uzluga.ru
добавить свой файл
1
А.А. Найдин,

(МОУ гимн. № 44, г. Новокузнецк, Кемеровская обл.)


З
аслуженный учитель (1987). Лауреат VIII Всесоюзных педагогических чтений (1988); Всесоюзных фестивалей «Современный урок физики» и «Воспитываем таланты»; Всероссийских конкурсов «Педагогические инновации – 2001, 2002, 2004, 2007» (три медали Януша Корчака). Победитель Всероссийского конкурса «Учитель-исследователь-2004» Фонда некоммерческих программ «Династия» (диплом победителя и Большой грант); победитель Всероссийского конкурса учителей физики и математики 2008 года в номинации «Наставник будущих ученых», областного конкурса «Педагогические таланты Кузбасса» (2003); областного конкурса методических разработок, программ и учебников (2001); конкурса лучших учителей РФ (2006). Диплом I степени Всероссийского конкурса «Современный урок» (2007).

"Во всем мне хочется дойти


До самой сути:

В работе, в поисках пути

В сердечной смуте.

До сущности прошедших дней,

До их причины,

До оснований, до корней,

До середины".

Б. Пастернак



"Теория, несмотря на ее интеллектуальную миссию,

является максимально практиче­ской вещью".

Л. Больцман

ВВОДНЫЙ УРОК ФИЗИКИ В ОСНОВНОЙ И В ПРОФИЛЬНОЙ ШКОЛЕ

На первом уроке физики в профильном классе, который можно назвать организационным, ученики знакомятся с кабинетом физики, учителем физики, а также получают ответы на вопросы, что, как и зачем они будут изучать в этом кабинете. Ясно, что физику, что физика наука о природе, что природа – все, что нас окружает. В природе непрерывно происходят изменения, каждое из которых называется явлением: распускание розы, деление клетки, колебания нитяного маятника, выпадение росы, разряд молнии, забастовка шахтеров, ржавление железа. Физика изучает только физические явления:

а) механические явления (например, колебания пружинного маятника);

б) тепловые явления (например, расширение жидкости в резервуаре демонстрационного термометра при ее нагревании);

в) электрические явления (например, зарядка и разрядка электрического конденсатора большой емкости);

г) магнитные явления (притяжение железного шарика к магниту);

д) электромагнитные явления (демонстрация опыта Эрстеда и явления электромагнитной индукции);

е) световые явления (демонстрация явления фотолюминесценции).

Каждое из явлений происходит не само по себе, а всегда с чем-то, например, колеблется нитяной маятник, плавится лед, кипит вода, заряжается конденсатор, магнит притягивает железный шарик, светит лампочка. То, с чем происходит физическое явление, называют физическим объектом. Подведя итог, можно утверждать, что физика изучает физические явления и физические объекты.

Изучая явление, мы одновременно знакомимся со свойствами объекта и учимся их применять в технике и в быту. В качестве примера обратимся к колеблющемуся нитяному маятнику. Любое явление «обычно» подсматривается в природе, но может быть предсказано теоретически, либо случайно обнаружено при изучении другого. Еще Галилей обратил внимание на колебания люстры в соборе и «было в этом маятнике что-то, что заставило его остановиться». Однако наблюдения обладают крупным недостатком, они пассивны. Для того чтобы перестать зависеть от природы, необходимо построить экспериментальную установку. Теперь мы можем воспроизводить явление в любое время. Но какова цель наших опытов с тем же нитяным маятником? Человек многое взял от «братьев наших меньших» и поэтому можно представить, какие опыты провела бы с нитяным маятником обыкновенная обезьяна. Она бы попробовала его «на вкус», понюхала, дернула за ниточку и потеряла к нему всякий интерес. Природа научила ее очень быстро изучать свойства объектов. Съедобно, несъедобно, вкусно, невкусно – вот краткий перечень свойств, которые изучила обезьяна. Однако человек пошел дальше. Он обнаружил такое важное свойство, как периодичность, которое можно измерить. Любое измеримое свойство объекта называют физической величиной.

Период колебаний (Т) - свойство гармонически колеблющегося объек­та повторять свое движение через равные промежутки времени, изме­ряемое часами в секундах.

Способы измерения периода колебаний: Т = .

Измерима длина маятника, масса, амплитуда колебаний. Изготовив маятник длиной 25 см, мы получим секундный маятник, который уже можно применить в часах. Любое вновь открытое свойство объекта всегда находит применение в технике, поэтому обнаружение новых свойств у объектов – важнейшая задача физика – ученого.

А существуют ли связи между величинами? Любую связь между величинами, выраженную математически в виде таблицы, графика или формулы, называют физическим законом. Пробуем и мы, установить связь между периодом и длиной маятника. Для этого обычно составляется таблица (Таблица 1), в которую заносятся результаты экспериментов.

Таблица 1

ℓ, м

0

0.25

0,5

0,75

1

Т, с

0

1

1,4

1,7

2



Из таблицы хорошо видно, что с увеличением длины маятника увеличивается его период колебаний. Еще нагляднее эту таблицу представить в виде графика (Рис. 1), но еще лучше выразить приблизительно в виде формулы: Т ≈ 2. Формула-закон дает возможность оперативно рассчитать период колебаний нитяного маятника и в этом ее красота. Но не только в этом главная ценность закона. Теперь мы можем изменять период колебаний и, следовательно, регулировать ход часов так, чтобы они показывали точное время. Все остальные законы колебаний нитяного маятника так же нашли применение в часах и в других технических устройствах. Конечно, механика изучает много объектов и законов в механике тоже очень большое количество. Ни один механик мира не знает всех законов механики! А нельзя ли путем теоретического анализа или тех же экспериментов выделить главные законы. Те, кому удалось это сделать, навсегда вписали свое имя в историю науки. В школьном курсе механики таких законов всего 10: три закона Ньютона, закон всемирного тяготения, закон Гука, закон Амонтона, закон Архимеда, законы сохранения импульса, момента импульса и энергии. Интересно, что все остальное огромное количество законов можно вывести из основных, применив их к решению тех или иных задач. Полученные законы, это законы-следствия и каждый из них обязательно проходит экспериментальную проверку. Теория верна, если каждое из ее следствий подтверждается экспериментально. Если же какое-то из следствий не подтверждается результатами опыта, то теория либо не верна, либо необходимо установить границы ее применимости. Например, законы механики Ньютона нельзя применять при больших скоростях и для описания движения частиц, по каким-то причинам «зажатых» в малых областях пространства. Интересно, что многие из следствий также нашли применение в практической деятельности человека. Как видим, теория, по словам Л. Больцмана, «не смотря на ее интеллектуальную миссию, является максимально практической вещью». Например, с помощью законов механики удалось открыть «на кончике пера» планету Нептун, в молекулярной физике объяснить явления вязкости, теплопроводности, диффузии, в термодинамике – построить тепловую машину с высоким КПД и отказаться от проектов вечных двигателей первого и второго рода. В квантовой физике – объяснить строение атомов и их спектры, в электродинамике – предсказать существование электромагнитных волн. Эти рассуждения показывают, что любая физическая теория состоит из отдельных частей-блоков (основание, ядро, следствия), каждый из которых имеет свою внутреннюю структуру. Таким образом, всякую физическую теорию обобщенно можно представить в виде некоторой блок-схемы, которая и есть план изучения, конкретизированный при­менительно к предмету «физика», и представленный в свернутом виде диалектико-материалистический метод познания «от живого созерцания к абстрактному мышлению и от него к практике».

Физическая теория.

I. ОСНОВАНИЕ.

1. Наблюдения

2. Эксперименты

3. Основные понятия

4. Законы (модель)

II . ЯДРО ТЕОРИИ.

1. Постулаты

2. Главные законы

3. Константы

III. СЛЕДСТВИЯ.

1. Формулы-следствия

2. Экспериментальная проверка

3. Границы применимости

4. Практические применения


Для основной школы план изучения физической теории выделен жирным шрифтом.

Как видим, каждая физическая теория представляет собой образец унифицированного знания, построенного методологически безупречно, в котором нет ничего лишнего, соблюдается принцип необходимости и достаточности, но из которого можно вывести огромное число следствий. Когда ученик «увидит» всю красоту хотя бы одной физической теории, ему уже не надо объяснять, что физику необходимо изучать. Теперь им будут понятны конкретизированные цели совместной работы в кабинете физики и ожидания учителя от их учебной деятельности. Это и есть главный мотив! Он будет «включать» внимание учеников на уроке и концентрировать его на учебе. Таким может быть самый первый урок физики и в основной, и в профильной школе.

Учитель физики МОУ «Гимназия № 44» А. Найдин


Список литературы:

  1. Л.Я. Зорина. Дидактические основы формирования системности знаний старшеклассников. – М.: Педагогика, 1978.

  2. А.А. Найдин. Обобщающий урок по квантовой физике. Физика в школе, №2,1991.