точках магнитная индукция
B
одинакова. В противном случае поле называется неоднородным.
«Электромагнитное поле»
Всякое изменение со временем магнитного поля приводит к возникновению переменного
электрического поля, а всякое изменение со временем электрического поля порождает переменное магнитное поле. Источником электромагнитного поля служат ускоренно движущиеся электрические заряды.
10 класс
Касьянов В.А. – 10 класс
«Движение тел в гравитационном поле».
Под действием силы гравитационного притяжения происходит вращение Земли вокруг
Солнца, движение спутников планет.
«Напряженность электростатического поля».
Заряд – источник электромагнитного поля. Заряд является источником электромагнитного
взаимодействия, или источником электромагнитного поля, распространяющегося в пространстве со скоростью света.
Напряженность электростатического поля – векторная физическая величина, равная отношению силы Кулона, с которой поле действует на пробный положительный заряд, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда:
0
0
q
F
E
q
Напряженность поля – силовая характеристика электростатического поля.
2
r
Q
kE
Напряженность электростатического поля в данной точке пространства численно равна силе
Кулона, с которой поле действует на пробный единичный положительный заряд, помещенный в этой точке.
Единица напряженности – ньютон на кулон (Н/Кл)
214
«Линии напряженности электростатического поля»
Линии напряженности – линии, касательные к которым в каждой точке поля совпадают с
направлением вектора напряженности электростатического поля в данной точке.
Линии напряженности поля не пересекаются.
Линии напряженности электростатического поля, созданного точечным положительным зарядом, направлены радиально от заряда.
Электрическое поле, векторы напряженности которого одинаковы во всех точках пространства, называются однородными.
«Принцип суперпозиций электростатических полей».
Напряженность поля системы зарядов в данной точке равна геометрической сумме напряженностей полей, созданных в этой точке каждым зарядом в отдельности:
n
EEEEE
321
«Работа сил электростатического поля».
Работа сил электростатического поля при перемещении заряженной частицы из одной точки
в другую не зависит от формы траектории, а зависит лишь от начального и конечного положения частицы.
«Потенциал электростатического поля».
Потенциал – энергетическая характеристика поля.
Потенциал электростатического поля в данной точке – скалярная физическая величина, равная отношению потенциальной энергии, которой обладает пробный положительный заряд,
помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда:
0
0
q
W
q
Единицей потенциала является вольт.
Работа силы электростатического поля равна произведению величины перемещаемого заряда на разность потенциалов в начальной и конечной точках.
Разность потенциалов между двумя точками численно равна работе сил электростатического
поля при перемещении единичного положительного заряда из начальной точки в конечную.
«Диэлектрики в электрическом поле».
Поляризация диэлектрика – процесс ориентации диполей или появление под действием
внешнего электростатического поля ориентированных по полю диполей.
«Проводники в электростатическом поле»
Идеальный проводник – проводник, в котором движение свободных зарядов возникает при
соль угодно малой напряженности электростатического поля.
Напряженность поля внутри проводника, помещенного в электростатическое поле, равна
нулю.
«Энергия электростатического поля»
Объемная плотность энергии электростатического поля – физическая величина, равная отношению энергии электростатического поля, сосредоточенного в объеме, к этому объему:
V
W
Единица – джоуль на кубический метр (Дж/м3)
Г
р
омо
в
С.В
.
–
1
0
к
л
а
с
с
Гро
мов
С.В
.
–
1
0
к
л
а
«Электромагнитное поле».
215
Электромагнитное поле – это особый вид материи, посредством которого осуществляется
электромагнитное взаимодействие.
В каждой точке пространства и в каждый момент времени состояние электромагнитного по-
ля характеризуется двумя векторами – вектором электрического поля
E
и вектором магнит-
ного поля
B
.
«Движение заряженной частицы в электрическом и магнитном полях»
Электрическим полем называется электромагнитное поле, находящееся в состоянии с
E
≠0,
B
=0.
Магнитным полем называется электромагнитное поле, находящееся в состоянии с
E
=0,
B
≠0.
«Электрическое поле точечного заряда»
Электрическое поле, создаваемое неподвижными зарядами, называется электростатическим.
Напряженность электростатического поля точечного заряда прямо пропорциональна заряду
источника поля и обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника поля до данной точки.
2
0
r
q
kE
«Потенциальная энергия тела в гравитационном поле».
r
mM
GrЕр)(
- потенциальная энергия
11 класс
Мякишев Г.Я. – 11 класс
«Магнитное поле».
Магнитное поле представляет собой особую форму, посредством которой осуществляется
взаимодейсвие между движущимися электрически заряженными частицами.
Свойства магнитного поля:
1. Магнитное поле порождается электрическим током.
2. Магнитное поле обнаруживается по действию н аэлектрический ток.
«Вихревое поле».
Поле с замкнутыми силовыми линиями называют вихревым.
Магнитное поле – вихревое поле.
«Магнитная индукция».
В каждой точке магнитного поля можно определить направления вектора магнитной индукции и его модуль, если измерить силу, действующую на участок проводника с током.
sinlIBF
- Закон Ампера.
«Действие магнитного поля на движущийся заряд».
216
217
Сила, действующая на движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля, называется силой Лоренца.
sinvBqF
л
- Сила Лоренца.
«Вихревое электрическое поле».
Электроны в неподвижном проводнике приводятся в движение электрическим полем, и это
поле непосредственно порождается переменным магнитным полем.
Изменяясь во времени, магнитное поле порождает электрическое поле.
Работа вихревого электрического поля при перемещении единичного положительного заряда вдоль замкнутого неподвижного проводника чиселнно равного ЭДС индукции в этом
проводнике.
«Энергия магнитного поля тока».
2
2
LI
W
M
Магнитное поле, созданное электрическим током, обладает энергией, прямо пропорциональной квадрату силы тока.
Касьянов В.А. – 11 класс
«Магнитное поле электрического тока».
Результирующий вектор магнитной индукции в данной точке складывается из векторов магнитной индукции, созданной различными точками в этой точке:
n
BBBB
21
«Магнитное поле».
Магнитное поле – вихревое поле, т.е. поле с замкнутыми линиями магнитной индукции.
«Действие магнитного поля на проводник с током».
Сила, с которой магнитное поле действует на помещенный в него отрезок проводника с током, равна произведению силы тока, модуля вектора магнитной индукции, длины отрезка
проводника и синуса угла между направлениями тока и магнитной индукции:
sinlIBF
A
«Однородное магнитное поле».
Однородное магнитное поле – поле, для которого в некоторой области пространства вектор
магнитной индукции остается постоянным.
Общий курс физики
Яворский – «основы физики».
«Поле тяготения».
Гравитационное поле материально. Оно существует независимо от нашего сознания и может
быть обнаружено по его воздействию на физические объекты, например, на измерительные
приборы. Гравитационное поле является одним из видов материи.
«Напряженность поля тяготения».
Для количественной характеристики поля тяготения вводится физическая величина, называемая напряженностью гравитационного поля G. Напряженность поля тяготения определяется массой тела, создающего поле (источником поля), и расстоянием от этого тела до интересующей нас точки поля. Она не зависит от массы пробного тела, помещаемого в эту
точку. Напряженность поля является вектором, направленным в ту же сторону, что и сила
тяготения.
«Электрическое поле».
Электрическое поле является одним из видов материи. Оно существует независимо от нашего сознания и может быть обнаружено по его воздействию на физические объекты, например на измерительные приборы. Силовой количественной характеристикой электрического
поля является векторная величина, называемая напряженностью электрического поля Е:
q
F
E
«Поле точечного заряда»
Выражение для напряженности поля точечного заряда можно получить из закона Кулона.
Обозначив заряд, создающий поле, буквой Q, а пробный заряд через q имеем:
2
0
4 r
Q
E
218
Приложение 3
Виды энергии
формулировка
механика
Кинетическая энергия
Тела при поступатель-
ном движении
Тела при вращательном
движении
; ;
Тела при плоском дви-
жении
Потенциальная энергия
Частиц в поле тяготе-
ния
центробежная
Взаимодействия систем
Эффективная частица
Упругодеформирован-
ного стержня
Полная энергия
Закон сохранения и
превращения энергии
Колебательная энергия
молекул
Молекулярная физика и термодинамика
Идеальный газ
Обобщение знаний о понятии «Энергия»
219
Внутренняя энергия од-
ного моля идеального
газа
Внутренняя энергия
произвольной массы
газа
Средняя энергия моле-
кул
Внутренняя энергия
Полная колебательная
энергия молекул газа
Свободная энергия
Связанная энергия
Реальный газ
Внутренняя энергия ре-
ального газа
Потенциальная энергия
молекул
Внутренняя энергия
моля Ван-дер-
Ваальсовского газа
Жидкость
Внутренняя энергия
системы частиц
Поверхностная энергия
Энергия испарения
Твердое тело
Энергия активации
Энергия связи кристал-
лической решетки
Внутренняя энергия
килограмм-атома твер-
дого тела
Энергия кристалличе-
ской решетки
Атомная физика
Энергия диссоциации
Энергия электрона в
атоме водорода
Нулевая энергия моле-
кул
Нулевая энергия коле-
баний кристалла
220
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]