Активизация познавательной деятельности учащихся при обучении физике. (методические рекомендации)
методическая разработка (физика) по теме

Департамент образования и науки Приморского края

Центр начального профессионального образования Приморского института переподготовки и повышения квалификации работников образования

Краевое государственное образовательное автономное учреждение

  Начального профессионального образования

«Профессиональный лицей № 45»

Н. В. Блохина

Преподаватель высшей квалификационной категории по предмету «Физика и астрономия» (по профессиям «Повар, кондитер, официант, бармен, продавец, контроллер, кассир»).

Активизация познавательной деятельности учащихся при обучении физике.

(методические рекомендации)

г. Уссурийск

Автор-составитель Блохина Н.В., преподаватель физики, КГОАУ НПО «Профессиональный лицей №45», г. Уссурийск.

В данной  работе  преподаватель физики раскрывает формы и методы, способствующие побуждению учащихся к мыслительной деятельности, формированию и развитию познавательных интересов, логического мышления, умений и навыков самостоятельного и умственного труда.

Автор  описывает методику организации самостоятельной работы учащихся, методику работы при решении физических задач, возможные пути использования на уроках   опорных конспектов  и структурно-логических схем, внедрение в образовательный процесс регионального компонента, профессиональной направленности, элементов инновационных технологий.

Работа предназначена для использования в качестве методических рекомендаций в системе начального профессионального образования.

@ Блохина Н.В.

@ Профессиональный лицей № 45  г. Уссурийска

     Адрес: 692519,  г. Уссурийск, ул. Чичерина 46

     Тел.: 32-23-82  (8-4234)

Содержание

I. Введение

        Новая образовательная парадигма ориентирована прежде всего на развитие личности, повышение  ее активности и творческих способностей , а следовательно, и на расширение использования методов самостоятельной  работы учащихся, самоконтроля, использование активных форм и методов обучения.

Еще в 19 веке А. Дистервег заметил, что «знание в собственном смысле слова сообщить невозможно. Можно их человеку предложить, подсказать, но овладеть ими он должен путем собственной деятельности. Он должен самостоятельно все охватить, усвоить, переработать, т.е. результативность обучения напрямую зависит от того, какую позицию (активную или пассивную) в процессе овладения знаниями занимает сам учащийся.

К сожалению, учащиеся, поступающие в учебные заведения начального профессионального образования, как правило, характеризуются отсутствием интереса к точным наукам ( в частности, к физике), низким средним баллом по предметам, уверенностью в «ненужности» и «бесполезности» физики в дальнейшей профессиональной деятельности и обыденной жизни.  Таким образом,  повышение качества образовательного процесса при изучении физики в заведениях начального профессионального образования невозможно без формирования активности обучаемых.

Познавательная активность означает интеллектуально- эмоциональный отклик на процесс познания, стремление учащихся к учению, к выполнению индивидуальных и общих заданий, интерес к деятельности преподавателя и других учащихся.

В структуре активности выделяют следующие компоненты:

0. готовность выполнять учебные задания;
1. стремление к самостоятельной деятельности;
2. сознательность выполнения заданий;
3. систематичность обучения;
4. стремление повысить свой личный уровень и другие.

С активностью непосредственно сопрягается самостоятельность.  Познавательная самостоятельность – это стремление и умение самостоятельно мыслить, ориентироваться в новой ситуации, находить свой подход к решению задач, желание понять не только усваиваемую информацию, но и способы ее добывания, критический подход к суждениям других, независимость собственных суждений.

Познавательная активность и самостоятельность учащихся неотделимы. Более активные учащиеся,  как правило, и более самостоятельные.

Управление активностью традиционно называют активизацией.  Активизация познавательной деятельности - это постоянный процесс побуждения к энергичному, целенаправленному учению. В своей работе я использую различные пути активизации, сочетая разнообразные формы, методы, средства обучения, которые стимулируют активность и самостоятельность учащихся, внедряю в образовательный процесс инновационные педагогические технологии.

II.Активизация познавательной деятельности учащихся на уроках физики.

2.1. Формирование положительной мотивации к учению, познавательного интереса  на уроках физики.

При преподавании  физики необходимо использовать такую систему  методов, которая направлена главным образом не на изложение преподавателем готовых знаний, их запоминание и воспроизведение учащимися, а на самостоятельное овладение учащимися знаниями и умениями в процессе активной познавательной деятельности.

В целях активизации познавательной деятельности учащихся я использую как традиционные методы обучения с применением приемов, способствующих побуждению учащихся к практической и мыслительной деятельности; формированию и развитию познавательных интересов и способностей; развитию творческого мышления,  умений и навыков  самостоятельного умственного труда,  так и элементы  инновационных технологий (элементы проблемного, личностно-ориентированного обучения, информационно-коммуникативных технологий и др.)

Формирование положительной мотивации к учению, познавательного интереса- одна из основных задач деятельности преподавателя физики.

Успешность учебы и прочность знаний находятся в прямой зависимости от уровня развития познавательного интереса учащихся к предмету.

Основными источниками, влияющими на становление интереса учащихся к учению, являются содержание учебного материала и организация  учебной деятельности.

В формировании устойчивых познавательных интересов у учащихся начального профессионального образования главную роль играет показ практического применения знаний в будущей профессиональной деятельности, наличие непосредственной связи между изучаемыми вопросами предмета с профессией. Однако привести на уроке какой - либо пример из производственной или практической деятельности  для иллюстрации программного материала недостаточно. Необходимо, чтобы материал, определяющий единство и взаимосвязь физики с предметами проф. Цикла, расширял  и углублял их знания, развивал интерес к будущей профессии. Но в свою очередь производственный материал не должен уводить  мысль учащихся в сторону, отвлекать  их от программного материала. В настоящее время  нет учебников, учебных пособий, задачников по физике для различных специальностей. Поэтому работу по единству связи физики и предметов проф. цикла я осуществляю следующим образом.

При составлении планирования я использую межпредметные связи между физикой и производственным обучением, спец. предметами, учитываю темы, задачи, вопросы, детали производственного обучения, спец.предметов, имеющих интерес со стороны физического содержания. Использую проф. направленность при изучении нового материала, повторении и обобщении, контроле знаний, разрабатываю уроки, тестовые задания, карточки-задания  с учетом будущей профессиональной деятельности учащихся. (Приложение №1- разработка урока «Физика в стакане»).

Возникновению, укреплению познавательного интереса способствует и новизна материала (неожиданность изучаемого факта, явления, закона). Хорошо известно, что ничто так не привлекает внимания и не стимулирует работу ума, как удивительное. Поэтому при изучении тем предмета стараюсь найти такой угол зрения, при котором даже обыденное становится удивительным.

Удержать внимание, интерес на протяжении всего урока помогает использование элементов проблемного обучения. Например, в начале урока предлагаю для обсуждения учащимся удивительный факт, загадку,  отгадка к которой (ключик для понимания) будет открыта  на уроке при работе над новым материалом. Например, при изучении темы: «Движение тела под действием силы тяжести» предлагаю учащимся для обсуждения вопрос: «Все тела падают с одинаковым ускорением, почему?». После изучения закона всемирного тяготения учащиеся получают ответ на предложенный вопрос. Или при изучении темы «Дисперсия света» в начале урока ставлю перед учащимися такие вопросы: «Почему после дождя на небе можно наблюдать радугу?» и «Почему мы видим окружающий нас мир цветным?». После изучения на уроке явления дисперсии учащиеся чётко и правильно отвечают на поставленные вопросы.

Удивительный факт, требующий объяснения, предлагаю учащимся и в конце урока, чтобы начать с него следующее занятие (как часть домашнего задания, например , вопрос о дольменах как генераторах ультразвука).

Для развития познавательного интереса, активизации мыслительных процессов важно формировать у учащихся способность видеть новое в старом, уже изученном материале. В том случае, когда учащиеся могут соотнести, сравнить то, что знали ранее, с тем, чем овладевают сейчас, процесс усвоения новых знаний обретает особый смысл.  Поэтому при прохождении вопросов и тем, о которых учащиеся имеют определенные представления, заостряю внимание  на тех сторонах и аспектах, которые по- новому, с другой точки зрения освещают материал. Так на 1 курсе  при изучении механики  учащиеся встречаются со многими явлениями, понятиями и величинами, которые они в какой-то степени изучали ранее (механическое движение, вес тела, невесомость, работа, мощность, энергия, простые механизмы) или знают из курса математики (вычисление скорости, пути, времени), радио и телепередач, повседневной жизни.  Используя прием обновления усвоенных знаний, предлагаю учащимся сопоставить имеющиеся знания с новыми. Например, движение с постоянной скоростью и гораздо более сложное – прямолинейное неравномерное или криволинейное движение, а также изученные  в школе понятия «работа», «энергия», «мощность» и фундаментальный закон сохранения и превращения энергии. Такая организация учебного процесса позволяет перейти от репродуктивного уровня усвоения знаний к более высокому.

Систематическое ознакомление учащихся с историческими сведениями, включение сведений из истории важнейших научных открытий, из биографии великих ученых также способствует развитию познавательного интереса, активизации учебной деятельности.

Об истории научных открытий, проектах в некоторых случаях предлагаю учащимся рассказать о них от имени их создателей. Например,  от имени Леонардо-да Винчи - о его открытиях:   телескопе, очках, способах их работы; от имени  Ньютона – о его механике, от имени создателей «вечных двигателей» - о своих проектах. Построение учебной деятельности, таким образом, позволяет не только расширять кругозор учащихся и активизировать их познавательную деятельность, но и развивать осмысленное, а значит, более прочное  запоминание учебного материала.

В процессе преподавания физики нельзя отделять познавательную деятельность от практики, так как в жизни они находятся всегда в тесном единстве и переплетении. Теоретические знания лишь тогда прочны и осмысленны, когда они систематически подкрепляются показом их практического использования. Значительная часть учащихся в учебных предметах ценит не столько теоретический материал, сколько его прикладное значение. Подавляющее большинство учащихся объясняет низкий уровень своего интереса к предмету тем, что им «не ясно, для чего изучают те или иные явления, понятия, величины, формулы» и «где все это находит практическое применение». Показ практического значения и необходимости знаний по физике в обыденной жизни  является необходимым условием для активизации познавательной деятельности учащихся.

Одним из факторов, положительно влияющих на развитие познавательного интереса,  является внедрение в учебный процесс регионального компонента, экологизация образования. Современная естественно-научная картина мира немыслима без отражения экологических проблем. Изучая курс физики, учащиеся должны получить четкое представление о взаимосвязи общества и природы, о главных источниках загрязнений, их влиянии на окружающую среду и жизненные процессы. Неблагоприятная экологическая обстановка в крае, в частности в г. Уссурийске, проблемы охраны окружающей среды являются актуальными вопросами при изучении физики, неизменно вызывающими эмоциональный отклик и интерес у  учащихся. При ознакомлении учащихся с экологическими вопросами широко использую межпредметные связи, привлекая знания учащихся по другим предметам,  применяю наглядные средства, средства искусства и технические средства обучения, включая и компьютерную технику. По теме «Экология Приморского края» совместно с учащимися мной разработано электронное учебное пособие которое содержит в себе: а) иллюстративный материал по теме; б) подбор статей периодической печати; в) сообщения учащихся. Учебное пособие  использую как на уроках, так и во внеурочной деятельности (при организации классных часов, бесед). Пособием могут пользоваться учащиеся, владеющие навыками работы с компьютером для подготовки домашнего задания, расширения кругозора, при подготовке к предметным неделям по экологии. Изучение вопросов регионального компонента строю как правило, используя активные формы обучения в виде проблемного изложения материала, диспута, беседы,  обсуждения статей периодической печати, элементов личностно-ориентированного обучения, предоставляя учащимся свободу выбора при выполнении задания (например, сообщение, рисунок, стихотворение , выбор наиболее  интересующей их темы).

2.2. Активизация познавательной деятельности учащихся во время самостоятельной работы на уроках физики.

В содержании курса физики  включены дидактические систематизированные научные факты, понятия, законы и теории. Усвоение учащимися различных физических явлений, фактов, идей, законов эффективнее происходит в процессе самостоятельной работы,  поскольку при такой организации учебной деятельности учащиеся непосредственно сами выясняют сущность и разнообразные связи познаваемого материала, познаваемых объектов.

Особое место в учебной самостоятельной работе  при изучении физики занимает работа с учебником. Самостоятельную работу такого вида организовываю при изучении нового материала; при изучении принципа действия и устройства приборов и технических устройств; при подготовке к лабораторным занятиям;  закреплении, повторении, обобщении и систематизации знаний учащихся, применяя при этом приемы, активизирующие познавательную деятельность учащихся. При изучении нового материала перед учащимися ставлю задачи:

5. найти в тексте учебника ответ на поставленный вопрос;
6. после изучения материала проанализировать  рисунок, схему, диаграмму;
7. по тексту изучаемого параграфа или его частей составить  вопросы (провожу конкурс списков вопросов среди учащихся, в последующем использую такие списки для контроля знаний).

При повторении пройденного материала перед учащимися ставлю задачи:

8. составить опорный конспект, логические структуры по материалу учебника (по таким опорным конспектам, структурам учащиеся работают впоследствии: объясняют материал, отвечают на вопросы);

- составить ответ по обобщенному плану. Например, обобщенный план ответа о состоянии вещества состоит из следующих пунктов :

1.   Из каких частиц (молекул,  атомов, ионов) состоит вещество.

2.  Расстояние между частицами.

3.  Расположение частиц.

4.  Характер движения частиц.

5.  Сохраняет ли вещество в данном состоянии свою форму и объем?

6.  Примеры.

По такому плану учащийся может составить ответ о твердом теле, жидкости и газе. (Приложение №2 – обобщенные планы ответов) ;

9. в случае, когда в материале параграфа, темы нет большого количества элементов и пространственных словесных описаний, предлагаю учащимся составить таблицу по теме или по отдельным вопросам темы (таблицы можно составлять и с использованием обобщенных планов). Это могут быть вопросы об изменении температуры и внутренней энергии в тепловых процессах; об удельных величинах, характеризующих эти процессы и другие. (Приложение №3 - таблица «Способы теплопередачи»). Такой вид работы учит систематизировать материал, выделять общие признаки в казалось бы разрозненных фактах.
10. по тексту учебника составить задачи (в частности задачи с проф. содержанием, задачи- шутки). Например. Мощность костра 300 Вт, а мощность свечи 1,5 Вт. Интересно, через какое время вскипит вода?

2.3. Активизация познавательной деятельности учащихся при решении  физических задач.

Полноценное изучение физики невозможно без решения физических задач. Проблема, с которой сталкивается традиционная методика решения учебной физической задачи, заключается в том, что ни содержание задач, ни процесс их решения обычно не вызывают у учащихся познавательного интереса. Активизировать мыслительную активность учащихся, познавательный интерес к решению физических задач мне позволяют следующие приемы.

1. В первую очередь, содержание задачи связываю с будущей профессиональной деятельностью  (Приложение №4).
2. Использую  разнообразные формулировки  качественных физических задач. Условие этих задач представляю в виде текста, текста с поясняющим его рисунком, в виде рисунка с вопросом, графика с пояснительным текстом, демонстрируемого опыта и т.д. Так незначительно видоизменив текст типичной задачи, можно повысить интерес учащихся к ее решению, активизировать их деятельность, направив ее на поиск решения проблемы. (Приложение №5).
3. Применяя задачи – рисунки, активизирую мыслительную деятельность учащихся тем, что предоставляю им возможность самим формулировать условия задач. С этой целью указываю на рисунке все необходимые для решения данные и предлагаю учащимся самостоятельно составить текст задачи, поставить вопрос и ответить на него. (Приложение №6).

     4.          Активизировать познавательную деятельность учащихся в процессе решения задач позволяет использование фольклора, в частности, сказок.  Считаю фольклор  хорошим средством развития учащихся, повторения материала, систематизации знаний, повышения познавательных интересов. Прибегаю к такому методическому приему: создание рисованных иллюстраций к сказкам и рассмотрение описанных в них ситуаций с точки зрения физики. Здесь возможны два варианта:

I  — рисунки выполняют учащиеся, задания и физические вопросы к ним ставит педагог;

II  —   рисунки   делают   ученики,    и   они   же формулируют   к   ним   физические   вопросы   либо задания. Рассмотрим оба варианта на примерах:

1 вариант.

О старухе Таал—Таал из якутского эпоса (рис. 1).

В сказке говорится, что старуха Таал—Таал пошла по воду зимой, поскользнулась, упала и выронила наполненное ведро. Вскочить сразу не сумела, а когда с силенкой собралась, уже поздно было: успела примерзнуть ко льду. Она стала обращаться за помощью к разным телам и явлениям: к солнцу, горе, ветру, серой землеройке, собаке, людям — и просить: кто из них более могуществен, пусть тот спасет ее.

Пользуюсь этой сказкой и картиной к ней несколько раз.

СТАРУХА ТААЛ-ТААЛ

[из якутского фольклора)

Рис. 1.

1. Назовите фигурирующие   в   сказке   «Старуха Таал—Таал» физические    тела    и    физические явления.

2. Почему вода вылилась из ведра?

3. Почему вода из ведра разлилась по льду?

4. Где выше температура: у воды в ведре или у окружающего воздуха?

5. Какая   температура   может   быть   в   водоеме зимой подо льдом?

6. Вода пропитала одежду Таал-Таал. Как объяснить это явление?

7. Можно ли назвать его диффузией? (После раздумий и споров учащиеся приходят к мысли, что при диффузии мы имеем дело с взаимным проникновением молекул двух веществ в их межмолекулярные промежутки. А в случае намокания одежды вода поднимается вверх по просветам между волокнами ткани; значит, это не диффузия. Выясняем, что это явление называется капиллярностью).

8.Почему одежда Талл—Таал пропиталась водой, а ее обувь — торбаза, изготовленные из особым способом обработанной кожи, пропитанной жиром, водой не смочились?

9. Почему мокрая одежда старухи заледенела, т. е. покрылась льдом?

10. Какие физические процессы при этом произошли?

11. Покажите, т. е. изобразите на рисунке, силы, действующие на старуху Таал—Таал, и ее вес.

12. При каком соотношении сил Таал—Таал сможет встать?

13. Как рассчитать давление, оказываемое старухой на лед? Чему оно приблизительно равно?

14. Таал—Таал пытается подняться, прилагая свою мускульную силу, чтобы освободиться от ледового плена. Совершается ли при этом механическая работа? Ответ обоснуйте.

15. Старуху спасают люди. Какую помощь, основанную на физике, они могли ей оказать? Выскажите свою версию, изобразите ее и объясните. (Отвечая на этот вопрос, один из учеников предложил применить рычаг и дал соответствующий рисунок— рис. 2.)

Рис. 2.

 2 вариант.

Предлагаю каждому ученику выбрать любую понравившуюся ему сказку из фольклора разных народов (русского, якутского, корейского, украинского, немецкого и т. д.), создать ее "художественный образ", т. е. сделать иллюстрацию к ней, а потом сформулировать физические вопросы или дать физический разбор описанной там ситуации.

В качестве примера выполнения задания этого типа привожу рисованные наглядные пособия, сделанные ребятами по мотивам ряда народных сказок: "Рукавичка" (украинский эпос) ; "Кто-то  и  зайца  боится",  "Как заяц остался  без хвоста" (якутский эпос) ; "Как мальчик императора победил" (корейский эпос) ; "Репка", "Колобок" (русские сказки)  (Приложение №7)

5. Эффективным приемом считаю и разбор решения задачи с

последующей экспериментальной проверкой. (Приложение №8)

В овладении учащимися курсом физики  решение задач является важнейшим средством реализации дидактических и воспитательных целей. Задачи служат инструментом формирования физических понятий, развития мышления учащихся, их самостоятельности. Решение задач воспитывает настойчивость, трудолюбие, любознательность. Задачи являются средством контроля качества и глубины усвоения материала.

Обучение решению задач является органической частью преподавания физики, но, к сожалению, умение учащихся решать задачи в большинстве случаев находится на недостаточном, а иногда и низком уровне. Причин тому много. Основная, на мой взгляд, – отсутствие оптимальной технологии обучения, основанной на достижениях современной педагогической психологии. Кроме того, настоящая программа по физике претерпела существенные изменения: это и сокращение учебных часов, и перераспределение тем  в связи с введением профильного обучения, и изменение требований к минимуму содержания основного и среднего образования.

Таким образом, возникает вопрос: как в новых условиях организовать работу учащихся по решению задач (на уроках и дома), какие приемы использовать при обучении, какие задачи, сколько и в какой последовательности надо решать, чтобы с наименьшими затратами труда и времени выйти на желаемый результат.

Основная цель, которая ставится при решении задач, заключается в том, чтобы учащиеся глубже поняли физические закономерности, научились разбираться в них и применять их к анализу физических явлений, к практическим вопросам.

Для этого преподавателю необходимо произвести тщательный отбор задач, определить последовательность их решения. Отобранная система задач должна удовлетворять ряду требований. Основным дидактическим требованием является постепенность усложнения связей между величинами и понятиями, характеризующими процесс или явление, описываемое в задачах. Желательно начинать решение задач по теме или отдельному вопросу курса физики с тренировочных задач. Затем идут более сложные расчетные, экспериментальные и другие задачи, подбираемые последовательно, с возрастающим числом связей.

Необходимость такого отбора связана еще и с тем, что в настоящее время существует достаточно широкий круг задачников по физике, содержащих задачи разного уровня, и учащиеся не всегда способны выбрать для себя необходимый задачник. Необходимо учитывать и такой фактор: в данной теме нельзя все время решать задачи только одного типа. Материал следует непрерывно повторять.

Я пришла к выводу, что решать задачи по разным темам учащиеся должны дома. Для четкой организации работ  стала планировать домашние задачи на всю тему, включая в него не только задачи изучаемого материала, но и задачи на повторение. В начале изучения темы каждый учащийся получает брошюру с полным перечнем задач, которые необходимо решить к концу изучения темы, и примерный план их решения. Выполнение этого плана ведет к получению ребятами глубоких и прочных знаний, хороших оценок.

Мною разработаны планы-задания для учащихся по решению задач. Вот некоторые из них. (Приложение №9).

2.4. Опорные конспекты,  структурно-логические схемы, повторительно-обобщающие блок схемы  на уроках физики.

Многие учащиеся теряют интерес к предмету только потому, что не умеют выделять в материале главное, не могут проследить причинно-следственные связи, логично построить свой ответ.

Опираясь на опыт педагога-новатора  Виктора Федоровича Шаталова, на своих уроках я пользуюсь опорными конспектами и структурно-логическими схемами, которые определяют четкость изложения, выделение главного в материале и его изложение небольшими порциями,  удобными для усвоения и запоминания, что обеспечивает учащимся успешность ответа, а это рождает интерес к занятиям. Я разработала  опорные конспекты и структурно-логические схемы и  к ним — задания с выбором ответа. Опорные конспекты и структурные схемы считаю более понятными для учащихся и более логичными, чем опорные сигналы; они заставляют учащихся думать, лучше способствуют усвоению материала.

Логические структуры и схемы,  опорные конспекты можно спроецировать на экран с помощью кодоскопа или диапроектора, а  в электронном виде  использовать с помощью компьютера  и разбирать материал всей группой.  Их можно  применять для самостоятельной работы учащихся, при объяснении нового материала и закреплении пройденного. (Приложение №9).

При осуществлении связей физики со смежными дисциплинами чаще всего ограничиваются использованием только содержания учебных курсов,  т. е. фактического материала.

Например, на уроках информатики очень широкое распространение имеют блок-схемы.  Известно, что блок-схемы воспринимаются гораздо лучше, чем текстовая информация, так как позволяют увидеть не только основные изучаемые понятия, но и их иерархию, их взаимосвязи.

Так, из блок-схемы №1 (Приложение№10) ясно видно, что физика как наука о природе изучает различные формы движения материи (ФДМ): механическую, тепловую, электрическую, внутриядерную. Механическую форму изучают кинематика и динамика, а также статика, являющаяся частным случаем динамики; тепловую — термодинамика и статистическая механика и т. д.

По блок-схеме № 2 (Приложение №11), можно сказать, что в понятие материи входят понятия о веществе и о поле, что вещество может быть в одном из четырех агрегатных состояний и что известных сейчас полей тоже четыре; твердые тела могут быть кристаллическими и аморфными, а плазма — холодной и горячей; кристаллические тела бывают моно- и поликристаллическими, а электромагнитное поле в некоторых случаях может выступать только как магнитное или только как электрическое.

В блок-схеме №3 (Приложение №12) приводится деление веществ по степени и типу их электрической проводимости. По каждому "прямоугольнику" этих структурных схем можно составлять небольшие рассказы обзорного плана. Но особенно ценны они тем, что позволяют наиболее эффективно и, главное, системно применять такой логический прием обучения, как сравнение. Они также дают возможность оперировать принципом перехода количественных изменений в качественные.

• В своей практике при организации повторения и обобщения материала я часто прибегаю к блок-схемам; формы работы с ними такие:

-даю учащимся задание составить какую-либо схему,

-предлагаю дать ответ-рассказ по готовой схеме,

-прошу ответить на серию вопросов, связанных с блок-схемой,

-предлагаю провести ее анализ, например, сравнение отдельных элементов и

 др.

Приведу несколько примеров,  которые конкретизируют сказанное выше.

Задания на выявление отличий:

Задания к  схеме  1:

• Назовите,  чем  отличаются  разные ФДМ. (Ответ. Чем правее — по второй строке — тем предмет рассмотрения более «глубинный»; сначала идут макротела   и   их   перемещение,   потом — электрически нейтральные микрочастицы,   входящие  в   состав   тел;   затем — движение   заряженных   микрочастиц — составных частей последних,  и,  наконец, — движение частиц внутри ядра.)

• Расскажите об отличиях…  

-кинематики от динамики;

(Ответ. Первый подраздел отвечает на вопрос: «Как движутся тела?», второй — на вопрос: «Почему тела движутся так, а не иначе?»)

-термодинамики от статистической механики;

(Ответ. Первая рассматривает макросистемы, не вникая в их структуру и происходящие внутри процессы, вторая изучает свойства макроскопических тел как систем, состоящих из очень большого числа частиц — молекул, атомов, электронов.)

-электростатики, магнитостатики и электродинамики

(Ответ. Первая область физики рассматривает явления, связанные со стационарным, т. е. неизменным электрическим полем, вторая со стационарным магнитным полем, третья — изменяющимся во времени электрическим полем.)

Задания на выявление общих свойств и признаков:

Что общего между...

-кристаллическими и аморфными телами;

(Ответ. Оба являются разновидностями твердого тела.)

-термодинамикой и статистической механикой;

(Ответ. Обе изучают одну и ту же форму движения материи — тепловую, но с разных точек зрения.)

между четырьмя типами полей.

Задания, основанные на знании принципа перехода количественных изменений в качественные:

Изменение какого параметра...

-переводит вещество из одного агрегатного состояния в другое (см. схему 2);

-поле по свойствам приближает к частицам;

-приводит к различию тел — кристаллических и аморфных;

-способствует образованию поликристаллических структур;

-переводит плазму холодную в плазму горячую;

-позволяет отнести вещество к одному из четырех классов: диэлектрики, полупроводники, проводники и сверхпроводники (см. схему 3);

-переводит полупроводник с собственной проводимостью в полупроводник с

примесной проводимостью;

-вынуждает отнести проводник к группе проводников первого или второго рода;

-переводит плазму в сверхпроводящее состояние.

Повторительно-обобщающие блок схемы, логические структуры, опорные конспекты позволяют учащимся осмыслить основные понятия физики, закрепить их при подготовке домашнего задания и проявить свои знания при опросе или выполнении контрольных работ, активизировать самостоятельную деятельность учащихся и повысить качество знаний по предмету.

2.5.      Активизация познавательной деятельности учащихся при выполнении лабораторных работ.

Концепция модернизации содержания физического образования предусматривает увеличение доли экспериментальных заданий, усиление практической подготовки учащихся, включающей систему лабораторно-практических заданий.

Широкое использование лабораторных работ в учебном процессе создает условия для повышения интереса к науке, познавательной активности (в ходе исследовательской деятельности), развития логического мышления и творческой самостоятельности.

Индивидуальная исследовательская работа на уроках дает возможность преподавателю увидеть ту “искру” интереса, мотивации, развития каждого учащегося, чтобы в дальнейшем развивать специальные умения и навыки. Учащийся знакомится с методами научного познания окружающего мира, и исследовательские умения развиваются в личностные качества. На лабораторно – практических занятиях учащиеся знакомятся с сущностью процессов, происходящих при физических явлениях.

Физика – наука экспериментальная и выполнение практических работ должно занимать значительную часть курса физики. В настоящее время, к сожалению, многие училища не располагают средствами для создания широкой экспериментальной базы. Поэтому лабораторные работы необходимо составлять таким образом, чтобы при их проведении не требовалось сложного оборудования.

Хочу представить описания практических и лабораторных работ по физике для учащихся 1 курса по теме “Основы МКТ”, которые я сама составила и использую практически на каждом уроке при изучении нового материала или закрепления пройденного и в качестве самостоятельных домашних исследований. Эти лабораторные работы, достаточно просты и могут быть выполнены фронтально или индивидуально (дома или на уроке). (Приложение №14).

Таким образом, внедрение исследовательской деятельности на лабораторных занятиях развивают исследовательские навыки, с помощью которых учащийся учится совершать маленькие открытия для самого себя. Далее эта работа будет развиваться в направлении создания комплексных лабораторных работ и организации индивидуальной исследовательской работы. (Приложение №15).

2.6. Вопросы истории науки как средство активизации познавательной деятельности.

Проблема гуманизации – это очеловечивание преподавания. По словам Нобелевского лауреата И. Раби, “Физика составляет сердцевину гуманитарного образования нашего времени”.

К сожалению, сегодня мы преподаём “обесчеловеченую” физику. Для меня же, всегда важным было рассказывать своим ученикам об учёных  как о людях с чистыми душами и руками, искренне верящих в то, что служат во славу своей Родины.

К несчастью, в связи с сокращением учебных часов на обучение физике, изучение отдельных тем сводится к изложению физического материала, в учебниках отсутствует информация об истории открытий, а тем более - о судьбе русских учёных и их научном подвиге. В процессе подготовки предложенных уроков я обнаружила, что данного материала нет не только в школьных учебниках, но и в вузовских. Вашему вниманию предлагается подборка материала об истории двух открытий. (Приложение №16).

2.7. Использование инновационных  педагогических и информационных технологий  для активизации творческого потенциала учащихся.

В настоящее время общество уже изменило свои приоритеты, возникло понятие постиндустриального общества (общества информационного), оно в большей степени заинтересовано в том, чтобы его граждане были способны самостоятельно, активно действовать, принимать решения, гибко адаптироваться к изменяющимся условиям жизни.

Современное информационное общество ставит перед  учебными заведениями начального профессионального образования   задачу подготовки выпускников, способных:

- ориентироваться в меняющихся жизненных ситуациях, самостоятельно приобретая необходимые знания, применяя их на практике для решения разнообразных возникающих проблем, чтобы на протяжении всей жизни иметь возможность найти в ней свое место;

- самостоятельно критически мыслить, видеть возникающие проблемы и искать пути рационального их решения, используя современные технологии; четко осознавать, где и каким образом приобретаемые ими знания могут быть применены; быть способными генерировать новые идеи, творчески мыслить;

- грамотно работать с информацией (собирать необходимые для решения определенной проблемы факты, анализировать их, делать необходимые обобщения, сопоставления с аналогичными или альтернативными вариантами решения, устанавливать статистические и логические закономерности, делать аргументированные выводы, применять полученный опыт для выявления и решения новых проблем); быть коммуникабельными, контактными в различных социальных группах, уметь работать сообща в различных областях, в различных ситуациях, предотвращая или умело выходя из любых конфликтных ситуаций;

- самостоятельно работать над развитием собственной нравственности, интеллекта, культурного уровня.

При традиционном подходе к образованию весьма затруднительно воспитать личность, удовлетворяющую этим требованиям.

Поэтому я считаю совершенно естественным на уроках физики применять элементы инновационных технологий, в частности - личностно-ориентированного обучения. Элементы личностно-ориентированного обучения, внедряемые  мной на уроках физики, реализуются  в первую очередь при разработке и использовании дифференцированных заданий для учащихся ( при контроле знаний, при выполнении домашнего задания) (Приложение №16), при предоставлении свободы выбора темы, формы выполнения задания (при подготовке сообщений учащиеся имеют возможность выбрать интересующую их тему, выполнить сообщение в удобной и наиболее интересной для них форме; это может быть реферат, альбом с иллюстративным материалом, подготовка газеты по предмету на определенную тему, презентация какой-либо темы, выполненная на ПК  и т.д.) Такая организация   учебной деятельности позволяет раскрыть индивидуальность учащегося, помогает  ей развиться, устояться, проявиться, обрести избирательность и устойчивость к социальным воздействиям.

Информационные технологии как средство активизации познавательной деятельности и творческого потенциала учащихся

Быстрое развитие вычислительной техники и расширение её функциональных возможностей позволяет широко использовать компьютеры на всех этапах учебного процесса: во время лекций, практических и лабораторных занятий, при самоподготовке и для контроля и самоконтроля степени усвоения учебного материала.  Использование компьютерных технологий значительно расширяет возможности лекционного эксперимента, позволяя моделировать различные процессы и явления, натурная демонстрация которых в лабораторных условиях технически очень сложна либо просто невозможна.  Большие возможности содержатся в использовании компьютеров при обучении физике. Эффективность применения компьютеров в учебном процессе зависит от многих факторов, в том числе и от уровня самой техники, и от качества используемых обучающих программ, и от методики обучения, применяемой учителем.

Физика - наука экспериментальная, её всегда преподают, сопровождая демонстрационным экспериментом. Большую пользу  приносит  использование обучающих программ, ресурсов Интернета и электронных энциклопедий для расширения кругозора учащихся, получения дополнительного материала, выходящего за рамки учебника. Разнообразный иллюстративный материал, мультимедийные и интерактивные модели поднимают процесс обучения на качественно новый уровень. Нельзя сбрасывать со счетов и психологический фактор: современному ребенку намного интереснее воспринимать информацию именно в такой форме, нежели при помощи устаревших схем и таблиц. При использовании компьютера  информация представляется не статичной неозвученной картинкой, а динамичными видео- и звукорядом, что значительно повышает эффективность усвоения материала. Интерактивные же элементы обучающих программ позволяют перейти от пассивного усвоения к активному, так как учащиеся получают возможность самостоятельно моделировать явления и процессы, воспринимать информацию не линейно, а с возвратом, при необходимости, к какому-либо фрагменту, с повторением виртуального эксперимента с теми же или другими начальными параметрами. С целью активизации познавательной деятельности учащихся при обучении кабинет физики был укомплектован персональным компьютером, приобретены компакт-диски с электронными уроками по всем разделам курса из серии «Физика в школе»; так - же имеются диски с обучающими программами по физике: «Открытая физика» части 1 и 2, «1-С Репетитор» и диск с рефератами и курсовыми работами (такие обучающие программы рекомендую учащимся для использования  в домашних условиях). Для подготовки выпускников к ЕГЭ в кабинете физики имеются диски-тренажёры.

К сожалению, не всегда есть возможность использовать информационно-коммуникативные  технологии в учебном процессе в полном объеме, поэтому предлагаю использовать при организации домашней работы учащихся (при подготовке дополнительного материала по предмету, сообщений, рефератов, докладов и т.п.)

III. Заключение

Задача активизации познавательной деятельности учащихся является актуальной для системы начального  профессионального образования. Особенно близко  с ней сталкиваются те преподаватели, которые преподают учащимся предметы общеобразовательного цикла, в - частности преподаватель физики.

Изучение физики в профессиональном училище торгово-кулинарного профиля тесно связано с предметами профессионального цикла- физиологией питания, товароведением, кулинарией, санитарией и производственной практикой. Формирование физических знаний в процессе обучения оказывает влияние не только на общий уровень развития учащихся, но и  на качество профессиональной подготовки выпускника.

Применение активных  форм и методов обучения на всех этапах учебного процесса: при первичном овладении знаниями, закреплении и совершенствовании знаний, формировании умений и навыков, контроле знаний позволяет активизировать познавательную деятельность учащихся, развивать творческие способности, самостоятельность, способствует повышению  качества обучения физике. Качество знаний учащихся по физике при 100% успеваемости составило : 2005/2006 гг – 55,3%, 2006/2007 гг- 55,8%, 2007/2008 гг- 58,3%.

1. 2005/2006 гг – 55,3%;
2. 2006/2007 гг- 55,8%;
3. 2007/2008 гг- 58,3%.

IV.Список литературы

1.Л.М. Брейгер. П.В. Глинская «Предметные недели в школе. Физика. Химия»,  Волгоград издательство «Учитель», 2003 г.

2. Громов С.В. «Физика 10 - 11 кл.», Книга для учителей.  М., Просвещение», 2004 г.

3.С. Гербет,  «Физика», М. «Просвещение», 1994 г.

4.Гурштейн А.А., «Извечные тайны века», М., «Просвещение» 1984 г.

5.Гальперштейн Л. «Забавная физика», М., Детская литература, 1993 г.

6.Гнедина Т.Е. «Физика и творчество в твоей профессии», М., «Просвещение», 1988 г.

7.Детлаф А.А., Яворский Б.М. «Курс физики», М., «Высшая  школа», 1989 г.

8.Ерунова Л.И. «Урок физики и его структура при комплексном решении задач обучения», М., «Просвещение», 1988 г.

9.Касьянов В.А. «Тематическое планирование по физике 10 кл.», М., «Дрофа», 2003 г.

10.Касьянов В.А. «Тематическое планирование по физике 11 кл.», М., «Дрофа», 2003 г.

11.Перельман Я.И. «Знаете ли вы физику?», Домодедово «Ban» 1994 г.

12. Перельман Я.И. «Занимательная физика», М., «Наука»,  1991 г.

13.П.И. Самойленко, А.В. Сергеев «Физика в кроссвордах», М. «Дрофа», 2004 г.

14 Суорц Э. , «Необыкновенная физика обыкновенных явлений», 1, 2 том

М., «Наука», 1987 г.

15 Савельев И.В., «Курс общей физики»  М., «Наука» 1988 г.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Список приложений:

Приложение №1- Разработка урока «Физика в стакане чая»

Приложение №2- Обобщенные планы ответов

Приложение №3- Таблица «Способы теплопередачи»

Приложение №4- Задачи с профнаправленностью

Приложение №5- Качественные физические задачи с рисунками

Приложение №6-Задачи-рисунки

Приложение №7- Задачи с использованием фольклора

Приложение №8- Задачи, с последующей экспериментальной проверкой

Приложение №9-Планы- задания для учащихся по решению задач.

Приложение №10- Логические структуры

Приложение №11-№ 13- Блок –схемы

Приложение №14- Исследовательские работы по теме «Основы МКТ»

Приложение №15- Лабораторные работы

Приложение №16- Подборка материала об истории двух открытий

Приложение №17- Дифференцированные задания

Приложение №1

Департамент образования и науки

Администрации Приморского края

Центр ПРО ПИППКРО

ГОУ НПО «Профессиональное училище №45»

«Физика в стакане чая»

(разработка урока)

Выполнила:

преподаватель физики

Блохина Н.В.

г. Уссурийск

2007 г

«Согласовано»                                                «Утверждаю»

Руководитель МО                                                зам. директора по УПР

Корешкова Г.Г.                                                 Горох Н.И.

___________________                                        _____________________

Тема урока:  «Физика в стакане чая»

Цели:

Образовательная : обобщить и систематизировать знания и умения учащихся, полученные при изучении раздела «Молекулярная физика».

Развивающая: способствовать развитию у учащихся умения анализировать ситуации, устанавливать связи, причины и следствия между событиями и явлениями, формировать умение быстро и точно находить ответы на поставленные вопросы, формировать поисковый стиль мышления.

Воспитательная: воспитывать исполнительность, внимательность, уверенность в себе. Формировать интерес к предмету, профессии.

Методическая: методика  проведения повторительно-обобщающего  урока; активизация познавательной деятельности учащихся в ходе проведения урока.

Тип урока: повторительно-обобщающий.

Комплексно-методическое обеспечение: чайник электрический, стакан, чайная ложка, тесты, заварные чайники, сахарница с сахаром, новые слова к уроку.

Ход урока:

1. Учитель здоровается с учениками, проверяет по рапортичке наличие учащихся на уроке.
2. Начинаем наш урок, я назвала его «Физика в стакане чая», потому что сегодня мы попытаемся объяснить все, что увидим, садясь традиционно выпить стакан чая. Итак,  к столу, мы начинаем.

К демонстрационному столу, накрытому скатертью, выходят 2 ученика, выносят подносы со стаканами, блюдцами, чайными ложечками, чайником, сахарницей и все красиво расставляют на столе. Учитель включает в сеть электрический чайник без крышки.

Учитель: У нас все готово. Можно приступать к чаепитию.

1 ученик: Но нет еще чая. Надо чайник накрыть  крышкой, тогда вода скорее закипит.

Учитель: Вы в этом уверены?

1 ученик: Вполне

Учитель: Вот мой первый вопрос: «Как, с точки зрения физики, объяснить, для чего мы накрываем чайник крышкой, когда кипятим  в нем воду?»

Ответ: Накрывая чайник крышкой, мы сохраняем в нем то тепло, которое сообщает воде нагреватель, уменьшаем теплообмен.

2 ученик: (поднимает крышку и заглядывает в чайник) Я вижу на дне и стенках сосуда пузырьки. Откуда они взялись?

1 ученик: А я слышу шум, исходящий от чайника. Почему он появился?

Учитель: Вот еще два интересных вопроса. Кто ответит на них?

Ответ: Пузырьки образуются из воздуха, растворенного в воде, а также «прилипшего» к внутренней поверхности чайника. При нагревании воздух расширяется и пузырьки увеличиваются и становятся видимыми.

Ответ: А я знаю почему шумит чайник. В пузырьках, кроме воздуха, находятся пары воды. Пузырьки растут и всплывают. Попав в верхние, более холодные слои воды, они охлаждаются, и часть пара в них конденсируется в жидкость, размеры пузырьков сокращаются. Это попеременное увеличение и уменьшение объема пузырьков и создает шум.

Учитель: И как долго вода будет шуметь?

Ответ: Когда вода  вся прогреется, поднимающиеся пузырьки уже не будут от охлаждения уменьшаться в размерах, а начнут на поверхности воды лопаться. Шум прекратится, начнется «бульканье». Это бульканье и есть кипение.

1 ученик: Вода в чайнике уже булькает, она закипела. Можно его отключить от сети?

2 ученик: Но тогда чай остынет

Учитель: Во-первых, это еще не чай, а кипяток. Во-вторых, кто знает, почему он будет остывать?

Ответ: Часть тепла воды будем путем теплопроводности передаваться чайнику, а от него путем теплообмена – окружающему пространству. Если еще снять крышку, то вода будет остывать и из-за интенсивного испарения. Напомню, что испарение состоит в том, что с поверхности жидкости отрываются молекулы, обладающие  определенным запасом энергии. При отрыве молекул затрачивается  также энергия на разрыв молекулярных связей. Вся эта энергия изымается из жидкости и поэтому, если к жидкости не подводить тепло, она будет остывать.

Учитель: Справедливость последнего утверждения можно доказать простым опытом (достает бутылочку с одеколоном и наливает из нее на руку ученику немного жидкости. Просит помахать рукой). Ученик чувствует сильное охлаждение кожи руки.

Учитель: Вот чайник закипел, из его носика выходит пар, я его вижу. Но пар это же газ, а газы невидимы. Что же я вижу?

Ответ: Туман. Это капельки воды, конденсированные на пылинках воздуха или заряженных частицах.

Учитель: Верно, в данном случае мы видим туман, а пар- бесцветный, не различимый глазом газ. Вода в нашем чайнике закипела. Все это видят: из носика идет туман. Давайте заваривать чай и пить его.

Учитель: (подходя к чайнику): Интересно, а если бы мы налили в чайник то же количество воды, но не сырой, а кипяченой, закипела бы она быстрее при одинаковых условиях нагревания?

Ответ1: Скорее закипит кипяченая. Она ведь однажды уже кипела, ей легче вторично закипеть.

Учитель: Ваш ответ основывается на «памяти» кипевшей воды; этот термин сейчас широко употребляется. Но я думаю, что скорее закипела бы сырая вода. Почему?

Ответ: Сырая вода закипит скорее,  чем кипяченая, это связано с тем, что она содержит растворенный воздух, который при кипячении из нее  удаляется. В кипяченой воде пузырьков воздуха мало и они мелкие, вероятность поднятия таких пузырьков со дна сосуда мала, подъем будет только тогда, когда давление насыщенного пара в пузырьке станет равным давлению на поверхности жидкости. Поэтому кипяченая вода закипает позже сырой.

Учитель: Думаю, мы выяснили ряд интересных вопросов, связанных с кипячением и парообразованием. Между тем, вода в чайнике давно кипит. Перейдем к чаепитию. Но для этого,  прежде всего,  нужно заварить чай. Хорошо известно, что вкус чая зависит от того, правильно ли он заварен. А что значит правильно заварить чай?

Ответ: Это значит заваривать так, чтобы вкусовые вещества,  входящие в состав чайного листа, в возможно большем количестве перешли в воду. Известно, что вкус чая зависит от температуры, при которой он заварен. Чем выше температура в момент заварки, тем чай вкуснее

Учитель: У меня в связи с этим возникает такой вопрос: в каком чайнике  металлическом или фарфоровом лучше это делать?

Ответ 1: Я считаю, что лучше заварить чай в металлическом чайнике. Когда мы будем наливать туда кипяток, чайник быстро нагреется, так как удельная теплоемкость металла  большая, поэтому чай будет завариваться при высокой температуре.

Ответ 2: Но ты не учел, что металлический чайник, обладая большой теплопроводностью, будет быстро отдавать тепло окружающей среде, и вода в нем станет быстро остывать. Фарфоровый чайник медленнее нагревается, но зато и остывает медленнее, поэтому он хорошо сохраняет тепло. По-моему, его и лучше брать.

Ответ3: Для того чтобы внутренние стенки заварочного чайника имели более высокую температуру в момент заварки, рекомендуется перед засыпкой чая один или два раза ополоснуть чайник кипятком. Тогда меньше тепла от воды «уйдет» на его прогрев.

 Учитель: Давайте испытаем предложенный принцип заварки чая

Ассистенты заваривают чай

Учитель: У нас есть кипяток, заварка, стакан. Обращаю внимание: стакан толстостенный. Теперь надо выполнить существенную операцию – налить чай в стакан. Вы слышали о таком важном свойстве стекла, как термостойкость? Она определяет способность стекла выражать заданный интервал температур, не разрушаясь, не трескаясь. Термостойкость зависит от ряда физических величин: теплопроводности, толщины стекла, коэффициента его линейного расширения. Чем тоньше стекло и меньше коэффициент его линейного расширения, тем больше термостойкость. Поскольку термостойкость толстого стекла меньше, чем тонкого, я действую так: опускаю ложечку в пустой стакан. И он готов к разливу чая. Объясните, зачем я это сделала?

Ответ: Ложечка металлическая, она обладает большой теплопроводностью и будет забирать часть тепла, когда мы нальем кипяток; стекло толстостенного стакана от этого будет нагреваться медленно, и стакан не лопнет

Учитель: Этой меры предосторожности достаточно для того, чтобы стакан не треснул, но все, же желательно наливать чай медленно. Наружная поверхность стенки стакана успеет при этом прогреться и ее деформации не произойдет. И еще один совет: поскольку температура заварки всегда меньше температуры кипятка, рекомендуется в первую очередь наливать в стакан заварку, а уж затем кипяток.

Ассистенты разливают чай, берут ложечки, накладывают в чай сахар и начинают его помешивать.

Учитель: Я вижу, все довольно активно занялись, одной и той же операцией. Это необходимо или делается машинально?

Ответ: Сахар ложится в чай, чтобы он имел сладкий вкус. Сахар растворяется, в жидкости. Молекулы сахара при этом вследствие хаотического движения и диффузии распределяются по всему объему чая. При помешивании кроме диффузии происходит перемешивание слоев жидкости, что убыстряет процесс.

Учитель: Все! Пьем чай! Осторожно: он горячий!

1 ассистент: Я дую на него.

2 ассистент: Я наливаю чай в блюдце.

Учитель: Зачем они это делают?

Ответ: Мы дуем на чай, чтобы повысить скорость испарения, удаляя с поверхности  жидкости молекулы пара. Когда чай наливаем в блюдце, увеличиваем площадь испарения, процесс испарения идет в большем масштабе и быстрее. При испарении из жидкости забирается энергия в виде тепла, она остывает, и чем интенсивнее идет испарение, тем быстрее остывает жидкость.

Учитель: Вам было интересно на уроке? Ведь, казалось бы – мы хотели просто попить чая, а на деле повторили целый раздел «Молекулярная физика»

А теперь, чтобы убедиться, что сегодняшний урок не прошел для всех даром, вы напишите тест по данной теме.

3. Ребята пишут тест по текстам, разложенным на столе
4.  Учитель подводит итоги урока
5.   Домашнее задание

Приложение № 2

План  ответа о  состоянии вещества:

1.   Из каких частиц (молекул,  атомов, ионов) состоит вещество.

2.  Расстояние между частицами.

3.  Расположение частиц.

4.  Характер движения частиц.

5.  Сохраняет ли вещество в данном состоянии свою форму и объем?

6.  Примеры.

•  По   этому   плану   можно   строить рассказ  о  твердом   теле,  жидкости   и газе.

План  ответа о видах сил:

1.  Название и определение силы.

2.  Причины ее возникновения.

3.  Точка приложения и направление силы.

4.  Её графическое изображение.

5.  От чего зависит модуль силы.

6.  Расчетная формула.

7.  Способ измерения силы.

8.  Примеры.

•  По этому плану можно рассматривать   силу   давления,   тяготения,   вес, силу   упругости,   трения,   архимедову и др.

План  ответа о  способах теплопередачи:

1.  Название способа.

2.  Как осуществляется перенос энергии.

3.  Среда,  в которой данный способ возможен.

4.  Полезные и вредные проявления.

5.  Примеры.

План  ответа о тепловых процессах:          

1.  Сущность процесса.

2.  Его объяснение с позиции молекулярно-кинетической теории.

3.  Характер изменения температуры (график).

4.  Как меняется внутренняя энергия (отдельно  потенциальная  и   кинетическая).

5.  Удельная    величина,    характеризующая  данный процесс: ее название, обозначение,     определение,     единицы измерения.

6.  Формула для расчета количества теплоты.

7.  Практическое            использование процесса.

•  К данному плану желательно обратиться   при   рассмотрении   нагревания, охлаждения,   плавления,   отвердевания, парообразования и др.

План  ответа  о  видах соединений  проводников:

1.  Изображение       соединения       на схеме.

2.  Что можно сказать о силе тока в отдельных участках и во всей цепи?

3.  Напряжение на отдельных участках и всей цепи.

4.  Расчет общего сопротивления.

5.  Примеры использования в технике и быту соединений такого рода.

•  Этот план используется при рассмотрении    последовательного,    параллельного и смешанного соединений.

План  ответа о магнитном поле различных объектов:

1.  Графическое изображение (форма и направление магнитных линий).

2.  Расположение полюсов у объекта, создающего поле.

3.  Природа и происхождение поля.

4.  От чего зависит сила магнитного воздействия.

5.  Применение.

•  По   этому   плану   можно  строить рассказ  о  магнитном  поле  прямого  и дугообразного   магнита,   прямого   проводника с током, катушки с током.

Приложение № 3

Таблица:

«Способы теплопередачи»

Приложение №4

Задачи к теме «Законы постоянного тока»

1. Спираль электрической плитки при ремонте чуть – чуть

укоротили. Изменится ли при этом накал и мощность плитки, если ее включить в сеть электрического тока? Если не изменится, то почему?

2. Почему вместо перегоревшей пробки предохранителя в патрон

нельзя вставлять какой-нибудь металлический предмет, например гвоздь, пучок проволок?

3. Почему провода, проводящие ток к электрической плитке, не

разогреваются так сильно, как спираль в плитке?

4. Электрический чайник включен в сеть напряжением 220 В.

определите, какое количество теплоты выделяется в чайнике за каждую секунду, если сопротивление нагревательного элемента  чайника равно 38,7 Ом; определите мощность тока, потребляемого чайником.

Приложение №5

Рис.1.                                                    Рис 2.

Рис. 3.                                                    рис. 4

Попадет ли охотник в сову, находящуюся от него на расстоянии 50 м (рис.1.)?

Попадет ли пуля в центр мишени (рис. 2.)?

Лошадь везет телегу по грязной дороге (рис. 3, 4) с некоторой постоянной скоростью. Пользуясь своими знаниями по кинематике, покажите, почему брызги, отлетающие от верхней точки заднего колеса, которые не должны иметь скорости, большей скорости телеги, все же достигают человека, сидящего в передней ее части.

Как объяснить ситуацию, изображенную на рис. 5?

Рис 5.

Приложение №6

     ?            ?

А)                                Б)                                В)                Г)

N            

Д)                                        Е)                                     Ж)

     ?         ?                                                           ?          ?

З)                                                                        И)                                                                                                        

Приложение №7

РУКАВИЧКА

(украинская народная сказка)

Вопросы:

1. Какое движение совершила мышка, подпрыгнув?

2. Есть ли у нее ускорение в изображенный момент, когда она «зависла» в воздухе?

3. Каким будет движение мышки в следующее мгновение?

КАК ЗАЯЦ ОСТАЛСЯ БЕЗ ХВОСТА

(из якутского фольклора)

Вопросы:

1. Каким является движение зайца?
2. При каких условиях может произойти отрыв хвоста?

Приложение №7

КТО-ТО И ЗАЙЦА БОИТСЯ

(из якутского фольклора)

Зайцу надоело все время кого-то бояться, и он побежал топиться. Увидев лягушку, был удивлен тем, что и его кто-то боится. Остановился, встал на задние лапы, задумался … и переменил свое решение.

Вопросы:

1. Какие силы действуют на зайца в момент его размышления/изображенный на рисунке?

2. Какой закон обеспечивает движение лягушки?

3. Почему плавают кувшинки?

КАК МАЛЬЧИК ИМПЕРАТОРА ПОБЕДИЛ

(корейская народная сказка)

Император. Отгадай, где у этой трости (палки) верх, а где низ.

Мальчик. Бросьте трость (палку) в воду. Нижний конец, который всегда стараются сделать более тяжелым, окажется внизу.

Приложение №7

КОЛОБОК

(русская сказка)

Вопросы:

6. Какие законы и понятия физики можно проиллюстрировать этой сказкой?

(Ответы. Свободное падение, качение, трение качения, безразличное равновесие, превращение энергии.)

Задание  и   вопросы:

1. Выберите оси координат и запишите второй закон Ньютона применительно к репке.

2. Каким будет это уравнение, если репка сохраняет состояние покоя?

3. При каком условии репка получит ускорение?

Приложение №8

Задача с экспериментальной проверкой.

Если над чашкой расположить глаз так, чтобы кусочек сахара в ней был виден, и, не меняя положение головы и глаза, налить в чашку воду, то в воде появится изображение кусочка сахара. Объясните почему. Проверьте экспериментально.

Приложение №9

Планы - задания для учащихся по решению задач.

Тема: “Взаимодействие тел”

1. Почему мяч, брошенный вертикально вверх, падает на землю?
2. Почему жидкость можно переливать из сосуда в сосуд?
3. Какая сила вызывает оползни, сели или камнепады?
4. Под действием какой силы сокращается пружина при изменении нагрузки?
5. В чем различие между понятиями “сила тяжести, действующая на тело” и “вес тела”?
6. Если масса воды в ведре уменьшится в два раза, изменится ли её вес? Как?
7. Какая сила тяжести действует на шары массой: 3 кг, 5 кг, 10 кг? Изобразите ее графически.
8. Сколько весит керосин объемом 18,75 л?
9. С какой силой растянута пружина, к которой подвесили брусок из латуни размером 10 х 8 х 5 см?
10. Подвешенная к потолку люстра действует на потолок с силой 49 Н. Какова масса люстры?
11. Мотоцикл М-106 весит 980 Н. Чему равна масса мотоцикла?
12. Парашютист весом 720 Н спускается с раскрытым парашютом. Чему равна сила сопротивления воздуха при равномерном движении парашютиста? Чему равна в этом случае равнодействующая сил, действующих на парашютиста?
13. На движущийся автомобиль в горизонтальном направлении действуют сила тяги двигателя 1,25кН,сила трения 600 Н и сила сопротивления воздуха 450 Н. Чему равна равнодействующая этих сил?
14. Зачем тротуары в гололедицу посыпают песком?
15. Почему трудно держать в руках живую рыбу?

Тема “Тепловые явления”

1. При полном сгорании 200 г тротила выделяется 1,5 • 108 Дж энергии. Чему равна теплота сгорания топлива?
2. На сколько градусов нагреется вода в стакане, если ей сообщить количество теплоты, равное 10 Дж? Вместимость стакана принять равной 200 см3.
3. Какое количество теплоты требуется для плавления куска олова массой 10 г, начальная температура которого равна 32оС?
4. Какое количество теплоты израсходовано на нагревание воды массой 0,75 кг от 20 до 100оС и последующее образование пара массой 250 г?
5. Почему лед в теплой комнате тает быстрее чем в холодной ?
6. Почему на Севере для измерения температуры воздуха пользуются не ртутными термометрами, а спиртовыми?
7. Почему температура воды в открытом стакане всегда бывает немного ниже температуры воздуха в комнате?
8. В двух одинаковых тарелках поровну налиты жирные и постные щи. Какие щи быстрее остынут? Почему?
9. При остывании от 72 до 22оС кирпичная печь отдала окружающей среде 52500 кДж теплоты. Определите массу кирпичной печи. Удельная теплоемкость кирпича – 750Дж/кгоС.
10. На нагревание воды массой 600 г, взятой при температуре 0оС, израсходовано 214,2 кДж теплоты. До какой температуры при этих условиях нагрелась вода? Удельная теплоемкость воды – 4200 Дж/кгоС .
11. На газовой плите нагрели 4,4 кг воды от 0оС до температуры кипения (100оС). Сколько природного газа было при этом израсходовано, если считать, что вся выделившаяся теплота пошла на нагревание воды. Теплота сгорания природного газа – 4,4 107 Дж/кг, удельная теплоемкость воды – 4200 Дж/кгоС .
12. Температура воды массой 5 кг повысилась от 7 до 53оС при опускании в неё нагретой железной гири. Определите массу этой гири, если после опускания её в воду температура гири понизилась от 1103 до 53оС. Удельная теплоемкость воды – 4200 Дж/кгоС, железа – 460 Дж/кгоС.
13. На сколько градусов повысилась температура 200 г воды, если ей была передана вся теплота, выделившаяся при полном сгорании 2 г спирта?
14. 2 кг льда при температуре минус 10оС внесли в комнату, после чего лед растаял, а образовавшаяся вода нагрелась до температуры 18оС. Сколько теплоты для этого потребовалось? Удельная теплоёмкость льда – 1800 Дж/кго С, температура плавления льда – 0оС, удельная теплоёмкость воды – 4200 Дж/ кго С. Удельная теплота плавления льда – 3,4 10 5Дж/кг.

Тема “Основы динамики”

1. Сравнить ускорения двух стальных шаров во время столкновения, если радиус первого шара в 2 раза больше радиуса второго. Зависит ли ответ задачи от начальных скоростей шаров?
2. Сравнить ускорения двух шаров одинакового радиуса во время взаимодействия, если первый шар сделан из стали, а второй – из свинца.
3. Два тела массами 400 и 600 г двигались друг другу навстречу и после удара остановились. Какова скорость второго тела, если первое двигалось со скоростью 3 м/с?
4. Вагон массой 60 т подходит к неподвижной платформе со скоростью 0,2 м/с и ударяет буферами, после чего платформа получает скорость 0,4 м/с. Какова масса платформы, если после удара скорость вагона уменьшилась до 0,1 м/с?
5. Сила 15 Н действует на тело массой 0,5 кг. Какая сила сообщит такое же ускорение телу массой 2 кг?
6. Тело, движущееся под действием постоянной силы, прошло в первую секунду путь 25 см. Определите силу, если масса тела 25 г.
7. Скорость автомобиля изменяется по закону vх = 10 + 0,5t. Найдите результирующую силу, действующую на него, если масса автомобиля равна 1,5 т.
8. Под действием силы 150 Н тело движется так, что его координата в направлении действия силы изменяется по закону х=100+5t+0,5t2. Какова масса тела?
9. Два мальчика тянут веревку в разные стороны, прилагая силы 100 Н каждый. Веревка может выдержать, не разрываясь, груз весом 150 Н. Разорвется ли веревка?
10. Как изменится сила притяжения между двумя телами, если расстояние между ними удвоится? Утроится? Уменьшится?
11. Изобразите вектор силы тяжести, действующей на следующие тела:

а) шар, подвешенный на нити;
б) брусок, лежащий на столе;
в) брусок, лежащий на наклонной плоскости;
г) спутник, движущийся по орбите вокруг Земли;
д) льдину, плавающую на поверхности воды.

12. Найдите ускорение свободного падения на поверхности Венеры, если ее масса равна 4,9 · 1024 кг, а радиус 6100 км.
13. Пользуясь законом всемирного тяготения, найдите ускорение свободного падения на высоте, равной радиусу Земли; на высоте, равной двум радиусам Земли.
14. Тело свободно падает с некоторой высоты и у поверхности земли достигает скорости 100 м/с. С какой высоты падало тело? Сколько времени продолжалось его движение?
15. Тело падает с некоторой высоты и проходит последние 196 м пути за 4 с. С какой высоты и сколько времени падало это тело?
16. Камень падает в шахту. Через 6 с слышен звук удара камня о дно шахты. Определите глубину шахты, считая скорость звука равной 330 м/с.
17. Мяч брошен вертикально вверх со скоростью 24 м/с. На какую высоту он поднимается?
18. Над шахтой глубиной 40 м вертикально вверх бросили камень со скоростью 12 м/с. Через сколько времени будет услышан звук от удара камня о дно шахты, если скорость звука равна 330 м/с?
19. Тело брошено под углом 30° к горизонту со скоростью 20 м/с. Найдите проекции скорости на оси ОХ и ОУ.
20. Под каким углом к горизонту брошено тело, если его начальная скорость равна 20 м/с, а проекция на ось ОУ равна 17 м/с?

Тема “Основы МКТ”

1. Какое количество вещества содержится в воде массой 200 г?
2. Сравните количество вещества, содержащееся в одинаковых объемах ртути и алюминия.
3. Какова масса 20 моль серной кислоты?
4. Какой объем занимают 12 моль алюминия?
5. Найдите число атомов в серебряной ложке массой 54 г.
6. Капля масла объемом 0,003 мм3 растеклась по поверхности воды тонким слоем и заняла площадь 300 см2. Принимая толщину слоя равной диаметру молекулы масла, определите этот диаметр.
7. Почему газы легче сжимаются, чем твердые тела и жидкости?
8. Чем объясняется увеличение длины проволоки при ее нагревании?
9. Почему не рекомендуется стирать окрашенные в темные цвета ткани вместе с белыми?
10. Какое давление на стенки сосуда производит кислород, если средняя квадратичная скорость его молекул 400м/с и число молекул в 1 см3 равно 2,7 • 1019?
11. Сколько молекул газа находится в сосуде вместимостью 480 см3 при температуре 20°С и давлении 2,5 • 104 Н/м2?
12. Средняя квадратичная скорость молекул газа около 400 м/с. Определите объем, который займет газ при среднем давлении 1 • 105 Н/м2 и массе 1,0 кг.
13. Считая воздух однородным газом, найдите, во сколько раз средняя квадратичная скорость пылинки массой 1,74–10-12 кг, взвешенной в воздухе, меньше средней квадратичной скорости движения молекул.
14. Каково давление азота, если средняя квадратичная скорость его молекул 500 м/с, а его плотность 1,35кг/м3?
15. Средние квадратичные скорости молекул водорода и кислорода соответственно равны 1840 м/с и 460 м/с. Сравните средние кинетические энергии этих молекул.
16. Определите среднюю кинетическую энергию молекулы одноатомного газа и концентрацию молекул при температуре 290 К и давлении 0,8 Мпа.
17. В баллоне вместимостью 10 л находится газ при температуре 27°С. Вследствие утечки газа давление снизилось на 4,2 кПа. Какое число молекул вышло из баллона, если температура сохранилась неизменной?
18. При повышении температуры идеального газа на 150 К средняя скорость его молекул возросла от 400 до 500 м/с. На сколько градусов надо нагреть газ, чтобы увеличить среднюю скорость его молекул от 500 до 600 м/с?
19. Определите массу водорода, находящегося в баллоне вместимостью 20 л под давлением 830 кПа при температуре 17°С.
20. Газ занимает объем 100 л при нормальном атмосферном давлении и комнатной температуре 20 °С. Каково количество вещества газа? Сколько молекул газа в этом сосуде?
21. Определите температуру азота, имеющего массу 2г, занимающего объем 830 см3 при давлении 0,2 Мпа.
22. Какое давление рабочей смеси установилось в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания, если к концу такта сжатия температура повысилась с 47 до 367°С, а объем уменьшился с 1,8 до 0,3 л? Первоначальное давление было 100 кПа.
23. Газ массой 16 г при давлении 1 Мпа и температуре 112°С занимает объем 1,6 л. Определите, какой это газ.
24. *В баллоне вместимостью 200 л находится гелий под давлением 100 кПа при температуре 17°С. После подкачивания гелия его давление поднялось до 300 кПа, а температура увеличилась до 47°С. На сколько увеличилась масса гелия?
25. Некоторое количество водорода находится при температуре 200 К и давлении 400 Па. Газ нагревают до температуры 10000 К, при которой молекулы водорода практически полностью распадаются на атомы. Определите давление газа, если его объем и масса остались без изменения.
26. Определите плотность азота при температуре 27°С и давлении 100 кПа.
27. Тонкий резиновый шар радиусом 2 см наполнен воздухом при температуре 20°С и нормальном атмосферном давлении. Каков будет радиус шара, если его опустить в воду с температурой 4°С на глубину 20 м?
28. Вертикальный цилиндр с тяжелым поршнем наполнен кислородом массой 10 г. После нагревания цилиндра на 50 К поршень, имеющий площадь 100 см2, поднялся на высоту 7 см. Определите массу поршня, если над ним нормальное атмосферное давление. Трением поршня о стенки цилиндра пренебречь.

Тема “Оптика”

1. Чему равна скорость распространения света, если расстояние от Земли до Луны, равное 3,84 105км, он проходит за 1,28 с?
2. Длина желтого света в вакууме равна 0,589 мкм. Какова частота колебаний в такой волне?
3. Почему сидя у костра, мы видим предметы по другую сторону костра колеблющимися?
4. Почему трудно попасть в рыбу, стреляя в нее из ружья с берега, если она находится на глубине нескольких десятков сантиметров от поверхности воды?
5. В каких случаях свет, переходя из одной прозрачной среды в другую, не преломляется?
6. Во сколько раз скорость распространения света в алмазе меньше, чем в сахаре?
7. Луч света падает из воздуха на поверхность жидкости под углом 40 о и преломляется под углом 24о. При каком угле падения луча угол преломления будет 20о?
8. Луч света падает на поверхность раздела двух прозрачных сред под углом 35о и преломляется под углом 25о. Чему будет равен угол преломления, если луч будет падать под углом 50о?
9. Луч света переходит из глицерина в воздух. Каков будет угол преломления луча, если он падает под углом 22о? (п = 1,47)
10. В дно водоема глубиной 1,5 м вбита свая, которая выступает из воды на 30 см. Найти длину тени от сваи на дне водоема при угле падения солнечных лучей 45о.
11. Если на лист белой бумаги попадает растительное масло, то бумага становится прозрачной. Объясните это явление.
12. Определить предельный угол при переходе луча из жидкости в воздух, если угол полной поляризации для этого случая равен 36о 19/ .
13. Определить постоянную дифракционной решетки, если при её освещении светом с длиной волны 656 нм второй спектр виден под углом 15о.
14. При освещении дифракционной решетки светом с длиной волны 590 нм спектр третьего порядка виден под углом 10о 12/ . Определить длину волны, для которой спектр второго порядка будет виден под углом 6о 18/.
15. Какой наибольший порядок спектра можно видеть в дифракционной решетке, имеющей 500 штрихов на 1 мм, при освещении её светом с длиной волны 720 нм?
16. Почему интерференционная окраска одного и того же места поверхности мыльного пузыря непрерывно меняется?
17. Определить длину волны для линии в дифракционном спектре третьего порядка, совпадающей с изображением линии в спектре четвертого порядка с длиной волны 490 нм.

Тема “Электромагнитные и световые волны”

1. Что такое электромагнитные волны?
2. Каковы основные положения теории электромагнитного поля Максвелла?
3. Как в воздухе меняется длина электромагнитных волн, излучаемых колебательным контуром, если емкость колебательного контура увеличить в 4 раза?
4. Как изменится мощность электромагнитных волн, если частота их излучения увеличится в 2 раза?
5. Какова взаимная ориентация векторов В, Е, С?
6. Определите частоту колебаний электромагнитных волн в аие, если их длина равна 2 см.
7. Как меняется скорость распространения электромагнитных волн при переходе их из вакуума в среду?
8. Как должна двигаться заряженная частица, чтобы возникло электромагнитное излучение?
9.  Какие величины изменяются при распространении электромагнитной        волны в вакууме?

Приложение №10

Приложение №10

Приложение №11

Блок схема №1

Приложение №12

Блок сема №2

Приложение №13

Блок схема №3

Приложение №14

Исследовательские работы по теме: «Основы МКТ»

Наблюдение делимости вещества.

Цель работы: проверить достоверность гипотезы о том, что все тела состоят из маленьких частиц.

Приборы и материалы: 

1. кусочек мела,
2. мензурка с водой,
3. пробирка с кристалликами перманганата калия,
4. пробирки с водой – 3 шт,
5. стеклянная палочка.

Выполнение работы.

7. Проведите пальцем по кусочку мел. Что вы наблюдаете? Что вы можете сказать о размерах частиц, из которых состоит мел?

8. Опустите в пробирку с водой кристаллик марганцовки. Перемешайте воду стеклянной палочкой. Опишите, что вы наблюдаете.

9. Перелейте небольшую часть окрашенной воды во вторую пробирку с чистой водой и запишите свои наблюдения.

10. Перелейте часть окрашенной воды из второй пробирки в третью с чистой водой и снова опишите свои наблюдения.

11. Сделайте вывод:

Контрольные вопросы:

12. В толстостенном стальном цилиндре сжимают масло. При большом давлении капельки масла выступают на внешних стенках. Чем это можно объяснить?

13. Приведите пример опыта, подтверждающего, что вещество состоит из молекул, разделенных промежутками.

Это интересно!!!

Существуют молекулы-гиганты, в которых содержатся тысячи и сотни атомов. Это молекулы каучука, клетчатки, других органических веществ, полимеров.

Наблюдение диффузии в воде и в воздухе.

Цель работы: наблюдать явление диффузии и сравнить скорость диффузии в жидкости и в газе.

Приборы и материалы: 

1. флакон духов,
2. кусочек ваты,
3. пробирка с кристаллами перманганата калия,
4. мензурка с водой,
5. лист бумаги,
6. стеклянная трубка.

Выполнение работы.

14. Откройте флакон духов и налейте немного жидкости на кусочек ваты и положите его на стол. Опишите свои наблюдения.

15. На лист бумаги, лежащий на столе, налейте немного воды из мензурки и в середину образовавшейся капли поместите кристаллик марганцовки. Опишите свои наблюдения.

16. Сделайте вывод:

Контрольные вопросы:

17. Морское животное кальмар при нападении на него выбрасывает темно-синюю защитную жидкость. Почему через некоторое время пространство, заполненное этой жидкостью, даже в спокойной воде становится прозрачным?

18. Почему не рекомендуется мокрую ткань, окрашенную в темный цвет, оставлять на длительное время в соприкосновении с белой тканью? Объясните происходящее явление.

Экспериментальное задание.

В стакан налейте слабый раствор крахмала в воде или смеси воды с графитом. Поместите этот стакан между светящейся электрической лампочкой и глазом, а между лампочкой и стаканом – кусок картона или черной бумаги с набольшим отверстием. Пронаблюдайте за движением одной-двух частиц в воде и опишите их движение.

Наблюдение за влиянием температуры на скорость диффузии.

Цель работы: выяснить, что скорость диффузии зависит от температуры и смешивающихся веществ.

Приборы и материалы: 

1. 2 стакана с водой,
2. 2 пакетика чая,
3. холодильник.

Выполнение работы.

1. Налейте в оба стакана воды до ¾ их объема.

2. Аккуратно опусти в каждый стакан по пакетику чая.

3. Поставь один из стаканов в холодильник, а другой оставь в комнате.

4. Через 1 час достань стакан из холодильника и наблюдай различие в результатах опыта. Объясни результаты.

19. Сделайте вывод:

Контрольные вопросы.

20. Где лучше сохранить детский резиновый шарик, наполненный водородом: в холодном или теплом помещении?

21. Один кувшин с молоком поставили в холодильник, другой оставили в комнате. Где сливки отстоятся быстрее?

Наблюдение взаимодействия частиц вещества.

Цель работы: рассмотреть проявление сил взаимного притяжения.

Приборы и материалы: 

1. 2 стакана с водой,
2. 2 пакетика чая,
3. холодильник.

Выполнение работы.

22. Возьмите яблоко, разрежьте его пополам, а затем снова соедините половинки. Почему нижняя половина отпадает?

23. Намажь чайное блюдце тонким слоем растительного масла. Накапай на дно блюдца несколько капель воды близко друг к другу. Возьми спичку и с ее помощью сблизь капли воды друг с другом. Что происходит? Почему?

24. Опусти один палец в сухой песок, а другой – во влажный. Чем стали отличаться пальцы после этого опыта? Почему?

25. Сделайте вывод:

Контрольные вопросы.

26. Почему после дождя пыль на дороге не поднимается?

27. Почему части разломленного мела не удерживаются друг около друга при их соединении?

Это интересно!!!

В далеких просторах Вселенной на 15-16 см3 пространства приходится всего одна молекула вещества.

Приложение №15

Лабораторная работа

«Измерение относительной влажности воздуха при помощи термометра»                             

Приборы и материалы: 1) термометр от 0 до 100 °С; 2) кусочек марли или ваты; 3) стакан низкий с водой комнатной температуры; 4) таблица психрометрическая.

Ход работы

1. Измерьте температуру воздуха в комнате. Результат измерения запишите в тетрадь.

1. Смочите кусочек марли или ваты водой и оберните им резервуар термометра. Подержите влажный термометр некоторое время в воздухе. Как только понижение температуры прекратится, запишите его показания.

2. Найдите разность температур «сухого» и «влажного» термометров и с помощью психрометрической таблицы определите относительную влажность воздуха в комнате.

4. Результаты измерений и вычислений запишите в тетрадь.

5. Ответьте на вопросы:

-Почему температура «влажного» термометра ниже, чем «сухого»?

-От чего зависит разность температур обоих термометров?

- В каком случае температура «влажного» термометра будет равна температуре «сухого»?

- Как зависит разность температур обоих термометров от давления водяного пара в воздухе? Почему?

 Домашний эксперимент.

В ёмкость наливается 500 см3 воды комнатной температуры, вставляется термометр, который должен находиться в середине объема, занимаемого водой. Письменно ответить на вопросы:

1. Какие явления наблюдаются в нагреваемой жидкости?

2. Выяснить, при какой температуре закипит вода, и какие наблюдаются явления в процессе кипения.

3. Изменяется ли температура кипения?

По результатам эксперимента, приходим к следующему выводу:

В ёмкости, в которую налили воду, стенки и дно покроются пузырьками. Это воздух, растворенный в воде. При увеличении температуры пузырьки, заполненные воздухом и паром, увеличиваются в размерах и становятся многочисленнее.

   Когда пузырек станет достаточно большим, действующая на него архимедова сила со стороны воды заставит его оторваться. Поднимающийся пузырек, попадая в верхние, более холодные, слои воды, уменьшается в размере, так как содержащийся в нем пар конденсируется, давление падает и пузырек захлопывается. Наконец, когда вода достаточно нагреется, поднимающиеся пузырьки достигают поверхности, выбрасывая пар во внешнее пространство.

Кипение - это переход, жидкости в пар, происходящий с образованием пузырьков пара по всему объему жидкости или на поверхности сосуда.

Термометр все время, пока вода кипит, показывает одну и ту же температуру (около 100 °С). Эта температура не изменится, пока вся вода не выкипит.

Если термометр поместить в пар над водой, то он будет показывать ту же температуру, что и термометр в жидкости во время всего процесса кипения.

Значит, кипение происходит при такой температуре, когда давление насыщенных паров сравнивается с давлением внутри жидкости.

Температура кипения жидкости зависит от внешнего давления.

Чем больше внешнее давление, тем выше температура кипения.

Так, в паровом котле при давлении 1,6 • 106 Па, вода не кипит и при температуре 200 °С. При подъеме в горы атмосферное давление уменьшается, поэтому уменьшается температура кипения. На высоте 7134 м давление приблизительно 4 • 104 Па. Вода кипит примерно при 70 °С. Сварить мясо в таких условиях невозможно. У каждой жидкости своя температура кипения.

Различие температур кипения веществ широко применяется в технике. При нагревании нефти раньше всего испаряются наиболее ценные, летучие ее части (бена), которые таким образом отделяют от «тяжелых» остатков (масел, мазута)»

 Лабораторная работа «Получение кристаллов льда»

 Приборы и материалы: лупа, небольшой кусок стекла, вода.

Ход работы

l. Ha небольшое стекло поместите большую каплю воды. Быстро охладите стекло, прижав его к снегу или поместив в морозильную камеру холодильника. С помощью лупы рассмотрите то, что получилось на стекле. Сделайте зарисовки. Объясните причину наблюдаемого явления.

2. Для более подготовленных учеников – вырастить кристалл самостоятельно в домашних условиях.

II. Повторение изученного материала:

Письменно ответить на вопросы:

1. Чем отличаются кристаллические тела от аморфных?

2. Перечислите основные свойства кристаллических тел.

3. Перечислите основные свойства аморфных тел.

4. Что называют монокристаллом?

5. Какие тела называют поликристаллическими?

6. Что такое анизотропия? Изотропность?

7. Приведите примеры монокристаллических, поликристаллических и аморфных тел.

8. Почему во время процесса плавления температура кристаллического тела не изменяется?

9. Почему у аморфных тел нет определенной температуры плавления?

Лабораторная работа «Изучение образцов твердых тел»

Приборы и материалы: лупа, коллекция минералов и горных пород, металлов и сплавов, пробирка с песком.                                                  

Ход работы

1.  Осмотрите внешний вид минералов, горных пород, металлов и сплавов. Обратите внимание на их форму, цвет и блеск.

2. С помощью лупы рассмотрите структуру образцов горных пород (гранита, песчаника, известняка, мрамора и др.), металлов, песчинок.

3. Результаты наблюдений запишите в тетрадь.

Лабораторная работа «Наблюдение упругих и пластических деформаций тел»

Приборы и материалы: 1) резинка ученическая (ластик); 2) брусок металлический размером 40 х 25 х 8 мм; 3) брусок пластилиновый размером 30 х 20 х 8 мм.

Ход работы

1. Растяните, затем согните ластик.

2. Ответьте на вопросы:

- Как направлены силы, действующие на ластик при его растяжении и сжатии?

- Как направлена сила упругости, возникающая в ластике при деформации, относительно направления смещения его частиц?

- Как изменялись длина и площадь поперечного сечения ластика при его растяжении и сжатии?

- Восстанавливается ли форма ластика после снятия нагрузки?

3. Положите ластик на стол и прижмите его бруском. Перемещая брусок горизонтально, наблюдайте деформацию сдвига.

4. Ответьте на вопросы:

- Как направлены силы, действующие на ластик при деформации сдвига?

- Как смещались слои ластика относительно друг друга при деформации сдвига?

- Как изменялась деформация сдвига при увеличении нагрузки?

5. Изогните ластик. В каких слоях ластика возникли деформации растяжения, а в каких – сжатия?

6. Скрутите ластик. Из каких ранее рассмотренных деформаций состоит деформация кручения?

7. Подвергните деформации сжатия брусок из пластилина. Восстанавливается ли его форма после снятия нагрузки?

Приложение № 16

Подборка материала об истории двух открытий

Академик Борис Семенович Якоби.

Имя академика Бориса Семеновича Якоби (1801— 1874) стоит в одном ряду с именами М. В. Ломоносова, Г. В. Рихмана, Л. Эйлера, В. В. Петрова и Э. Х. Ленца. Академик С. И. Вавилов назвал Б. С. Якоби “выдающимся физиком” и “гениальным электротехником”, “одним из самых замечательных представителей той новой фазы в истории физики, когда ее результаты в виде важнейшего фактора переходили в технику, электромагнетизм превращался в электротехнику”.В этой новой области знаний он добился выдающихся результатов, навсегда обессмертивших его имя.

Являясь пионером электротехники, Б. С. Якоби, по признанию нашего старейшего электротехника члена-корреспондента Академии наук СССР М.А. Шателена, заложил “основы, чуть ли не во всех отраслях ее применения: в технике слабого тока он был одним из творцов электромагнитной телеграфии и электромагнитного дела; в технике сильных токов он стоит у самой колыбели электромашин, с одной стороны, и промышленной электрохимии — с другой. Столь же фундаментальны его заслуги в области электрических измерений — и не только электрических, так как его по справедливости следует назвать отцом международного соглашения о мерах и весах”. Вместе с тем он со своим другом Э. Х. Ленцем занял видное место и в чисто физическом исследовании законов электромагнетизма. Он же впервые в России положил прочное начало специальному электротехническому образованию.

Уроженец Германии, Якоби не смог там найти приложения своих сил. Молодой ученый переехал в Россию, которая стала для него второй родиной. Ей он и отдал весь свой незаурядный талант, свою кипучую энергию, свой проницательный ум ученого и изобретателя. Необыкновенная изобретательность и умение подходить к предмету одновременно и с теоретической и с практической стороны выгодно отличают его от кабинетных ученых. Для него наука и жизнь всегда составляли одно целое. Как бы отвечая на вопрос будущих исследователей его творчества, в чем же состоит секрет его блестящих успехов, ученый заявлял: “Единственный секрет, который является моим достоянием, это глубокое изучение и усидчивый труд”. Патриот России и вместе с тем интернационалист, Б. С. Якоби незадолго до своей смерти писал, что его деятельность, “оказавшись плодотворною в общем интересе всего человечества, вместе с тем принесла непосредственную и существенную пользу России”.

ЯБЛОЧКОВ Павел Николаевич 

Яблочков Павел Николаевич родился 2 (14) сентября 1847, село Жадовка, Сердобского уезда Саратовской губернии — 19 (31) марта 1894, Саратов, в семье обедневшего мелкопоместного дворянина, происходившего из старинного русского рода. С детства мальчик любил конструировать, придумал угломерный прибор для землемерных работ, устройство для отсчета пути, пройденного телегой. Родители, стремясь дать сыну хорошее образование, в 1859 определили его во 2-ой класс Саратовской гимназии. Но в конце 1862 Яблочков ушел из гимназии, несколько месяцев обучался в Подготовительном пансионе и осенью 1863 поступил в Николаевское инженерное училище в Петербурге, которое отличалось хорошей системой обучения и выпускало образованных военных инженеров.

По окончании училища в 1866 Яблочков был направлен для прохождения офицерской службы в Киевский гарнизон. На первом же году службы он вынужден был выйти в отставку из-за болезни. Вернувшись в 1868 на действительную службу, поступил в Техническое гальваническое заведение в Кронштадте, которое окончил в 1869. В то время это была единственная в России школа, которая готовила военных специалистов в области электротехники. С июля 1871 Яблочков переехал в Москву и поступил на должность помощника начальника телеграфной службы Московско-Курской железной дороги. Уйдя со службы на телеграфе, Яблочков в 1874 открыл в Москве мастерскую физических приборов. В 1875, когда Яблочков проводил опыты по электролизу поваренной соли с помощью угольных электродов, у него возникла идея более совершенного устройства дуговой лампы (без регулятора межэлектродного расстояния) — будущей “свечи Яблочкова”. В конце 1875 финансовые дела мастерской окончательно расстроились, и Яблочков уехал в Париж, где поступил на работу в мастерские академика Л. Бреге, известного французского специалиста в области телеграфии. Занимаясь проблемами электрического освещения, Яблочков к началу 1876 завершил разработку конструкции электрической свечи и в марте получил патент на нее. Успех свечи Яблочкова превзошел все ожидания. В течение 1876 Яблочков разработал и внедрил систему электрического освещения на однофазном переменном токе, который, в отличие от постоянного тока, обеспечивал равномерное выгорание угольных стержней в отсутствие регулятора. Кроме того, Яблочков разработал способ "дробления" электрического света (то есть питания большого числа свечей от одного генератора тока), предложив сразу то решения, в числе которых было первое практическое применение трансформатора и конденсатора.

Система освещения Яблочкова (“русский свет”), продемонстрированная на Всемирной выставке в Париже в 1878, пользовалась исключительным успехом. В 1878 Яблочков решил вернуться в Россию, чтобы заняться проблемой распространения электрического освещения. На родине он был восторженно встречен как изобретатель-новатор. В 1879 Яблочков организовал “Товарищество электрического освещения П. Н. Яблочков-изобретатель и К” и электротехнический завод в Петербурге, изготовившие осветительные установки на ряде военных судов, Охтенском заводе и др. В конце 1893, почувствовав себя больным, Яблочков после 13 лет отсутствия вернулся в Россию, но через несколько месяцев умер от сердечного заболевания. Похоронен в родовом склепе в селе Сапожок Саратовской области.

Усагин Иван Филиппович

Деятельность этого талантливого физика-самоучки в течение почти 40 лет протекала в Московском университете, где ему пришлось занимать скромные должности от механика до лекционного ассистента. Не имея не только законченного высшего, но и вообще систематического образования, вёл крупные научные работы, результаты которых не прошли бесследно для науки и печатались в известных физических научных журналах. Мировая техника обязана И. Ф. Усагину созданием трансформатора — преобразователя электрического тока, без которого совершенно немыслима современная электротехника.

В научной жизни Москвы 1882 год имел особое значение: в этом году происходила Всероссийская промышленно-художественная выставка, на которой демонстрировались успехи русской науки и техники. Крупнейшие учёные и техники участвовали в её организации. Тогда победоносно совершало свои первые шаги электрическое освещение, и подавляющее большинство экспонатов этого павильона относилось именно к этой новой отрасли. Павильон электричества с экспонатами Яблочкова, Чиколева, Лодыгина, Тихомирова и др. приковывал всеобщее внимание. Среди экспонатов был один, построенный И. Ф. Усагиным. С помощью его можно было осуществлять то, что в настоящее время делает трансформатор. Это была индукционная катушка оригинальной конструкции, позволяющая включать в цепь несколько источников света. И. Ф. Усагин был награждён за это устройство дипломом II степени, равноценным серебряной медали, который был ему выдан Департаментом торговли и мануфактур за № 10565 “за успешные опыты электрического освещения через посредство отдельной индукции и в поощрение к дальнейшей разработке этой методы”. Устройство И. Ф. Усагина, демонстрированное им на выставке, представляло собою развитие принципа трансформирования тока, начало которого можно усмотреть в работах П. Н. Яблочкова, относящихся к “дроблению света”. По-видимому, современники не обратили внимания на значение этого изобретения И. Ф. Усагина, оценив, однако, его новизну. Действительное значение изобретения И. Ф. Усагина для промышленности, для энергетического хозяйства было понято позднее, когда трансформатор занял своё важное место в системе распределения электрической энергии и её передачи на расстояние. Спустя 15 лет после Московской промышленно-художественной выставки, 27 октября 1897 г. Московское общество любителей естествознания, антропологии и этнографии присудило И. Ф. Усагину премию имени В. П. Мошнина “за открытие трансформации токов”. Это запоздалое признание заслуг И. Ф. Усагина как основоположника практики трансформирования токов было вынесено тогда, когда была понята действительная практическая ценность работы Усагина. Оно является особенно авторитетным потому, что вынесено было на годичном собрании Общества, которое по составу присутствовавших членов нельзя назвать иначе, как блестящим. Среди присутствовавших были наши крупнейшие учёные: Д. Н. Анучин, Н. Е. Жуковский, В. Ф. Миллер, К. А. Тимирязев, И. А. Каблуков, П. Н. Лебедев, П. К. Штернберг и др. Большинство этих учёных входило в состав жюри по присуждению премии имени Мошнина.

Интересно сопоставить хронологически работу И. Ф. Усагина над трансформацией переменных токов с работой других техников, которым обычно приписывается изобретение трансформатора. И. Ф. Усагин работал над этим вопросом до 1882 г.; на выставке 1882 г. им уже были экспонированы разработанные и действующие приборы. В 1881 г. проблема Усагиным была полностью решена. Как известно, трансформатор Голяра демонстрировался в 1884 г. на Туринской выставке. Другие конструкторы трансформаторов — Циперновский, Дери и Блати в Европе и Вильям Стенли в США получили патенты на трансформаторы электрического тока только в 1885—1886 гг. Таким образом, И. Ф. Усагину, несомненно, принадлежит честь открытия принципа трансформации, начало которого можно усмотреть в работах другого выдающегося русского изобретателя П. Н. Яблочкова.

Развитие полупроводниковой техники

Лосев Олег Владимирович

Имя Олега Владимировича Лосева (1903—1942 гг.) известно, главным образом, специалистам в области полупроводниковой электроники, хотя он вполне заслуживает того, чтобы о нем знали самые широкие круги читателей. Это был талантливый ученый, изобретатель, положивший начало новому направлению в физике— полупроводниковой электронике. В 1917 г. четырнадцатилетним юношей Лосев случайно попал на популярную лекцию В. М. Лещинского, бывшего в то время начальником Тверской радиоприемной станции. Здесь и состоялось первое знакомство с радиотехникой, которое решило дальнейшую судьбу О. В. Лосева.. В 1920 г. Лосев закончил реальное училище. В. К. Лебединский, с которым Лосев познакомился на Тверской радиостанции, пригласил любознательного юношу в свою лабораторию в Нижний Новгород. На первых порах ему поручали выполнять простые операции по сборке отдельных узлов и приборов радиоаппаратуры, давали другие несложные задания. Свободные часы он посвящал исследованию механизма действия кристаллических детекторов. Новая и интересная работа полностью захватила его. Прошло два года. “У Олега Владимировича был исключительный талант: из предметов, которые были под руками, из отходов — кусков дерева, обрезков проволоки, жестянок и т. п. — создавать именно такие приборы, с помощью которых можно было наблюдать интересующие его физические явления”, — писал позднее профессор Г. А. Остроумов. Вначале О. В. Лосев изучал детекторы различного типа. В процессе исследований он обнаружил в детекторе из цинкита (минеральная окись цинка) со стальным острием способность возбуждать в радиотехнических контурах собственные незатухающие колебания. Об этих работах он написал статью, которая была опубликована в 1922 г. в журнале “Телеграфия и телефония без проводов”. В ней он дал подробное описание опытов с детекторами и показал возможность их использования в детекторном приемником. Кроме того, Лосев установил, что некоторые детекторы можно использовать не только для детектирования, но и для усиления сигнала. Простой детектор мог действовать подобно электронной лампе. Это открытие легло в основу создания безлампового радиоприемника с усилением сигнала, который О. В. Лосев назвал “кристадином” (кристаллическим гетеродином). Первый образец кристадина был изготовлен Лосевым в 1923 г. В это время в Москве начала работать Центральная радиотелефонная станция, передачи которой можно было принимать на простые детекторные приемники только вблизи столицы. Кристадин же позволял не только значительно увеличить дальность приема радиостанций, но был прост и дешев в изготовлении. Интерес к кристадину был огромный. “Сенсационное изобретение” — под таким заголовком американский журнал “Радио ньюс” в сентябре 1924 г. напечатал редакционную статью, целиком посвященную работе О. В. Лосева. “Открытие Лосева делает эпоху”, — писал журнал. Кристадин Лосева получил широкое распространение среди радиолюбителей нашей страны и за рубежом. Продолжая исследование кристаллических детекторов, О. В. Лосев вскоре открыл новое явление — свечение карборунда при прохождении по нему электрического тока. Как бы предвидя современные полупроводниковые источники света, он в одной из своих работ писал: “Светящийся детектор может быть пригоден в качестве светового реле как безинертный точечный источник света”. В настоящее время это явление широко применяют в полупроводниковых лазерах, телевидении, светотехнике. Так в результате вдохновенной и самоотверженной работы О. В. Лосева родилось новое направление, называемое ныне полупроводниковой электроникой. Особенно высоко ценил исследования Лосева академик А. Ф. Иоффе. По его инициативе в 1938 г. О. В. Лосеву за совокупность работ была присвоена степень кандидата физико-математических наук. Шли годы. Началась вторая мировая война. Находясь в Ленинграде, О. В. Лосев продолжал исследовательскую работу, направляя все свои знания и умения на решение задач по обороне своей Родины. Вскоре О. В. Лосева не стало. Он умер тридцати девяти лет, не дожив до полного торжества своих открытий. А они завоевывали себе позиции с большим трудом. 

Абрам Фёдорович Иоффе

Важную роль в развитии теории полупроводников в начале ЗО-х годов сыграли работы, проводимые в нашей стране под руководством академика Абрама Федоровича Иоффе. В те годы нелегко было предвидеть возможности практического использования полупроводников. Наука о полупроводниках только делала первые в пока еще робкие шаги. Иоффе начал усиленно изучать эти вещества. В 1931 г. он опубликовал статью с пророческим названием “Полупроводники — новый материал электроники”. И это было в то время, когда не существовало даже термина “физика полупроводников”. Студенты, инженеры, школьники как зачарованные слушали лекции и рассказы Абрама Федоровича о чудесах и тайнах полупроводников, обладающих неожиданно интересными свойствами. Сам А. Ф. Иоффе любил науку и обладал завидными способностями популяризатора. Работать приходилось в тяжелых условиях. Слишком много было скептиков, слишком несовершенны были исследуемые образцы полупроводников, “Грязь” исходных материалов — вот основной недостаток полупроводников. Так считали скептики. Но А. Ф. Иоффе думал иначе. “Вы правы, — говорил он, — материалы грязные, воспроизводимости нет. Вы считаете, что такая ничтожная чувствительность к изменениям состава образца — недостаток. А мне кажется, напротив, в этом — главное достоинство полупроводников”. Каким предвидением и верой в будущее полупроводников надо было обладать, чтобы за много лет до практического использования полупроводниковых материалов объяснить секреты их электропроводимости. Насколько это важно, оценили значительно позднее, когда научились очищать материалы. Вводя в полупроводники те или иные примеси, получали материалы с различными электрическими свойствами. Именно это свойство полупроводников привело в дальнейшем к созданию большого количества современных полупроводниковых приборов. Немалая заслуга в исследованиях полупроводников принадлежит советским ученым Б. В. Курчатову к Б. П. Шузе. В своей работе “К вопросу об электропроводности закиси меди”, опубликованной в 1932 г., они показали, что величина и тип электропроводимости определяются концентрацией и природой примесей. Немного позднее советский физик Яков Ильич Френкель создал теорию возбуждения в полупроводниках парных зарядов, г. е. электронов и дырок. В 1938 г. советский физик Б. И. Давыдов разработал диффузионную теорию выпрямления переменного электрического тока на границе двух полупроводников. Экспериментальное подтверждение этой теории сыграло важную роль в исследовании процессов, происходящих в электронно-дырочных переходах. Как мы увидим позже, используя идеи Б. И. Давыдова, американский физик У. Шокли заложил основы современной теории электронно-дырочных переходов. Иоффе А.Ф., в созданном им физико-техническом институте, вырастил целую плеяду выдающихся учёных физиков, которых коллеги, шутя, называли “детский сад Иоффе”. Одним из направлений, в котором работали “выпускники детского сада”, была физика полупроводников. Среди них был и будущий Нобелевский лауреат Жорес Иванович Алфёров.

Жорес Иванович Алфёров

Жорес Иванович Алфёров родился в белорусском г. Витебске 15 марта 1930 года. После 1935 г. семья переехала на Урал. В г. Туринске Алфёров учился в школе с пятого по восьмой классы. 9 мая 1945 г. его отец, Иван Карпович Алфёров, получил назначение в Минск, где Жорес окончил мужскую среднюю школу №42 с золотой медаль. Он стал студентом факультета электронной техники (ФЭТ) Ленинградского электротехнического института (ЛЭТI4) им. В.И. Ульянова по совету школьного учителя физики, Якова Борисовича Мельцерзона. На третьем курсе Алфёров пошёл работать в вакуумную лабораторию профессора Б.П. Козыпёва. Там начал экспериментальную работу под руководством Наталии Николаевны Созиной. Со студенческих лет Алфёров привык к участию в научных исследованиях других студентов. Так, в 1950 г. полупроводники стали главным делом его жизни.

В 1953 г., после окончания ЛЭТИ, Алфёров был принят на работу в физико-технический институт им. Иоффе в лабораторию В.И. Тучкевича. В первой половине 50-х г. перед институтом была поставлена задача, создать отечественные полупроводниковые приборы для внедрения в отечественную промышленность. Перед лабораторией стояла задача: получение монокристаллов чистого германия и создание на его основе плоскостных диодов и триодов. При участии Алфёров были разработаны отечественные транзисторы и силовые германиевые приборы. За комплекс проведенных работ в 1959 г. Жорес Иванович получил первую правительственную награду, им была защищена кандидатская диссертация, подводившая черту под десятилетней работой. После этого перед Ж.И. Алфёровым встал вопрос о выборе дальнейшего направления исследований.

Накопленный опыт позволяет ему перейти к разработке собственной темы. В те годы была высказана идея использования в полупроводниковой технике гетеропереходов. Создание совершенных структур на их основе могло привести к качественному скачку в физике и технике. В то время во многих журнальных публикациях и на различных научных конференциях неоднократно говорилось о бесперспективности проведения работ в этом направлении, т. к. многочисленные попытки реализовать приборы на гетеропереходах не приходили к практическим результатам. Причина неудач крылась в трудности создания близкого к идеальному перехода, выявлении и получении необходимых гетеропар. Но это не остановило Жореса Ивановича. В основу технологических исследований им были положены эпитаксиальные методы, позволяющие управлять такими фундаментальными параметрами полупроводника, как ширина запрещенной зоны, величина электронного сродства, эффективная масса носителей тока, показатель преломления и т.д. внутри единого монокристалла. Для идеального гетероперехода подходили GаAs и АIАs, но последний почти мгновенно на воздухе окислялся. Значит, следовало подобрать другого партнера. И он нашелся тут же, в институте, в лаборатории, возглавляемой Н.А. Горюновой. Им оказалось тройное соединение АlGaAs. Так определилась широко известная теперь в мире микроэлектроники гетеропара GaAs/AlGaAs. Ж.И. Алфёров с сотрудниками не только создали в системе АIАs — GaAs гетероструктуры, близкие по своим свойствам к идеальной модели, но и первый в мире полупроводниковый гетеролазер, работающий в непрерывном режиме при комнатной температуре. Открытие Ж.И. Алфёровым идеальных гетеропереходов и новых физических явлений — “суперинжекции”, электронного и оптического ограничения в гетероструктурах — позволило также кардинально улучшить параметры большинства известных полупроводниковых приборов и создать принципиально новые, особенно перспективные для применения в оптической и квантовой электронике.

Новый этап исследований гетеропереходов в полупроводниках Жорес Иванович обобщил в докторской диссертации, которую успешно защитил 1970 году. Работы Ж.И. Алфёрова были по заслугам оценены международной и отечественной наукой. В 1971 году Франклиновский институт (США) присуждает ему престижную медаль Баллантайна, называемую “малой Нобелевской премией” и учрежденную для награждения за лучшие работы в области физики. Затем следует самая высокая награда СССР — Ленинская премия (1972 год). С использованием разработанной Ж.И. Алфёровым в 70-х годах технологии высокоэффективных, радиационностойких солнечных элементов на основе AlGaAs/GaAs гетероструктур в России (впервые в мире) было организовано крупномасштабное производство гетероструктурных солнечных элементов для космических батарей. Одна из них, установленная в 1986 году на космической станции “Мир”, проработала на орбите весь срок эксплуатации без существенного снижения мощности. На основе предложенных в 1970 году Ж.И. Алфёровым и его сотрудниками идеальных переходов в многокомпонентных соединениях InGaAsP созданы полупроводниковые лазеры, работающие в существенно более широкой спектральной области, чем лазеры в системе АlGaAs. Они нашли широкое применение в качестве источников излучения в волоконно-оптических линиях связи повышенной дальности. В начале 90-х годов одним из основных направлений работ, проводимых под руководством Ж.И. Алфёрова, становится получение и исследование свойств наноструктур пониженной размерности: квантовых проволок и квантовых точек. В 1993 – 1994 годах впервые в мире реализуются гетеролазеры на основе структур с квантовыми точками — “искусственными атомами”. В 1995 году Ж.И. Алфёров со своими сотрудниками впервые демонстрирует инжекционный гетеролазер на квантовых точках, работающий в непрерывном режиме при комнатной температуре. Принципиально важным стало расширение спектрального диапазона лазеров с использованием квантовых точек на подложках GaAs. Таким образом, исследования Ж.И. Алфёрова заложили основы принципиально новой электроники на основе гетероструктур с очень широким диапазоном применения, известной сегодня как “зонная инженерия”.

В 2000 году за “работы по получению полупроводниковых структур, которые могут быть использованы для сверхбыстрых компьютеров” Жорес Иванович Алфёров получил Нобелевскую премию.

Приложение № 17.

Контрольная работа «Постоянный электрический ток»

Текст № 1 (на оценку «3»)

1. определите силу тока в электрической лампе, если через её спираль за 10 минут проходит электрический заряд в 300 Кл.
2. Определить напряжение на участке цепи, если при перемещении заряда 10 Кл совершается работа 2200 Дж.
3. При напряжении на зажимах электрической лампы, равном 220 В, сила тока 0,1 А. Какое напряжение подано на эту лампу, если сила тока в ней стала равна 0,05 А?
4. Сколько метров никелинового провода сечением 01 мм2 потребуется для изготовления реостата сопротивлением 180 Ом?
5. В спирали электроплитки, включённой в розетку 220-вольтовой сети, при силе тока 3,5 А выделилось 690 кДж теплоты. Сколько времени была включена в сеть плитка?

Текст № 2 (на оценку «4»)

1. Сила тока, протекающего по спирали электрической плитки, равна 5А. Сколько электронов проходит через поперечное сечение спирали в течение одной секунды?
2. Реостат изготовлен из никелиновой проволоки длиной 50 м и площадью поперечного сечения 1 мм2. Напряжение на его зажимах 45В. Определите силу тока, проходящего через реостат.
3. Проволочная спираль, сопротивление которой в нагретом состоянии равно 55 Ом, включена в сеть напряжением 110В. Какое количество теплоты выделяет эта спираль за 1 минуту?

   Текст № 3 (на оценку «5»)

1. Два участка медного провода имеют одинаковую длину, но различные сечения- 1,6 мм2 и 0,8 мм2. Какой участок имеет меньшее сопротивление и во сколько раз ?
2. Напряжение на полюсах источника тока 16В. Найти напряжение и силу тока в каждом из двух последовательно соединённых проводников, если R1= 6 Ом, R2= 2 Ом.
3. Участок электрической цепи на рис 1. состоит из трёх параллельно соединённых сопротивлений: R1= 2 Ом; R2= 4 Ом; R3= 5 Ом. Амперметр 1 показывает силу тока 20 А. Определите показание вольтметра V и амперметров А2 и А3.
4. Участок электрической цепи на рис 2. состоит из трёх сопротивлений: R1= 20 Ом; R2= 10 Ом; R3= 15 Ом. Определите показания вольтметров V и V1 и амперметров А1 и А2, если амперметр А3 показывает силу тока 2 А.
5. Какую массу воды можно нагреть от 100С до 1000С за счёт энергии, получаемой за 15 минут электрическим чайником, включённым в сеть напряжением 220В при силе тока 2 А? 

        Рис 1.                                                                рис 2.

Контрольная работа по теме «Основы кинематики»

Вариант 1

1. Лыжник спускается с горы с начальной скоростью 6 м/с и ускорением 0,5 м/с2. Какова длина горы, если спуск с нее продолжался 12 с?

2. Автобус движется со скоростью 54 км/ч. На каком расстоянии от остановки водитель должен начать торможение, если для удобства пассажиров ускорение не должно превышать 1,2м/с2?

3. Координата движущегося тела с течением времени меняется по следующему закону: х = -1 + 3t -12. Определите начальную координату тела, проекцию начальной скорости и проекцию ускорения. Укажите характер движения тела.

__________________________________________________________________

4. Троллейбус двигался со скоростью 18 км/ч и, затормозив, остановился через 4 с. Определите ускорение и тормозной путь троллейбуса.

5.  Самолету для взлета нужно приобрести скорость, равную 252 км/ч. Сколько времени длится разгон, если эта скорость достигается в конце взлетной полосы длиной 980 м?

6. По графику проекции скорости, изображенному на рисунке, определите ускорение, с которым двигалось тело, и перемещение, совершенное им за время 8 с.

                                    t,c

Вариант 2                                                                                                       

1, При какой скорости самолет может приземлиться на посадочной полосе аэродрома длиной 800 м при торможении с ускорением 5 м/с2?

2. Через сколько секунд после отправления от станции скорость поезда метрополитена достигнет 72 км/ч, если ускорение при разгоне равно 1 м/с2?

3. Координата движущегося тела с течением времени меняется по следующему закону: х = 10 -t- 2t2. Определите начальную координату тела, проекцию начальной скорости и проекцию ускорения. Укажите характер движения тела.

__________________________________________________________________

4. За время торможения, равное 5 с, скорость автомобиля уменьшилась с 72 км/ч до 36 км/ч. Определите ускорение автомобиля при торможении и длину тормозного пути.

5. Пуля, летящая со скоростью 400 м/с, влетела в деревянную доску и углубилась в лес на 20 см. С каким ускорением двигалась пуля внутри доски? На какой глубине скорость пули уменьшилась в 2 раза?

6. По графику проекции скорости, изображенному на рисунке, определите ускорение, с которым двигалось тело, и перемещение, совершенное им за время 10 с.

N

?

?

?

+

+

?

?

?

S

N

S

N

S

S

N

?

?

?

S

S

+

N

N

             P= 2 * nE

               3

        E= 3 * кТ

              2

        V=   3 кТ

                  mo

         Статистическая

               механика

   М.К.Т.

Вещество

состоит

из молекул

Молекулы

движутся

Молекулы

взаимодействуют

между собой

Короткое замыкание

R             I      

UВM=Ir

r-внутреннее сопротив-

ление источника тока

U=IR

R-сопротивление

    внешнего участка

    цепи

                                     E=E1+E2+E3

                                I= nE   2

                                    R+n

                               E1=E2=E

                               I=  E

                                    R+ r

                                          n

            E =   E

                    R+r

          Е=UB+UBM.

Ток внутри источника

Внешняя цепь

             ЭДС-Е

вещество

диэлектрики

полупроводники

проводники

сверхпроводники

неполярные

полярные

с собственной  проводимостью

Первого рода

твердотельные

плазменные

С примесной проводимостью

Второго рода

Р- типа

n- типа