На чтение: ≈ 14 мин.Основной особенностью работы в лицее является дифференциация по профилям обучения, а значит, и по интересам, типам ведущей деятельности, способам мотивации. Это касается всех предметов, за исключением, пожалуй, только хореографии и физвоспитания.
Преподавание физики ведется по трем параллельно действующим программам:
1. Программа «Физика для гуманитариев» в лингвистическом и историко-юридическом классах;
2. Общеобразовательная программа для химико-биологического профиля;
3. Профильное обучение в физико-математических классах.
Естественно, что каждая программа ориентирована на достижение своих конкретных целей и подразумевает использование отличных друг от друга методов обучения. Остановлюсь несколько подробнее на некоторых особенностях своей работы в классах гуманитарного профиля.
Пояснительная записка
В этих классах физика не является профилирующим предметом. Время на её изучение уменьшено в два раза даже по сравнению с гуманитарными классами общеобразовательных школ. Основные цели, которые я поставил перед собой:
сформировать у ребят опорную базу научного мировоззрения на основе качественного описания важнейших природных явлений;
показать особенности научного метода познания на примере открытия и применения отдельных особо значимых или ярких для эмоционального восприятия закономерностей.
Из поставленных перед учителем целей и особенностей моих учеников вытекают и важнейшие особенности самой программы. Основная посылка: физика – общечеловеческая, гуманитарная наука, которая выясняет, как устроен окружающий нас мир, как совершается процесс познания его законов, каковы причины и перспективы его развития, как овладеть силами природы и, наконец, как сохранить ее для человечества. Физика – важный компонент общего образования, она нужна не только для решения более или менее узких задач технического плана, но и для формирования у школьников научного мировоззрения и общих представлений о современном научном методе познания. Исходя из этого, программа курса должна, по моим представлениям, соответствовать следующим требованиям:
обеспечивать лицеистам достаточный объем физических знаний и умений, необходимых современному человеку;
быть облегченной, интересной и привлекательной для учащихся;
некоторые разделы классической физики можно опустить, а другие излагать описательно, что позволит уделить больше времени вопросам современной физики и демонстрационному эксперименту;
целесообразно сократить число умений, которые должны приобретать учащиеся;
обладать гуманитарной направленностью: полнее показывать интернациональный характер науки, подробнее излагать историю развития физики, информировать о международном сотрудничестве ученых-физиков при решении жизненно важных для человечества проблем, таких, как охрана окружающей среды, создание новых источников энергии и др.;
быть тщательно скоординированной с программами других естественных дисциплин, чтобы более объемно и систематизированно показать связь физики с ведущими естественными науками, особенно при изучении процессов, происходящих в живой природе;
включать вопросы прикладного характера, так как в дальнейшем ребята уже не будут изучать эту науку и могут остаться в неведении относительно того, как протекают самые распространенные в жизни процессы, как устроены простейшие приборы;
включать наиболее важные в мировоззренческом плане вопросы астрономии. Из-за ограниченности учебного времени изучение в лицее астрономии как самостоятельной науки нереально. Однако без астрономических знаний общеобразовательная подготовка не может считаться удовлетворительной.
В нижеприведённой программе я сделал попытку учесть эти и некоторые другие требования.
1. Материальное единство мира. Солнечная система. Галактики. Состав звезд и галактик. Галактики и атомы. Расширяющаяся Вселенная. Теория строения вещества. Опытное обоснование атомно-молекулярного строения вещества. Внутреннее строение атома. Изотопы.
2. Развитие понятий кинематики. Виды движения. Траектория. Скорость. Графики скорости. Ускорение. Свободное падение. Векторы. Скорость и ускорение – векторные величины. Перемещение и скорость при равноускоренном движении. Движение по окружности. Ускорение при движении по окружности. Сложное движение. Существование предельной скорости.
3. Сила и импульс. Законы динамики Ньютона. Видимое движение звёзд. Небесная сфера. Системы отсчета. Масса и вес. Единицы измерения силы. Векторные свойства силы. Импульс. Закон сохранения импульса. Реактивное движение.
4. Силы в природе. Гравитационное взаимодействие. Закон всемирного тяготения. Искусственные спутники Земли и их назначение. Движение небесных тел под действием сил тяготения. Законы Кеплера. Электростатическое взаимодействие. Закон Кулона. Электрические силы. Силы трения и упругости как разновидности электрических сил. Сильные (ядерные) и слабые взаимодействия.
5. Энергия. Работа и мощность. Понятие кинетической, потенциальной, внутренней энергии. Относительность механической энергии. Закон сохранения энергии. Первое начало термодинамики. Идеальный газ. Молекулярно-кинетическая теория (МКТ). Уравнение состояния идеального газа. Изопроцессы. Температура и ее измерение. Температурные шкалы. Скорости молекул. Тепловые двигатели. Энергетика планеты Земля. Проблемы использования органического топлива.
6. Поля. Гравитационное поле. Электрическое поле. Магнитное поле. Действие электрического и магнитного полей на электрический заряд. Влияние ГП, ЭП и МП на различные вещества. Соотношение массы и энергии.
7. Основы электродинамики. Электрический ток. Работа и мощность тока. Контур с током в магнитном поле. Электродвигатель. Циклотрон. Космические лучи. Радиационные пояса Земли. Диффузная материя космоса. Полярные сияния. Действие солнечного ветра на магнитосферу. Явление электромагнитной индукции. Генератор тока. Производство электроэнергии. Электромагнитное поле. Электрические явления в живой природе.
8. Колебания, волны и электромагнитные излучения. Колебания пружинного и математического маятников. Гармонические колебания. Период, смещение, частота, амплитуда. Энергия гармонических колебаний. Колебательный контур и превращения энергии в нем. Волны. Виды волн. Цунами. Связь между скоростью распространения волны, ее длиной и периодом. Интерференция и дифракция волн. Электромагнитное излучение. Электромагнитные волны. Спектр ЭМИ. Принципы радиосвязи. Световые волны. Люминесценция. Рентгеновские лучи и их применение. Источники света. Отражение света и изображение предмета. Лунные и солнечные затмения. Оптические приборы. Глаз. Акустика. Запись и воспроизведение звука. Ультразвуки и инфразвуки. Органы слуха и речи.
9. Элементы теории относительности. Постоянство скорости света. Постулаты Эйнштейна. Одновременность событий. Сокращение длины и замедление течения времени. Парадокс близнецов. Зависимость массы от скорости. Масса и энергия. Новые проверки теории. Гравитационные волны.
10. Основы атомной и квантовой физики. Электроны. Квантовая гипотеза Планка. Явление фотоэффекта. Опыты Столетова. Волны или частицы? Основы квантовой теории. Модели атома Томпсона, Резерфорда, Бора. Атом водорода. Спектры испускания и поглощения. Лазеры.
11. Строение атомного ядра. Энергетическое состояние ядра. Энергия связи ядер. Явление радиоактивности. a-, b- и g-распады. Изотопы. Биологическое действие излучения и защита от него. Ядерные реакции. Деление и синтез ядер. Ядерный реактор. Токамак.
12. Элементарные частицы. Частицы и античастицы. Слабо взаимодействующие частицы. Сильно взаимодействующие частицы. Классификация элементарных частиц.
13. Астрофизика и космология. Ядерные реакции в звездах. Неоптическая астрономия: радиоастрономия, инфракрасная, рентгеновская, нейтринная астрономия. Эволюция звезд. Теория строения Вселенной.
14. Современная научная картина мира. Физика и научно-технический прогресс. Физика и человек. Физика и экология. Нерешенные вопросы физики.
Пояснительная записка к теме «Энергия»
Некоторые особенности данной программы покажу на примере темы «Энергия». В ней собраны основные механические и термодинамические представления об энергии. При этом учитывается, что в 7-8-х классах учащиеся уже знакомились с такими понятиями, как работа, мощность, КПД, количество теплоты.
1. Вводный урок. Энергия и работа.
2. Закон сохранения энергии.
3. Решение задач по теме «Закон сохранения энергии». Самостоятельная репродуктивная работа.
4. Энергетика идеального газа. Температура. (Тепловые двигатели).
5. Решение задач по теме «Энергия идеального газа».
6. Обобщающее повторение. Физический диктант.
7. Контроль знаний.
На вводном занятии формулируется понятие об энергии как способности тела совершать изменения в себе или в окружающих телах. Вспоминаются понятия кинетической и потенциальной энергии, связанные с движением и взаимодействием тел, понятие внутренней энергии как суммы всех энергий, которыми обладают молекулы, а также связь между наличием у тела энергии и его способностью совершать работу (DЕ=А). Особо отмечается, что к энергии имеет отношение любая величина, которая измеряется в джоулях.
Далее на качественном уровне выводится закон сохранения энергии (сразу с учётом внутренней энергии) и иллюстрируется примерами энергетики человека, цивилизации, планеты.
Затем, после урока решения задач на закон сохранения энергии, рассматривается частный случай замкнутой системы, в которой выполняется этот закон, – идеальный газ. С опорой только на энергетические представления вводится понятие температуры, рассматриваются изопроцессы в газах и принцип работы тепловых двигателей. Последняя часть может быть дана для самостоятельного изучения по тексту учебника.
На заключительном этапе в ходе качественного обобщения или закрепления подчеркивается всеобъемлющий характер закона сохранения энергии. На третьем и шестом уроках проводится фронтальный контроль в форме решения задачи по представленному образцу (3-й урок) и в форме физического диктанта (6-й урок). На заключительный контроль выносятся от 4 до 6 теоретических вопросов и 1-2 расчетные задачи в зависимости от уровня сложности варианта.
Таким образом, в одной теме с использованием принципа УДЕ удается скомпоновать материал из трех разделов классической физики (механика, термодинамика, молекулярная физика), что, с одной стороны, позволяет добиться значительной экономии времени, а с другой стороны, создает у детей более цельное представление об окружающем мире.
Алексей СИНЕВ
к теме «Энергия»
Выбор читателей
Комментарии