Хорошо известно, что физика как учебный предмет многим школьникам дается намного труднее, чем другие предметы, в которых они также изучают науку о природе (биология и география). Главной трудностью является то, что физику трудно понять.
Система школьного физического образования должна иметь общекультурную направленность. Она призвана давать своим выпускникам не только достаточно глубокие знания основ современной физики, но и формировать у них способы научного познания, мышления и практической деятельности. Необходимо учить детей критически осмысливать, оценивать и усваивать информацию, применять ее. Одной из задач является усвоение учащимися основ фундаментальных физических теорий, ознакомление с методами научного познания, формирование физической картины мира и умений применять научные знания для анализа наблюдаемых процессов.
За последнее время в преподавании школьной физики многое изменилось. Физика из основного предмета превратилась во второстепенную дисциплину, которая практически не влияет на дальнейшую судьбу ученика. Объем часов, отводимых на изучение физики в школе, сильно сократился. И тем не менее в школе мы должны сформировать научное мировоззрение учащихся, а ученики должны получить представление о современной физике.
Ученики 7-го класса, первый раз пришедшие на урок физики, скорее всего не имеют представления, что они будут изучать. Учебник не дает полного представления о предмете, поэтому я предлагаю свой вариант проведения первого урока физики в 7-м классе.
Задача любого учителя – заинтересовать учащихся с первого урока, представить материал так, чтобы ученики почувствовали жажду новых знаний, которые им даст новый предмет, чтобы они ждали следующего урока.
Есть много книг, в которых объясняются широкой публике отдельные разделы физики: звезды и галактики, кварки и нейтрино, природа пространства и времени, но чувствуется недостаток книг, в которых рассказывается о том, что постоянно находится вокруг нас, и с чем мы непрерывно сталкиваемся в повседневной жизни. Я считаю, что именно на первом уроке учитель должен показать учащимся неразрывную связь физики с жизнью.
На своих уроках во всех классах я прошу ребят объяснять опыты, факты, явления из жизни “научно, грамотно, с точки зрения физики”. Это вначале вызывает некоторые затруднения у учеников, потому что им привычнее: “это так, потому что я это вижу”. Постепенно они понимают, что все, происходящее вокруг, объясняет физика.
Очень непростой вопрос, который рассматривается в § 1, это – “что изучает физика?”. Он непрост как для понимания учащимися, так и для изложения учителем. Прочитав параграф, ребенок просто запутается окончательно. После утверждения “Физика – наука, изучающая природу”, следует сказать, что география, биология, астрономия, химия и другие науки тоже изучают природу.
Науки о природе зародились очень давно. Первые познания люди получали благодаря своим наблюдениям: ежедневный рассвет и закат, течение рек, дождь, ветер, звездное небо. В Древней Греции людей, занимающихся наукой, называли философами. Затем постепенно произошло разделение наук. Примеры:
- География изучает климат, а физика объясняет причину возникновения именно таких климатических условий, зарождение циклонов и т.д.
- Биология изучает растения и животный мир, физика объясняет, к примеру, как вода из почвы поступает к веткам, листьям деревьев (капилляры), и почему окунь и камбала имеют разное строение скелета.
- Астрономия изучает звезды, Солнце, планеты, а физика объясняет, почему планеты движутся вокруг Солнца, а не улетают от него и т. д.
На нашей планете часто случаются природные катастрофы, которые называют катаклизмами. Они приносят разрушения и человеческие жертвы, влияют на формирование рельефа планеты. Раньше эти явления вызывали у людей суеверный страх. Сейчас во многих случаях научились предсказывать грозные явления природы, этим занимаются геодезия, метеорология, сейсмология. Но лишь физика может описать и объяснить причину их возникновения.
Физика изучает и объясняет все явления, происходящие в природе: гроза, ветер, замерзание и таяние рек, северное сияние, магнитные бури, солнечное и лунное затмения. Как образуются снег и лед? Почему осадки выпадают то в виде дождя, то в виде снега, то в виде града?
Физика же объясняет многие явления в нашей жизни:
- Почему мы скользим на льду, а машину заносит на скользкой или мокрой дороге.
- Почему бутерброд всегда падает маслом вниз.
- Почему масло в воде всплывает.
- Что нужно сделать, чтобы стакан не лопнул от кипятка.
- Почему окна зимой замерзают.
- Почему нельзя работать со сваркой под дождем.
- Почему в деревянном доме теплее, чем в каменном.
- Сколько весит тело, когда оно падает?
Особенностью физики является то, что она изучает все! Цель – помочь учащимся лучше понять и полюбить интересную, но далеко не легкую науку – физику. Научить задумываться над окружающими явлениями и находить им правильное объяснение.
После введения понятия и рассмотрения видов физических явлений необходимо посредством демонстрации привести примеры этих явлений:
- Механические явления: движение тележки, шарика по желобу, колебания маятника.
- Тепловые явления: нагревание воды в пробирке.
- Электрические и магнитные явления: получение электрического тока в катушке с помощью магнита, вставляемого в катушку.
- Световые (оптические) явления: дать учащимся возможность посмотреть в спектроскоп и описать, что они видели и где еще наблюдали похожую картину.
- Звуковые: звучание камертона, музыкального инструмента (гитары), голоса.
А знаете ли вы, что одно и то же физическое явление может быть одновременно полезным и вредным?
А после рассмотрения всего материала урока, по моему мнению, обязательно нужно оставить время на показ дополнительных демонстраций и опытов. Я на уроке называю их “фокусами, которые вы легко сможете объяснить, изучая физику”, некоторые из них уже в 7-м классе.
Фокусы:
- “Неразваливающаяся картошка”. На глазах у учащихся разрезать картофелину, затем соединить обе половинки, они будут держаться. – Почему они “слипаются”, вы сможете объяснить с точки зрения физики уже в 3 четверти.
- “Заставим цвета исчезнуть”. Вырезанный из плотной бумаги круг диаметром 8 см разделить на 6 секторов и оклеить каждый сектор цветной бумагой в таком порядке: красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, фиолетовый. В отверстие в центре круга вставить карандаш и сильно раскрутить круг: круг будет белым.
- “Удивленный ребенок”. Если в кабинете нет электрофорной машины, то достаточно показать фотографию наэлектризованных волос.
- “Шарики-прилипалки” получаются из-за натирания воздушных шариков о голову или одежду.
- “Несгорающая бумага”. Отрезать тонкую полоску бумаги, взять толстый гвоздь, плотно намотать полоску на гвоздь и внести в пламя спиртовки. Бумага даже не почернеет от пламени. Затем показать, что бумага настоящая и легко горит без гвоздя.
- “Три в одном” смотрится особенно эффектно, потому что навряд ли кому-то удавалось видеть в одном сосуде одновременно лед, кипящую воду и пар.
- “Бумажная кастрюля”: в коробочку из плотной бумаги налить воду и нагревать ее на спиртовке. Показать, что вода действительно нагрелась, а бумага осталась невредимой.
- Электрометр, реагирующий на “волшебную” палочку в руках учителя, а также легкий кусочек ваты, парящий над этой палочкой.
- “Ежик” из железных опилок на картоне, под которым находится скрытый от учащихся магнит.
- “Электрический ток от света”: фотоэлемент, соединенный с гальванометром, подносить к свету и закрывать от света.
- “Удивительный стакан” с водой, который остается стоять на краю стола, если из-под него вырвать лист бумаги.
- “Невесомая вода”. Стакан с водой плотно накрыть листом бумаги и быстро перевернуть его дном вверх. Вода не выльется из стакана.
Учащиеся обычно с любопытством, интересом и восторгом воспринимают “фокусы”, пытаются их объяснить по-своему. Важно подчеркнуть, что все эти фокусы ребята скоро сами смогут объяснить, нужно только знать физику. Изобилие опытов на первом уроке возбуждает интерес учащихся к физике, заставляет воспринимать окружающий нас мир с другой точки зрения – с точки зрения науки.
Важно показать на первом уроке всю красоту физики, в яркой и увлекательной форме показать широкое ее применение на практике, в жизни, помочь учащимся войти в мир новых научных и технических идей, зажечь ученика стремлением как можно больше узнать, понять.
Литература:
- “Занимательные опыты по физике”, Л.А. Горев , Москва “Просвещение”, 1985.
- “Дидактический материал по физике 7–11”, С.А. Тихомирова , Москва “Просвещение”, 1996.
- “Книга для чтения по физике 6–7”, составитель И.Г. Кириллова, Москва “Просвещение”, 1978.
- “Физика – юным”, составитель М.Н. Алексеева , Москва “Просвещение”, 1980.
- “Мои первые научные опыты”, “Издательская группа “Контент”, отпечатано в Словакии, 2003.
ВВЕДЕНИЕ В ФИЗИКУ
1. Предмет физики
В современной физике существуют четыре типа фундаментальных взаимодействий :
Основные законы физики: закон сохранения вектора момента импульса, закон сохранения вектора импульса, закон сохранения энергии, связаны со свойствами симметрии пространства и времени, а именно: изотропностью и однородностью пространства и однородностью времени. В пространстве, свободном от массивных тел, все направления равноценны, т.е. свободное пространство изотропно , так как в нем нет выделенных направлений, имеющих особые свойства. В то же время пространство однородно , т.е. в нем нет точек, обладающих особыми свойствами. Однородным является и время. Любые явления, происходящие в одних и тех же условиях, но в разные моменты времени, протекают одинаково. Из однородности времени, изотропности и однородности пространства вытекает ряд важных следствий.
Одно из них: поскольку пространство изотропно и однородно , то для любых систем отсчета невозможно определить положение тел относительно пространства.
С точки зрения какой-либо системы отсчета пространство и время относительны, как и относительно всякое движение. Каждый закон ограничен определенной областью применения. Например, закон сохранения вектора импульса является универсальным и используется как в классической, так и квантовой механике. Такие законы называют фундаментальными . При этом необходимо знать размеры исследуемой области пространства, так как от этого зависит характер физических явлений или взаимодействий. Физика сложная, но и интересная наука, включает в себя несколько разделов, начиная от механики больших тел до тел малых размеров, например, элементарных частиц.
5. Физика и математика
Выражения, характеризующие процесс предельного перехода, которым определяется производная (дифференцирование) в математике, вводятся как единое целое, например, соотношение - производная импульса по времени, а в применении к физике dp и dt рассматривается как бесконечно малое приращение. Например, плотность
,
где стремление к нулю (D V ® 0) надо понимать в физическом смысле, т.к. объем может быть ограничен размером атома или другой элементарной частицы из-за квантового характера рассматриваемых конкретных физических объектов.
Используя приложения математики в физике, следует учитывать то обстоятельство, что физические величины получены в результате конкретныхизмерений.Предельный переход типа D t ® 0 в физике понимается как максимально возможно приближенная физическая величина, зависящая от класса точности прибора и методов измерения. Также обстоит дело и с интегрированием, которое в физике рассматривается как сумма большого числа бесконечно малых слагаемых.
Следовательно, в физике производная есть отношение конечных, но достаточно малых приращений функции и аргумента. Это не единственная причина, есть и другие, обусловленные самой природой физической величины. Например, в квантовой механике об этом свидетельствуют соотношения неопределенностей Гейзенберга.
В связи с тем, что многие физические величины являются векторными (скорость, ускорение, сила, импульс и т.д.), в физике широко используются понятие вектора и операции векторной алгебры.
6. Классическая, квантовая механики, физический вакуум
Движения тел, скорости которых сравнимы со скоростью света в вакууме, называют релятивистскими. Например, движения планет, спутников, космических кораблей относятся к медленным движениям и полностью описываются классической механикой .
На основании теории относительности была создана релятивистская механика , применимая не только к медленным, но и сколь угодно быстрым движениям, сравнимыми со скоростью света в вакууме.
К таким релятивистским движениям законы классической механики Ньютона не применимы. Успешная работа ускорителей по разгону элементарных частиц подтвердила справедливость выводов релятивистской механики.
|
Классическая механика является предельным случаем релятивистской механики. Например, если гравитационное поле является большим (сверхсильным), то классическая теория тяготения Ньютона не применима. В этом случае применяется теория тяготения Эйнштейна . Так, при сжатии тела в точку сила тяготения по теории Ньютона стремится к бесконечности. А по теории Эйнштейна сила тяготения также стремится к бесконечности, когда размеры тела при сжатии его становятся равными гравитационному радиусу.
|
Классическая механика Ньютона опирается на пространство и время, описываемые в рамках плоской геометрией или геометрии Евклида. Теория тяготения Эйнштейна связала свойства пространства и времени с силами гравитации. В сильном поле тяготения время течет медленнее, а геометрические свойства пространства изменяются.
|
Геометрия Евклида оказывается не применимой и начинает работать неевклидовы геометрия пространства Лобачевского, Боляйи, Римана, Клиффорда.
При изучении микромира: атомов, молекул, электронов и других элементарных частиц, свойства которых носят особый квантовый характер, используется квантовая механика .
Например, свет и элементарные частицы имеют двойственную природу: корпускулярно-волновую.
Раньше других разделов физики (так сложилось исторически под влиянием социально-экономических факторов) развивалась механика , изучающая простейшую форму движения материи - механическое движение.
Знания по механике, накопленные человечеством на протяжении многих веков, представляли собой, как правило, ряд отдельных разрозненных опытных фактов.
Принципы механики, собранные в единую научную систему, были изложены И. Ньютоном в 1687 г. ("Математические начала натуральной философии").Правда, Ньютон имел много великих предшественников: Архимеда , Кеплера, Галилея, Гюйгенса, Гука и других, решивших немало частных вопросов механики.
Механика Ньютона зиждется на прочном фундаменте экспериментальных фактов. Классическая физика изучает медленные движения макроскопических тел.
Под медленными движениями понимают движения тел, скорости которых малы по сравнению со скоростью света в вакууме с = 299792,458 км/c.
Скорости современных космических кораблей считаются относительно медленными (v =7,9-16 км /c) .
другие презентации о физике
«Физические явления в природе» - Можно ли случившееся назвать физическим явлением? Звуковые. Домчимся. Нет. В природе происходят всевозможные изменения – явления природы или физические явления. Далее. Механические явления. Магнитные явления. В степном дыму блеснет святое знамя И ханской сабли сталь. Механические. Звуковые явления. Да.
«Явление в физике» - Многие знания получены людьми из собственных наблюдений. Что изучает физика. Энергия. Пример: мяч лежит на поле. Как изучают явления. Физические термины. Однако кнопка, имеющая более острый конец, легче входит в дерево. Инерция. В физике используют специальные слова, или термины, обозначающие физические понятия.
«Предмет физики» - Отсюда Аристотель предположил, что естественным состоянием тела является покой. Модель: Опыты Галилея с падающими телами. На следующем этапе познания ставят специальные эксперименты для проверки гипотезы. Альтернатива. В результате образовался ряд новых смежных дисциплин, таких, как астрофизика, биофизика и др.
«Единицы измерения физических величин» - Автор: учитель физики ФМЛ №38 г. Ульяновска Игошин А.В. a. Любое измерение дает приближенное значение измеряемой величины. Результат получают непосредственно при помощи измерительного прибора. Транспортир. Линейка. Секундомер. c. Косвенные. Прямые измерения. -Чувствительности прибора. Микрометр. Значения физических величин получают в процессе измерений.
«Науки и физика» - Физика + география. Физика вокруг нас. Физика + астрономия. "Физика, биология, музыка". «Проектно-исследовательская деятельность через интеграцию наук с физикой». Биология География Технология Экология. Главная цель: создание у школьника целостного представления об окружающем мире. Проблема.