ДИДАКТИЧЕСКИЕ ЦЕЛИ
Освоение знаний о методах научного познания природы, современной физической картине мира:
- свойствах вещества и поля;
- пространственно – временных закономерностях;
- о частицах и фундаментальных взаимодействиях, строении и эволюции Вселенной.
Овладение умениями:
- проводить наблюдения; планировать и выполнять эксперименты;
- принимать полученные знания для объяснения разнообразных физических явлений и свойств веществ;
- практического использования физических знаний;
- оценивать достоверность естественно – научной информации.
Развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей в процессе приобретения новых знаний по физике с использованием разных источников информации и современных информационных технологий.
Воспитание:
- убежденности в возможности познания законов природы и использование достижений физики на благо развития человеческой цивилизации;
- готовности к морально – эстетической оценке использования научных достижений; чувства ответственности за защиту окружающей среды.
Использование полученных знаний и умений для решения:
- практических задач повседневной жизни;
- обеспечения безопасности собственной жизни;
- рационального природопользования и охраны окружающей среды.
СОДЕРЖАНИЕ
| ДИДАКТИЧЕСКИЕ ЦЕЛИ | |
| СОДЕРЖАНИЕ | |
| ВВЕДЕНИЕ | |
| 1. ПРИРОДА И ЧЕЛОВЕЧЕСТВО 2. ЧТО ИЗУЧАЕТ ФИЗИКА? |
|
| 2.1. ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ И ТЕЛА 2.2. СВОЙСТВА ТЕЛ |
|
| 3.ФИЗИКА И АСТРОНОМИЯ | |
| 3.1. ЧТО ИЗУЧАЕТ АСТРОНОМИЯ 3.2. ИЗУЧЕНИЕ ВСЕЛЕННОЙ 3.3. ТЕХНИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ВСЕЛЕННОЙ 3.4. ОБРАЗОВАНИЕ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ |
|
| 4. ОРГАНЫ ЧУВСТВ КАК ИСТОЧНИК ИНФОРМАЦИИ ОБ ОКРУЖАЮЩЕМ МИРЕ | |
| 4.1. ОРГАН ЗРЕНИЯ | |
| 4.2. ОРГАНЫ СЛУХА. ЗВУК. РЕЗОНАНСНАЯ ТЕОРИЯ СЛУХА | |
| 4.3. ОРГАНЫ ЧУВСТВ КОЖИ | |
| 4.3.1. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ТКАНЕЙ ОРГАНИЗМА | |
| 4.4. ОРГАН ОБОНЯНИЯ | |
| 4.5. ОРГАН ВКУСА | |
| 4.6. ОРГАНЫ ЧУВСТВ И ПРОЦЕСС ПОЗНАНИЯ | |
| 5. КАК ИЗУЧАЮТ ЯВЛЕНИЯ ПРИРОДЫ. ЭТАПЫ
НАУЧНОГО ПОЗНАНИЯ 5.1. ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ТЕОРИИ. ИХ РОЛЬ И ОСОБЕННОСТИ 5.2. УНИВЕРАЛЬНОСТЬ ФИЗИЧЕСКИХ ЗАКОНОВ |
|
| 6. МИКРОМИР. ИДЕЯ АТОМИЗМА | |
| 6.1. МОДЕЛИ В МИКРОМИРЕ | |
| 7. СИММЕТРИЯ, ФИЗИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ И ЗАКОНЫ 7.1. ИНВАРИАНТЫ 7.2. СИММЕТРИЯ ПРОСТРАНСТВА И ВРЕМЕНИ 7.3. ФИЗИЧЕСКИЕ И МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ 7.4. СИММЕТРИЯ В ПРИРОДЕ |
|
| 8. ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ | |
| 8.1. ВИДЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ | |
| 8.2. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ, КАК СВЯЗЬ СТРУКТУР ВЕЩЕСТВА | |
| 9. БАЗОВЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ В МЕХАНИКЕ. ИХ ИЗМЕРЕНИЕ И ЕДИНИЫ | |
| 9.1. ДЛИНА. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЙ | |
| 9.2. ВРЕМЯ. ИЗМЕРЕНИЕ РАЗНЫХ ПРОМЕЖУТКОВ ВРЕМЕНИ | |
| 9.3. МАССА | |
| 9.4. ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ | |
| 9.5. МЕТРИЧЕСКАЯ МЕЖДУНАРОДНАЯ СИСТЕМА ЕДИНИЦ “СИ” | |
| 9.6. НЕМЕТРИЧЕСКИЕ РУССКИЕ ЕДИНИЦЫ 9.7. ИЗМЕРЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН |
|
| 9.8. ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ | |
| 10. ФИЗИКА ЧЕЛОВЕКА | |
| 10.1. БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ РАДИАЦИИ НА ЧЕЛОВЕКА | |
| ПРИЛОЖЕНИЕ 1 “О ПЛАНЕТАХ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ” | |
| ПРИЛОЖЕНИЕ 2 “ПРЕЗЕНТАЦИЯ “ПУТЕШЕСТВИЕ ПО СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ” | |
| ПРИЛОЖЕНИЕ 3 “СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ” | |
| ЛИТЕРАТУРА |
Живет всегда природа по своим законам.
Мы изучаем их, стремясь понять,
И очень важно знать и понимать основы,
Чтоб эти знанья в жизни применять.
Без физики не полетели б люди в космос,
Не укротили б атом никогда.
Хотим мы знать, что значат в мире нашем
Солнце, воздух, чем дышим мы, и вода.
А вот без химии промышленность застынет,
Ведь золотые руки у нее:
Лекарства создает с ней наша медицина,
А с древесиной создает жилье.
А человек – явление самой природы –
Всегда стремился к ней, она его душа.
Энергия везде, энергия свободы
И до чего ж природа хороша!
Введение
Приступая к изучению основных законов физики, прежде всего надо получить ответы на вопросы:
- Что такое физика;
- Какие физические тела окружающего нас материального мира она изучает;
- Какую роль играют органы чувств в процессе познания;
- Какие методы она при этом использует;
- Какое значение имеют эти методы для объяснения физических явлений;
- Какие законы природы для земных и космических явлений связывают физику и астрономию;
- Что способствует развитию физики;
- Роль разных видов фундаментальных взаимодействий и симметрий;
- Значение планетарной модели атома и структуры ядра;
- Универсальны ли физические законы.
Обо всем этом и пойдет речь в данной работе. Поэтому её цель – не только оказать методическую помощь учителю в процессе подготовки и проведения урока по рассматриваемым ниже темам. Эта работа может быть полезна студентам и школьникам 7-11 классов при подготовке их к занятиям в домашних условиях, в частности, для школьников, индивидуально обучающихся на дому и при школе. Пособие ориентировано на работу учителей, работающих как с учебниками Г.Я. Мякишева, Б.Б. Буховцева (М.: Просвещение), С.В. Громова (М.: Просвещение), А.В. Перышкина, Е.М. Гутник (М.: Дрофа), так и с учебником В.А. Касьянова (М.: Дрофа).
Ориентировано потому, что в работе проведен анализ методических подходов к изучению этой темы в разных учебниках и учебных пособиях для общеобразовательных учреждений. Дополнительные сведения и сообщения помогут разнообразить материал как в классах гуманитарного профиля, так и для учащихся, изучающих физику на профильном уровне. Надеемся, что это пособие может быть необходимо как начинающему педагогу, так и преподавателю со стажем.
Пособие имеет автономный характер – в принципе его достаточно для квалифицированной подготовке учителя к занятию. Однако оно может быть использовано и в сочетании с другими учебно-методическими пособиями, в том числе, и с частичным использованием материала, встраивая его в собственный план урока.
Хочется надеяться, что это пособие действительно поможет в педагогической деятельности, в самостоятельной подготовке по рассматриваемым в пособии вопросам.
Явления природы своим величием зачастую приводят человека в ужас; он чувствует себя ничтожным когда перед его глазами выступает такая сила, такая мощь, такое зрелище, перед которым бледнеет сила не только одного человека, но и всего человечества.
Явления природы своим величием зачастую приводят человека в ужас; он чувствует себя ничтожным когда перед его глазами выступает такая сила, такая мощь, такое зрелище, перед которым бледнеет сила не только одного человека, но и всего человечества.
1. ПРИРОДА И ЧЕЛОВЕЧЕСТВО
Явления природы своим величием
зачастую приводят человека в ужас;
он чувствует себя ничтожным когда перед его
глазами выступает такая сила,
такая мощь, такое зрелище, перед которым бледнеет
сила не только одного человека,
но и всего человечества.
М. Налбандян, армянский писатель
Публицист, философ XIX в
Природа – это то, что нас окружает: воздух, земля, вода, животные, звезды, планеты и т.д. Человек живет среди природы и сам является ее частью. Любое природное явление в окружающем нас мире имеет множество признаков и характеристик. В природе постоянно происходят различные изменения: сменяют друг друга времена года, день и ночь (рис.1); меняют свое положение Солнце, Луна, Земля, звезды… Летом во время дождя часто сверкает молния (рис.2) и гремит гром, а после дождя можно увидеть радугу, пар, поднимающийся от высыхающей земли или асфальта. Все живые существа населяют биосферу, которая состоит из суш, океанов и атмосферы.
В биосфере существует много типов окружающей среды. В течение миллионов лет растения и животные значительно изменяли свои организмы и поведение, адаптируясь к конкретной среде обитания. Окружающая среда вместе со своими обитателями называется экосистемой, а члены каждой экосистемы зависят друг от друга, являясь источниками пищи и другими ресурсами. Например, растительность представляет из себя пищу для травоядных, которые, в свою очередь, служат источником питания для хищников. Эти тесные взаимоотношения означают, что разрушение одной части экосистемы повлияет на другую. Весной тает снег, распускаются на деревьях почки, осенью желтеют листья, замерзают лужи, время от времени извергаются вулканы (рис.3).
Эти и другие изменения, происходящие вокруг нас, называют явлениями природы, которые весьма разнообразны.
Изучая явления природы, человек установил, что всякие изменения в природе происходят закономерно, т.е. существует причина явлений и каждой этой причине соответствует определенное следствие. Так смена времен года происходит из-за вращения Земли вокруг Солнца, дня и ночи – из-за вращения земли вокруг собственной оси (рис.4). Вода зимой замерзает, так как температура окружающего воздуха понижается, а весной снег тает из-за ее повышения.
Явления природы изучают не только для того, чтобы установить причину, по которой они происходят. Обычно потребность в их изучении определяется практической деятельностью человека.
Древние люди, например, научились добывать трением огонь, необходимый им для приготовления пищи, обогрева жилищ и отпугивания хищников (рис.5). Конечно, они не задумывались о причине данного явления, однако пытались найти способы более быстрого получения огня, а также его сохранения. Практическая деятельность человека была определяющей, например, и в широком использовании формообразующих качеств света мастерами прошлого.
Было замечено, что прямому освещению свойственны глубокие тени. Мягкое рассеянное освещение, наоборот, сглаживает детали, часто совсем не создает теней, как бы лишает вещь объема.
В разные эпохи выработался ряд традиционных архитектурных приемов, основанных на этих качествах. Высокое стояние солнца в Египте определило мелкий рельеф египетских орнаментов.
Надписи на цоколях сфинксов, стоящих на Неве у здания Академии художеств осенью на сером петербургском небе выглядят невыразительно.
Но в летний день, когда солнце стоит высоко, под его прямыми лучами они приобретают четкость и объем. Еще большая роль принадлежит освещению в образовании цвета.
Из повседневного опыта нашей жизни известно, что желтые краски теряют свою желтизну при освещении лампами накаливания, а хризантема, имеющая желтый цвет при дневном освещении, вечером, при свете ламп накаливания, кажется белой.
Поэтому неудивительно, что в северных районах Санкт – Петербурга желтый цвет фасадов оказался таким удачным, что неизменно повторяется и до нашего времени.
В результате изучения природы человеком возникла наука, соединившая в себе все имевшиеся в то время знания. Ее назвали философией или позже – натурфилософией. По мере открытия новых явлений и закономерностей выделились и новые науки, изучавшие группы близких по природе явлений. Так появились география, биология, химия, физика, астрономия и многие другие.
Основной наукой о природе стала физика. (Слово “физика” образовано от греческого слова physis – природа.) В науку впервые это слово ввел великий древнегреческий ученый Аристотель (384-322 г. до н.э.) (рис.6).
Он обобщил все накопленные к тому времени знания. В русском же языке это слово появилось благодаря великому русскому ученому М.В. Ломоносову (1711-1765) (рис.7).
Физика, как экспериментальная наука, возникла из астрономии, которая фиксировала закономерность и повторяемость движений звезд и планет. Сама природа принимала участие в астрономических экспериментах. Четкая периодичность солнечных (рис.8) и лунных (рис.9) затмений, цикличность перемещения звезд по звездному куполу свидетельствовали об определенных закономерностях природных явлений.
Иногда Луна, Солнце и Земля выстраиваются по одной прямой, и возникают затмения.
Но природа всегда тщательно “охраняла” свои секреты. Возьмем “неуловимый” свет, который называли самым темным пятном в физике. Люди давно мечтали о создании источника света огромной яркости, о возможности получения большой освещенности на отдаленном предмете, создания на нем высокой концентрации энергии.
Из глубины веков дошла до нас легенда о том, что Архимед с помощью зеркал сжег вражеский флот. Идею “луча смерти” использовали и современные писатели. В романе Герберта Уэллса “Борьба миров” марсиане лучом перерезали линкоры боровшихся с ними англичан. В романе А.Н. Толстого “Гиперболоид инженера Гарина” также уничтожается вражеский флот. Но передача энергии на значительные расстояния гораздо важнее для человечества в мирной жизни: в разных отраслях промышленности, в медицине. В результате многочисленных исследований и экспериментов в 1960 году появился новый необычный источник света – квантовый световой генератор, испускающий лучи, в миллиарды раз ярче солнечных и названный лазером. Это слово составлено из первых английских слов названия генератора – усиление света с помощью вынужденного излучения. Сейчас уже созданы полупроводниковые лазеры, в которых электрическая энергия непосредственно преобразуется в световую, газовые, газодинамические.
Создание лазеров (см. рис. 10) – яркий пример того, как развитие фундаментальной науки (квантовой теории) приводит к гигантскому прогрессу в самых разных областях технологии и производства (См. Приложение 1).
И надо же было так распорядиться природе, чтобы наша родная планета Земля, исключительная в грандиозной Вселенной, образовалась не слишком близко и не слишком далеко от Солнца, а, именно, на расстоянии, обеспечивающим существование воды, без которой жизнь была бы невозможна. Каждый день обращенная к Солнцу сторона Земли поглощает колоссальное количество энергии (рис. 10), порождаемой бушуемыми в недрах Солнца термоядерными реакциями, создающими условия жизни на Земле. И каждую ночь почти вся эта энергия, кроме небольшой доли, остающейся в растениях, излучается в космическое пространство.
Сами того не сознавая, мы все время используем ранее накопленную солнечную энергию, а также энергию от других источников (рис.11).
Когда сжигаем каменный уголь, торф, нефть, газ мы пользуемся энергетическими ресурсами, запасенными нашей планетой много десятков и сотен миллионов лет назад в виде органического вещества.
Все звезды, как и люди, рождаются в гигантских облаках из пыли и водорода (рис.12), живут и умирают. Только их жизнь длится сотни миллионов и миллиардов лет.
Наша планета является домом для 6 млрд. людей, размещенных неравномерно по всей поверхности суши. Сейчас рост населения увеличивается гораздо быстрее, чем раньше, что видно из графика, приведенного на рисунке 13.
Все во Вселенной взаимосвязано. И человечество наконец-то осознало, что живет оно на очень маленькой и уязвимой планете, а цивилизация сейчас достигла такого уровня развития, что в состоянии себя уничтожить.
Остальные разделы в приложении