«Решение задач по физике для 10-11 классов» | Карагозян Арсен Агопович. Работа №354175

Министерство образования, науки и молодежной политики
Краснодарского края
Государственное казенное учреждение
специальная средняя общеобразовательная школа № 1
Апшеронского района Краснодарского края
Методическая разработка
Решение задач по физике для 10-11 классов
Карагозяна Арсена Агоповича
учителя физики ГКУ ССОШ № 1
Апшеронского района Краснодарского края
Содержание
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc413138516" HYPER14ВведениеHYPER13 PAGEREF _Toc413138516 \h HYPER142HYPER15
1. Психолого-педагогические основы методики решения физических задач.HYPER13 PAGEREF _Toc413138517 \h HYPER144HYPER15
1.1. Задачи как средство обучения и воспитания учащихся на занятиях по физике.HYPER13 PAGEREF _Toc413138518 \h HYPER144HYPER15
1.2 Методика решения задач по физике.HYPER13 PAGEREF _Toc413138519 \h HYPER146HYPER15
2. Классификация задачHYPER13 PAGEREF _Toc413138520 \h HYPER147HYPER15
2.1. Классификация задачHYPER13 PAGEREF _Toc413138521 \h HYPER147HYPER15
2.2. Качественные задачиHYPER13 PAGEREF _Toc413138522 \h HYPER148HYPER15
2.3. Вычислительные задачиHYPER13 PAGEREF _Toc413138523 \h HYPER1410HYPER15
3. Алгоритм решения задач по физике.HYPER13 PAGEREF _Toc413138524 \h HYPER1411HYPER15
4. Программа курсаФизические задачи - шаг за шагом в 10-11 классахHYPER13 PAGEREF _Toc413138525 \h HYPER1413HYPER15
5.Разработка некоторых уроковHYPER13 PAGEREF _Toc413138526 \h HYPER1443HYPER15
ЛитератураHYPER13 PAGEREF _Toc413138529 \h HYPER1454HYPER15
HYPER15
Введение
Каждый урок должен быть для учителя задачей,
которую он должен выполнить, обдумывая это заранее:
на каждом уроке он должен чего-нибудь достичь,
сделать шаг дальше и заставить весь класс сделать этот шаг.
К.Д. Ушинский.
Современный урок – это такой урок, на котором из пассивного слушателя превращается в активного участника процесса. С позиций целостности образовательного процесса основной организационной формой обучения является урок. В нём отражаются преимущества классно-урочной системы обучения, которая при массовости охвата учащихся обеспечивает организационную четкость и непрерывность учебной работы. Она экономически выгодна, особенно по сравнению с индивидуальным обучением. Знание учителем индивидуальных особенностей учащихся и учащимися друг друга позволяет с большим эффектом использовать стимулирующее влияние классного коллектива на учебную деятельность каждого ученика. Классно-урочная система обучения, как ни одна другая, предполагает тесную связь обязательной учебной и внеучебной (внеурочной) работы. Наконец, неоспоримым её преимуществом является возможность в рамках урока органично соединить фронтальные, групповые и индивидуальные формы обучения.
Урок – это такая организационная форма обучения, при которой учитель в течение точно установленного времени руководит коллективной познавательной и иной деятельностью постоянной группы учащихся (класса) с учётом особенностей каждого из них, используя средства и методы работы, создающие благоприятные условия для того, чтобы все ученики овладевали основами изучаемого предмета непосредственно в ходе занятия, а также для воспитания и развития познавательных способностей и духовных сил школьников (А.А. Бударный).
В данном определении можно выделить специфические признаки, отличающие урок от других организационных форм обучения: постоянная группа учащихся, руководство деятельностью школьников с учётом особенностей каждого из них, овладение основами изучаемого непосредственно на уроке. Эти признаки отражают не только специфику, но и сущность урока.
Каждый урок складывается из определённых элементов (звеньев, этапов), которые характеризуются различными видами деятельности учителя и учащихся в соответствии со структурой процесса усвоения знаний, умений и навыков. Эти элементы могут выступать в различных сочетаниях, определяя, таким образом, структуру урока, под которой следует понимать состав элементов, их определённую последовательность и взаимосвязи между ними. Она может быть простой и довольно сложной, что зависит от содержания учебного материала. От дидактической цели (или целей) урока, возрастных особенностей учащихся и особенностей класса как коллектива.
Целью данной методической разработки является описание опыта апробации программы курса по физике Решение задач по физике для обучающихся 10-11 классов и создание рабочей тетради для учащихся.
Для реализации поставленной цели нами были определены следующие задачи:
разработать и апробировать программу курса;
создать рабочую тетрадь для учащихся.
Апробация новой программы курса осуществлялась на базе ГКУ ССОШ № 1 Апшеронского района Краснодарского края. Практическая значимость работы состоит в том, что в ней представлена программа курса для обучающихся 10-11 классов Решение задач по физике. Данная методическая разработка может представлять интерес для учителей физики общеобразовательных школ. А так же данная программа может быть адаптирована и использована в качестве программы факультативного курса.
1. Психолого-педагогические основы методики решения физических задач.
1.1. Задачи как средство обучения и воспитания учащихся на занятиях по физике.
Решение физических задач – одно из важнейших средств развития мыслительных, творческих способностей учащихся. Часто на уроках проблемные ситуации создаются с помощью задач, а этим активизируется мыслительная деятельность учащихся.
Ценность задач определяется прежде всего той физической информацией, которую они содержат. Поэтому особого внимания заслуживают задачи, в которых описываются классические фундаментальные опыты и открытия, заложившие основу современной физики, а также задачи, показывающие присущие физике методы исследования.
Примерами могут служить задачи об опытах по определению скорости света, изучению строения атома и т.д.
Некоторое понятие об основном физическом методе исследования явлений природы – эксперименте, основу которого составляют измерения и математические исследования функциональной зависимости между физическими величинами, целесообразно дать учащимся с помощью экспериментальных задач. Например, в 10 классе могут быть решены следующие задачи: Определить количество теплоты, выделяющееся при скольжении тела по наклонной плоскости без начальной скорости. Решение задач – важное средство политехнического обучения и профессиональной ориентации учащихся. Задачи содержат важные сведения о многих отраслях современного производства, массовых профессиях, поисках и находках рационализаторов и изобретателей.
Наряду с задачами производственного и естественнонаучного содержания большое значение для связи обучения с жизнью имеют задачи о физических явлениях в быту. Они помогают видеть физику вокруг нас, воспитывают у учащихся наблюдательность.
В процессе решения задач учащиеся приобретают умения и навыки применять свои знания для анализа различных физических явлений в природе, технике и быту; выполнять чертежи, рисунки, графики; производить расчеты; пользоваться справочной литературой; употреблять при решении экспериментальных задач приборы и инструменты и т.д.
Решение задач имеет и большое воспитательное значение. С помощью задач можно ознакомить учащихся с возникновением новых идей, обратить внимание на достижения науки и техники. Решение задач – нелегкий труд, требующий большого напряжения сил, он может нести с собой и творческую радость успехов, любовь к предмету, и горечь разочарований, неверие в свои силы, потерю интереса к физике. Решение задач – чуткий барометр, по которому учитель может постоянно следить за успехами и настроением учеников и эффективностью своей учебно-воспитательной работы.
1.2 Методика решения задач по физике.
Методика решения задач по физике часто является залогом успеха. Решение задач по физике не является исключением из этого правила. Конечно, не существует универсальной методики решения задач, которой нужно беспрекословно следовать. Но все же, вот примерный алгоритм, которому можно следовать при решении задач:
1. Внимательно прочитать условие задачи. Установить в общих чертах условия задачи, и каким физическим законам они отвечают.
2. Сделать краткую запись условий. Обычно слева в столбик записывают все данные и искомые величины. Лучше все данные задачи сразу выразить в одинаковых величинах (СИ).
3. Сделать чертеж, схему или рисунок, поясняющие описанный в задаче процесс. Указать на чертеже все данные и искомые величины задачи.
4. Написать уравнение или систему уравнений, отображающих происходящий физический процесс в общем виде.
5. Если равенства векторные, то им сопоставить скалярные равенства.
6. Используя условия задачи и чертеж, преобразовать исходные равенства так, чтобы в конечном виде в них входили лишь упомянутые в условиях задачи величины и табличные данные.
7. Решить задачу в общем виде (получить "рабочую формулу"), т. е. выразить искомую величину через заданные в задаче.
8. Произвести вычисления.
9. Произвести проверку единиц величин, подставив их в "рабочую формулу". Полученная единица должна совпадать с единицей искомой в задаче величины.
2. Классификация задач
2.1. Классификация задач
Задачи по физике классифицируют по многим признакам: по содержанию, назначению глубине исследования вопроса, способам решения, способам задания условия, степени трудности и т. д.
По содержанию задачи следует разделить прежде всего в зависимости от их физического материала. Различают задачи по механике, молекулярной физике, электродинамике и т. д. Такое деление условно в том отношении, что нередко в условии задачи используются сведения из нескольких разделов физики.
Различают задачи с абстрактным и конкретным содержанием. Достоинство абстрактных задач состоит в том, что в них выделяется и подчеркивается физическая сущность, выяснению которой не мешают несущественные детали. Достоинство конкретных задач — большая наглядность и связь с жизнью.
Задачи, содержащие материал о технике, промышленном и сельскохозяйственном производстве, транспорте и связи, называют задачами с политехническим содержанием.
Содержание политехнических задач должно быть тесно связано с изучаемым программным материалом. Рассматриваемый технический объект или явление, как правило, должны иметь широкое применение в народном хозяйстве. В задаче должны быть использованы реальные данные о машинах, процессах и т. д. и поставлены вопросы, которые действительно встречаются на практике. Технические задачи не только по содержанию, но и по форме должны, возможно, ближе подходить к условиям, встречающимся в жизни, где в задачах ничего не дано, а необходимые данные приходится находить по схемам, чертежам, брать из справочной литературы или из опытов.
Ряд задач содержит сведения исторического характера: данные о классических физических опытах, открытиях, изобретениях или даже исторических легендах. Такие задачи называют задачами с историческим содержанием.
Широкое распространение получили занимательные задачи. Отличительная их черта — использование необычных, парадоксальных или занимательных фактов или явлений. Их решение оживляет урок, повышает интерес к физике. В зависимости от характера и методов исследований вопросов различают качественные и вычислительные задачи. Качественными называют задачи, при решении которых устанавливают только качественную зависимость между физическими величинами. Как правило, вычисления при решении таких задач не производят. Иногда этот вид задач в методической литературе называют по-другому: задачи-вопросы, логические задачи, качественные вопросы и др.
Количественными называют задачи, при решении которых устанавливают количественную зависимость между искомыми величинами, а ответ получают в виде формулы или определенного числа.
По способу решения различают устные, экспериментальные, вычислительные и графические задачи. Деление это условно в том отношении, что при решении большинства задач применяют несколько способов.
2.2. Качественные задачи
Качественные задачи обычно используют как средство закрепления изученного материала. Во многих темах школьного курса физики качественные задачи являются основными. Очень полезны такого типа задачи при опросе, так как они дают возможность за короткое время выяснить усвоение физической сущности рассматриваемого вопроса. Успешное решение школьниками качественных задач показывает осознанность их знаний, отсутствие формализма в усвоении материала. Такие задачи весьма разнообразны по тематике, содержанию и сложности.
Решают качественные задачи, строя логические умозаключения, основанные на физических законах, с помощью индукции и дедукции. При решении этих задач анализ и синтез связаны так тесно между собой, что их иногда разделить нельзя, т. е. возможен только аналитико-синтетический способ рассуждений.
Схема решения качественных задач примерно следующая: чтение условия задачи, выяснение всех терминов в ее условии; анализ условия задачи, выяснение физических явлений, построение (если это требуется) схемы или чертежа; построение аналитико-синтетической цепи рассуждений; анализ полученного ответа с точки зрения его физического смысла, соответствия условию и реальности.
Иллюстрируя методику решения качественных задач, разделим их на две основные группы:
а) Простые качественные задачи (их называют задачами вопросами), решение которых обычно основывается на одном физическом законе; цепь умозаключений здесь сравнительно проста.
б) Сложные качественные задачи, представляющие как бы совокупность или комбинацию нескольких простых задач. Решая их, приходится строить более сложные цепи умозаключений, анализировать несколько физических закономерностей.
Начнем с рассмотрения задач-вопросов. Приведем несколько таких задач: Почему, споткнувшись, человек падает вперед? На каком явлении основано освобождение одежды от пыли при встряхивании? Какие способы насадки топора на топорище возможны? На каком явлении оно основано?
Во всех трех задачах имеет место явление инерции, поэтому в построении цепи умозаключений при решении этих задач опираются на физический закон, описывающий данные явления. В рассматриваемых случаях это первый закон Ньютона — закон инерции, формулировку которого ученики должны повторить в процессе решения задач.
Применяя закон инерции, заключают, что споткнувшийся человек падает вперед потому, что его ноги, задержанные каким-либо препятствием, останавливаются, а другие части тела по инерции продолжают движение вперед. Подобным образом дают ответы и на вопросы других.
Качественными могут быть также и графические задачи, в которых объектом исследования являются графики зависимости физических величин. В одних случаях эти графики заданы условием задачи, в других — их надо построить по данным задачи.
Качественные графические задачи заключаются в основном в чтении и построении несложных графиков. Работу с графиками можно постепенно усложнять, предлагая учащимся находить и количественные зависимости между величинами, вплоть до составления формул. Если по этим формулам будут проводиться расчеты, то эти задачи будут уже
вычислительными.
2.3. Вычислительные задачи
Под вычислительными понимают задачи, в которых результат решения получают с помощью вычислений и математических операций. Такие задачи можно решать различными путями.
В настоящее время в школе используют координатный метод. Его применяют чаще при решении задач по механике и во многих комбинированных задачах, где векторные уравнения записывают в виде проекций на выбранные оси координат. Известен так называемый алгоритмический способ решения задач, когда решение проводят в указанной последовательности действий, специально разработанной для данного типа задач. Но этот способ в школе широкого применения не получил, так как нужна разработка и запоминание большого числа алгоритмов.
В настоящее время нельзя свести все способы решения физических задач к ограниченному числу; их разнообразие не дает возможности этого сделать.
Есть попытки разработать обобщенный подход к решению физических задач, который был бы применим ко всем видам задач, указывал бы путь их решения. Но это очень трудная проблема и пока попытки ее решения свелись либо к перечислению этапов решения задач (анализ условия задачи, запись данных, чертеж по данным задачи и т. п.), либо к решению вопроса. Как поступать на первом этапе решения задач, т. е. к анализу условия физической задачи, что очень важно, но не является методом решения. С различными методами (путями) решения физических задач учащихся следует знакомить в процессе решения конкретных задач.
3. Алгоритм решения задач по физике.
1. Внимательно изучите условие задачи, попытайтесь понять физическую сущность явлений и процессов, рассматриваемых в задаче, уясните основной вопрос задачи.
2. Повторите условие задачи (повторно прочтите или мысленно представьте ситуацию, описанную в задаче), выясните цель решения, выделите заданные и неизвестные величины.
3. Кратко запишите условие задачи, переведите значения всех величин в СИ, сделайте рисунок, схему или чертеж. На рисунке покажите все векторные величины (скорости, ускорения, силы, импульсы, напряженность электрического поля, индукцию магнитного поля и т.д.).
4. Выясните, с помощью каких физических законов можно описать рассмотренную в задаче ситуацию. Если в закон входят векторные величины, то запишите этот закон в векторном виде.
5. Выберете направления координатных осей и запишите векторные соотношения в проекциях на оси координат в виде скалярных уравнений, связывающих известные и искомые величины.
6. Решите полученные уравнения (или систему уравнений) в общем виде, выразите искомую величину.
7. Проверьте правильность решения с помощью обозначений единиц физических величин. 8. Подставьте в общее решение числовые значения физических величин и произведите вычисления с учетом правил приближенных вычислений.
9. Проанализируйте и проверьте полученный результат, оцените его реальность. Запишите ответ в единицах СИ или в тех единицах, которые указаны в условии задачи.
10. Выясните, есть ли другие способы решения задачи. Подумайте, как изменится результат, если внести изменения в условие задачи. Проанализируйте предельные и частные случаи общего решения, попытайтесь объяснить результаты такого анализа.
Примеры решения и оформления задач по физике
1. Расстояние между пунктами А и В равно 50 м. Из пункта В в пункт А движется материальная точка с постоянной скоростью 18 км/ч. Определите, на каком расстоянии от пункта А через 6 с после начала движения находится материальная точка.
4. Программа курсаФизические задачи - шаг за шагом в 10-11 классах
Аннотация
Программа факультативного курса по физике поможет учащимся 10-11 классов, выйти на качественно новый уровень обучения: на решение задач творческого, исследовательского характера, на выполнение конструкторских заданий. Программа рассчитана на учащихся, увлекающихся физикой, желающих реализовать себя в конкурсах, конференциях, олимпиадах, а также даёт возможность выпускнику успешно продолжать дальнейшее обучение в ВУЗе физической направленности.
Пояснительная записка
Актуальность создания программы.
Цель элективной технологии обучения предполагает:
Определение предметно-содержательного наполнения обучения с предоставлением учащимися выбора на основе принципа вариативности;
Обучение каждого выпускника лицея на уровне его возможностей и способностей.
Программа факультативного курса 10-11 классов в объёме 68 часов составлена применительно к программе под редакцией Г.Я.Мякишева, Б.Б.Буховцева в соответствии с концепцией углублённого и профильного обучения учащихся. В программе Физические задачи шаг за шагом решение физических задач неотъемлемая часть факультативных занятий, с их помощью создаются и решаются проблемные ситуации, сообщаются знания о конкретных объектах и явлениях, развиваются практические и интеллектуальные умения, а также такие качества, как целеустремленность, аккуратность, внимательность, способность к саморазвитию, самореализации творческих способностей. Подготовка к семинарам, конференциям, написание работ исследовательского характера, повышают интерес к физике, положительно влияют на осознанный выбор дальнейшего жизненного пути.
Новизна программы: в непрерывности и последовательности углубленного изучения учебного материала, в преемственности изучения разделов курса физики с опорой на изученное в предыдущие годы. При проведении занятий используются интерактивные технологии. В изложение материала органически включаются выступления обучающихся, семинары, практикумы, защита курсовых проектов.
Методологические обоснования программы.
Разработка данной программы есть творческая переработка, структурирование имеющегося материала, адаптированного применительно к его углублённому изученнию, а также к дальнейшему продолжению обучения в ВУЗах физической направленности.
Основной принцип определения содержания факультативных занятий в отборе доступного разноуровневого учебного материала с опорой на фундаментальные законы в современном толковании не только традиционных вопросов школьного курса. Некоторые разделы в программе перестраиваются на основе использования принципа интеграции, что помогает увидеть новые связи в знаниях, целостно воспринимать учебный материал.
Содержание программы предлагается углубленное изучение отдельных тем в форме семинаров, презентаций, углубление теоретического материала по конкретному разделу, затем выделяются характерные для данного раздела (темы) задачи, на которых отрабатываются алгоритмы задач и приемы их решения.
Особенностью программы является ее сквозной характер, непрерывность изучения тем по разделам.
Целью данной программы является создание условий для развития, саморазвития творческих способностей учащихся их интересов и подготовки к продолжению образования с учетом личностного потенциала каждого учащегося.
Задачи:
Развитие общеучебных мыслительных умений и навыков для решения задач творческого и исследовательского характера;
Развитие у учащихся потребности и умения самостоятельно приобретать и пополнять свои знания;
Совершенствование полученных знаний в основном курсе знаний и умение применять их в конкретных, проблемных ситуациях;
Активизация познавательного интереса к физике и технике, профессиональное самоопределение.
Краткое описание структуры программы
Цикл 1. Формирование общих приемов при решении задач раздела механики (14 часов в 10 классе)
Цикл 2. Экспериментальные и графические задачи молекулярной физики (12 часов в 10 классе)
Цикл 3. Задачи повышенного уровня по теме электродинамика (9 часов в 10 классе; 4 часа в 11 классе; всего 13 часов)
Цикл 4. Электромагнитные явления. Колебания и волны. Оптические явления. Комплексные задачи . (30 часов в 11классе)
Всего по программе: 35 часов в 10 классе; 34 часа в 11 классе. Итого: 69 часов
Каждый раздел включает в себя:
Тематический план факультативных занятий
Кодификатор теоретического материала
Графическая модель каждого явления
Литература для учителя
Литература для учащегося
Цикл 1. Формирование общих приемов при решении задач раздела Механики
Цель – углубление знаний по механике, получаемых в основном курсе физики.
При изучении кинематики на занятиях значительное место уделяется знакомству с практическими методами определения траектории, измерения скорости и ускорений. Рассматриваются способы построения графиков законов движения и анализа их характера.
Особое внимание уделяется тому, что в инерциальных системах отсчета все физические явления протекают одинаково.
Учитываются границы применимости классического закона сложения скоростей. Даются понятия инвариантных и вариантных величин при переходе из одной системы отсчета в другую, рассматриваются явления, наблюдаемые в неинерциальных системах отсчета.
В разделе динамика подробнее, чем в основном курсе физики, рассматриваются силы в природе, дается понятие гравитационного поля, его характеристик. Решается задача применения знаний в определении масс небесных тел. В этом разделе акцентируется внимание на алгоритме решения большого круга задач; тело на вращающемся диске, велосипед на повороте, велотрек, конический маятник, связанные тела и много других.
Более глубоко рассматривается динамика вращательно движения, связь линейных и угловых скоростей, дается понятие углового ускорения, изучаются виды передач вращательного движения: фрикционные, ременные, зубчатые.
Законы сохранения в достаточной мере изучаются в основном курсе физики, на факультативных занятиях лишь углубляется понятие того, что механическое движение имеет две меры: импульс и энергию.
На практических занятиях предлагаются задачи, вывод при решении которых имеет большую степень общности и может быть применен в решении других задач.
Краткая структура курса (14 часов)
Задачи на объяснение сущности механических явлений –2 ч
Описание движения тел. Решение задач. – 4ч
Применение законов динамики. Практикум по решению задач –2 ч
Вращательное движение. Практикум по решению задач – 2ч
Законы сохранения. Практикум по решению задач – 2ч
Механика жидкостей и газов. –2 ч
Содержание программы
Кинематика
1.1 Описание движения тел
Кинематические характеристики движения. Измерение скорости тел. Явление Доплера для определения скорости быстро движущихся тел. Кинематические характеристики движения тел в различных системах отсчета. Границы применимости классического закона сложения скоростей. Релятивистский закон сложения скоростей (без вывода). Понятие инвариантных и вариативных величин.
1.2 практикум по решению задач:
Построение и чтение графиков законов движения, траектории движения
Нахождение координат и скорости тела при движении по вертикали, под углом к горизонту, брошенного с некоторой высоты горизонтально
Центростремительное и касательное ускорение.
Динамика
2.1 Масса и сила
Инерциальные и неинерциальные системы отсчета. Движение тел под действием разных сил. Обратная задача механики. Упрощенные выводы закона всемирного тяготения. Сила тяжести, масса, вес тела.
Практикум по решению задач:
Движение связанных тел
Зависимость силы трения от угла наклона плоскости с горизонтом
Движение связанных тел с учетом массы нити
Подвижный блок. Задачи - исследования.
3. Кинематика и динамика вращательного движения
3.1. Описание вращательного движения
Вращательное движение тела в сравнении с поступательным. Равномерное и равнопеременное вращательное движение. Основная задача механики вращательного движения. Динамика вращательного движения. Момент сил, момент инерции. Угловое ускорение. Момент импульса. Закон сохранения момента импульса. Вертолет. Гироскоп – основа управления движением самолетов и кораблей.
3.2. Практикум по решению задач:
Качественные задачи на понимание теории вопроса
Расчетные задачи; определение кинетической энергии шара, катящегося по горизонтальной плоскости, по наклонной плоскости, движения связанных тел с учетом массы блока, через который перекинута нить
Определение передаточного числа зубчатой передачи
4. Законы сохранения
4.1. Описание вопросов, связанных с законами сохранения
Условия приближенного выполнения законов сохранения. Упругий и неупругий удар.
4.2. Законы движения жидкостей и газов. Закон Бернулли. Подъемная сила крыла самолета.
4.3. Законы статики. Равновесие невращающихся тел и тел с закрепленной осью вращения. Условия равновесия. Зависимость потенциальной, кинетической и полной энергии от высоты.
5. Практикум по решению задач:
Качественные задачи на понимание теории вопроса
Расчётные задачи с опорой на дополнительные знания, полученные на факультативных занятиях; расчёт расхода топлива ракетой при её старте, расчёт скоростей шаров при их упругом и неупругом соударениях
Задачи на построение и чтение графиков зависимости потенциальной, кинетической и полной энергии от высоты.
В результате изучения программы обучающиеся должны:
Знать: теоретические основы кинематики, динамики, основ вращательного движения, законов сохранения импульса и энергии.
Уметь: применять знания законов, теорий в решении задач, выполнять задания практикума раздела Механика.
Применять: приобретённые знания и умения для решения расчётных, качественных. графических задач. Использовать знания при подготовке к ЕГЭ.
Цикл 2. Экспериментальные и графические задачи молекулярной физики
Цель данного раздела факультативного курса показать учащимся не только методы исследования структуры вещества, но и обосновать применение вероятностных методов исследования с физической статикой, которая позволила отразить в строгой математической форме особенности макромира.
При изучении раздела молекулярной физики подтверждается, с одной стороны, справедливость опытных выводов термодинамики (уравнение состояния идеального газа, направленность физических процессов), с другой стороны, выявляются особенности тепловой формы движения материи и отличия статистического метода исследования от термодинамического. Термодинамический метод отличается простотой, так как из небольшого числа исходных предпосылок получает принципиально важные выводы, пригодные для использования при решении целого ряда задач как в научных исследованиях по физике, химии, астрофизике, так и в области практических приложений, в частности в термодинамике.
Знакомство с основными понятиями и законами термодинамики и молекулярно – кинетической теории способствует решению задачи углубленного изучения тепловых явлений в школе, позволяет учащимся провести анализ этих явлений на макро и микро – физическом уровне.
Программа факультатива охватывает три группы вопросов посвященных термодинамике.
Основные представления о термодинамическом методе изучения физических свойств тел и процессов в них, термодинамическая трактовка понятий внутренняя энергии, количество теплоты, работа, первый и второй законы термодинамики.
применение законов термодинамики и молекулярной физики к изучению теплоемкостей газов, жидкостей и твердых тел.
применение метода термодинамики к рассмотрению физических принципов действия основных типов тепловых машин.
Цель данного раздела – обобщить учебный материал, углубить знания по отдельным темам, приобщить лицеистов к чтению научно- методической литературы, воспитать потребность к самостоятельному углублению знаний.
Задачи:
Формировать умения правильно объяснять физические явления, наблюдаемые в технике, природе, повседневной жизни.
Показать применение полученных знаний термодинамической теории и МКТ в технике, производстве, обеспечении жизнедеятельности человека.
применять полученные знания в рещении задач, в том числе олимпиадных.
Краткая структура курса. (12 часов).
Раздел 1. Задачи на объяснение сущности молекулярных и тепловых явлений.– 2 ч
Раздел 2. Экспериментальные обоснования МКТ – 2ч
Раздел 3. Законы гидростатики. – 2 ч
Раздел 4. Агрегатные состояния вещества – 2 ч
Раздел 5. Термодинамический метод изучения физических процессов – 2 ч
Раздел 6. Тепловые двигатели и пути повышения их КПД – 2 ч
Содержание программы
МКТ как пример применения метода модели
- Понятие средней величины. Силы взаимодействия между молекулами. Потенциальные кривые. Температура, плотность и внутренняя энергия с точки зрения МКТ. Динамические и статистические закономерности.
Экспериментальные обоснования МКТ
- Броуновское движение. Среднее значение физических величин. Флуктуации. Время релаксации. Длина свободного пробега. Диффузия газов. Распределение как способ задания состояния физических систем. Опыт Штерна. Распределение молекул газа по скоростям (по Максвеллу). Распределение частиц в поле силы тяжести. Экспериментальная проверка этих распределений. Основное уравнение МКТ газов. Газовые законы как следствие уравнения газового состояния.
- практикум по решению задач:
- Определение средней скорости движения молекул с целью выявления зависимости скорости от температуры и рода газа;
- Расчет средней кинетической энергии движения газовых молекул
- Нахождение связи между макро и микро параметрами газа
- Газовые законы и графики изопроцессов
- Применение газовых законов в технике.
Законы гидростатики. Давление жидкости. Выталкивающая и подъемная сила.
Агрегатные состояния вещества
- Свойства паров
Диаграмма состояния веществ. Физический смысл тройной точки, критическая температура. Сжижение газов. Применение сжиженных газов в технике. Водяной пар в атмосфере. Парциальное давление пара и его нахождение (уравнение Менделеева – Клайперона)при заданных параметрах Р и V.Абсолютная и относительная влажность воздуха.
- Свойства жидкостей
Силы поверхностного натяжения. Энергия поверхностного слоя. Смачивание. Капиллярность.
- Аморфные тела и их свойства. Кристаллы.
Пространственная решетка. Анизотропность кристаллов. Свойства твердых тел. Создание материалов с заранее заданными свойствами. Тепловое расширение твердых тел и жидкостей. Фазовые переходы.
- практикум по решению задач:
Определение относительной влажности воздуха
Нахождение массы испарившейся воды по известным параметрам
Зависимость парциального давления от влажности воздуха и температуры
Определение точки росы при изменении температуры и давления
Деформации твердого тела, применение закона Гука для упругих деформаций.
Термодинамический метод изучения физических процессов
Термодинамическая система (адиабатная оболочка). Состояние системы. Процесс. Уравнения, описывающие переход системы из одного состояния в другое. Равновесные и неравновесные состояния. Первый закон термодинамики.
Механический эквивалент теплоты и удельная теплоемкость вещества
Внутренняя энергия. Распределение энергии по степеням свободы. Изменение внутренней энергии. Работа газов. Работа газа при адиабатном процессе. Графическое представление работы. Количество теплоты. Удельная теплоемкость газов. Теплоемкость. Молярная теплоемкость. Зависимость удельной теплоемкости от давления, объема и температуры газа.
- практикум по решению задач:
Задачи на нахождение работы газа и над газом, в том числе при адиабатном процессе
Первое начало термодинамики
На определение количества теплоты, переданного системе, с учетом постоянства параметров P.V.T
Чтение графиков процессов, происходивших с газом, зависимость P(V), P(T), P(M) P(ρ)
Расчет количества теплоты, переданной жидким и твердым телам. Уравнение теплового баланса.
Тепловые двигатели и пути повышения их КПД
Источники энергии и тепловые двигатели. Условия необходимые для работы тепловых машин. Коэффициент полезного действия тепловых двигателей и пути его повышения. Холодильная машина. Холодильный коэффициент. Зависимость P(V) для холодильной машины.
- практикум по решению задач:
Расчет КПД реального теплового двигателя
Расчет расхода топлива конкретных автомобилей
КПД идеальной тепловой машины
На нахождение холодильного коэффициента
В результате изучения программы обучающиеся должны:
Знать: теоретические основы молекулярно-кинетической теории, основы термодинамики, свойства твёрдых, жидких, газообразных тел их взаимное превращение. Принцип работы тепловых двигателей.
Уметь: применять знания законов, теорий в решении задач .выполнять задания практикума раздела Термодинамика и М.К.Т.
Применять: приобретенные знания и умения для решения расчетных, качественных. графических задач, а так же для выполнения курсовых и исследовательских работ. Использовать знания при подготовке к ЕГЭ.
Организация проведения аттестации учащихся
Уровень достижений учащихся определяется в результате:
наблюдения активности на практикумах;
беседы с учащимися;
умение работать с алгоритмами решения задач.
Цикл III. ЭЛЕКТРОДИНАМИКА.
Цель данного раздела является более глубокое понимание неразрывной связи электрического и магнитного полей, обоснованной теорией Максвелла. Электрическое и магнитное поле рассматривается на занятиях факультатива без разделения их изучением темы Постоянный электрический ток, что облегчает сопоставление характеристик и свойств этих полей, а также углубляет знания о физических принципах, лежащих в основе единства законов природы. Дальнейшее изучение законов ЭМИ подтверждает правомерность выбранного пути.
Краткая структура факультативного курса(12 часов)
Раздел 1.Электрическое поле и его свойства – 6 ч
Раздел 2. Постоянный электрический ток. 4 ч.
Раздел 3.Электрический ток в различных средах –2ч
Содержание программы
Электрическое поле и его свойства.
- Электрическое поле заряженной сферы, заряженной плоскости, поле между разноименно заряженными параллельными плоскостями. Понятие о потенциальной энергии заряженного тела, помещенного в электрическое поле. Движение заряженных частиц в электрическом поле. Эквипотенциальные поверхности точечного заряда, прямого проводника с током и заряженной плоскости, однородного и неоднородного полей. Энергия электрического поля. Конденсаторы. Соединения конденсаторов.
Постоянный электрический ток. Условия существования тока. Законы тока. Преобразование электрических цепей. Эквивалентное сопротивление. Законы Кирхгоффа.
Электрический ток в различных средах
-Проводимость различных веществ с точки зрения классической электронной теории проводимости Друде и Лоренца. Квантово – механическая (зонная) теория проводимости.
-Практикум по решению задач.
Электрический ток в металлах. Молекулярно- кинетическое объяснение закона Ома
Электрический ток в жидкостях. Закон Фарадея
Применение электролиза в технике
Электронные пучки и их свойства. Применение.
В результате изучения программы обучающиеся должны:
Знать: теоретические основы электромагнетизма, законы постоянного тока и закономерности протекания токов в различных средах.
Уметь: применять знания законов, теорий в решении задач, выполнять задания практикума раздела Электродинамика
Применять: приобретенные знания и умения для решения расчетных, качественных. графических задач, а так же для выполнения курсовых и исследовательских работ. Использовать знания при подготовке к ЭГЭ.
Организация проведения аттестации учащихся
Уровень достижений учащихся определяется в результате:
наблюдения активности на практикумах;
беседы с учащимися;
Цикл IV. Электромагнитные явления. КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ. ОПТИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ.
Цель данного факультативного курса – показать основные причины, по которым гармонические колебания заслуживают особого внимания. Первая – их широкая распространенность в природе. Вторая причина – широкое использование гармонических колебаний в технике: электромеханические генераторы переменного тока, ламповые генераторы радиопередатчиков.
При изучении колебаний и волн различной физической природы на занятиях факультатива рассматриваются и сравниваются общие законы и свойства, общие характеристики. Такой подход к изучению колебаний и волн различной природы позволяет осуществить осмысленный и правомерный перенос знаний из одной области явлений на другие области, показать их свойства и различия.
В процессе изучения и углубления данного материала предполагается интеграция с радиоэлектроникой для осмысленного понимания физических процессов, лежащих в основе электроакустической и радиотехнической аппаратуры: микрофон, динамик, звуковой генератор, усилитель, электронный осциллограф, а так же широкое применение графического метода преподавания физики.
Оптические явления рассматриваются на основе принципа Гюйгенса-Френеля, что позволяет глубже разобраться в принципах действия оптических приборов, показать границы их применения. Темы зеркала и линзы на факультативе изучаются основательно, что согласуется с требованиями вступительных экзаменов в технические вузы.
Практически все факультативные занятия сопровождаются решением задач повышенной сложности.
Целью данного раздела Создать условия для понимания роли физики в создании и совершенствовании важнейших для всего человечества технических объектов: генераторов электрического тока, трансформаторов, телекоммуникационных устройств. Знакомство с современными достижениями науки и техники.
Задачи:
Научить устанавливать связь между развитием физики и уровнем цивилизации, показать роль физики в решении энергетических, социально-экономических и экологических проблем.
Приобщать школьников к поиску знаний через научно-популярную литературу, а также – через использование современных информационных технологий для поиска, переработки и предъявления учебной и научно-популярной информации по данному разделу физики.
Использовать исследовательский метод при решении нестандартных творческих задач.
Прививать умения обдумывать и проводить физический эксперимент, подтверждающий теоретические выводы, гипотезы, догадки.
Краткая структура курса (30 часов)
Раздел 1.Магнитное поле. Магнитные свойства вещества. Электромагнитная индукция-4 часа.
Раздел 2.Колебания механические и электромагнитные – 4 часа.
Раздел 3.Вынужденные электромагнитные колебания. Переменный ток – 4 часа.
Раздел 4.Волновое движение – 4часов.
Раздел 5.Волновая оптика – 4 часа.
Раздел 6.Геометрическая оптика – 4 часа.
Раздел 7.Квантовая оптика – 4 часа.
Раздел 8.Комплексные задачи.– 2часа.
Содержание программы
Магнитное поле (4 ч)
-Магнитное поле в вакууме. Магнитная постоянная вакуума. Измерение магнитного поля Земли. Магнитные полюса Земли. Движение заряженной частицы в магнитном поле. Магнитный поток.
-Магнитные свойства вещества. Гипотеза Ампера (Френеля) об элементарных токах. Намагниченность вещества. Петля гистерезиса. Ферромагнетики, диа- и парамагнетики. Намагниченность вещества. Петля гистерезиса. Остаточная намагниченность.
Доменная структура ферромагнетиков. Исследование зависимости магнитных свойств вещества от температуры.
Электромагнитная индукция и ее законы. Принцип действия машин и механизмов, основанных на законах ЭМИ
- Вихревое электрическое поле. Бетатрон – ускоритель элементарных частиц. Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля тока.
Колебания механические и электромагнитные( 4ч )
Кинематика и динамика механических колебаний. Характеристики колебательного движения. Колебательный контур. Динамика электромагнитных колебаний.
Превращение при колебаниях (в сравнении). Автоколебательные системы.
Вынужденные электромагнитные колебания. Переменный ток(4 ч)
Активные и реактивные сопротивления цепи переменного тока. Закон Ома.
Графики зависимости i(t) и И(t) для реактивных сопротивлений. Вывод формулы полного сопротивления цепи переменного тока с помощью векторной диаграммы тока и напряжений. Понятия фазы, сдвига фаз между током и напряжением. Физический смысл действующих значений силы переменного тока и переменного напряжения. Резонанс напряжений. Понятие добротности контура. Вывод формулы мощности переменного тока при наличии реактивного сопротивления.
Генерирование энергии. Трансформатор с нагрузкой.
Волновое движение (4 ч)
Характеристики и свойства волн в сравнении: механических и электромагнитных.
Звуковые волны. Ультразвук (излучатели, особенности, действия). Кавитация и ее последствия, применение кавитации.
Энергия и интенсивность электромагнитных волн, излучение в пространство.
Классификация радиоволн.
Волновая оптика(4 ч)
Методы определения скорости света.
Интерференция в тонких пленках, кольца Ньютона. Расчет радиусов.
Дифракция. Вывод зависимости λ(h), λ(d).
Поляризация света. Корпускулярно-волновой дуализм света.
Геометрическая оптика(4 ч)
Законы отражения и преломления в плоских и сферических зеркалах.
Законы преломления в треугольной призме и плоскопараллельной пластине.
Оптические приборы: лупа, фотоаппарат, очки, проекционная аппаратура (Защита рефератов).
Линзы. Формула линзы. Построения в системе 2-х линз, линза – зеркало, в линзе, разрезанной на оптической оси или перпендикулярно к ней.
Квантовая оптика(4ч)
Излучения и спектры. Фотоэффект, законы и применение. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Понимание и чтение графиков U3(ν), Eк(ν).
Фотоны, масса, импульс, энергия. Свойства фотонов при переходе из одной среды в другую.
8. Комплексные задачи.– (2ч).
В результате изучения программы обучающиеся должны:
Знать: теоретические основы электромагнетизма, законы переменного тока, законы геометрической, волновой, квантовой оптики.
Уметь: применять знания законов, теорий в решении задач, выполнять задания практикума раздела Электромагнетизм. Колебания и волны
Применять: приобретенные знания и умения для решения расчетных, качественных. графических задач, а так же для выполнения курсовых и исследовательских работ. Использовать знания при подготовке к ЭГЭ.
Организация проведения аттестации учащихся
Уровень достижений учащихся определяется в результате:
наблюдения активности на практикумах;
беседы с учащимися;
анализа сущности физических процессов.
Учебный план; 10 класс.
№ п/п
Название темы/раздела
Количество
часов практических занятий
Количество часов контроля
1
Формирование общих приемов при решении задач раздела Механики.
13
1
2
Экспериментальные и графические задачи молекулярной физики
11
1
3
Электродинамика
8
1
Всего:
32
3
Итого:
35 часов
Календарно-тематическое планирование; 10 класс.
№ п/п
Тема урока/раздела
Количество часов
Дата фактическая
Дата планируемая
Требования, предъявляемые к усвоению программы
Формирование общих приемов при решении задач раздела Механики; 14 часов
1.1
Кинематические характеристики движения. Измерение скорости тел. Явление Доплера для определения скорости быстро движущихся тел. Кинематические характеристики движения тел в различных системах отсчета.
1
Знать: теоретические основы кинематики, динамики, основ вращательного движения, законов сохранения импульса и энергии.
Уметь: применять знания законов, теорий в решении задач, выполнять задания практикума раздела Механика.
Применять: приобретённые знания и умения для решения расчётных, качественных, графических задач. Использовать знания при подготовке к ЕГЭ.
1.2
Построение и чтение графиков законов движения, траектории движения
1.3
Нахождение координат и скорости тела при движении по вертикали, под углом к горизонту, брошенного с некоторой высоты горизонтально.
1
1.4
Движение тел под действием разных сил. Сила тяжести, масса, вес тела
1
1.5
Движение связанных тел
Зависимость силы трения от угла наклона плоскости с горизонтом
1
1.6
Равномерное и равнопеременное вращательное движение.
1.7
Основная задача механики вращательного движения. Гироскоп – основа управления движением самолетов и кораблей.
1
1.8
Упругий и неупругий удар. Условия равновесия.
1
1.9
Зависимость потенциальной, кинетической и полной энергии от высоты.
1
1.10
Качественные задачи на понимание теории вопроса
1
1.11
Расчётные задачи с опорой на дополнительные знания, полученные на факультативных занятиях; расчёт расхода топлива ракетой при её старте,
1
1.12
Расчёт скоростей шаров при их упругом и неупругом соударениях
1.13
Задачи на построение и чтение графиков зависимости потенциальной, кинетической и полной энергии от высоты.
1
1.14
Творческая работа: создание тестов.
1
Экспериментальные и графические задачи молекулярной физики; 12 часов.
2.15
Температура, плотность и внутренняя энергия с точки зрения МКТ.
1
Знать: теоретические основы молекулярно-кинетической теории, основы термодинамики, свойства твёрдых, жидких, газообразных тел их взаимное превращение. Принцип работы тепловых двигателей.
Уметь: применять знания законов, теорий в решении задач .выполнять задания практикума раздела Термодинамика и М.К.Т.
Применять: приобретенные знания и умения для решения расчетных, качественных. графических задач, а так же для выполнения курсовых и исследовательских работ. Использовать знания при подготовке к ЕГЭ.
2.16
Газовые законы как следствие уравнения газового состояния.
1
2.17
Нахождение связи между макро и микро параметрами газа.
1
2.18
Газовые законы и графики изопроцессов
Применение газовых законов в технике.
1
2.19
Свойства паров. Свойства жидкостей. Аморфные тела. Анизотропия кристаллов
1
2.20
Термодинамический метод изучения физических процессов. Задачи на нахождение работы газа и над газом, в том числе при адиабатном процессе
1
2.21
Первое начало термодинамики
Определение количества теплоты, переданного системе, с учетом постоянства параметров P.V.T
Расчет количества теплоты, переданной жидким и твердым телам. Уравнение теплового баланса.
1
2.22
Чтение графиков процессов, происходивших с газом, зависимость P(V), P(T), P(M) P(ρ)
1
2.23
Расчет количества теплоты, переданной жидким и твердым телам. Уравнение теплового баланса.
1
2.24
Расчет КПД реального теплового двигателя.
1
2.25
Расчет расхода топлива конкретных автомобилей
КПД идеальной тепловой машины
1
2.26
Творческая работа: защита проектов.
1
Электродинамика; 9 часов.
3.27
Электрическое поле и его свойства.
1
Знать: теоретические основы электромагнетизма, законы постоянного тока и закономерности протекания токов в различных средах.
Уметь: применять знания законов, теорий в решении задач, выполнять задания практикума раздела Электродинамика
Применять: приобретенные знания и умения для решения расчетных, качественных, графических задач, а так же для выполнения курсовых и исследовательских работ. Использовать знания при подготовке к ЭГЭ.
3.28
Эквипотенциальные поверхности точечного заряда, прямого проводника с током и заряженной плоскости, однородного и неоднородного полей.
1
3.29
Энергия электрического поля.
1
3.30
Конденсаторы. Соединения конденсаторов.
1
3.31
Условия существования тока. Законы тока.
1
3.32
Преобразование электрических цепей. Эквивалентное сопротивление.
1
3.33
Законы Кирхгоффа.
1
3.34
Электрический ток в различных средах.
1
3.35
Зачёт
1
Учебный план; 11 класс.
№ п/п
Название темы/раздела
Количество
часов практических занятий
Количество часов контроля
1.
Электродинамика
4
2.
Электромагнитные явления.
8
1
3.
Колебания и волны.
8
1
4.
Оптические явления.
11
1
Всего:
31
3
Итого:
34 часа
Календарно-тематическое планирование; 11 класс.
№ п/п
Тема урока/раздела
Количество часов
Дата фактическая
Дата планируемая
Требования, предъявляемые к усвоению программы
Электродинамика (продолжение); 4 часа.
1.1
Электрическое поле и его свойства
1
Уметь применять знания законов, теорий в решении задач, выполнять задания практикума раздела Электродинамика
1.2
Электрический ток в жидкостях. Закон Фарадея.
1
1.3
Применение электролиза в технике.
1
1.4
Электронные пучки и их свойства. Применение.
1
Электромагнитные явления; 9 часов.
2.5
Магнитное поле. Магнитные свойства вещества.
1
Знать: теоретические основы электромагнетизма.
Уметь: применять знания законов, теорий в решении задач, выполнять задания практикума раздела Электромагнетизм.
Применять: приобретенные знания и умения для решения расчетных, качественных, графических задач, а так же для выполнения курсовых и исследовательских работ. Использовать знания при подготовке к ЭГЭ.
2.6
Электромагнитная индукция и её законы.
1
2.7
Магнитное поле в вакууме. Магнитная постоянная вакуума.
1
2.8
Измерение магнитного поля Земли. Магнитные полюса Земли. Движение заряженной частицы в магнитном поле. Магнитный поток.
1
2.9
Исследование зависимости магнитных свойств вещества от температуры.
1
2.10
Принцип действия машин и механизмов, основанных на законах ЭМИ
1
2.11
Вихревое электрическое поле. Бетатрон – ускоритель элементарных частиц.
1
2.12
Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля тока.
1
2.13
Творческая работа: защита проектов.
1
Колебания и волны; 9 часов.
3.14
Колебания механические и электромагнитные
1
Знать: законы переменного тока.
Уметь: применять знания законов, теорий в решении задач, выполнять задания практикума раздела Колебания и волны
Применять: приобретенные знания и умения для решения расчетных, качественных, графических задач, а так же для выполнения курсовых и исследовательских работ. Использовать знания при подготовке к ЭГЭ.
3.15
Вынужденные электромагнитные колебания. Переменный ток
1
3.16
Волновое движение
1
3.17
Динамика электромагнитных колебаний.
1
3.18
Генерирование энергии.
1
3.19
Трансформатор с нагрузкой.
1
3.20
Характеристики и свойства волн в сравнении: механических и электромагнитных.
1
3.21
Энергия и интенсивность электромагнитных волн, излучение в пространство.
1
3.22
Самостоятельная работа: Колебания и волны.
1
Оптические явления; 12 часов.
4.23
Волновая оптика.
1
Знать: волновой, квантовой оптики.
Уметь: применять знания законов, теорий в решении задач.
Применять: приобретенные знания и умения для решения расчетных, качественных, графических задач, а так же для выполнения курсовых и исследовательских работ. Использовать знания при подготовке к ЭГЭ.
4.24
Геометрическая оптика
1
4.25
Квантовая оптика.
Комплексные задачи.
1
4.26
Волновая оптика.
1
4.27
Корпускулярно-волновой дуализм света
1
4.28
Законы преломления в треугольной призме и плоскопараллельной пластине.
1
4.29
Оптические приборы: лупа, фотоаппарат, очки, проекционная аппаратура (Защита рефератов).
1
4.30
Линзы. Формула линзы.
1
4.31
Излучения и спектры. Фотоэффект, законы и применение.
1
4.32
Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.
11
4.33
Фотоны, масса, импульс, энергия. Свойства фотонов при переходе из одной среды в другую.
4.34
Зачёт
1
Список литературы,
использованной при составлении программы факультативных курсов 10 – 11 классов
Программа факультативных курсов для восьмилетних и средних школ (математика, физика, астрономия, химия, биология, география, трудовое обучение). МП РСФСР 1992.
Программа факультативных занятий Методы решения физических задач. 11 класс. МП РСФСР 1991.
Учимся решать задачи А.И.Ромашкевич. Дрофа,2007.
Факультативный курс физики 8. Авторы: Кабардин О.Ф. М., Орлов В.А., Пономарев А.В. (пособие для учащихся). Просвещение, 1973.
Содержание углубленного изучения физики в средней школе под редакцией Резникова Л.И. М., Педагогика, 1984.
Преподавание физики в 10 классе. Авторы: Ванеев А.А., Корпс Э.Д., Орехов В.П. (пособие для учителей). М., Просвещение, 1980.
Преподавание физики в 11 классе пособие для учителей. Авторы: Ванеев А.А., Дубицкая, Ярунина Е.Ф. М., Просвещение, 1988.
Задачник – практикум по общей физике под редакцией профессора Александрова Н.В. М., Просвещение, 1985.
Факультативный курс физики 10 класс. Авторы: О.Ф. Кабардин, В.А. Орлов, Н.И. Шефер. Москва Просвещение 1987 г.
Физика для будущих студентов 1. Механика под редакцией Мякишева Г.Я. Москва, МИРОС, 1994.
Творческие задачи по физике. Автор Разумовский В.Г. Москва, Просвещение, 1986.
Физика. Г.Роуэлл, С.Герберт, (перевод с английского) под редакцией Разумовского В.Г. М., Просвещение, 1984.
Занимательная ядерная физика. Автор К.Н. Мухин. Москва, Атомиздат 1999 г.
Литература для учителя
Методика факультативных занятий по физике под ред. О.Ф. Кабардина.- М.: Просвещение, 1989.
Бутиков Е.И., Кондратьев А.С. Физика, ч. 1 Механика.- М.: Наука, 1994.
Физика для будущих студентов Механика под ред. Г.Я.Мякишева, М.: издательство МНРОС, 1994.
Балабаш В.А. Задачи по физике и методы их решения.- М.: Просвещение,1974.
Элементарный учебник по физике, ч. 1 под ред. академика Г.С. Ландсберга.- М.: Наука, 1995.
Мясников С.И., Осанова Т. Н. Пособие по физике.- М.: Высшая школа, 1984.
М.Е. Тульчинский. Качественные задачи по физике.- М.: Просвещение, 1972.
Л.А. Щербакова, А.Д. Афанасьев. Физика в механике. ИГУ, 1999
Учимся решать задачи А.И.Ромашкевич. Дрофа,2007.
Литература для учащихся
А.А. Пинский и др. Учебное пособие для учащихся 10 класса школ и классов с углубленным изучением физики. Москва Просвещение, 1993г.
Е.И. Бутиков, А.А.Быков, А.С. Кондратьев Физика в примерах и задачах, Москва Наука 1993г
В.А. Балаш Задачи по физике и методы их решения, Москва Просвещение, 1974г
М.Е. Тульчинский Качественные задачи по физике, Москва издательство Просвещение,1972г
Б.Б. Буховцев и др. Задачи по физике для поступающих в технические вузы, Москва издательство Наука,1979г
Конкурсные задачи по физике. Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1993г.
Р.А. Гладкова Задачи и вопросы по физике, Москва издательство Наука,1979г
Б.И. Спасский Физика в ее развитии, книга для учащихся, Москва издательство Просвещение,1989г.
Б.И. Спасский Хрестоматия по физике, пособие для учащихся, Москва издательство Просвещение,1982г
Элементарный учебник по физике, ч. 2 под ред. Академика Г.С.Ландсберга, Москва Наука, 1995г
11. Блудов М.И. Беседы по физике, ч.1.
12. Бутиков У.И., Кондратьев А.С. Физика, ч. 1. Механика.- М.: Издательская фирма Физико-математическая литература В.О. Наука, 1994.
13. Горев Л.А. Занимательные опыты по физике.- М.: Просвещение, 1985.
14. Григорьев В., Мякишев Г. Силы в природе.- М.: Наука, 1978.
15. Ландау Л.Д., Китайгородский А.И.. Физика для всех.- М.: Наука, 1990.
16. Спасский Б.И. Физика в её развитии, книга для учащихся.- М: Просвещение, 1989.
17. Спасский Б.И. Хрестоматия по физике, пособие для учащихся.- М.: Просвещение,1982
5.Разработка некоторых уроков
Урок № /2 часа/
Тема Закон Кулона
Цель урока: познакомить учащихся с законом Кулона. Используя закон Кулона, научиться решать задачи.
ХОД УРОКА:
1.Орг. момент.
2.Опрос домашней темы/по вопросам учебника/
3.Разбор дом.задач у доски.
4.Объяснение новой темы.
А) биография Ш.Кулона.
ШАРЛЬ ОГЮСТЕН КУЛОН
(1736— 1806)
Французский физик Шарль Кулон родился в городе Ангулеме. После окончания средней школы он поступил на военную службу. В Париже прошел инженерную подготовку и был направлен на остров Мартинику для строительства укреплений. В 1772 г. Кулон вернулся во Францию и был назначен инженером по крепостным и водным сооружениям. Одновременно со службой он проводил научные исследования. Вначале его привлекли проблемы трения, кручения и сопротивления материалов.
Его имя стало известно в научном мире в 1777 г., когда он опубликовал ряд работ, в которых представил результаты экспериментов по измерению кручения волос, шелковых и металлических нитей.
За эти работы в 1781 г. Кулона избрали членом Парижской академии наук.
Пользуясь изобретенными им крутильными весами, Кулон детально исследовал взаимодействие одноименных и разноименных точечных электрических зарядов. Эти эксперименты привели к открытию в 1785 г. основного закона электростатики — закона Кулона . В своих опубликованных работах 1785—1789 гг. ученый показал, что электрические заряды всегда располагаются на поверхности проводника, ввел понятия магнитного момента и поляризации зарядов и т. д.
экспериментальные работы Кулона имели важное значение для создания теории электромагнитных явлений. Его именем названа единица количества электричества (Кулон).
Б) Объяснение закона Кулона.
1785 г. французским физиком Шарлем Кулоном установлен закон взаимодействия точечных зарядов.
Точечными зарядами называют заряженные тела размеры которых, много меньше расстояния между ними.
Опыты Кулона
Проведя большое количество опытов (см. рис.1), Кулон установил, что в вакууме:
F ~ qq F ~ 1/R F ~ 1/R.
1. Крутильные весы
Сила взаимодействия двух точечных неподвижных заряженных тел в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
Кулоновская сила подчиняется III закону Ньютона: силы взаимодействия между зарядами равны по модулю и направлены противоположно друг другу вдоль прямой, соединяющей эти заряды. Кулоновские силы F — центральные силы.
Разноименные заряды притягиваются. Одноименные заряды отталкиваются.
Единица заряда — кулон (1 Кл). Это заряд, проходящий за 1 с через поперечное сечение проводника при силе тока в 1 А. Минимальный заряд, существующий в природе,— заряд электрона: q = - 1,6.10 Кл
Коэффициент пропорциональности k, выраженный из закона Кулона:
.
. Установлено, что если q = q = 1 Кл и R = 1 м, то в вакууме k = F = 9 * 10 Н. Т. е. k показывает, что два точечных заряда по 1 Кл каждый на расстоянии 1 м друг от друга в вакууме взаимодействуют с силой 9 * 10 Н.
Диэлектрическая проницаемость среды
Диэлектрическая постоянная характеризует электрические свойства среды. Для любой среды > 1 и зависит от самой среды;
показывает, во сколько раз сила взаимодействия точечных заряженных тел в вакууме больше их сил взаимодействия в среде при прочих равных условиях.
Закон Кулона для среды:
В системе СИ коэффициент k выражают через электрическую постоянную Е , следовательно
Закон Кулона для среды в СИ:
4.Разобрать алгоритм решения задач :
а) Расставить силы, действующие на точечный заряд, помещенный в электрическое поле, и записать для него уравнение равновесия или основное уравнение динамики материальной точки.
б) Выразить силы электрического взаимодействия через заряды и характеристики поля и подставить эти выражения в исходное уравнение.
Силы взаимодействия зарядов можно рассчитать или по закону Кулона, или по формуле F = qE, считая, что один из зарядов находится в поле другого. Второй способ сводится фактически к расчету электрического поля в той или иной точке пространства, где находится рассматриваемый заряд, им обычно пользуются в тех случаях, когда поля создаются протяженными заряженными телами. Используя последнюю формулу, следует иметь в виду, что она справедлива не только для точечного заряда, но и для заряженных протяженных тел.
в) Если при взаимодействии заряженных тел между ними происходит перераспределение зарядов, к составленному уравнению добавляют уравнение закона сохранения зарядов .
г) Далее, как обычно, надо записать вспомогательные формулы и полученную систему уравнений решить относительно неизвестной величины.
д) Проводя вычисления в задачах электростатики, полезно помнить, что множитель k , входящий во многие расчетные формулы, равен k=9•109Н м2/Кл2. Именно такое значение k. и нужно подставлять в эти формулы.
5.Закрепление новой темы – решение задач:
Пример 1. Два заряда +1.66* 10-9Кл и +3,33* 10-9Кл находятся на расстоянии 20 см друг от друга. Где надо поместить третий заряд, чтобы он оказался в равновесии?
Дано: q1=1.66* 10-9Кл, q2=3,33* 10-9Кл, r=0,42м, ε=1.
Найти: r1
Решение. Точка, где надо поместить третий заряд q (положительный или отрицательный) лежит на линии, соединяющей эти заряды. Допустим, q - положительный заряд. На него действуют кулоновские силы F1 и F2 (рис.1) со стороны зарядов q1 и q2. Заряд q находится в равновесии, значит . Значит в проекциях на ось X: F1–F2=0 или F1=F2. Учитывая, что
Получим
=>
откуда r1=0,08м
6.Тестирование /в двух вариантах/
ВАРИАНТ № 1
1. Как изменится сила кулоновского взаимодействия двух точечных зарядов при увеличении каждого заряда в 2 раза, если расстояние между ними увеличить в 2 раза?
А. Увеличится в 16 раз
Б. Не изменится
В. Уменьшится в 2 раза
Г. Увеличится в 2 раза
2. Как изменится сила электростатического взаимодействия двух точечных электрических зарядов при перенесении их из вакуума в среду с = 4?
А. Уменьшится в 4 раза
Б. Увеличится в 4 раза
В. Не изменится
3. Какое направление имеет вектор кулоновской силы, действующей на положительный заряд, помещенный в точку А? (рис. 1)
А. 1 Б. 2 В. 3 Г. 4
4. Какой вид в СИ имеет формула закона Кулона для среды с диэлектрической проницаемостью ?
А. 1 Б. 2 В. 3 Г. 4
5. Два одинаковых металлических шара заряжены равными одноименными зарядами. Шарики привели в соприкосновение и раздвинули на прежнее расстояние. Во сколько раз изменилась сила взаимодействия?
А. Осталась прежней по величине и направлению
Б. Увеличилась в 2 раза
В. Уменьшилась в 2 раза
6. Два точечных электрических заряда взаимодействуют в воздухе на расстоянии 4 м с такой же силой, как в непроводящей жидкости на расстоянии 2 м. Определите диэлектрическую проницаемость непроводящей жидкости.
А. 2
Б. 4
В. 1/4
7. Два электрона находятся на расстоянии 1 мм один от другого. Что больше: сила электростатического взаимодействия или гравитационного взаимодействия?
А. Гравитационного взаимодействия
Б. Силы равны
В. Электростатического взаимодействия
8. Вблизи металлического шара поместили положительный точечный заряд. При этом оказалось, что электрическая сила, действующая на заряд, равна нулю. Найдите знак заряда шара.
A. q>0
Б. q=0
В. q