Физика 7-8-9: Книга для учителя

А. А. ФАДЕЕВА, А. В. ЗАСОВ

ФИЗИКА 7•8•9 Книга для учителя

Предисловие Глава 1. Интеграция естественнонаучных знаний как основа разработки курса физики для общеобразовательной школы § 1. Курс естествознания как пропедевтика физического и астрономического образования § 2. Методические основы разработки курса физики для общеобразовательной школы Глава 2. Методические рекомендации по «Введению» (7 класс) Поурочные рекомендации по «Введению» Глава 3. Методические рекомендации по разделу «Молекулярная физика. Основы термодинамики» (7 класс) § 1. Поурочные рекомендации по теме «Тепловое движение, строение и свойства тел» § 2. Поурочные рекомендации по теме «Основы термодинамики» Глава 4. Методические рекомендации по разделу «Механика» (8 класс) § 1. Поурочные рекомендации по теме «Механическое движение» § 2. Поурочные рекомендации по теме «Равновесие тел. Давление» § 3. Поурочные рекомендации по теме «Механические колебания и

волны» Глава 5. Методические рекомендации по разделам «Электродинамика» и «Атом и атомное ядро» (9 класс) § 1. Поурочные рекомендации по теме «Электростатика» § 2. Поурочные рекомендации по теме «Постоянный электрический ток» § 3. Поурочные рекомендации по теме «Электромагнетизм» § 4. Поурочные рекомендации по разделу «Атом и атомное ядро»

2

ПРЕДИСЛОВИЕ В настоящее время каждой школе предоставлено право самостоятельного выбора образовательных систем, учебных планов, программ, учебно-методического обеспечения. В системе школьного образования усиливается тенденция к интеграции социальнокультурных и естественнонаучных оснований формирования целей и содержания образования. Исходная идея ≈ соединение рационально-нормативного подхода к его организации с ориентацией на социально-культурные ценности, отражающие специфику жизнедеятельности в конкретных геополитических, социальных, экологических, экономических, культурных условиях. Сложившаяся в Российской Федерации система школьного образования включает значительный объем естественнонаучных знаний, формирование которых осуществляется в процессе изучения отдельных учебных предметов, прежде всего таких, как физика, химия, биология, география, астрономия. Общий объект изучения ≈ природа ≈ остается ╚расчлененной╩ между отдельными учебными предметами. Дифференцированное изучение природы не способствует формированию у школьников целостной картины мира с его единством и многообразием свойств живой и неживой природы; препятствует осуществлению системного подхода в обучении; не позволяет показать единство законов природы, их применяемость к космическим объектам и живым организмам; не способствует пониманию глобальных и региональных экологических проблем; не дает возможности в достаточной мере показать влияние факторов природной среды на живой организм, изложить проблемы происхождения Солнечной системы, эволюцию звезд и Вселенной в целом. Решение любой серьезной проблемы требует изучения природных явлений и процессов с разных сторон, исследования каждого явления с привлечением методов различных наук. Выход из создавшейся ситуации видится в разработке новых учебных планов и программ, в ликвидации многопредметности за счет интеграции родственных учебных дисциплин. Интеграция учебных дисциплин не может быть сведена к простому суммированию отдельных учебных курсов. Этот процесс требует существенной переработки структуры и содержания учебных предметов, усиления в них общих идей и теоретических концепций. Сложившаяся к середине 80-х гг. система школьного образования включает значительный объем естественнонаучных знаний, которые формируются при изучении таких предметов, как ╚Окружающий мир╩, ╚Природоведение╩, ╚География╩, ╚Биология╩, ╚Химия╩, ╚Физика╩, ╚Астрономия╩. В учебном плане школы предметы этого цикла занимают достойное место. Однако с содержательной и процессуальной стороны выявляется ряд существенных недостатков и нерешенных проблем. В начальной школе из курсов ╚Окружающий мир╩, ╚Природоведение╩ учащиеся узнают о простейших явлениях и процессах, происходящих в природе. На этой основе продолжается географическое и биологическое образование. В области же физических, химических и астрономических знаний происходит разрыв в образовании. К началу изучения физики в 7 классе, химии в 8 классе и астрономии в 11 классе полученные ранее в начальной школе знания стираются. В частности, пик интереса к астрономическим знаниям приходится на 10≈13-летний возраст. Экологическая составляющая естественнонаучного образования вообще не предусмотрена учебным планом школы. При таком подходе к естественнонаучному образованию происходит нарушение ряда общедидактических принципов: систематичности и последовательности, системности знаний, учета возрастных возможностей и интересов учащихся, мотивации к учению. Указанные проблемы являются нарушением принципа непрерывности каждой из 3

составляющей естественнонаучного астрономического.

образования,

в

том

числе

физического

и

Поскольку преодолеть указанные выше негативные явления с помощью межпредметных связей не удается, то изменить положение может разработка нового подхода к естественнонаучному образованию на основе вертикальной и горизонтальной интеграции научных знаний при учете психолого-физиологических особенностей разных возрастных групп. Это возможно реализовать в рамках новых интегрированных курсов: ╚Окружающий мир╩, ╚Естествознание╩ и ╚Физика╩. В таблице 1 показано место курсов для начальной, основной и средней (полной) школы. Таблица 1 Ступени образования и иерархические уровни содержания образования в общеобразовательной школе

Систематический курс физики основной школы продолжает формирование, углубление, уточнение и развитие фундаментальных естественнонаучных понятий, изученных в курсе естествознания. Курс физики средней (полной) школы учитывает психолого-физиологические особенности учащихся 16≈17-летнего возраста и полностью опирается на курсы естествознания и физики основной школы. Курс физики средней (полной) школы построен на основе четырех фундаментальных теорий, включающих разделы: механика, молекулярная физика и термодинамика, электродинамика, квантовая физика. Пропедевтический курс естествознания и систематический курс физики основной и средней (полной) школы должны составлять единое целое. В этом случае будет осуществляться вертикальная интеграция образования, обеспечивающая его внутреннюю согласованность и преемственность. Вместе с тем данный учебный курс может использоваться и как самостоятельный предмет с 7 класса. Но при этом необходимо ввести коррекцию при изучении материала, дать более широкое введение (см. главу 1, ╖ 1). Авторы считают своим приятным долгом выразить благодарность учителям, проводившим многолетнее экспериментальное исследование и высказавшим много ценных предложений: Н. А. Шевченко, Е. И. Беглецовой (г. Ростов-на-Дону), 4

З. И. Куликовой (пос. Черноголовка Московской области), И. А. Усачевой, А. Е. Александровой, И. В. Виноградовой, М. С. Никифоровой, В. К. Шуваловой, В. В. Хрисановой, А. Г. Овчинниковой, Е. В. Солдатовой, Е. Ю. Першагиной (Москва) и др. Авторы приносят глубокую признательность научным сотрудникам Института общего среднего образования Российской академии образования, поддержавшим идею разработки нового курса физики для основной и средней (полной) школы. Поскольку данное методическое пособие ≈ составная часть учебно-методического комплекта, то все ссылки даются на следующие пособия: Ф а д е е в а А. А. Физика, 7≈11 // Программы общеобразовательных учреждений. ≈ М.: Просвещение, 2000. Ф а д е е в а А. А., К и с е л е в Д. Ф., З а с о в А. В., К о н о н о в и ч Э. В. Физика, 7: Учеб. для общеобразоват. учреждений. ≈ М.: Просвещение, 2000. Ф а д е е в а А. А. Физика, 7: Карточки-задания. ≈ М.: Просвещение, 2000. Карточки-задания предназначены для контроля знаний по итогам изучения тем, а также для проверки экспериментальных умений и для устного контроля знаний. Распределение времени по урокам является примерным; учитель имеет право использовать резервное время по своему усмотрению.

5

ГЛАВА 1. ИНТЕГРАЦИЯ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНЫХ ЗНАНИЙ КАК ОСНОВА РАЗРАБОТКИ КУРСА ФИЗИКИ ДЛЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ШКОЛЫ ╖ 1. КУРС ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ КАК ПРОПЕДЕВТИКА ФИЗИЧЕСКОГО И АСТРОНОМИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ1 Целесообразность создания интегрированных курсов вытекает из общих целей образования, воспитания и развития: формирование представлений о целостности Вселенной, взаимосвязях и взаимодействиях ее частей, материальных и энергетических преобразованиях во времени и пространстве, месте планеты Земля во Вселенной и разнообразных природных связях; именно идея целостности и неделимости позволяет заложить основы формирования научного мировоззрения и поведения, соответствующего принципам сохранения жизни человека на нашей планете как уникального явления во Вселенной; всестороннее развитие личности (формирование научных взглядов на природу, развитие мышления); формирование общеучебных, интеллектуальных и экспериментальных умений. Поскольку курс ╚Естествознание╩ рассчитан на изучение в 5≈6 или 5≈7 классах основной школы, то это накладывает определенные ограничения на достижение поставленных общих целей. Формируемые в данном учебном предмете знания и умения не являются завершенными. Но они служат основой естественнонаучного миропонимания и создают базу для дальнейшего обучения, воспитания и развития учащихся в процессе изучения конкретных естественнонаучных дисциплин (географии, биологии, физики, химии, астрономии). Разработка пропедевтического курса ╚Естествознание╩ позволяет решить ряд проблем: ликвидировать существующий разрыв в естественнонаучном образовании; способствовать выработке целостного восприятия природы, рассмотрению во взаимосвязи природные явления и процессы; осуществлять системный подход в образовании, поскольку учащиеся знакомятся с рядом неорганических и органических систем; реализовывать идею гуманизации образования (центральная идея курса ≈ человек как природный организм и как социальное существо), что позволяет: а) рассматривать все тела, явления и процессы на Земле в качестве характеристик биосферы ≈ среды возникновения жизни и человека; б) охарактеризовывать роль человека в процессе познания, преобразования и использования природы; давать более раннее представление об организме человека: особенности строения и функции, его рождение и развитие; основные гигиенические требования; сохранение здоровья; соблюдение личной гигиены, режима труда и отдыха; занятия физкультурой и 6

спортом; вредное действие курения, употребления алкоголя и других наркотических веществ; обсуждать глобальные и региональные экологические проблемы. Естественные науки изучают законы, которые определяют функционирование биосферы как среды обитания человека, помогают понять то, что свойства биосферы не должны нарушаться. Тем самым выявляются педагогические функции естествознания в основном общем образовании: становление научного понимания пределов устойчивости биосферы, что содействует воспитанию глубокого уважения и почтения к истине; стимуляция утонченных форм интеллектуальной деятельности личности; формирование мировоззрения и установок на осознание экологических проблем как грозной реальности ХХ в. и поиск путей их решения. Задачи курса ╚Естествознание╩ как учебного предмета: ознакомление с объектами природы, их многообразием и единством, с методами ее познания; формирование взаимосвязанных основных естественнонаучных понятий, общеучебных, интеллектуальных и экспериментальных умений, основ экологических знаний, ценностного отношения к природной среде и человеку, основ гигиенических знаний, интереса к естественнонаучным знаниям. В основе отбора содержания учебного материала по курсу ╚Естествознание╩ лежат следующие принципы: научность, генерализацая знаний (объединение учебного материала на основе фундаментальных понятий), целостность (формирование целостной картины мира с его единством и многообразием свойств), преемственность и непрерывность образования (учитывание предшествующей подготовки учащихся), систематичность и доступность (изложение учебного материала в соответствии с логикой науки и уровнем развития школьников), гуманитаризация образования (представление естествознания как элемента общечеловеческой культуры), эволюционность в развитии представлений о дискретном строении вещества. Ощущение, познание природы как целостного реального окружения требует в учебном процессе ее осмысленного расчленения на компоненты, объекты. В качестве объектов природы рассматриваются тела живой и неживой природы, вещества. Тела живой природы ≈ организмы ≈ рассматриваются в виде четырех царств: бактерии и сине-зеленые водоросли, животные, грибы и растения. Тела неживой природы делятся на земные и космические (Солнце, звезды, планеты и их спутники, астероиды, кометы, метеориты). Дается классификация веществ: неорганические и органические, простые (металлы и неметаллы) и сложные (оксиды, основания, кислоты, соли, жиры, углеводы, белки). Такой подход позволяет органично вписать человека в систему природных тел. Знания о человеке как природном организме и общественном существе позволяют, с одной стороны, рассмотреть тела, вещества и процессы, происходящие на Земле, в качестве окружающей человека среды, а с другой ≈ охарактеризовать роль человека в процессе познания, преобразования, изучения и использования природы. Из всего комплекса современных методов познания природы в курсе естествознания содержатся сведения о некоторых из них: моделировании, наблюдениях, измерениях, экспериментах ≈ и показывается их взаимосвязь; даются сведения о приборах и инструментах, которые человек использует в своей практической деятельности. Содержание позволяют:

курсов естествознания, система

7

заданий и

практических

работ

сформировать экспериментальные умения (проводить наблюдения явлений и процессов; оформлять результаты наблюдений в виде таблиц; пользоваться измерительными приборами ≈ линейкой, термометром, рычажными весами, динамометром, манометром, мерным стаканом; определять цену деления, верхний и нижний пределы некоторых из них ≈ термометра, динамометра, мензурки); сформировать интеллектуальные умения (анализировать и сравнивать, делать выводы и обобщения, устанавливать причинно-следственные связи, мотивировать оценки и высказывать нравственные, эстетические, экономические суждения о природе). Выполняя пропедевтическую роль, курс естествознания содержит системные, а не отрывочные знания. Большое внимание в нем уделяется преемственным связям между классами, интеграции знаний вокруг ведущих идей, определяющих структуру курса и способствующих формированию целостного взгляда на мир. Система основных естественнонаучных понятий, изучаемых в курсе естествознания. Картина мира, как мозаичное полотно, слагается из системы понятий и представлений. Курс естествознания вносит значительный вклад в формирование естественнонаучной картины мира в сознании учащихся подросткового возраста. В процессе обучения учитель знакомит учащихся с понятиями, представленными в курсе в определенной системе, где они взаимосвязаны логическими и диалектическими переходами. В курсе естествознания даются первые представления о таких понятиях, как дискретное строение вещества, масса, взаимодействие, сила, энергия, а также рассматривается логика формирования системы знаний о веществах и их превращениях. Получаемые учащимися сведения о веществах и их превращениях могут служить первоначальной основой для постепенного осознания идеи о том, что материя и формы ее движения всегда взаимосвязаны, что объекты природы образуют целостные системы, относительно устойчивые, но в то же время динамичные, благодаря тому что структурные частицы веществ взаимодействуют друг с другом. А поскольку эти процессы в природе находятся в состоянии равновесия, то нарушение его приводит к нежелательным результатам. Осознание этой идеи важно для понимания экологических проблем. Так, учащиеся приходят к выводу, что возникновение живых систем ≈ это результат сложных превращений более простых частиц, результат разнообразных взаимодействий веществ. Подробная методика введения основных естественнонаучных понятий приведена в методических пособиях2, поэтому остановимся только на краткой их характеристике. В курсе естествознания начинается формирование понятия ╚масса╩, оно рассматривается как одно из свойств тел. Тела отличаются не только размером, формой, цветом, но и массой. Для сравнения масс различных тел вводится эталон килограмма ≈ тщательно изготовленный образец в виде цилиндрической гири. Наряду с обозначением массы вводится ее единица измерения (кг, г, мг, т), соотношение между единицами, метод измерения массы ≈ взвешивание тел с помощью рычажных весов. Формирование представлений о дискретном строении вещества происходит в несколько этапов. В теме ╚Тела и вещества╩ вводится понятие о частицах, из которых состоят вещества (атомы и молекулы); дается представление о их непрерывном беспорядочном движении; рассматривается диффузия как явление, доказывающее непрерывное хаотическое движение частиц. На примерах, с помощью демонстрационного эксперимента и при выполнении фронтальных лабораторных работ учащиеся убеждаются в том, что диффузия происходит в различных агрегатных состояниях вещества: 8

газообразном, жидком и твердом. Объясняется, что диффузия вещества через полупроницаемую перегородку ≈ óсмос ≈ имеет важное значение в функционировании живых организмов. В частности, плазматическая мембрана клеток обладает избирательной проницаемостью (полупроницаемостью); благодаря этому свойству в клетку поступают и выделяются из нее лишь определенные вещества. Понятие ╚осмос╩ в дальнейшем используется для объяснения процессов питания, дыхания, выделения, обмена веществ на уровне клетки, ткани, организма. При изучении живых организмов дается понятие о клетке как структурной единице живого. Вначале рассматривается строение растительной клетки, а в дальнейшем изучается строение животной клетки и ее отличие от растительной, сообщаются сведения о химическом составе клетки, особенностях строения клеток грибов и бактерий, показываются взаимосвязи строения и функции клеток, образующих ткани организма животного или растения. Знания о клетке обогащаются сведениями о некоторых процессах, происходящих в ней: особенности обмена веществ и превращения энергии; его интенсивность в зависимости от изменений в окружающей среде; изменения в клетках, наблюдаемые в состоянии зимнего покоя. В теме ╚Электрические и магнитные явления╩ углубляются представления о дискретном строении вещества, поскольку изучается строение атома, состоящего из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженного электронного облака, вводится представление о положительном и отрицательном ионах. Вся система знаний о дискретном строении тел и веществ позволяет уже в курсе естествознания сделать важный в методологическом отношении вывод о познаваемости и неисчерпаемости материи. При изучении строения атомов и молекул впервые вводится понятие о взаимодействии материальных объектов ≈ об одном из фундаментальных понятий в формировании естественнонаучной картины мира. На основе демонстрационного эксперимента со свинцовыми цилиндрами учащиеся убеждаются в существовании сил притяжения между атомами свинца. В том, что силы притяжения и отталкивания проявляются, учащиеся могут убедиться и при выполнении фронтальной лабораторной работы. При изучении темы ╚Силы в природе╩ в трехлетнем курсе (или темы ╚Механические явления╩ в двухлетнем курсе) обсуждается вопрос о взаимодействии тел с Землей: благодаря действию силы притяжения со стороны Земли все тела, поднятые над ее поверхностью, падают на нее. В теме ╚Электрические и магнитные явления╩ учащиеся знакомятся: с электризацией тел, существованием двух родов заряженных тел и их взаимодействием ≈ притяжением разноименных зарядов и отталкиванием одноименных; с постоянными магнитами и их взаимодействием ≈ притяжением разноименных полюсов и отталкиванием одноименных. Первоначальные сведения о силе учащиеся получают из повседневного опыта. Они обычно связывают ее с мускульным усилием. Поэтому уже в курсе естествознания дается научное формирование силы как характеристики действия одного тела на другое, в результате которого меняется скорость тела. Формирование понятия продолжается на нескольких уроках, и учащиеся должны усвоить, что для каждой силы указывается точка

9

приложения, направление и модуль. Кроме того, вводятся обозначение силы, единица ≈ ньютон и способ измерения ≈ динамометр. В курсе естествознания рассматриваются силы: сила тяжести, сила упругости, вес тела, сила трения, архимедова сила. Сила тяжести определяется как сила, с которой тела притягиваются к Земле. Сила упругости ≈ сила, возникающая при деформации тела. Вес тела ≈ сила, с которой тело вследствие притяжения к Земле давит на опору или растягивает подвес. Уже в курсе естествознания обращается внимание учащихся на различие понятий ╚сила тяжести╩ и ╚вес тела╩. Из определений следует, что силы действуют на разные тела: сила тяжести ≈ на само тело, а вес ≈ на подставку (опору) или подвес. Кроме того, они имеют разную природу: сила тяжести ≈ это сила тяготения, а вес ≈ сила упругости. Обращается внимание учащихся на то, что на тела, обладающие массой, действует сила тяжести, не равная нулю; вес же может равняться нулю в состоянии невесомости. В состоянии невесомости на тело действует сила тяжести, но тело не давит на опору и не растягивает подвес. Явление невесомости наблюдается в космическом корабле, движущемся вокруг Земли. При длительном пребывании в невесомости у человека в значительной мере атрофируются мышцы, снижается прочность костей. Для поддержания нормального физического состояния и работоспособности во время подготовки к полету и самого полета космонавты выполняют специальный комплекс упражнений; в их пищу вводят продукты, богатые солями кальция. Сила трения ≈ сила, возникающая при движении одного тела по поверхности другого и направленная против движения тела. Обязательный для изучения материал: причины возникновения трения (в частности, наличие неровностей на поверхностях соприкасающихся тел, взаимное притяжение между частицами соприкасающихся поверхностей тел); виды сил трения (трение покоя, трение скольжения, трение качения); способы увеличения и уменьшения силы трения. При введении понятия ╚архимедова сила╩ на основе демонстрационного и лабораторного экспериментов доказывается, что на тело в жидкости (или газе) действует выталкивающая сила; показывается ее зависимость от плотности и объема вытесненной жидкости; выясняются условия плавания тел. Знания о многообразии сил используются при рассмотрении передвижения живых организмов в воздухе. Учащиеся знакомятся со способами передвижения животных: парением, планированием, машущим полетом. Объясняется, что при парении птицы используют восходящие потоки воздуха, которые образуются в результате его нагревания у земной поверхности. Обращается внимание на приспособления птиц к полету: перьевой покров, крылья, легкий и прочный скелет; раскрывается значение полета в жизни птиц, насекомых. В связи с изучением вопроса о приспособленности живых организмов к передвижению в воде обсуждается роль обтекаемой формы, наличие плавников у рыб, роль слизи. С целью формирования представлений о целостности окружающего мира показывается проявление сил в природе, технике и быту. Кроме указанных ранее сведений, отметим, что при изучении силы тяжести рассматривается геотропизм как проявление действия силы тяжести; при изучении силы трения ≈ учитывание, проявление, применение трения; при изучении архимедовой силы ≈ водный транспорт, воздухоплавание (аэростаты). В курсе естествознания начинается формирование понятия ╚энергия╩. Поскольку понятия ╚работа╩ и ╚энергия╩ взаимосвязаны, то вначале вводится понятие 10

механической работы. Учащиеся должны усвоить, что наличие приложенной силы и пройденного пути (перемещения) ≈ основные признаки механической работы. Дается формула работы, единица измерения этой величины. Способность тела совершать механическую работу называют механической энергией. Уже в курсе естествознания дается представление о двух видах механической энергии: потенциальной и кинетической. На основе примеров, опытов падения тела, движения тела вверх и вниз по наклонной плоскости учащиеся подводятся к выводу: совершенная работа является мерой изменения энергии при переходе тела из одного состояния в другое. В теме ╚Электрические и магнитные явления╩ дается представление о внутренней энергии тела. На примерах иллюстрируется преобразование механической энергии во внутреннюю, обсуждается вопрос о преобразовании одного вида энергии в другой в живых организмах (в частности, при фотосинтезе световая энергия преобразуется в химическую). При изучении темы ╚Световые явления╩ предоставляется возможность обсудить вопрос о преобразовании солнечной энергии в химическую при фотографировании. Формирование представлений о целостности природы при изучении разнообразных явлений. В курсе естествознания естественнонаучные знания интегрируются на основе идеи взаимосвязи физических, химических и биологических явлений. Физические и химические знания используются для объяснения сущности явлений живой природы. В курсе естествознания изучаются световые, звуковые, тепловые, электрические и магнитные явления. В результате изучения темы ╚Световые явления╩ учащиеся получают следующие знания: различные источники света (естественные и искусственные); закон прямолинейного распространения света и его проявление (образование тени и полутени, солнечных затмений); закон отражения света и его применение (проявление): плоское зеркало, перископ; проявление и использование явления преломления света в природе, технике, быту (линза, фотоаппарат, глаз как оптическая система); разложение белого света в спектр, радуга ≈ результат преломления и разложения белого света в каплях дождя, цвет непрозрачного и прозрачного тела; строение и функции глаза человека; причины возникновения дефектов зрения (близорукость, дальнозоркость), гигиена зрения (гигиенические нормы и правила сохранения нормального зрения, первая помощь при повреждении глаза); особенности зрения насекомых, птиц и зверей; значение света в жизни ночных и дневных животных; роль покровительственной и предостерегающей окраски в жизни животных. 11

В курсе естествознания учащиеся убеждаются в том, что свет для живых организмов является одним из важнейших условий жизни: помогает ориентироваться в окружающей среде, находить пищу, убежище, брачного партнера, приспосабливаться к изменению факторов природной среды (температуры, освещенности и др.). На примерах показывается приспособленность живых организмов к видению в воде, в темноте, в различное время суток. Тем самым у учащихся формируется взгляд на окружающий мир как на единое целое, где есть место и зеленой эвглене, и дождевому червю, и маленькой бабочке, и человеку. В процессе изучения темы ╚Звуковые явления╩ учащиеся убеждаются в том, что звук ≈ источник разнообразной информации: у животных это сигнал об опасности, о направлении поиска корма, места для размножения, средство общения. Голосовой аппарат человека издает уникальные звуки, которые передают мысли человека в форме членораздельной речи. Смех, плач, пение ≈ эмоции человека. Прослушивая с помощью специальных устройств, например медицинского фонендоскопа, звуки в организме, можно получить сведения о работе внутренних органов человека. При изучении темы учитель решает следующие учебно-воспитательные задачи: знакомит с разнообразием звуков в окружающей среде, с источниками звуков; показывает, что звук ≈ источник разнообразной информации, средство общения живых организмов; доказывает на опытах, что части звучащего тела колеблются; знакомит с характеристикой колебаний (частотой) и ее единицей измерения; знакомит с диапазоном звуковых частот, с восприятием различных звуков человеком и животными; вводит понятие громкости звука и ее единицу измерения; объясняет механизм распространения звука (образование участков сжатия и разрежения среды), процесс распространения звука (наличие источника звука, передающей среды и приемника звука); показывает на опытах различную звукопроводность веществ; знакомит с отражением звука, с проявлением этого явления в природе (эхо, звуковая локация животных), с использованием в технике (схема гидролокации); показывает различие понятий ╚музыкальный звук╩ и ╚шум╩; знакомит с источниками шума в быту и в окружающей природной среде; знакомит со строением органа слуха человека, с гигиеническими условиями, необходимыми для обеспечения нормального состояния органа слуха; обращает внимание на источники шума в быту, на производстве, на влияние шума на живой организм, на способы борьбы с шумом (применение на производстве специальных наушников, в быту берушей; ослабление звука за счет использования специальных оконных рам, перекрытий, звукопоглощаюших материалов; изолирование шумных

12

предприятий от жилых районов зелеными насаждениями; снижение громкости звучания радио, магнитофонов и другой бытовой аппаратуры). В теме ╚Электрические и магнитные явления╩ основой интеграции естественнонаучных знаний служит физический материал: электризация тел, два рода заряженных тел и их взаимодействие; статическое электричество и его роль на производстве, в быту и медицине; электрический ток и его действие (тепловое, магнитное, химическое); постоянные магниты и их взаимодействие; электромагниты и их применение. В структуре двухлетнего курса естествознания выделена тема ╚Тепловые явления╩, в трехлетнем курсе этот материал изучается в 5 классе при изучении сфер Земли (атмосферы, гидросферы, литосферы). Сведения о тепловых явлениях даются с опорой на демонстрационный и лабораторный эксперименты. Основные понятия: нагревание, охлаждение, испарение, конденсация, кипение, плавление, отвердевание. Дается представление об агрегатных состояниях вещества, круговороте воды в природе. Рассматриваются тепловое расширение твердых тел, жидкостей и газов, жидкостный термометр и его градуировка, цена деления и предел измерения прибора. Обращается внимание на особенности теплового расширения воды, на изменение температуры воды с глубиной, на изменение температуры воздуха с высотой, на значение температуры окружающей среды для живых организмов. При изучении атмосферы рассматриваются свойства воздуха: упругость и плохая теплопроводность. Изучение гидросферы позволяет обратить внимание на свойства воды: тепловое расширение, упругость, плохая теплопроводность. Необходимое условие сохранения окружающей среды в пригодном для жизни человека ≈ изучение превращений вещества, преобразование энергии в природе и учитывание последствий, связанных с воздействием на эти процессы деятельности человека. Общий круговорот веществ складывается из отдельных процессов (круговорот воды, газов, химических элементов), которые не являются полностью обратимыми, так как происходит рассеивание вещества, изменение его состава и т. д. С возникновением жизни на Земле огромную роль в круговороте веществ играют живые организмы (круговорот кислорода, углерода, водорода, кальция и других биогенных элементов). Глобальное, сравнимое с геологическими процессами влияние на круговорот веществ оказывает деятельность человека, в результате которой возникают новые и изменяются сложившиеся в природе пути миграции веществ, появляются новые вещества. Вопросам преобразования энергии, превращения и перемещения веществ уделяется большое внимание как в пропедевтическом курсе естествознания, так и в систематическом курсе физики. О преобразовании энергии было сказано ранее. В курсе естествознания при изучении тепловых явлений рассматривается круговорот воды на Земле ≈ непрерывный обмен влагой между атмосферой и земной поверхностью, состоящий из процессов испарения, переноса водяного пара в атмосферу, конденсации его в атмосфере, выпадения осадков, стока. Подчеркивается, что в этом едином процессе происходит непрерывный переход воды с земной поверхности в атмосферу и обратно. Позднее рассматривается круговорот углерода, азота, углекислого газа в природе. Изучая вопрос о взаимодействии оболочек Земли, вводятся представления о круговороте веществ. Подчеркивается, что основными элементами, которые участвуют в круговороте веществ, являются водород, кислород, углерод, азот, кальций, калий, кремний, фосфор, сера, железо, цинк, медь и ряд других. 13

Вводятся представления о биологическом круговороте (круговорот веществ в сообществе) ≈ перенос веществ в сообществе от одних организмов к другим. Скорость биологического круговорота зависит от условий окружающей среды и времени года. 1

См.: Естествознание: Учеб. для 5 кл. общеобразоват. учреждений / Под ред. И. Т. Суравегиной, А. А. Фадеевой. ≈ М.: Просвещение, 1996; Естествознание: Учеб. для 6 кл. общеобразоват. учреждений / Под ред. И. Т. Суравегиной. ≈ М.: Просвещение, 1997; Естествознание: Учеб. для 5 кл. общеобразоват. учреждений / Под ред. А. Г. Хрипковой. ≈ М.: Просвещение, 1997; Естествознание: Учеб. для 6 кл. общеобразоват. учреждений / Под ред. А. Г. Хрипковой. ≈ М.: Просвещение, 1999; Естествознание: Учеб. для 7 кл. общеобразоват. учреждений / Под ред. А. Г. Хрипковой. ≈ М.: Просвещение, 1997. 2 См.: Методическое пособие к учебнику ╚Естествознание, 5╩: Кн. для учителя / И. Т. Суравегина, А. Н. Воробьев, Р. Г. Иванова и др. ≈ М.: Просвещение, 1997; Методическое пособие к учебнику ╚Естествознание, 6╩: Кн. для учителя / И. Т. Суравегина, Н. Ф. Винокурова, А. Н. Воробьев и др. ≈ М.: Просвещение, 1998; Методика преподавания естествознания в 5≈7 классах общеобразовательных учреждений: Кн. для учителя / Под ред. А. Г. Хрипковой. ≈ М.: Просвещение, 1997.

14

2. МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАЗРАБОТКИ КУРСА ФИЗИКИ ДЛЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ШКОЛЫ Концепция курса физики для общеобразовательной школы включает: определение целей и задач курса; раскрытие концептуальных идей курса; формулирование компонентов содержания и структурирование курса. Создание интегрированного курса ╚Естествознание╩ потребовало разработки нового подхода к определению содержания физического и астрономического образования как составной части всей системы непрерывного естественнонаучного образования. Физика и астрономия как науки вносят особый вклад в решение общих задач образования и воспитания личности, поскольку вся система знаний о явлениях природы, свойствах пространства и времени, веществе и поле формирует научное миропонимание школьников. Общие цели обучения: знание основ современных научных теорий (научных фактов, понятий и величин, теоретических моделей, законов, принципов и уравнений, выводов), составляющих ядро содержания физического образования; формирование общеучебных, интеллектуальных и экспериментальных умений: а) нахождение сходства и различий в тех или иных процессах, явлениях; точное употребление и интерпретирование научных понятий, символов; объяснение явлений или процессов; выдвижение гипотез на основе фактов, наблюдений и экспериментов; обоснование своей точки зрения; использование табличных данных; извлечение информации из различных источников; б) использование оборудования, отбор и применение измерительных приборов; определение цены деления и предела измерения измерительного прибора; оценивание погрешности измерения; планирование и выполнение экспериментальных исследований для проверки выдвинутых гипотез; умение делать выводы из результатов эксперимента; оформление результатов эксперимента в виде таблиц, диаграмм, графиков. Особенность курса, обеспечивающего интеграцию естественнонаучных знаний, состоит в том, что он позволяет: продолжить формирование в представлении школьников целостной картины мира с его единством и многообразием свойств живой и неживой природы; показать единство законов природы, применимость законов и теорий физики к различным объектам (от элементарных частиц до далеких галактик); рассмотреть различные уровни макроскопический, мегауровень);

организации

вещества

(микроскопический,

рассмотреть круговорот веществ и преобразование энергии во Вселенной, эволюцию вещества во Вселенной, рождение, развитие и конечные стадии эволюции звезд, Солнца, эволюцию Вселенной в целом и ее стадий; 15

рассмотреть не только область технических применений физики, но и связанные с этим экологические проблемы как на Земле, так и в околоземном пространстве; рассмотреть человека как физический объект (совершение перемещения, участие в силовых взаимодействиях, подверженность влиянию физических полей разного рода), человека как сложную физическую систему (функционирование ее отдельных систем, взаимодействие с окружающей средой), человека как субъекта познания (наблюдение, измерение, эксперимент, гипотеза, модель, теория ≈ изобретения человека, при помощи которых он изучает и объясняет окружающий мир и себя в этом мире); показать влияние на живой организм параметрических загрязнений окружающей среды (тепловое, световое, шумовое, электромагнитное, радиационное, вибрационное); обсудить социальные и экономические аспекты охраны окружающей среды (взаимодействие человека с природной средой, атмосфера и человек, недра и человек, водные ресурсы и человек и др.); обсудить проблемы происхождения Солнечной системы, уникальности физических условий на Земле для возникновения и развития жизни. Курс обеспечивает формирование общеучебных, интеллектуальных и экспериментальных умений учащихся. С целью формирования экспериментальных умений в программе курса предусмотрена система фронтальных лабораторных работ, а в старших классах ≈ лабораторный практикум. Важное значение в курсе придается решению задач, самостоятельному эксперименту, выполнению лабораторных опытов. В программах 7≈11 классов после изучения тем предлагается практикум по решению задач. Он включает систему качественных, расчетных, графических, экспериментальных заданий. В основе отбора содержания учебного материала по курсу физики лежат следующие принципы: научность (содержание обучения должно знакомить учащихся с объективными научными фактами, понятиями, законами, теориями, способствовать раскрытию современных достижений науки, знакомить с перспективами развития физики, астрономии); генерализация знаний (объединение учебного материала на основе научных фактов, фундаментальных понятий и величин, теоретических моделей, законов, уравнений и теорий); целостность (формирование многообразием свойств);

целостной

картины

мира

с

его

единством

и

преемственность и непрерывность образования (учитывание предшествующей подготовки учащихся); систематичность и доступность (изложение учебного материала в соответствии с логикой науки и уровнем развития учащихся); гуманитаризация образования (представление физики и астрономии как элемента общечеловеческой культуры);

16

эволюционность в развитии представлений о дискретном строении вещества, в формировании Солнечной системы, звезд, Вселенной; экологичность содержания (обсуждение социальных и экономических аспектов охраны окружающей среды; влияние на живой организм факторов природной среды, Вселенной). Построение курса ступенчатое, линейно-спиральное (табл. 2), при котором физика изучается в основной и средней (полной) школе. На каждой ступени обучения курс физики логически завершен, при этом учебный материал изучается последовательно на нескольких уровнях с увеличением глубины и широты рассматриваемых вопросов. Таблица 2 Структура курса Класс

7―8

9

10

11

Раздел, тема Введение Молекулярная 1. Тепловое 2. Основы Практикум Обобщающие Механика 1. Механическое 2. Равновесие 3. Механические Практикум Обобщающие

движение,

строение по

занятия

╚Человек тел. колебания по

занятия

╚Механика

Электродинамика 1. Электростатика 2. Постоянный 3. Электромагнетизм Практикум по Атом и Обобщающие занятия Повторительно-обобщающий Механика Практикум Молекулярная Практикум Электродинамика Практикум Природа Лабораторный

физика свойства тел термодинамики решению задач и окружающая среда╩ и

и решению и окружающая

электрический

ток

решению атомное ╚Окружающая среда раздел за курс

по физика по по тел

Электромагнитные колебания оптика и Практикум по Атом и Практикум по Солнце, звезды и Вселенная и Обобщающие Лабораторный Повторительно-обобщающий раздел за

17

движение Давление волны задач среда╩

и основной

задач ядро человек╩ школы

решению и решению

задач термодинамика задач

решению Солнечной

задач системы практикум

и волны. световые решению атомное решению межзвездная ее курс

средней

Волновая кванты задач ядро задач среда. эволюция занятия практикум (полной) школы

Интеграция естественнонаучных знаний в основной школе обеспечивается: систематизацией учебного материала на основе атомно-молекулярного учения о строении вещества (раздел ╚Молекулярная физика╩) и электронной проводимости металлов (раздел ╚Электродинамика╩); выделением в каждом разделе фундаментальных понятий (дискретное строение вещества, энергия, сила, взаимодействие и др.), законов (закон сохранения и превращения энергии, закон сохранения импульса, законы Ньютона, закон электромагнитной индукции Фарадея и др.); рассмотрением круговорота веществ и преобразования энергии как на Земле, так и в Солнечной системе; опорой на основные философские категории (материя ≈ вещество и поле, движение, пространство и время); рассмотрением некоторых естественных и измененных деятельностью людей абиотических и биотических факторов, оказывающих влияние на человека; показом применимости явлений, законов физики к небесным телам, живым организмам. Интеграция естественнонаучных знаний в средней (полной) школе обеспечивается: опорой на основные и полярные философские категории, принцип познания ≈ развития; показом проявления законов диалектики в физике (закон единства и борьбы противоположностей, закон перехода количественных изменений в качественные и обратно, закон отрицания отрицания); обобщением материала на основе фундаментальных физических теорий: механики, молекулярной физики и термодинамики, электродинамики, квантовой физики; в каждой теории выделены основание теории (эмпирический базис, эмпирические факты, идеальный объект, система понятий, величин), ядро теории (система принципов, законов, уравнений, законы сохранения, мировые постоянные), выводы теории (объяснение известных явлений, предсказание новых явлений, количественные и качественные выводы); рассмотрением параметрических загрязнений окружающей среды и показом их влияния на живые организмы; рассмотрением круговорота веществ и преобразования энергии во Вселенной; рассмотрением эволюции вещества во Вселенной, рождения, развития и конечных стадий эволюции звезд, Солнца, эволюции Вселенной в целом и ее стадий; показом единства физических законов, их применимости к различным объектам (от элементарных частиц до далеких галактик); 18

введением вопросов, иллюстрирующих, что физика и астрономия представляют собой элемент общечеловеческой культуры. В содержание программ основной и средней (полной) школы включены некоторые вопросы общей астрономии и экологии (табл. 3). Таблица 3 Вопросы общей астрономии и экологии в содержании программ по физике основной и средней (полной) школы Класс

Раздел, тема

Вопросы астрономии

Введение

Общая картина Астрономические Роль измерений в

Молекулярная физика Тепловое движение

Вещество во Вселенной. Состояние вещества на Земле как космическом теле. Газовые шары ≈ звезды. Истечение газа из атмосфер звезд и планет. Образование хвоста кометы. Твердое вещество во Вселенной

Значение поверхностного натяжения в природе, технике и быту. Значение испарения в жизни живых организмов, технике и быту. Значение влажности воздуха

Основы термодинамики

Излучение звезд. Теплообмен на Солнце

Солнечное излучение и жизнь на Земле. Теплообмен организма человека с окружающей средой. Топливо и последствия его сгорания. Тепловые двигатели и охрана окружающей среды. Влияние человека на окружающую среду. Космический мусор. Здоровье человека и окружающая среда

Механика

Определение широты места по наблюдению Полярной звезды. Видимые движения звезд, Солнца и планет. Движение Земли. Скорости звезд и планет. Сила тяжести на различных планетах Солнечной системы

Механика и окружающая среда

Электродинамика Постоянный электрический ток

Магнитное поле Земли и других планет Солнечной системы. Магнитное поле Солнца

Электромагнетизм

Прозрачность атмосферы для различных длин волн. Электромагнитные излучения из космоса. Основные источники космического излучения в различных диапазонах длин волн. Принцип работы линзового

7(8)

9

общей

19

Вопросы экологии

Вселенной. величины. астрономии

Солнечное излучение и его влияние на живые организмы

телескопа. Космическая радиосвязь Атом и атомное ядро

Космические лучи. Термоядерные реакции ≈ источник энергии Солнца и звезд

Радиоактивное загрязнение. Поглощенная доза излучения и ее биологическое действие. Естественный уровень радиации. Дозиметр. Защита от излучений. Атомная энергетика и экология

Окружающая среда и человек

Тепловой баланс Земли

Человек и окружающая среда. Влияние факторов природной среды на человека

Механика

Структура и масштабы Солнечной системы. Законы Кеплера. Орбиты планет, комет, астероидов. Траектории движения тел под действием гравитации. Пульсации звезд (цефеид). Исследование строения Земли и планет с использованием сейсмических колебаний

Ухо как приемник звуковых волн. Последствия воздействия шума на здоровье человека и живые организмы

Молекулярная физика и термодинамика

Температура звезд и межзвездного газа

Температура и жизнь. Температура и человек. Энтропия и живые организмы

Электродинамика

Магнитное поле звезд, планет, межзвездной среды. Движение плазмы в магнитном поле Земли. Понятие вмороженности поля в межпланетный и межзвездный газ. Озоновый слой в атмосфере

Электростатическое поле и живые организмы. Магнитное поле и его влияние на живой организм. Вихревое электрическое поле и его влияние на живой организм

Электромагнитные колебания и волны. Волновая оптика и световые кванты

Прозрачность атмосферы для излучений различных длин волн. Космическое радиоизлучение. Радиотелескопы и радиоинтерферометры. Дифракционный предел качества изображения. Большие телескопы. Возможности наблюдения слабых объектов. Искусственные приемники света и их чувствительность

Электромагнитные волны и их влияние на живой организм. Радиоволны и человек

10

11

Спектральный применение окружающей

Атом и атомное ядро

анализ и его для изучения среды

В рамках основной школы вопросы общей астрономии рассматриваются как иллюстрация проявлений явлений природы или законов физики к космическим объектам. В средней школе физический материал является основой для изучения вопросов астрономии. Например, в 10 классе после изучения разделов ╚Механика╩, ╚Молекулярная физика и термодинамика╩, ╚Электродинамика╩ введен раздел ╚Природа тел Солнечной системы╩; в 11 классе после изучения разделов ╚Электромагнитные колебания и волны. Волновая оптика и световые кванты╩, ╚Атом и 20

атомное ядро╩ введены разделы ╚Солнце, звезды и межзвездная среда╩, ╚Вселенная и ее эволюция╩. Такой подход в конструировании программы позволяет впервые в общеобразовательной школе рассмотреть физические процессы на космических объектах и в их системах. В курсе физики основной и средней (полной) школы углубляются представления о таких понятиях, как дискретное строение вещества, масса, взаимодействие, сила, энергия. Остановимся на формировании некоторых понятий, их взаимосвязи. Развитие знаний о дискретном строении вещества в систематическом курсе физики происходит в несколько этапов. Опираясь на знания о частицах вещества (атомах и молекулах), о непрерывном хаотическом движении и взаимодействии частиц, полученные в курсе ╚Естествознание╩, в разделе ╚Молекулярная физика╩ учащиеся: изучают характеристики атомов и молекул (диаметр, масса); рассматривают особенности взаимодействия атомов в молекуле (одновременность действия сил притяжения и отталкивания, зависимость действия сил от расстояния между частицами, радиус действия сил, электромагнитная природа сил); обсуждают экспериментальные доказательства существования частиц и их непрерывного хаотического движения (броуновское движение), экспериментальное определение скорости теплового движения частиц газа (опыт Штерна). Рассмотрение этих вопросов позволяет ввести основные положения атомномолекулярного учения о строении вещества, которое, в свою очередь, дает возможность изучить агрегатные состояния вещества (газообразное, жидкое, твердое): особенности, основные свойства, применение. Изучение различных агрегатных состояний вещества позволяет рассмотреть следующие вопросы интегрированного характера: состояние вещества на Земле как космическом теле, газ ≈ основное состояние вещества во Вселенной, межзвездная пыль, кристаллы в природе (образование горных пород и минералов, кристаллы и жизнь). Атомно-молекулярное учение о строении вещества дает возможность объяснить явление диффузии, причину броуновского движения, свойства газов, жидкостей и твердых тел, процессы испарения и конденсации, кипения, плавления и кристаллизации, смачивание и несмачивание. Изучение вопроса об испарении позволяет: показать, что это явление объясняет истечение газа из атмосфер звезд и планет, образование хвоста кометы; обратить внимание на значение испарения в жизни живых организмов, технике и быту. Введение понятий ╚насыщенный╩ и ╚ненасыщенный╩ пар позволяет рассмотреть влажность воздуха и ее значение для живых организмов, для протекания технологических процессов, работы оборудования, а также процесса кипения жидкости (причину роста пузырька с воздухом и насыщенным паром). В разделе ╚Электродинамика╩ основной школы продолжается формирование представлений о дискретном строении вещества: вводится понятие электрического заряда, доказывается дискретность электрического заряда, даются характеристики электрона 21

(масса, заряд), изучаются закон Кулона и закон сохранения электрического заряда (формулировка, математическая запись, условия применимости). Введение понятия ╚разность потенциалов╩ позволяет уже в основной школе объяснить причину возникновения электрического тока в металлах. В разделе ╚Атом и атомное ядро╩ изучается планетарная модель атома, дается характеристика протона (масса, заряд). Изучение закона сохранения массы и заряда позволяет в рамках основной школы ознакомить учащихся с записью реакций при делении ядер урана, цепной ядерной реакции и термоядерной реакции, а также показать, что термоядерные реакции ≈ источник энергии Солнца и звезд. В средней (полной) школе развитие представлений о дискретности строения вещества продолжается. В разделе ╚Электродинамика╩ изучается электрический ток в различных средах (металлы, полупроводники, вакуум, растворы и расплавы электролитов, газы, плазма) по схеме: внешние признаки явления протекания тока; условия, при которых протекает ток; объяснение протекания тока на основе электронной теории проводимости; количественная характеристика явления; примеры применения и учитывания в технике (на практике, в быту). Знание основных свойств плазмы и изучение силы, действующей на заряд (силы Лоренца), позволяет рассмотреть движение плазмы в магнитном поле Земли, ввести представления о радиационном поясе Земли, а также понятие ╚вмороженность поля╩ в межпланетный и межзвездный газ. В разделе ╚Электромагнитные колебания и волны. Волновая оптика и световые кванты╩ вводится понятие ╚квант света╩ и изучаются характеристики фотона (скорость, масса, импульс, энергия), а также проводится сравнение основных свойств частиц вещества и частиц электромагнитного поля (фотонов). В разделе ╚Атом и атомное ядро╩ изучение планетарной модели атома и квантовых постулатов Бора позволяет рассмотреть механизм излучения и поглощения света атомами (образование спектров испускания и поглощения), применение спектрального анализа для изучения объектов на Земле, в околоземном пространстве, а затем и во Вселенной. Изучение модели атомного ядра позволяет рассмотреть вопрос об открытии нейтрона и его характеристики (масса, заряд). В этом же разделе даются классификация элементарных частиц, их свойства и взаимные превращения. В таблице 4 отражено развитие представлений о дискретном строении вещества в курсе физики основной и средней (полной) школы. Таблица 4 Класс 7(8)

Раздел Молекулярная физика

Атомы

и

Учебный материал молекулы, их размер заряд. заряда.

и

масса

Электродинамика

Электрический электрического

Дискретность Электрон

Атом и атомное ядро

Строение

Электродинамика

Электрон, положительный и отрицательный ионы

9

10

11

Электромагнитные Волновал оптика

колебания и и световые

волны. кванты

Атом и атомное ядро

атома.

Состав

ядра

атома

Кванты света. Фотон. Энергия и импульс фотона

Состав ядра атома. Элементарные частицы и их

22

свойства.

Взаимные

превращения

частиц

Понятие энергия ≈ одно из фундаментальных естественнонаучных понятий ≈ формируется как в основной, так и в средней (полной) школе. В разделе ╚Основы термодинамики╩ основной школы углубляются представления об энергии, полученные в курсе естествознания: внутренняя энергия ≈ энергия движения и энергия взаимодействия частиц, из которых состоят тела; превращение одного вида энергии в другой. Изучение раздела начинается с обсуждения таких вопросов: излучение звезд, солнечное излучение и жизнь на Земле. Затем вводятся способы изменения внутренней энергии: совершение работы и теплообмен; обращается внимание учащихся на то, что теплообмен необратим (при теплообмене энергия всегда передается от более нагретого тела к менее нагретому); рассматриваются различные виды теплообмена (теплопроводность, конвекция, лучистый теплообмен). Изучение этих вопросов позволяет на примерах показать, что различные виды теплообмена сопровождают природные процессы и деятельность человека: движение атмосферного воздуха, теплообмен в мантии Земли, теплообмен на Солнце, теплообмен организма человека с окружающей средой. Далее изучаются закон сохранения и превращения энергии, распространенный на тепловые явления, ≈ первый закон термодинамики, формулы расчета количества теплоты при теплообмене, изменении агрегатных состояний вещества, сгорании топлива. В разделе ╚Механика╩ вводятся формулы расчета потенциальной и кинетической энергии, изучается закон сохранения механической энергии (тема ╚Механическое движение╩), рассматривается превращение энергии при колебательном движении (тема ╚Механические колебания и волны╩). В разделе ╚Электродинамика╩ изучается закон Джоуля≈Ленца, проводится расчет энергии, потребляемой бытовыми электрическими приборами (тема ╚Постоянный электрический ток╩). В разделе ╚Атом и атомное ядро╩ даются представления о выделении энергии при делении ядер урана и термоядерных реакциях (без расчета энергии), обращается внимание учащихся на то, что термоядерные реакции ≈ источник энергии Солнца и звезд. В средней (полной) школе формирование понятия ╚энергия╩ продолжается, оно углубляется на различном учебном материале: в разделах ╚Механика╩, ╚Молекулярная физика и термодинамика╩, ╚Электродинамика╩, ╚Атом и атомное ядро╩. В основной и средней (полной) школе понятие (категория) взаимодействие также развивается и углубляется. Вначале вводится электромагнитное взаимодействие при изучении взаимодействия атомов в молекуле, затем при рассмотрении поверхностного натяжения жидкостей (раздел ╚Молекулярная физика╩). В разделе ╚Механика╩ продолжается изучение этого понятия при рассмотрении третьего закона Ньютона, веса тела, силы упругости, силы трения. В теме ╚Электростатика╩ изучается закон Кулона, который количественно характеризует взаимодействие неподвижных точечных зарядов. В старших классах доказывается, что электромагнитным взаимодействием определяются свойства различных явлений: электрических, магнитных, оптических, ионизация и возбуждение атомов, процессы расщепления ядер фотонами, радиационные распады элементарных частиц, упругое и неупругое рассеивание электронов, позитронов и др. При этом обращается внимание на то, что электромагнитное взаимодействие имеет бесконечно большой радиус действия. Гравитационное взаимодействие вводится в основной школе при изучении закона всемирного тяготения, причины свободного падения тел, силы тяжести на различных планетах Солнечной системы. В 10 классе вводится представление о гравитационном поле, создаваемом сферически симметрическим телом, о зависимости силы тяжести от 23

высоты над Землей; рассматриваются движение тела, брошенного горизонтально и под углом к горизонту, движение искусственных спутников, законы Кеплера, траектории движения тел под действием гравитации. При этом подчеркивается, что гравитационное взаимодействие ≈ универсальное взаимодействие между любыми видами материи и имеет бесконечно большой радиус действия. Представление о сильном и слабом взаимодействии дается в выпускном классе. При невысокой температуре сильное взаимодействие определяет прочную связь между нуклонами в ядрах атомов. Поэтому при изучении атомного ядра вводится понятие о сильном взаимодействии, подчеркивается его короткодействующий характер. Вместе с тем при изучении ядерных и термоядерных реакций обращается внимание на то, что при столкновениях ядер или нуклонов, обладающих достаточно высокой энергией, сильное взаимодействие приводит к многочисленным ядерным реакциям. О слабом взаимодействии дается представление при изучении вопроса о взаимном превращении элементарных частиц, при этом подчеркивается его короткодействующий характер. Введение понятий ╚сильное╩ и ╚слабое╩ взаимодействие позволяет показать их роль в реакциях термоядерного синтеза, в рождении и во взаимном превращении элементарных частиц. С другой стороны, подчеркивается, что термоядерные реакции ≈ источник энергии Солнца и большинства звезд, процессы слабого взаимодействия с испусканием нейтрино играют важную роль в эволюции звезд, во взрывах сверхновых звезд и др. Эти вопросы рассматриваются в разделе ╚Солнце, звезды и межзвездная среда╩. Рассмотрение понятий ╚энергия╩ и ╚взаимодействие╩ позволяет обсудить в выпускном классе средней (полной) школы вопрос о круговороте газа и пыли во Вселенной, имеющий большое познавательное и мировоззренческое значение. В частности, обращается внимание на то, что в межзвездном пространстве газ и пыль распределены неравномерно, образуя облака и сверхоблака. Размеры сверхоблаков ≈ несколько сот парсеков. В основном это области атомарного нейтрального водорода. В них вкраплены более плотные гигантские молекулярные облака, где сосредоточен практически весь молекулярный газ. Межзвездный газ служит материалом, из которого формируются новые звезды. В газовом облаке под действием сил тяготения образуются плотные сгустки ≈ зародыши будущих звезд. Сгусток продолжает сжиматься до тех пор, пока в его центре температура и плотность не повысятся до такой степени, что начинаются термоядерные реакции превращения водорода в гелий. С этого момента сгусток газа становится звездой. Межзвездная пыль также принимает активное участие в процессе образования звезд. Пыль способствует более быстрому остыванию газа. Она поглощает энергию, выделяющуюся при коллапсе (сжатии) протозвездного облака, переизлучает ее в других спектральных диапазонах, существенно влияя на обмен энергией между рождающейся звездой и окружающим пространством. От характера такого обмена, т. е. от свойств и количества пыли в облаке, зависит, образуется одна звезда или несколько и какова их масса. Если в какой-либо части плотного молекулярного облака образовались звезды, то их воздействие на газ может ускорить конденсацию соседних газовых облаков и вызвать формирование звезд в них, ≈ протекает цепная реакция звездообразования. Звездообразование начинается в одной части облака и постепенно перекидывается на другие его части, на примыкающие облака, ╚пожирая╩ межзвездный газ и превращая его в звезды. Рано или поздно весь водород в центре звезды ╚сгорает╩, превращаясь в гелий. Как только ядерные реакции горения водорода затухают, ядро звезды начинает 24

сжиматься, а внешние слои ≈ расширяться. На определенной стадии эволюции звезда сбрасывает свою внешнюю оболочку или даже взрывается как сверхновая, возвращая в межзвездную среду газ, затраченный на ее формирование. Разлетающаяся оболочка ╚сгребает╩ межзвездный газ и повышает его температуру до сотен тысяч градусов. Охлаждаясь, этот газ образует волокнистые туманности, которые расширяются со скоростью сотни километров в секунду (км/с). Через сотни тысяч лет остаток этого вещества тормозится и рассеивается в межзвездной среде, а со временем может опять войти в состав какой-либо молодой звезды. В результате термоядерных реакций в недрах массивной звезды образуется не только гелий, но и другие химические элементы. Вместе с разлетающейся оболочкой они попадают в межзвездный газ. Поэтому газ, прошедший через ядерный котел звезды, обогащен химическими элементами. В нашей Галактике звезды рождались и умирали на протяжении многих миллиардов лет. И практически весь газ, который сейчас наблюдается в межзвездной среде, уже не раз прошел через ядерный котел. Первоначально газ не содержал пыль. Она появлялась по мере старения массивных звезд с холодной оболочкой ≈ красных гигантов. Температура поверхности таких звезд 2000≈4000 К. При такой температуре в атмосфере звезды образуются пылинки. Излучение звезды оказывает на них давление и выдувает пылинки в межзвездное пространство, где они смешиваются с межзвездным газом. Красный гигант ╚чадит╩ и ╚загрязняет╩ космическое пространство пылью. На данном примере иллюстрируется применение принципа познания ≈ развития: объекты, явления и природные системы не существуют в неизменных, раз и навсегда заданных условиях, а проходят через ряд состояний от возникновения до исчезновения. Признаками развития считаются необратимость и поступательность в единстве с обратимостью и цикличностью, качественные преобразования и др. Таким образом, интеграция естественнонаучных знаний обеспечивается показом единства физических законов, их применимости к различным объектам, рассмотрением эволюции вещества, звезд и Вселенной в целом.

25

ГЛАВА 2. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ╚ВВЕДЕНИЮ╩ (7 КЛАСС) ╚Введение╩ в курс выполняет три функции: повторение ранее изученного в курсе естествознания материала, показ места человека во Вселенной, ознакомление с ролью физики и астрономии в познании природы. Особое внимание должно быть уделено: обоснованию того, что человек ≈ часть Вселенной, человек ≈ объект природы, субъект познания, член сообщества себе подобных; показу влияния человека на окружающую среду: атмосферу, гидросферу, литосферу, биосферу; методам изучения природных явлений (наблюдение, измерение, эксперимент, выдвижение и проверка гипотез, моделирование); представлению о прямых и косвенных измерениях, точности измерений; выработке умений пользоваться оборудованием, отбирать и использовать измерительные приборы, определять нижний и верхний пределы измерения, цену деления измерительного прибора, оценивать инструментальную погрешность, планировать и выполнять экспериментальные исследования для проверки выдвинутых гипотез, делать выводы из результатов эксперимента, записывать результаты измерений, оформлять результаты измерений в виде таблиц, графиков. ПОУРОЧНЫЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ╚ВВЕДЕНИЮ╩ (10 ч) Урок 1. Человек ≈ часть Вселенной. Основные естественнонаучные понятия, изученные в курсе естествознания. Задачи урока: показать, что человек ≈ часть Вселенной; ознакомить с влиянием человека на окружающую среду; актуализировать основные естественнонаучные понятия, изученные в курсе естествознания. Основное содержание. Обратить внимание учащихся на то, что: происхождение человека, особенности, которыми он обладает, связаны с физическими условиями и законами, проявляющимися на Земле; человек ≈ объект природы (совершает перемещения, участвует в силовых взаимодействиях, подвергается влиянию гравитационного, электрического и магнитного полей); человек ≈ субъект познания (использует наблюдения, измерения, эксперименты, гипотезы, модели, теории для изучения и объяснения окружающего мира); человек ≈ член сообщества себе подобных. На примерах показать влияние, оказываемое человеком на окружающую среду: атмосферу, гидросферу, литосферу, биосферу. 26

При повторении вспомнить основные естественнонаучные понятия, изученные в курсе естествознания: масса, сила, энергия, дискретное строение вещества. Целесообразно систематизировать материал в виде схемы. Схема

Желательно на уроке начать заполнение таблицы (задание 1 после ╖ 1). Термин Вселенная

Смысл термина или его определение Весь окружающий мир, т. е. вся среда нашего существования, все, что мы видим или можем ощутить вокруг себя, все, что мы знаем, или даже все то, что на сегодняшний день пока еще находится за пределами нашего познания

Материя

Основа всех реально существующих в мире свойств, связей и форм движения; бесконечное множество всех существующих в мире объектов и систем

Вещество Явление Эксперимент Метод Гипотеза Модель

Задание на дом: 1. Изучить ╖ 1 (╚Человек ≈ часть Вселенной╩). 2. Продолжить заполнение таблицы (термин ≈ вещество). 3. Повторить из курса естествознания: строение Солнечной системы. Урок 2. Общая картина Вселенной. Что изучает физика и астрономия. Задачи урока: дать представление об общей картине Вселенной, физике и астрономии как фундаментальных науках; ознакомить с основными задачами физики и астрономии. Демонстрации: кадры из диафильмов ╚Развитие представлений о Вселенной╩, ╚Планеты╩, ╚Малые тела Солнечной системы╩, ╚Галактики╩ или слайды, таблицы ╚Строение Солнечной системы╩, ╚Планеты╩, ╚Кометы╩, ╚Звездные скопления╩, ╚Туманности╩, ╚Галактики╩. 27

Основное содержание. При повторении обсудить вопросы: 1) Что естествознание? 2) Каково строение Солнечной системы (задание 2 после ╖ 1)?

изучает

При обсуждении строения Солнечной системы желательно обратить внимание на то, что: 1) Солнце ≈ ближайшая к нам звезда ≈ центральное тело Солнечной системы и ╚управляет╩ движением всех остальных тел (планет, астероидов, комет и др.); 2) Солнце оказывает существенное воздействие на явления, происходящие на Земле; 3) Земля ≈ рядовая планета Солнечной системы; 4) Луна ≈ естественный спутник Земли; 5) Солнечная система входит в состав нашей Галактики (наша Галактика и место в ней Солнца). Используя фотографию галактики из туманности Андромеды (см. рис. 1 учебника или слайд), а также схематический рисунок галактики из диафильма ╚Галактики╩, дать первые представления о строении нашей Галактики, ее составе (звезды, скопления звезд, межзвездный газ, межзвездная пыль). При обсуждении основных задач физики и астрономии как фундаментальных наук (объяснение строения окружающего мира и происходящих в нем процессов; понимание природы наблюдаемых явлений; выявление и познание законов окружающего мира; изучение строения различных веществ; объяснение известных свойств и предсказывание новых, еще неизвестных) не следует требовать от учащихся их воспроизведения. К этим задачам необходимо обращаться при изучении всего курса физики, иллюстрируя конкретными примерами из разных разделов. Задание на дом: 1. Изучить ╖ 1. 2. Ответить на вопросы после параграфа и выполнить задания 3≈5. Урок 3. Методы изучения природных явлений в физике и астрономии. Задачи урока: ознакомить с основными методами изучения природы, используемыми в физике и астрономии; показать связь физики с другими науками. Демонстрации: явления (механические ≈ падение тел, движение тел по поверхности; тепловые ≈ расширение тел (жидкостей); световые ≈ отражение и преломление света, разложение белого света в спектр; звуковые ≈ звучание камертона; электрические и магнитные ≈ электризация тел, взаимодействие заряженных тел и магнитов; тепловое, магнитное и химическое действия тока). Основное содержание. Используя знания учащихся из курса естествознания о методах познания природы (наблюдение, измерение, эксперимент, моделирование), кратко повторить суть этих методов: наблюдение падения тел (или взаимодействие заряженных тел), измерение температуры (или силы, действующей на тело), моделирование (модели атомов или молекул, глобус ≈ модель Земли). Далее целесообразно кратко ознакомить с научным методом познания: первый этап ≈ накопление фактов, выявленных при экспериментальном исследовании какой-то группы явлений. Основные методы исследования на этом этапе ≈ наблюдения и эксперименты. Второй этап ≈ опираясь на факты, формулируется гипотеза о связях или родстве изучаемых явлений, их механизме и скрытых особенностях участвующих в них тел. На этом этапе основной метод познания ≈ моделирование. Первичную модель анализируют, затем предсказывают особенности изучаемых явлений в новых условиях протекания, считая, что первичная модель верна, ≈ третий этап процесса познания (этап 28

выявления следствий). На третьем этапе процесса познания основной метод ≈ метод теоретического анализа. Четвертый этап ≈ экспериментальная проверка следствий. Явления, изучаемые в новых условиях, сравниваются с предполагаемыми особенностями, которые предсказывает первичная модель. Повторные или дополнительные наблюдения в иных условиях (т. е. специальный эксперимент) позволяют уточнить модель (или существенно изменить первичную модель) и получить новые, ранее неизвестные данные. На четвертом этапе преимущественно используются экспериментальный метод и метод моделирования. Если дальнейшие наблюдения или эксперименты подтверждают теоретические выводы, то модель считается правильной. На данном уроке учитель только знакомит учащихся со схемой процесса познания; детально она будет разъясняться учащимся на конкретных примерах в дальнейшем. Здесь важно обратить внимание на то, что в физике и астрономии сочетаются как теоретические, так и экспериментальные методы изучения природы: эксперимент и теория в равной мере необходимы и взаимосвязаны. Целесообразно обратить внимание на то, что в астрономии основные методы ≈ наблюдение, анализ различных видов космического излучения. Далее необходимо ознакомить учащихся с работами Аристотеля и Галилея. Аристотель наиболее четко сформулировал логический метод познания природы, основанный на осмыслении наблюдений. Галилей является основоположником научного метода познания: он впервые предложил считать опыт главным источником познания, сочетал наблюдения и теоретический их анализ. Используя текст учебника и конкретные примеры, раскрыть смысл утверждения ╚Математика ≈ язык физики и астрономии╩, показать связь физики с другими науками (биологией, химией, географией, астрономией) и техникой. Задание на дом: 1. ╖ 2. 2. Продолжить заполнение таблицы урока 1 (термины ≈ явление, эксперимент, метод, гипотеза, модель). 3. Вопросы и задания после ╖ 2. Урок 4. Физические и астрономические величины. Задачи урока: актуализировать знания об эталоне килограмма; ознакомить с метрической системой мер; ввести эталон длины ≈ метр; ознакомить с астрономическими единицами физических величин; дать первые представления о Международной системе единиц (СИ). Основное содержание. Начать урок целесообразно с обсуждения вопросов о единицах измерения, которые использовались на Руси: аршин, сажень, пядь и другие единицы длины; карат, пуд, куль и другие единицы массы. Затем рассказать о принятии метрической системы мер. Можно использовать материал из пособий ╚Естествознание, 5╩ и ╚Человек и природная среда╩ редактора-составителя А. Н. Захлебного (М.: Экология и образование, 1994; материал под названием ╚О метрической системе мер╩). При обсуждении вопроса о Международной системе единиц обратить внимание на то, как введены эталоны длины, массы, времени. Сведения о некоторых эталонах и единицах можно систематизировать в виде таблицы. Физические эталоны и астрономические единицы физических величин

29

Область знаний Физика

Астрономия

Расстояние

Масса

1 метр ― расстояние между двумя штрихами, нанесенными на стержне особой формы, изготовленном из сплава платины и иридия

1 килограмм ≈ платиново-иридиевая цилиндрическая гиря диаметром и высотой 39 мм (90% платины, 10% иридия)

В Солнечной системе: радиус Земли R⊕ ≈ 6378 км ≈ 6400 км; астрономическая единица (а.е.) ≈ среднее расстояние между центрами Земли и Солнца: 1 а.е. ≈ 150 млн км. За пределами Солнечной системы: световой год (св.год) ≈ путь, который свет, распространяясь со скоростью 300 000 км/с, проходит за год: 1 св.год ≈ 63240 а.е.

В Солнечной системе: масса Земли m⊕ ≈ 6 ⋅ 1024 кг. За пределами Солнечной системы: масса Солнца m” ≈ 2 ⋅ 1030 кг

Из курса математики учащиеся знакомы со скалярными и векторными величинами. На этом уроке обратить внимание на скалярные (время, температура, масса, плотность, работа, энергия) и векторные (сила) величины, представление о которых учащиеся получили в курсе естествознания. С методологической точки зрения важно обратить внимание учащихся на материал для любознательных ╚Масштабы величин╩ (расстояние, возраст, масса, плотность), указав на то, что числовые параметры человека находятся где-то в середине огромного диапазона характеристик микро- и макромира. Задание на дом: 1. ╖ 3. 2. Ответить на вопросы после ╖ 3. Урок 5. Роль измерений в физике и астрономии. Задачи урока: ознакомить с понятием точность измерения; ввести понятие ╚инструментальная погрешность╩. Оборудование: измерительный измерительная линейка, барометр.

цилиндр

(мензурка),

термометр,

динамометр,

Основное содержание. Поскольку в курсе естествознания учащиеся знакомились с измерительными приборами, а также определяли нижний и верхний пределы измерения, цену деления прибора, то на данном уроке необходимо актуализировать эти знания. На первом этапе урока можно заполнить таблицу (см. задание 1 после ╖ 5). Величина Длина Объем Температура Масса

Обозначение

Наименование единиц

l

м

V

м3

t(τ)

ºС

m

кг

30

Прибор измерения

для

Измерительная

линейка

Мензурка Термометр Весы

с

набором

гирь

Сила Давление

F

Н

p

Па (мм рт. ст.)

Динамометр Барометр

Используя указанные выше измерительные приборы, можно напомнить, как определяется нижний и верхний пределы измерения, цена деления каждого прибора. На втором этапе урока на конкретных примерах показать различие понятий ╚прямые╩ и ╚косвенные измерения╩, ввести понятие ╚точность измерений╩. Особое внимание должно быть обращено на то, что никакое измерение не может быть выполнено абсолютно точно; при каждом измерении с помощью прибора вносится некоторая погрешность ≈ приборная или инструментальная. На примере любого измерительного прибора показать, как определяется его инструментальная погрешность, как записываются результаты измерений с учетом инструментальной погрешности прибора. На третьем этапе урока, используя барометр-анероид, определить и записать показания атмосферного давления. Обсудить вопрос о том, какое давление считается нормальным атмосферным давлением, потренировать учащихся в переводе единиц измерения (мм рт. ст. в Па и наоборот). Задание на дом: 1. ╖ 4 (до подзаголовка ╚Роль измерений в астрономии╩). 2. Вопросы 1≈3 и задания 1, 2 после ╖ 4. 3. Подготовить таблицу для записи результатов измерений по лабораторной работе 1. Урок 6. Лабораторная работа 1 ╚Определение цены деления и инструментальной погрешности измерительного прибора╩. Задачи урока: продолжить формирование умений определять нижний и верхний пределы измерения, цену деления и инструментальную погрешность измерительного прибора, записывать результаты измерений с учетом инструментальной погрешности прибора. Оборудование: мензурка (или другой мерный сосуд), термометр, стакан с водой, динамометр, набор грузов, измерительная линейка. Основное содержание. Выполнить все задания описания лабораторной работы 1. Задание на дом: 1. ╖ 4 (╚Роль измерений в астрономии╩) дать для самостоятельного изучения. 2. Задания 3≈5 после ╖ 4. Урок 7. Лабораторная работа 2 ╚Прямые и косвенные измерения╩. Задачи урока: ввести понятие прямые и косвенные измерения, продолжить формирование умений пользоваться измерительным прибором (мензуркой), определять предел измерения, цену деления, оценивать инструментальную погрешность, записывать результаты измерений. Оборудование: мензурка, тело неправильной формы или шарик, подвешенный на нити.

31

Основное содержание. Начать урок целесообразно с анализа итогов выполнения лабораторной работы 1. Обсудить выполнение лабораторной работы 2 (вариант 1). Выполнить лабораторную работу 2 (вариант 1) ╚Измерение объема тела прямым способом╩. Задание на дом: 1. ╖ 5. 2. Ознакомиться с описанием лабораторной работы 2 (вариант 2). 3. Задание 2 после ╖ 5. Урок 8. Лабораторная работа 2 ╚Измерение объемов различных тел╩. Задачи урока: сформировать умения определять объем тела косвенным способом, записывать результаты измерений. Оборудование: брусок правильной формы (в виде параллелепипеда), измерительная линейка. Основное содержание. Выполнить лабораторную работу 2. Задание на дом: 1. Задание 3 после ╖ 5. 2. Экспериментальное задание 1 после ╖ 5. 3. Повторить из курса естествознания вопросы: плотность вещества, формула расчета плотности, правила взвешивания тела на рычажных весах. Урок 9. Лабораторная работа 3 ╚Измерение плотности твердого тела╩. Задачи урока: актуализировать знания учащихся о плотности как характеристике вещества; сформировать умения определять плотность вещества по результатам измерений массы и объема тела, а также умение пользоваться табличными данными. Оборудование: мензурка, твердое тело, подвешенное на нити, рычажные весы, набор гирь. Основное содержание. Актуализировать знания о плотности вещества: 1) что характеризует плотность вещества; 2) формула расчета плотности: ρ = m/V; 3) единицы плотности: г/см3, кг/м3; связь между единицами: 1 г/см3 = 1000 кг/м3. Обсудить физический смысл некоторых табличных данных, задав вопрос типа: что означает утверждение: плотность железа равна 7,8 г/см3 = 7800 кг/м3? Повторить правила взвешивания тела с помощью рычажных весов. Дать инструкцию по выполнению лабораторной работы 3. Задание на дом: 1. Задание 4 после ╖ 5. 2. Экспериментальное задание 2 после ╖ 5. Урок 10. Контрольная работа по ╚Введению╩. Задачи урока: проверить усвоение знаний определять нижний и верхний пределы измерения, цену деления и инструментальную погрешность измерительного прибора, записывать результаты измерений, переводить единицы измерений физических величин.

32

Основное содержание. Провести анализ выполнения лабораторной работы 3. С целью формирования интереса к предмету можно порекомендовать использовать таблицу средних плотностей веществ тел Солнечной системы. К этой таблице можно предложить вопросы следующего содержания: 1) Чему равна средняя плотность вещества планеты Земля? 2) У каких планет средняя плотность вещества близка к средней плотности Земли? 3) У каких планет Солнечной системы средняя плотность вещества меньше плотности дистиллированной воды (ρ = 1 г/см3)? 4) Какая из планет могла бы ╚плавать╩ в воде? 5) Во сколько раз средняя плотность вещества планеты Земля больше средней плотности Солнца? 6) Что можно сказать о средней плотности вещества Солнца и планет Юпитер, Уран? Средние плотности веществ тел Солнечной системы Тело Солнечной системы Солнце Меркурий Венера Земля Марс

Средняя вещества ρ, г/см3

плотность

Тело Солнечной системы Юпитер Сатурн Уран Нептун Плутон

1,4 5,4 5,2 5,5 4,0

Средняя вещества ρ, г/см3

плотность

1,3 0,7 1,3 1,6 2

Текст кратковременной контрольной работы 1 приведен в пособии ╚Физика, 7. Карточки-задания╩. Карточки 1≈6 ≈ обязательный уровень усвоения; карточки 7 и 8 ≈ для любознательных. Задание на дом: Повторить из курса естествознания вопросы: первоначальные сведения об атомах и молекулах, явление диффузии.

33

ГЛАВА 3. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАЗДЕЛУ ╚МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА. ОСНОВЫ ТЕРМОДИНАМИКИ╩ (7 КЛАСС) В разделе ╚Молекулярная физика. Основы термодинамики╩ рассматриваются различные тепловые процессы на основе использования двух методов: молекулярнокинетического и термодинамического. Применение этих методов изучения вещества позволяет показать учащимся не только их взаимосвязь при объяснении свойств вещества в различных агрегатных состояниях, но и особенности каждого из них. При изучении атомно-молекулярного учения о строении вещества важно углубить представления учащихся о дискретном строении вещества, доказать непрерывность движения и взаимодействия частиц вещества. При использовании термодинамического подхода к описанию тепловых процессов важно дать анализ процессов, идущих с выделением или поглощением энергии. Ознакомление с законом сохранения и превращения энергии ≈ первым законом термодинамики ≈ позволяет показать, что внутренняя энергия тела является функцией его состояния, а изменение внутренней энергии происходит при совершении работы или при теплообмене. При этом изменение внутренней энергии тела равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного этому телу. Изучение данного раздела важно как в прикладном, так и в экологическом аспекте. В прикладном аспекте наиболее ценным является объяснение принципа действия тепловых машин, которые в современной теплоэнергетике занимают исключительное место: 80≈85% вырабатываемой энергии в мире в настоящее время получают, применяя эти машины. Следует обратить внимание школьников на то, что работа тепловых двигателей основана на использовании необратимого превращения энергии топлива. Тепловые двигатели непрерывного действия работают циклически, экономичность их работы оценивается КПД. В экологическом аспекте важно показать влияние работы тепловых двигателей на окружающую среду: атмосферу, гидросферу, литосферу, биосферу, обсудить вопрос о влиянии на здоровье человека работы тепловых двигателей. Основные задачи раздела: ознакомить с гипотезами строения вещества; показать, что броуновское движение ≈ доказательство существования частиц вещества и их непрерывного хаотического движения; углубить знания о взаимодействии частиц вещества, показать, что между атомами в молекуле одновременно действуют силы взаимного притяжения и отталкивания, что это силы электромагнитной природы и короткодействующие; ознакомить с порядком линейных размеров и массы частиц вещества (атомов и молекул); ознакомить со свойствами газов, жидкостей и твердых тел, показать их применение (проявление или учет) в быту, технике, природе; объяснить явление диффузии, причину броуновского движения, свойства газов, жидкостей и твердых тел, процессы испарения и конденсации, кипения, плавления и 34

кристаллизации, смачивания и несмачивания на основе атомно-молекулярного учения о строении вещества; углубить представления о внутренней энергии тела, ознакомить со способами изменения внутренней энергии, с видами теплообмена, показать проявления различных видов теплообмена в быту, природе; ознакомить с законом Гука, с первым законом термодинамики; ознакомить с формулами расчета поверхностного натяжения жидкости, количества теплоты при теплообмене, кипении, конденсации, плавлении и кристаллизации, сгорании топлива, КПД теплового двигателя; показать влияние на живой организм факторов природной среды: изменения температуры и давления, влажности воздуха, газового состава атмосферы, продуктов сгорания топлива; ознакомить с принципом действия циклического теплового двигателя, объяснить роль нагревателя, рабочего тела, холодильника, ознакомить с принципом работы паровой машины, двигателя внутреннего сгорания (дизеля), паровой (или газовой) турбины; на конкретных примерах показать влияние на окружающую среду (атмосферу, гидросферу, литосферу, биосферу) и на здоровье человека работы тепловых двигателей, способы уменьшения загрязнения окружающей среды при использовании тепловых двигателей. При изучении раздела учащиеся должны: находить сходство и различия между броуновским движением и диффузией, в движении частиц в газообразном, жидком и твердом состояниях вещества; знать основные положения атомно-молекулярного учения о строении вещества; уметь на основе атомно-молекулярного учения о строении вещества объяснять причину броуновского движения, основные свойства газов, жидкостей и твердых тел, процессы испарения и конденсации, кипения, плавления и кристаллизации, смачивания и несмачивания жидкостью материала капиллярной трубки; точно употреблять и интерпретировать научные понятия: гипотеза, метод, эксперимент, наблюдение, поверхностное натяжение, модуль упругости, внутренняя энергия, количество теплоты, удельная теплоемкость вещества, удельная теплота парообразования, удельная теплота плавления, удельная теплота сгорания топлива; выдвигать гипотезу на основе фактов, наблюдений и экспериментов; обосновывать свою точку зрения, высказывать свое суждение, делать прогноз, проводить анализ и оценку, расчеты; пользоваться табличными данными, извлекать информацию из различных источников;

35

решать задачи с использованием закона Гука, первого закона термодинамики, формул расчета поверхностного натяжения, количества теплоты при теплообмене, кипении, конденсации, плавлении и кристаллизации, сгорании топлива, КПД тепловых двигателей; планировать и выполнять экспериментальные исследования для проверки выдвинутых гипотез, делать выводы из результатов эксперимента, оформлять результаты эксперимента в виде таблиц, графиков.

36

§ 1. ПОУРОЧНЫЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ТЕМЕ «ТЕПЛОВОЕ ДВИЖЕНИЕ, СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА ТЕЛ» (21 ч на базе курса (28 ч на базе курса «Естествознание, 5—6»)

«Естествознание,

5—7»;

Урок 1. Что изучает молекулярная физика. Размеры и массы атомов (молекул). Задачи урока: ознакомить с гипотезами строения вещества, с двумя методами изучения вещества, используемыми в молекулярной физике и термодинамике, с порядком линейных размеров и масс атомов (молекул). Демонстрации: 1. Диффузия паров брома в воздухе. 2. Диффузия насыщенного раствора медного купороса в дистиллированной воде. 3. Диффузия газов через пористую перегородку 4. Модели молекул разных веществ. 5. Оценка размера и массы молекулы. 6. Слайды по молекулярной физике (изображения молекул разных веществ). Основное содержание. Поскольку в курсе естествознания учащиеся ознакомились с тем, что вещество имеет дискретное строение, то необходимо актуализировать эти знания. Целесообразно ознакомить учащихся с гипотезами Демокрита и Гассенди о строении вещества, обратив внимание на то, что атомно-молекулярная модель — упрощенная модель строения вещества. Желательно продемонстрировать модели молекул различных веществ: атомы в молекулах принимаются за шарообразные тела (шарики). В качестве доказательства непрерывного хаотического движения частиц вещества повторить опыты по диффузии веществ, находящихся в газообразном и жидком состояниях. При этом необходимо обратить внимание на различную скорость протекания процессов диффузии в газах и жидкостях. Учащиеся должны понимать, что диффузия характерна и для твердых тел, но скорость ее протекания меньше, чем в жидкостях. При демонстрации диффузии через пористую перегородку (диффузии водорода и углекислого газа в воздухе) необходимо вспомнить роль осмоса в жизнедеятельности человека, животных и растений. В центре внимания учителя должны быть такие вопросы: 1. Что изучает молекулярная физика? 2. Методы изучения вещества: молекулярно-кинетический и термодинамический. 3. Размеры и массы атомов (молекул). Первые два вопроса даются в ознакомительном плане, поскольку ответы на эти вопросы учащиеся смогут осознать только после изучения раздела. Ознакомление с размерами и массами частиц целесообразно начать с демонстрационного эксперимента: оценка размера и массы молекулы (опыт 67 из пособия: Ш а х м а е в Н. М., Ш и л о в В. Ф. Физический эксперимент в средней школе. — М.: Просвещение, 1989). На примере образования тонкой пленки 0,5%-ного раствора олеиновой кислоты в спирте показать расчет диаметра и массы молекулы олеиновой кислоты. Этот материал дается учащимся в ознакомительном плане — проведения расчетов от учащихся не требуется. В ознакомительном плане ввести внесистемные единицы длины: ангстрем и микрометр. На основе анализа таблиц 1—3 учебника учащиеся смогут сделать вывод о порядке диаметров молекул и о массах молекул (атомов) разных веществ.

37

Используя рисунки 16—19 учебника (или слайды с изображением молекулы ДНК, молекулы одного из ферментов, действующих в живом организме, молекулы РНК вируса табачной мозаики), необходимо убедить учащихся в том, что атомы и молекулы можно увидеть с помощью специальных электронных и туннельных микроскопов, показать слайд с изображением электронного микроскопа. В конце урока обсудить ответы на вопросы задания 2. Задание на дом: 1. Изучить § 6, 7. 2. Ответить на вопросы 1, 2. 3. Выполнить задание 1. Урок 2. Взаимодействие атомов в молекуле. Задачи урока: ознакомить с особенностями взаимодействия частиц. Демонстрации: 1. Сцепление свинцовых цилиндров. 2. Прилипание стеклянной пластинки к воде и керосину. Оборудование для экспериментального задания: две парафиновые свечи, спиртовка (или другой нагреватель), две одинаковые стеклянные пластинки, пипетка, сосуд с водой. Основное содержание. На основе демонстраций и выполнения экспериментальных заданий 1, 2 после § 8 учащиеся могут сделать вывод о существовании сил притяжения между частицами. Используя рисунок 21 учебника, объяснить особенности взаимодействия атомов в молекуле: 1. Силы притяжения и отталкивания действуют одновременно. 2. Значение сил притяжения и отталкивания (равнодействующая сил взаимодействия) зависит от расстояния между частицами. 3. Силы притяжения и отталкивания — силы электромагнитной природы. 4. Силы притяжения и отталкивания короткодействующие. 5. Силы взаимодействия не зависят от общего числа частиц в веществе. Задание на дом: 1. Изучить вопросы 1—6 после § 8.

§ 8. 2. Выполнять

задания

1—3. 3. Ответить

на

Урок 3. Броуновское движение. Задачи урока: ознакомить с фактом, подтверждающим существование частиц вещества и их непрерывное хаотическое движение; объяснить причину броуновского движения. Демонстрации: 1. Механическая модель броуновского движения. 2. Слайды «Фотографии броуновских частиц», «Броуновское движение» из набора диапозитивов по молекулярной физике. Основное содержание. Опираясь на демонстрацию механической модели броуновского движения, ввести понятие «броуновское движение», объяснить причину броуновского движения. Учащиеся должны понять, что броуновское движение — 38

результат теплового движения частиц среды, оно служит доказательством существования частиц вещества и их непрерывного хаотического движения. Опыт Перрена дается в ознакомительном плане как экспериментальное исследование броуновского движения. Учащиеся должны понять сходство и различие между диффузией и броуновским движением. Сходство: оба явления доказывают непрерывность и хаотичностъ движения частиц вещества. Различие: броуновская частица движется под влиянием ударов молекул окружающей среды, диффузия происходит в результате проникновения молекул (атомов) одного вещества в межмолекулярное (межатомное) пространство другого вещества. Причем свободная диффузия будет происходить до тех пор, пока концентрация вещества не станет одинаковой. В конце урока обсудить вопросы 1, 2 после § 9. Задание на дом: 1. Изучить § 9. 2. Выполнить задание после § 9. Урок 4. Скорость теплового движения частиц. Основные положения атомномолекулярного учения о строении вещества. Задачи урока: ввести понятие «тепловое движение частиц»; дать представление о распределении молекул по скоростям; ознакомить с экспериментальным определением скорости теплового движения частиц газа; сформулировать основные положения атомномолекулярного учения о строении вещества. Демонстрации: слайды из комплекта диапозитивов по молекулярной физике. Основное содержание. Опираясь на знания о броуновском движении, ввести понятие «тепловое движение частиц» — беспорядочное движение большой совокупности частиц, из которых состоят тела. Экспериментальное определение скорости теплового движения частиц газа (опыт Штерна) целесообразно рассмотреть в следующей последовательности: 1) Цель опыта — прямое измерение скоростей теплового движения атомов серебра. 2) Схема установки (см. рис. 25 учебника и пояснения к нему). 3) Условия, при которых осуществлялся опыт: а) в системе создается вакуум (воздух откачивается насосом); б) поддерживается постоянная температура; в) система вращается с постоянной скоростью. 4) Ход опыта, его краткое описание. 5) Наблюдаемый результат (его интерпретация) — полоска атомов серебра неоднородна по толщине и размыта по краям. Далее уместно остановиться на обсуждении вопроса о распределении атомов по скоростям. Показать слайды «Определение скорости движения молекул» и «Кривая распределения молекул по скоростям» (на примере распределения молекул кислорода по скоростям при 0 ºС), обсудить данные таблицы 4 учебника. На основе систематизации материала о взаимодействии частиц, явлении диффузии, броуновского движения перейти к формулировке основных положений атомномолекулярного учения о строении вещества. Обсудить ответы на вопросы 3, 4 после § 10 учебника.

39

Задание на дом: 1. Изучить § 10. 2. Ответить на вопросы 1, 2 после § 10. 3. Выполнить задание после § 10. Урок 5. Вещество во Вселенной. Задачи урока: обсудить вопрос о состоянии вещества на Земле как космическом теле; обратить внимание на то, что газ — основное состояние вещества во Вселенной. Демонстрации: слайды или кадры из диафильмов «Планета Земля», «Звезды и межзвездная среда». Основное содержание. Опираясь на знания учащихся о том, что вода может находиться в трех агрегатных состояниях, обратить внимание на то, что многие вещества могут переходить из одного состояния в другое при значительном изменении температуры. Используя рисунок 26 (или кадр из диафильма «Планета Земля»), обсудить вопрос о внутреннем строении Земли. В центре внимания — состояние вещества на Земле как космическом теле: внутреннее ядро находится в твердом или частично расплавленном состоянии, внешнее ядро — в жидком, мантия — в особом пластическом состоянии, близком к расплавленному, земная кора — в твердом состоянии. Из курса естествознания учащиеся знают о наличии у Земли гидросферы и атмосферы. На этом уроке необходимо дать представление о причине сохранения Землей воздушной оболочки. Обратить внимание учащихся на то, что газ — основное состояние наблюдаемого вещества во Вселенной (≈ 98—99 %), в твердом — не более 1—2% (межзвездная пыль и тела типа планет), а в жидком — еще меньше. Газ сосредоточен в основном в звездах. Пространство между звездами заполнено разреженным газом. Газ образует облака нейтрального водорода, холодные и плотные облака молекулярного водорода — газовые туманности. Показать слайды из диафильмов, изображающие различные туманности. На уроке обязательно выполнить задание после § 11, обсудив ответы на вопросы. Задание на дом: 1. Изучить § 11. 2. Повторить из курса естествознания вопрос: агрегатные состояния вещества и их свойства. Урок 6. Свойства газов. Применение свойств газов. Задачи урока: ознакомить с основными признаками газообразного состояния вещества, со свойствами газов, с применением свойств газов в различных технических устройствах и быту. Демонстрации: 1. Раздувание резинового шара под колоколом воздушного насоса. 2. Увеличение давления газа при его нагревании. Оборудование для экспериментальных заданий: прозрачный цилиндр или медицинский шприц, стеклянная трубка с поршнем, затянутая тонкой резиновой пленкой. Основное содержание. Обратить внимание на то, что расстояние между частицами в газах R >> d0 и каждая частица большую часть времени движется без взаимодействия, 40

затем в результате столкновения с другой частицей меняет направление своего движения, т. е. частицы в газах движутся беспорядочно и непрерывно. Опираясь на демонстрационный и фронтальный эксперименты, объяснить на основе атомномолекулярного учения о строении вещества основные свойства газов: 1. Газы не сохраняют ни форму, ни объем. (Объем и форма газа зависят от сосуда, в который он помещен.) 2. Газы могут неограниченно расширяться. 3. Газы оказывают давление на стенки сосуда по всем направлениям одинаково. 4. Газы упруги. Предложить одному из учащихся выполнить задание после § 12, а затем обсудить его результаты во фронтальной беседе. Рассмотреть применение в технике и быту сжатого воздуха в качестве амортизатора, в пневматических инструментах. Задание на дом: 1. Изучить § 12. 2. Ответить на вопросы 1—5 после § 12. 3. Предложить задание после § 12 (для любознательных). 4. Повторить из курса естествознания вопрос: свойства воды. Урок 7. Свойства жидкостей. Поверхностное натяжение. Задачи урока: ознакомить с особенностями теплового движения молекул в жидкости, с особенностями «поведения» молекул в поверхностном слое жидкости. Демонстрации: 1. Тепловое расширение воды. теплопроводности воды. 3. Изменение формы жидкости.

2. Наблюдение

плохой

Оборудование для экспериментальных заданий: стеклянная трубка с поршнем или медицинский шприц, сосуд с водой, динамометр, проволочная петля, проволочные каркасы разной конфигурации, стакан с мыльным раствором, игла. Основное содержание. На основе демонстрационного эксперимента актуализировать знания учащихся: при нагревании вода расширяется, тепловое расширение воды используется в жидкостных термометрах; особенности теплового расширения воды: при нагревании от 0 до 4 ºС вода сжимается, при охлаждении от 4 до 0 °С вода расширяется; наибольшую плотность вода имеет при 4 °С; вода — плохой проводник тепла. Плохую сжимаемость жидкостей учащиеся могут наблюдать экспериментально. С этой целью им предлагается набрать воду в стеклянную трубку с поршнем или в медицинский шприц. При закрытом выпускном отверстии шприца или трубки 41

порекомендуйте вдвигать поршень, сжимая воду. Учащиеся убеждаются в плохой сжимаемости воды. Опираясь на фронтальный эксперимент, можно объяснить особенности теплового движения молекул жидкости. Расстояние между молекулами жидкости R ≈ d0. На таком расстоянии проявляются силы взаимодействия между частицами. Особенности теплового движения молекул жидкости: каждая молекула в течение некоторого времени колеблется около определенного положения равновесия. Время от времени она меняет место равновесия, перескакивая в новое положение, отстоящее от предыдущего на расстоянии порядка размера самой молекулы, т. е. молекулы в жидкости совершают поступательноколебательное движение. Если сжимать жидкость (воду), то при этом уменьшается расстояние между молекулами и начинают проявляться большие силы отталкивания. Особенностями теплового движения объясняется особое свойство жидкостей — текучесть. Для демонстрации того, что жидкость легко меняет форму, рекомендуется использовать сосуды различной конфигурации. Переливая жидкость из одного сосуда в другой, можно убедить школьников — жидкость легко меняет форму, но сохраняет объем. Вместе с тем в этом эксперименте учащиеся убеждаются в том, что жидкость обладает только ей присущим свойством — текучестью. Объяснение материала о поверхностном натяжении целесообразно начать с фронтального эксперимента: к крючку динамометра учащиеся подвешивают проволочную петлю, затем они аккуратно погружают ее в воду. При вынимании петли пружина динамометра будет растягиваться и учащиеся «ощутят силовое воздействие» со стороны воды. Далее объясняется «поведение» молекул вблизи поверхности и внутри жидкости (см. рис. 41 и текст § 14 учебника). Затем выполняется экспериментальное задание «Образование мыльных пленок на каркасах». Задание на дом: 1. Изучить § 13, 14 (до подзаголовка «Как можно измерить поверхностное натяжение»). 2. Ответить на вопросы 1—4 после § 13. Урок 8. Поверхностное натяжение. поверхностного натяжения воды».

Лабораторная

работа

4

«Измерение

Задачи урока: ознакомить с методом измерения поверхностного натяжения жидкостей; ввести понятие «поверхностное натяжение» и формулу расчета коэффициента поверхностного натяжения жидкости; пронаблюдать изменение поверхностного натяжения жидкости; продолжить формирование умений формулировать гипотезу и проверять ее экспериментально. Демонстрации: измерение поверхностного натяжения методом отрыва петли. Основное содержание. Для измерения поверхностного натяжения можно использовать динамометр ДПН из набора по физическому практикуму. Используя проволочные петли разной длины, снимают и записывают значения силы поверхностного натяжения. На основе экспериментальных данных сравнивают значения отношений F / l.

42

После введения σ необходимо потренировать учащихся в определении физического смысла коэффициентов поверхностного натяжения различных жидкостей (см. табл. 6 учебника). После выполнения лабораторной работы 4 целесообразно провести демонстрационный эксперимент с использованием графопроектора (или теневой проекции), вместе с учащимися объяснить результаты эксперимента. Задание на дом: 1. Изучить § 14. 2. Заполнить графу 3 по результатам выполнения лабораторной работы 4. 3. Выполнить задания 1—4 после § 14. Урок 9. Решение задач на расчет силы поверхностного натяжения. Задачи урока: ознакомить с правилами оформления задач; потренировать в умении пользоваться формулой расчета коэффициента поверхностного натяжения, табличными данными. Основное содержание. Применяя таблицу 6, обучить учащихся пользоваться табличными данными и определять физический смысл коэффициента поверхностного натяжения; выполнить задание 5, экспериментальное задание 1; решить задачи 1, 4, 5 после § 14. Задание на дом: 1. Решить задачи 2, 3. 2. Выполнить задание 2. Урок 10. Капиллярность. Лабораторная работа 5 «Наблюдение капиллярного поднятия жидкости». Значение поверхностного натяжения в природе, технике и быту. Задачи урока: ознакомить с одним из проявлений поверхностного натяжения жидкости; объяснить на основе атомно-молекулярного учения капиллярный подъем и опускание жидкости; продолжить формирование умений проводить эксперимент и объяснять его результаты. Демонстрации: 1. Явление смачивания и несмачивания твердого тела жидкостью. 2. Подъем жидкости в капиллярных трубках. Основное содержание. На основе демонстрационных опытов (опыты 37 и 38 из пособия: Демонстрационные опыты по физике в 6—7 классах средней школы / Под ред. А. А. Покровского. — М.: Просвещение, 1970) показать подъем и опускание жидкости в капиллярных трубках, ввести понятия «капилляр», «мениск», объяснить капиллярный подъем и опускание жидкости на основе атомно-молекулярного учения о строении вещества. Выполнить лабораторную работу 5 «Наблюдение капиллярного поднятия жидкости». Обсудить вопрос о значении смачивания и несмачивания, капиллярности в природе, технике и быту, в жизни живых организмов, роли поверхностно-активных веществ в повышении или понижении поверхностного натяжения жидкости. Задание на дом: 1. Изучить § 15, 16. 2. Ответить на вопросы после § 15, 16. 3. Выполнить экспериментальное задание после § 15. 4. Выполнить экспериментальное задание после § 16 (для любознательных). 43

Урок 11. Испарение и конденсация. Лабораторная работа 6 «Зависимость испарения жидкости от различных факторов». Задачи урока: объяснить процессы испарения и конденсации на основе атомномолекулярного учения о строении вещества; продолжить формирование экспериментальных умений. Демонстрации: конденсация водяного пара. Оборудование для экспериментальных заданий: два термометра, вата, пипетка, сосуд с жидкостью. Основное содержание. С целью актуализации знаний учащихся об испарении желательно выполнить лабораторную работу 6 «Зависимость испарения жидкости от различных факторов». После обсуждения результатов выполнения лабораторной работы и экспериментального задания (описание дано в учебнике) объяснить процесс испарения на основе атомно-молекулярного учения о строении вещества. При этом целесообразно обратить внимание на то, что: испарение нельзя отнести к процессу превращения вещества, оно не приводит к образованию новых веществ; при испарении жидкость охлаждается, так как из жидкости высвобождаются молекулы, обладающие большей энергией. Используя демонстрацию «Конденсация водяного пара», объяснить процесс конденсации на основе атомно-молекулярного учения о строении вещества. При этом необходимо обратить внимание на то, что: процесс конденсации сопровождается выделением энергии; процессы испарения и конденсации происходят одновременно: какая-то часть молекул покидает жидкость, а какая-то — возвращается в жидкость. При рассмотрении процессов испарения и конденсации повторить вопрос о круговороте воды в природе. Задание на дом: 1. Изучить § 17 (до «Истечение газа из атмосфер звезд и планет»). 2. Ответить на вопрос после § 17. 3. Выполнить задания 1—4. Урок 12. Испарение в природе. Значение испарения в жизни живых организмов, технике и быту. Задачи урока: ознакомить с «проявлением» испарения на космических объектах; углубить знания о значении испарения в технике и быту, в жизни живых организмов. Демонстрации: 1. Слайды с изображением солнечной короны, планетарных туманностей, комет. 2. Кадры из диафильма «Малые тела Солнечной системы». 3. Испарение воды растениями. Основное содержание. Обратить внимание учащихся на то, что испарение — распространенное природное явление. Учащиеся должны узнать, что: 1) из внешних слоев 44

атмосферы звезд и планет происходит истечение (испарение) газа в окружающее пространство. Особенность: истечение частиц происходит не с поверхности жидкости, а из внешних и более разреженных газовых оболочек звезд или планет в окружающее пространство; 2) образование солнечного ветра — истечение (испарение) ионизированного газа из солнечной короны; 3) испарение вещества ядра кометы — причина образования хвоста кометы. Рассмотреть строение кометы: ядро, голова и хвост; обратить внимание на состав ядра кометы, на изменение размеров хвоста кометы при приближении к Солнцу и удалении от него. Далее целесообразно обсудить роль испарения и конденсации в круговороте воды на Земле. Обсуждение вопроса о роли испарения в жизни живых организмов, быту и технике целесообразно начать с эксперимента «Испарение воды растениями». С этой целью за день до урока необходимо накрыть небольшое комнатное растение стаканом или банкой, а затем обильно полить его. На следующий день на стенках сосуда появятся капельки воды. На уроке обсуждаются вопросы: почему на стенках стакана (банки) появляются капельки воды? О чем свидетельствует данный эксперимент? Какое значение в жизни растений имеет испарение воды? После изучения § 18 обсудить важную роль испарения в жизни живых организмов (в частности, в терморегуляции организма), в быту и технике. Задание на дом: 1. Изучить § 17, 18. 2. Ответить на вопросы после § 18. Урок 13. Влажность воздуха. Задачи урока: ознакомить с понятиями «насыщенный» и «ненасыщенный» пар, «относительная влажность воздуха», со свойством насыщенного пара, с устройством и принципом действия психрометра; научить определять относительную влажность воздуха с использованием психрометра и психрометрической таблицы. Демонстрации: устройство и принцип действия психрометра. Основное содержание. На основе атомно-молекулярного учения о строении вещества объяснить: процессы, происходящие в закрытом сосуде, — установление динамического равновесия между жидкостью и паром; то, что давление насыщенного пара при данной температуре не зависит от его объема. Ввести понятие «парциальное давление водяного пара» — давление, которое производил бы водяной пар, если бы все остальные газы отсутствовали. Для количественной характеристики влажности воздуха вводится понятие «относительная влажность воздуха». Формула расчета относительной влажности воздуха дается в ознакомительном плане. В центре внимания — умение определять относительную влажность с помощью психрометра и психрометрической таблицы. Если в школе имеется волосяной гигрометр, то можно объяснить принцип его действия и продемонстрировать определение относительной влажности воздуха по шкале прибора. При этом необходимо сравнить значение влажности, определенное с помощью психрометра и волосяного гигрометра. 45

Влажность воздуха — природный фактор окружающей среды. В § 19 содержится материал о значении влажности для человека, а также обращается внимание на необходимость регулирования ее на производстве, при сохранении произведений искусства, хранении книг. Этот материал необходимо обсудить на уроке. Для индивидуальной работы можно предложить учащимся выполнить экспериментальные задания 1, 2 после § 19 с последующим обсуждением результатов работы. Задание на дом: 1. Изучить § 19. 2. Ответить на вопросы после § 19. 3. Выполнить задания 1—3 после § 19. Урок 14. Кипение жидкости. Задачи урока: объяснить процесс кипения жидкости (причины роста и подъема пузырька); обосновать отличие кипения от испарения; показать зависимость температуры кипения жидкости от давления. Демонстрации: 1. Нагревание и кипение воды. 2. Кипение воды при пониженном давлении. Оборудование для экспериментальных заданий: пробирка с этиловым спиртом, стакан с горячей водой, термометр, держатель. Основное содержание. Кипение — особый вид испарения, происходящего как с поверхности, так и внутри самой жидкости. Растворенный в воде (в жидкости) воздух, адсорбированный газ, неоднородности поверхности твердого тела (стенок сосуда) являются центрами парообразования. Внутри воздушного пузырька непрерывно происходят испарение и конденсация. Пузырек с воздухом и паром растет в размерах при условии рвозд + рпара > ратм + рстолба жидкости. Пузырек поднимается вверх, если FA > FT. В отличие от испарения с поверхности жидкости кипение происходит при определенной и постоянной для каждой жидкости температуре. Во время демонстрации кипения воды необходимо обратить внимание на то, что температура кипения воды может быть как выше, так и ниже 100 ºC. Вода кипит при 100 ºC на уровне моря и при нормальном атмосферном давлении (760 мм рт. ст. ≈ 105 Па). Учителю надо иметь в виду, что кипение — пример проявления одного из важнейших законов диалектики: перехода количественных изменений в качественные. Количественное изменение температуры, даже значительное, никакого влияния на качество не оказывает, не приводит к замене испарения кипением. Но наступает момент, когда дальнейшее небольшое повышение температуры — небольшое количественное изменение — вызывает новое качество, т. е. кипение вместо испарения. Новое качество в ходе процесса испарения создается при температуре кипения, когда давление насыщенного пара в пузырьке сравнивается с внешним давлением. Этот процесс происходит скачком. Демонстрационный эксперимент позволит показать зависимость температуры кипения от давления (выше и ниже нормального атмосферного). После эксперимента целесообразно обсудить вопрос о практическом применении кипения при пониженном и повышенном давлении.

46

Обсудить данные таблиц 8 и 9. Экспериментальное задание после § 20 предлагается для индивидуальной работы, но с обязательным обсуждением результатов эксперимента. Вопрос о перегретой жидкости дается в ознакомительном плане. Задание на дом: 1. Изучить § 20. 2. Ответить на вопросы после § 20. 3. Выполнить задание после § 20. Урок 15. Строение твердых тел. Задачи урока: ознакомить с двумя группами твердых тел, со строением монокристаллов, с получением и применением кристаллов; дать представление о ближнем и дальнем порядке. Демонстрации: 1. Образование кристаллов. 2. Модели пространственной решетки кристаллов. 3. Диафильм «Кристаллы». Оборудование для экспериментальных заданий: коллекция минералов и горных пород, пробирки с песчинками, крупинками соли и сахара, лупа. Основное содержание. Опираясь на знания учащихся о том, что вода может находиться в твердом состоянии, ввести понятия о кристаллических и аморфных телах. Обязательно привести примеры тел, находящихся в кристаллическом и аморфном состояниях. После выполнения экспериментального задания «Изучение коллекции твердых тел», используя рисунок 66 учебника или кадры из диафильма «Кристаллы», показать внешний вид монокристаллов. Образование кристаллов продемонстрировать в микропроекции (опыт 93 из пособия: Демонстрационный эксперимент по физике в средней школе / Под ред. А. А. Покровского. — М.: Просвещение, 1978. — Ч.1). После введения представлений о поликристаллах и монокристаллах разъяснить особенности теплового движения частиц в твердом состоянии: колебательное движение частиц около положения равновесия. При введении понятия о кристаллической решетке продемонстрировать кристаллические решетки разных веществ; обсудить задание 2 после § 21. После введения понятий «дальний порядок» и «ближний порядок» обсудить вопрос о порядке в расположении частиц в различных агрегатных состояниях вещества. Обратить внимание на то, что в жидкостях и аморфных телах существует только ближний порядок (упорядоченное расположение частиц вещества сохраняется на расстояниях порядка нескольких атомных диаметров), в кристаллах существует дальний и ближний порядок (правильное чередование частиц на одних и тех же расстояниях друг от друга повторяется для сколь угодно отдаленных атомов). Большой интерес вызывает обсуждение вопроса о получении и применении кристаллов. Задание на дом: 1. Изучить § 21. 2. Выполнить задание 1. 3. Выполнить экспериментальное задание 1. 4. Выполнить экспериментальные задания 2—6 после § 21 (для любознательных).

47

Урок 16. Упругие и пластические деформации. Закон Гука. Задачи урока: ознакомить с механическими свойствами твердых тел; ввести понятия «абсолютное и относительное удлинение», «механическое напряжение», «модуль упругости»; ознакомить с законом Гука для упругих деформаций. Демонстрации: виды упругих деформаций. Основное содержание. С понятием «деформация» учащиеся знакомы из курса естествознания. Поэтому в центре внимания должны быть вопросы: виды деформаций твердых тел, механические свойства твердых тел — упругость и пластичность. Обсуждая вопрос о видах деформаций твердых тел, продемонстрировать прибор для демонстрации видов деформаций (опыт 97 «Виды упругих деформаций» из книги: Демонстрационный эксперимент по физике. — Ч. 1. (Механика, молекулярная физика, основы электродинамики) / Под ред. А. А. Покровского. — М.: Просвещение, 1978), а также таблицу 10 учебника. После введения представлений об упругих и пластических деформациях на примере упругой деформации образца (резинового жгута) ввести понятия: сила упругости, абсолютное удлинение, относительное удлинение образца, механическое напряжение. Дать математическую запись закона Гука для упругих деформаций: σ = Е|ε|; пояснить физический смысл всех величин, входящих в формулу. Используя таблицу 11 учебника, потренироваться в определении физического смысла модуля упругости разных веществ. Большой интерес вызывает рассмотрение вопросов о прочности и хрупкости материалов. Целесообразно обсудить вопросы о путях повышения прочности материалов, о том, какую роль играет трубчатое строение костей человека, животных, птиц и некоторых растений. Задание на дом: 1. Изучить § 22 (до подзаголовка «Пример решения задачи») и § 23. 2. Ответить на вопросы после § 22, 23. Урок 17. Решение задач на закон Гука. Задачи урока: потренировать в умении пользоваться табличными данными; сформировать умение решать графические и расчетные задачи с использованием закона Гука. Основное содержание. Обсудить ответы на задания 1—4 и решить задачи 2—4 после § 22. Задание на дом: 1. Решить задачи 1, 5, 6 после § 22. 2. Выполнить экспериментальное задание после § 23 (для любознательных). Урок 18. Анизотропия и изотропия тел. Задачи урока: ознакомить с физическими свойствами твердых тел; систематизировать материал о различных агрегатных состояниях вещества; продолжить формирование интеллектуальных умений. Демонстрации: 1. Анизотропия 2. Диафильм «Кристаллы».

теплопроводности

48

у

кристаллического

гипса.

Основное содержание. Сравнить физические свойства графита и алмаза, состоящих из одних и тех же атомов — атомов углерода. Ввести понятия «анизотропия» и «изотропность». Рассмотреть анизотропию механических и тепловых свойств. На демонстрационном эксперименте (опыт 95 из пособия: Демонстрационный эксперимент по физике в средней школе / Под ред. А. А. Покровского. — Ч. 1) проиллюстрировать анизотропию теплопроводности кристаллического гипса. Вопрос о жидких кристаллах рассматривается в ознакомительном плане. Повторить и систематизировать учебный материал о различных агрегатных состояниях вещества. Результат работы целесообразно оформить в виде таблицы «Сходство и различия агрегатных состояний вещества» (табл. 5). Задание на дом: 1. Изучить § 24. 2. Ответить на вопросы после § 24. Таблица 5 Сходство и различия агрегатных состояний вещества Вопрос

Что можно сказать о взаимодействии частиц?

Каков характер движения частиц?

Агрегатное состояние вещества

Какое расстояние между частицами вещества в сравнении с размерами самих частиц?

Газообразное

R >> d0

Силы взаимодействия чрезвычайно слабы

Хаотическое движение — частицы свободно движутся среди других частиц

Жидкое

R ~ d0

Проявляются силы взаимного притяжения и отталкивания

Колебательнопоступательное движение частиц

Ближний порядок

Жидкости: 1. Сохраняют объем, но легко меняют свою форму. 2. Плохо сжимаемы (упруги). 3. Обладают текучестью. 4. Обладают плохой теплопроводностью

Твердое

R ≈ d0

Проявляются

Колебательное

У кристаллов

Твердые тела

49

Каков порядок в расположении частиц (ближний или дальний)?

Какими свойствами обладают вещества?

Газы: 1. Не сохраняют ни формы, ни объема. Могут неограниченно расширяться. 2. Оказывают давление на стенки сосуда по всем направлениям одинаково. 3. Легко сжимаемы и упруги. 4. Обладают плохой теплопроводностью

силы взаимного притяжения и отталкивания

движение частиц около положения равновесия

дальний и ближний порядок. У аморфных тел ближний порядок

обладают: 1. Упругостью. 2. Пластичностью. 3. Прочностью. 4. Хрупкостью. 5. Анизотропией (для монокристаллов). 6. Изотропностью (для поликристаллических и аморфных тел)

Урок 19. Плавление и отвердевание твердых тел. Лабораторная работа 7 «Плавление кристаллических тел». Задачи урока: углубить представления школьников о процессах плавления и кристаллизации; объяснить процессы плавления и кристаллизации на основе атомномолекулярного учения о строении вещества; продолжить формирование умений проводить эксперимент; пользоваться измерительными приборами, оформлять результаты измерений в виде таблицы, строить на основе экспериментальных данных график и проводить его анализ. Основное содержание. Ввести понятия «плавление», «отвердевание» твердого тела. На основе атомно-молекулярного учения о строении вещества объяснить процессы плавления и отвердевания: при подведении к кристаллическому телу тепла увеличивается энергия его атомов, что приводит к повышению температуры тела и способствует нарушению периодичности в расположении атомов кристаллической решетки. При достижении температуры плавления кристаллическая решетка разрушается. Подводимое тепло идет не на нагревание тела, а на разрыв межатомных (межмолекулярных) связей и разрушение дальнего порядка в кристаллах. Ближний же порядок в расположении атомов (молекул) существенно не меняется; при достижении температуры жидкости, равной температуре кристаллизации, кристаллическая решетка восстанавливается, восстанавливаются межатомные (межмолекулярные) связи и дальний порядок в кристалле. До тех пор, пока не восстановится кристаллическая решетка, температура тела не изменится; наличие определенной температуры плавления и кристаллизации — важный признак кристаллического строения твердых тел; аморфные твердые тела переходят в жидкое состояние постепенно, размягчаясь при повышении температуры. Аморфные тела не имеют определенной температуры плавления и кристаллизации. Эта особенность обусловлена отсутствием у вещества в аморфном состоянии строгой периодичности в расположении частиц на протяжении сотен и тысяч периодов. На уроке необходимо обратить внимание на таблицы 16, 17 учебника: температуры плавления различных веществ, чистых веществ и сплавов. Обратить внимание на то, что твердые тела не только плавятся, но и испаряются. Переход вещества из твердого состояния в газообразное, минуя жидкое состояние, 50

называется возгонкой или сублимацией. Краткая информация о сублимации дана в конце § 25. Описание лабораторной работы приведено в учебнике. При дефиците времени учащиеся снимают показания приборов в классе, а оформляют результаты эксперимента и отвечают на вопросы дома. Задание на дом: 1. Изучить § 25. 2. Выполнить задания 1, 2 после § 25. 3. Ответить на вопросы 1, 2 после § 25. Урок 20. Кристаллы в природе. Подготовка к контрольной работе по теме «Тепловое движение, строение и свойства тел». Задачи урока: ознакомить с гипотезой происхождения Земли, с образованием горных пород и минералов; обсудить проблему: кристаллы — основа жизни на Земле. Демонстрации: 1. Образцы горных пород. 2. Слайд, таблица или кадры из диафильма «Происхождение и развитие небесных тел». Оборудование для экспериментального задания: гранит (или другие образцы горных пород), лупа. Основное содержание. Дать первое представление о происхождении и эволюции Солнечной системы (ознакомить с гипотезой О. Ю. Шмидта): вещество, из которого возникли планеты и их спутники, первоначально образовывало массивный диск из холодного газа и пыли (99% газа и 1% пыли), окружавший молодое Солнце. Планеты сформировались в результате роста сгущений, возникших под действием сил гравитации в этом вращающемся диске. Плотность, температура и химический состав пропланетного вещества были различными во внешних, далеких от Солнца и внутренних, близких к нему частях диска. Это привело к сильному различию двух групп планет: земной группы и планет-гигантов. Схематично эволюцию планеты Земля можно представить так: возникновение из газопылевого облака → сжатие вещества и разогрев планеты → расплавление земных недр → разделение пород → образование атмосферы и земной коры. Используя текст учебника (см. § 26), обратить внимание на образование минералов из магмы и пересыщенных водных растворов. После рассмотрения образцов горных пород обратить внимание на причину разнообразия форм и размеров минералов. В методологическом плане важно обратить внимание учащихся на обоснование тезиса «Понятия «кристалл» и «жизнь» не являются взаимоисключающими». В § 26 учебника приводятся примеры, подтверждающие этот тезис: жемчуг — поликристалл; отолиты, являющиеся частью вестибулярной системы животных, — кристаллы; ДНК — кристалл. Решить задачи 1—3. Задание на дом: изучить § 26 и выполнить задания. Урок 21. Контрольная работа по теме «Тепловое движение, строение и свойства тел». Основное содержание. Текст контрольной работы приведен в пособии «Физика, 7. Карточки-задания». 51

Уроки 22—28. Резерв учителя, работающего на базе курса «Естествознание, 5—6».

52

╖ 2. ПОУРОЧНЫЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ТЕМЕ ╚ОСНОВЫ ТЕРМОДИНАМИКИ╩ (15 ч на базе курса 21 ч на базе курса ╚Естествознание, 5≈6╩)

╚Естествознание,

5≈7╩;

Урок 1. Солнечное излучение и жизнь на Земле. Задачи урока: обратить внимание на сущность термодинамического метода изучения тепловых явлений; ознакомить с распределением солнечного излучения на Земле; обсудить проблему влияния солнечного излучения на жизнь на Земле. Основное содержание. Актуализировать знания о том, что изучает молекулярная физика; обсудить вопрос: в чем особенность молекулярно-кинетического метода изучения тепловых явлений? После этого обратить внимание на то, что тепловые явления изучаются также с использованием термодинамического метода. Он позволяет изучать свойства веществ, не рассматривая их внутреннего строения; в основе термодинамического метода лежат законы энергетических превращений. Использование термодинамического метода при изучении тепловых явлений позволяет провести анализ процессов, идущих с выделением или поглощением энергии. Из курса естествознания учащиеся знают, что Солнце ≈ источник света и тепла. На этом уроке целесообразно обратить внимание на то, что Солнце ≈ рядовая звезда, звезды ≈ важнейшие астрономические объекты: в них сосредоточено более 95% всего вещества, наблюдаемого в природе. Звезды обладают запасом энергии и излучают ее в окружающее пространство. Используя данные таблицы 19 учебника, ознакомить с примерами звезд, с температурами поверхностных слоев этих звезд; обратить внимание на то, что с температурой связан и цвет звезды. Сравнивая Солнце и Полярную звезду, обратить внимание на то, что температура поверхностных слоев этих звезд примерно одинаковая и одинаков цвет звезды (одинаков спектральный класс звезд G). В методологическом отношении важен материал ╚Солнечное излучение и жизнь на Земле╩. Используя рисунок 93 ╚Распределение солнечного излучения на Земле╩, показать роль атмосферы в поддержании температуры в пределах, подходящих для жизни разнообразных живых организмов. Большой интерес у учащихся вызывает обсуждение вопроса о верхнем и нижнем пределах диапазона температур, относящихся к области активной жизни. Задание на дом: 1. Изучить ╖ 27. 2. Повторить из курса естествознания вопросы: энергия, преобразование энергии, внутренняя энергия. Урок 2. Внутренняя энергия. Способы изменения внутренней энергии. Задачи урока: углубить понятие ╚внутренняя энергия╩; ознакомить с понятиями ╚теплообмен╩, ╚количество теплоты╩, со способами изменения внутренней энергии. Демонстрации: образование тумана в сосуде. Оборудование для экспериментального задания: лист картона, алюминиевая фольга.

53

Основное содержание. Вначале необходимо актуализировать знания учащихся по курсу естествознания: энергия ≈ способность тела совершать работу; энергия, обусловленная взаимным положением взаимодействующих тел, ≈ потенциальная энергия; энергия, которой обладают тела вследствие своего движения, ≈ кинетическая энергия; энергия движения и энергия взаимодействия частиц, из которых состоят тела, ≈ внутренняя энергия; обозначение и единица энергии; превращение одного вида энергии в другой. Полная энергия тела ≈ сумма механической энергии тела и внутренней энергии тела: Е = Еp + Ек + U. На примерах пояснить, что механическая энергия может частично превращаться во внутреннюю энергию, но полная энергия тела сохраняется. На основе демонстрационного и лабораторного экспериментов подвести учащихся к выводу о том, что внутреннюю энергию тела можно изменить двумя способами: путем совершения работы и путем теплообмена. Уделить внимание тому, что теплообмен необратим (при теплообмене энергия всегда передается от более нагретого тела к менее нагретому). Обсудить вопрос 1, выполнить задание 2 после ╖ 28. Задание на дом: 1. Изучить ╖ 28. 2. Ответить на вопрос 2 после ╖ 28. 3. Выполнить задание 1 после ╖ 28. 4. Выполнить экспериментальное задание после ╖ 28. Урок 3. Теплопроводность. Задачи урока: ознакомить с одним из видов теплообмена ≈ теплопроводностью; продолжить формирование умений выдвигать гипотезу и проверять (или опровергать) ее экспериментально. Демонстрации: сравнение теплопроводности стали и стекла. Оборудование для экспериментальных заданий: стержни из меди, стекла и стали, железная, алюминиевая и медная проволоки, пластилин, гвоздики, спички, нагреватель (спиртовка). Основное содержание. Ввести понятие ╚теплопроводность╩. Опираясь на демонстрационный эксперимент, объяснить причину хорошей теплопроводности металлов. Используя результаты фронтального эксперимента, сделать вывод о разной теплопроводности веществ (экспериментальные задания приведены в тексте ╖ 29). Сравнить различную теплопроводность металлов и сплавов учащиеся могут, проведя анализ табличных данных (см. табл. 20 учебника). Привести примеры веществ, обладающих плохой теплопроводностью. Объяснить причину того, что газы и пары являются теплоизоляторами. Обратить внимание на то, что при теплопроводности перенос вещества не происходит. Для индивидуальной работы предложить выполнить экспериментальные задания 1, 2 после ╖ 29. 54

Задание на дом: 1. Изучить ╖ 29 (╚Теплопроводность╩). 2. Ответить на вопросы 1, 4, 5 после ╖ 29. Урок 4. Конвекция. Лучистый теплообмен. Задачи урока: ознакомить с механизмом конвекции, с особенностями лучистого теплообмена; продолжить формирование умений проводить наблюдения и делать выводы на основе анализа результатов эксперимента. Демонстрации: 1. Конвекция в жидкостях и газах. 2. Лучистый теплообмен. 3. Излучение и лучепоглощение черной и белой поверхностями. Оборудование для экспериментальных заданий: пробирка с водой, кристаллики перманганата калия, стеклянная палочка, нагреватель (спиртовка), держатель для пробирки, вертушка из алюминиевой фольги. Основное содержание. Ввести понятие ╚конвекция╩. Опираясь на демонстрационный и фронтальный эксперименты, объяснить процесс конвекции жидкостей и газов. Обратить внимание на то, что в процессе конвекции происходит перенос вещества. Конвекция характерна для жидкостей и газов. Объяснить различие между естественной и вынужденной конвекцией. Ввести понятие ╚лучистый теплообмен╩ ≈ перенос энергии от одного тела к другому, обусловленный процессами испускания, распространения, рассеяния и поглощения электромагнитного излучения. Учащиеся знакомы с тем, что Солнце является источником энергии. Цель данного урока ≈ ввести представление о диапазонах электромагнитного излучения. Белый свет ≈ это видимое излучение. Наряду с видимым излучением Солнце является источником радиоизлучения, инфракрасного, ультрафиолетового, рентгеновского и гамма-излучений. На данном уроке обратить внимание только на особенности инфракрасного и ультрафиолетового излучений, их влияние на живой организм. На основе демонстрационного эксперимента убедить учащихся в том, что тела с темной поверхностью лучше поглощают энергию и сильнее нагреваются, для лучистого теплообмена передающей среды необязательно. Предложить учащимся выполнить задания 1≈3 после ╖ 29. Задание на дом: 1. Изучить ╖ 29. 2. Ответить на вопросы 2, 3 после ╖ 29. 3. Выполнить задание 3 после ╖ 29. Урок 5. Теплообмен в природе. Задачи урока: систематизировать материал о различных видах теплообмена; показать на примерах, что различные виды теплообмена сопровождают природные процессы и деятельность человека. Демонстрации: 1. Таблицы, слайды или рисунки из учебника (образование бриза, внутреннее строение Солнца, строение солнечной атмосферы, активные образования на Солнце). 2. Кадры из диафильма ╚Солнце╩.

55

Основное содержание. Целесообразно выделить характерные особенности каждого вида теплообмена: при теплопроводности энергия передается от более нагретых участков тела к менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия частиц тела; при конвекции теплопередача осуществляется путем переноса энергии потоками жидкости или газа; лучистый теплообмен обусловлен процессами рассеяния и поглощения электромагнитного излучения.

испускания,

распространения,

Рассмотреть разнообразные примеры естественной и вынужденной конвекции: обмахивание веером (вынужденная конвекция); круговорот воздушных масс, возникновение дневного и ночного бризов (естественная конвекция); теплообмен в мантии Земли, связь между конвекцией и землетрясениями. Важный вопрос ≈ теплообмен на Солнце. Вначале необходимо обратить внимание на химический состав Солнца, затем рассмотреть его внутреннее строение, строение атмосферы; обсудить основные виды теплообмена внутри Солнца и в атмосфере. Обратить внимание на то, что конвекция и лучистый теплообмен играют важную роль в процессе терморегуляции организма человека с окружающей средой. В частности, тело человека при нормальной температуре испускает инфракрасное излучение большого набора частот. Задание на дом: 1. Изучить ╖ 30. 2. Выполнить задания 1, 2 после ╖ 30. Урок 6. Первый закон термодинамики. Задачи урока: ознакомить с законом сохранения и превращения энергии на примере тепловых явлений. Демонстрации: 1. Перемещение цилиндра при скатывании шарика по желобу. 2. Нагревание и охлаждение воздуха в результате совершения работы. 3. Нагревание тел при трении. 4. Преобразование световой энергии в электрическую. 5. Образование тумана в сосуде. Основное содержание. Актуализировать знания об энергии, видах энергии, о преобразовании одного вида энергии в другой. Обсуждение вопроса о преобразовании одного вида энергии в другой сопроводить демонстрациями. На основе экспериментов подвести учащихся к выводу о том, что энергия не исчезает и не создается, она превращается из одного вида в другой или переходит от одного тела к другому, при этом ее значение сохраняется. Это фундаментальный закон природы ≈ закон сохранения и превращения энергии.

56

Перед введением первого закона термодинамики необходимо вспомнить с учащимися, что понимают под внутренней энергией, способами изменения внутренней энергии. Последнее можно представить в виде схемы.

Закон сохранения и превращения энергии, распространенный на тепловые явления, ≈ первый закон термодинамики. Необходимо ознакомить с формулировкой, с математической записью первого закона термодинамики, обсудить вопросы: в каком случае А > 0, А < 0, Q > 0, Q < 0, ΔU > 0, ΔU < 0? Опираясь на демонстрационный эксперимент по образованию тумана в сосуде, ввести понятие ╚адиабатный процесс╩ и обсудить вопрос об охлаждении газа в земной атмосфере как примере адиабатного процесса. Решить и обсудить задачи 3, 4, 5 после ╖ 31. Задание на дом: 1. Изучить ╖ 31. 2. Ознакомиться с примером решения задачи. 3. Решить задачи 1, 2 после ╖ 31. Урок 7. Расчет количества теплоты при теплообмене. Задачи урока: ввести понятие ╚удельная теплоемкость вещества╩; ознакомить с единицами количества теплоты и удельной теплоемкости вещества; потренировать в умении пользоваться формулой расчета количества теплоты при теплообмене, табличными данными. Демонстрации: сравнение теплоемкостей различных металлов. Основное содержание. Энергия, которую тело получает или теряет при теплообмене, называется количеством теплоты. Ввести обозначение количества теплоты Q и ее единицу ≈ джоуль (Дж). Пояснить, что количество теплоты, полученное или отданное телом, зависит от массы тела и изменения его температуры: Q ~ m, Q ~ Δt, а также от вещества, из которого изготовлено тело, ≈ удельной теплоемкости вещества. На демонстрационном эксперименте показать различную теплоемкость разных металлов (опыт 97 из пособия: Демонстрационные опыты по физике в 6≈7 классах средней школы / Под ред. А. А. Покровского. ≈ М.: Просвещение, 1970). Используя данные таблиц 23, 24, 25 и 26 учебника, потренировать учащихся в определении физического смысла удельных теплоемкостей разных веществ. В учебнике содержится информация об удельной теплоемкости некоторых продуктов питания. Целесообразно обратить внимание на эту информацию. На уроке обсудить ответы на вопрос 4, а также решить задачи 3≈5, 7 после ╖ 32.

57

Задание на дом: 1. Изучить ╖ 32. 2. Ознакомиться с примером решения задачи. 3. Ответить на вопросы 1≈3 после ╖ 32. 4. Решить задачи 1, 2. 5. Выполнить задания 1, 2, 6. 6. Повторить ╖ 17 (╚Испарение и конденсация╩), ╖ 20 (╚Кипение╩). Урок 8. Расчет количества теплоты при кипении и конденсации. Задачи урока: ознакомить с понятием ╚удельная теплота парообразования╩, с формулой расчета количества теплоты, полученного при кипении и отданного при конденсации; сформировать умение решать расчетные и графические задачи. Основное содержание. Ввести формулу расчета количества теплоты, полученного телом при кипении или отданного при конденсации: Q = Lm. Пояснить величины, входящие в эту формулу, и ввести единицу удельной теплоты парообразования. Используя таблицу 26 учебника, объяснить физический смысл удельной теплоты парообразования для различных веществ. Обсудить задания 1, 2, ответы на вопросы 4, 5; решить задачи 2, 6 после ╖ 33. Задание на дом: 1. Изучить ╖ 33 (╚Кипение и конденсация╩). 2. Ответить на вопросы 1, 2 после ╖ 33. 3. Решить задачи 1, 3, 7 после ╖ 33. 4. Повторить ╖ 25 (╚Плавление и отвердевание твердых тел╩). Урок 9. Расчет (кристаллизации).

количества

теплоты

при

плавлении

и

отвердевании

Задачи урока: ввести понятие ╚удельная теплота плавления╩; ознакомить с формулой расчета количества теплоты при плавлении и кристаллизации; потренировать в умении пользоваться расчетной формулой, табличными данными; продолжить формирование умения решать графические и расчетные задачи. Основное содержание. Ввести формулу расчета количества теплоты, полученного при плавлении или выделившегося при кристаллизации. Пояснить учащимся, что условились считать Q > 0, если идет процесс плавления, Q < 0, если процесс кристаллизации. Используя данные таблицы 27 учебника, объяснить физический смысл удельной теплоты плавления вещества. Обсудить решение задачи 9 и результаты выполнения экспериментальных заданий 1, 2 после ╖ 33. Вспомнить формулы расчета количества теплоты, необходимого для нагревания тела или выделенного при его охлаждении, а также количества теплоты, полученного в процессе парообразования или отданного при конденсации. Объяснить физический смысл удельной теплоемкости вещества и удельной теплоты парообразования. Вместе с учащимися заполнить таблицу. Расчет количества теплоты

Расчетная формула

Знак Q

Задание на дом: 1. Изучить ╖ 33 (╚Плавление и отвердевание╩). 2. Ознакомиться с примером решения задачи в конце ╖ 33. 3. Ответить на вопрос 3 после ╖ 33. 4. Решить задачи 4, 5 после ╖ 33. 58

Урок 10. Решение задач. Задачи урока: сформировать умения определять по графику характер теплового процесса, производить расчет по известной формуле, находить табличные данные, оформлять решение задач и записывать вывод. Основное содержание. Обсудить решение задач 8, 9 после ╖ 32, 8, 10 после ╖ 33. Для любознательных предложить решить задачи 9 после ╖ 32, 5 после ╖ 33, но результаты выполнения обязательно обсудить со всеми учащимися. Задание на дом: 1. Решить задачи 11, 12 после ╖ 33. 2. Повторить из курса ╚Естествознание╩ вопрос: ╚Виды топлива и условия его рационального сжигания╩. Урок 11. Топливо и последствия его сгорания. Расчет количества теплоты, выделившегося при сгорании топлива. Задачи урока: обсудить экологические последствия сгорания топлива; ознакомить с основной характеристикой топлива ≈ удельной теплотой сгорания, с формулой расчета количества теплоты, выделившегося при полном сгорании топлива; сформировать умения решать расчетные задачи, проводить оценку полученного результата, использовать табличные данные. Основное содержание. Существование человеческого общества и его развитие возможно только за счет потребления природных ресурсов. Развитие цивилизации зависит от потребляемых ресурсов. Вместе с учащимися выполнить задание 1 после ╖ 34. В готовом виде схема имеет вид:

Учителю надо иметь в виду, что структура и характер потребления природных ресурсов антропосферой отличаются от их расходования в биосфере. Потребление ресурсов в биосфере имеет циклический и безотходный характер. В антропосфере эффективность потребления ресурсов очень низкая (≈ 2%), поэтому процесс не имеет циклического характера и идет по пути истощения. К тому же значительная часть ресурсов, идущих на потребности общества, является невозобновимой и исчерпаемой. Запасы различных ресурсов, накапливаемые природой за миллионы лет, человечество растрачивает за десятки лет. На языке термодинамики это процесс необратимого рассеяния энергии с постоянным повышением энтропии. 59

Топливо ≈ это горючие вещества, применяемые с целью получения при их сгорании энергии. При обсуждении вопроса ╚Топливо и последствия его сгорания╩ целесообразно заполнить (показать) схему следующего содержания: Топливо и экологические последствия его сжигания

Обсудить ответы на задания 2, 3 после ╖ 34. Записать формулу расчета количества теплоты, выделившегося при полном сгорании топлива, пояснить величины, входящие в нее. Используя таблицу 28 учебника, объяснить физический смысл удельной теплоты сгорания различных видов топлива. Ознакомить с внесистемными единицами количества теплоты (кал и ккал) и показать их связь с джоулем (Дж). Обратить внимание школьников на то, что в организме человека роль горючего играет пища. Разные виды пищи содержат различный запас энергии. Вместе с учащимися провести анализ таблицы29.

60

Решить задачи 2, 4, 6 после ╖ 34. Для индивидуальной работы предложить экспериментальное задание после ╖ 34. Задание на дом: 1. Изучить ╖ 34. 2. Ознакомиться с примерами решения задач. 3. Ответить на вопросы 1≈3 после ╖ 34. 4. Решить задачи 1, 3, 5 после ╖ 34. 5. Для любознательных задачи 8, 10 после ╖ 34. Урок 12. Тепловые двигатели. Принцип действия циклического теплового двигателя. Принцип действия паровой машины. Задачи урока: ввести понятия тепловой машины, теплового двигателя; объяснить принцип действия циклического теплового двигателя, устройство и принцип действия паровой машины. Демонстрации: 1. Работа пара. 2. Модели паровой машины, паровой турбины, двигателя внутреннего сгорания. Основное содержание. Ввести понятие ╚тепловая машина╩ ≈ машина, в которой осуществляется преобразование теплоты в работу или работы в теплоту. Все тепловые машины по своему назначению делятся на тепловые двигатели и холодильные установки. На основе демонстрационного эксперимента (установка, изображенная на рисунке 129 учебника, или опыт 69 из пособия: Демонстрационный эксперимент по физике в средней школе / Под ред. А. А. Покровского. ≈ М.: Просвещение, 1978. ≈ Ч. 1. ≈ Т. 1) убедить учащихся в том, что в тепловых двигателях внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию. Продемонстрировать модели тепловой машины, паровой турбины, двигателя внутреннего сгорания без объяснения принципа их действия. Используя рисунок 130 учебника, объяснить принцип действия циклического теплового двигателя. Обратить внимание: на роль нагревателя, рабочего тела, холодильника; почему в качестве рабочего тела используется газ или пар, а не жидкость или твердое тело. Продемонстрировать принцип работы теплового двигателя (опыт 93 из пособия Ш а х м а е в Н. М., Ш и л о в В. Ф. Физический эксперимент в средней школе. ≈ М.: Просвещение, 1989). Используя модель паровой машины, объяснить устройство и принцип действия паровой машины. Пояснить, что является нагревателем, рабочим телом, холодильником. Рассказать об истории создания тепловых двигателей. Можно использовать статьи ╚Первые тепловые машины╩, ╚Паровая машина И. И. Ползунова╩, ╚Усовершенствование паровой машины╩ из пособия: Книга для чтения по физике / Сост. И. Г. Кириллова. ≈ М.: Просвещение, 1986. Обсудить задание 1 после ╖ 35. 61

Задание на дом: 1. Изучить ╖ 35 (часть). 2. Ответить на вопросы 1≈4 после ╖ 35. 3. Решить задачи 7, 9 после ╖ 34. Урок 13. Двигатель внутреннего сгорания. Паровая или газовая турбина. КПД тепловых двигателей. Задачи урока: ознакомить с устройством и принципом действия двигателя внутреннего сгорания, турбины; ввести понятие ╚КПД теплового двигателя╩ и ознакомить с формулами расчета КПД; сформировать умение решать задачи на расчет КПД теплового двигателя. Демонстрации: 1. Опыт с воздушным огнивом. 2. Модель двигателя внутреннего сгорания. 3. Диафильм ╚Двигатель внутреннего сгорания╩. 4. Модель турбины. 5. Диафильм ╚Турбины╩. Основное содержание. На основе демонстрационного эксперимента с воздушным огнивом рассмотреть принцип действия двигателя внутреннего сгорания ≈ дизеля. Пояснить, что является нагревателем, рабочим телом, холодильником. Используя модель и фрагменты диафильма, объяснить работу четырехтактного карбюраторного двигателя. Пояснить, что является нагревателем, рабочим телом, холодильником. Обобщить знания школьников о двигателях внутреннего сгорания, проиллюстрировав таблицу следующего содержания: Некоторые сведения о двигателях

Тип двигателя Карбюраторный

Дизельный

История создания

Впервые запатентован в 1860 г. французом Ленуаром; в 1878 г. построен двигатель с КПД = 22% немецким изобретателем Отто и инженером Лангеном

Изобретен в 1893 г. немецким инженером Дизелем

Рабочее тело

Воздух, насыщенный парами бензина

Воздух

Топливо

Бензин

Мазут, нефть

Максимальное давление в камере

6 ⋅ 105 Па

1,5 ⋅ 106 ≈ 3,5 ⋅ 106 Па

Температура, достигаемая при сжатии рабочего тела

360≈400 ºС

500≈700 ºС

Температура продуктов сгорания топлива

1800 ºС

1900 ºС

20≈25% 35%

30≈38% 45%

В легковых машинах сравнительно небольшой мощности

В более тяжелых машинах большой мощности (тракторы, грузовые

КПД: для серийных машин для лучших образцов Применение

62

тягачи, тепловозы), в стационарных установках (на ТЭС)

Используя модель турбины, диафильм ╚Турбины╩, ознакомить с ее устройством и объяснить принцип действия паровой или газовой турбины. Пояснить, что является нагревателем, рабочим телом, холодильником. Ввести понятие ╚КПД╩, записать формулы его расчета, пояснить величины, входящие в эти формулы. Объяснить физический смысл КПД различных тепловых двигателей. Пояснить, что КПД не может быть больше 100%, что для повышения КПД теплового двигателя необходимо повысить количество теплоты, переданного от нагрева тела рабочему телу, и снизить количество теплоты, отданного холодильнику. Обсудить задания 2, 3, решить задачи 2, 3 после ╖ 35. Задание на дом: 1. Изучить ╖ 35. 2. Ознакомиться с примером решения задачи. 3. Ответить на вопросы после ╖ 35. 4. Решить задачу 1 после ╖ 35. Урок 14. Тепловые двигатели и охрана окружающей среды. Задача урока: обратить внимание учащихся на экологические проблемы, связанные с эксплуатацией различных видов тепловых двигателей; провести систематизацию материала. Основное содержание. Одно из важных направлений в решении проблемы воздействия транспорта на окружающую среду ≈ это снижение потерь и повышение коэффициента полезного действия: Етоплива = mυ2/2 + Епотерь. В среднем энергия потерь для всех видов транспортных средств составляет около 70%: потери на трение, рассеяние тепла, вибрацию, шум, неполное сгорание топлива и др. Все эти потери загрязняют окружающую среду. Двигатели внутреннего сгорания стали одним из главных загрязнителей атмосферы (примерно около 30%). Так как число автомобилей растет, то растет и количество опасных загрязнителей. Первый автомобиль появился в 1885 г., в 1900 г. их было 6200, в 1972 г. ≈ более 250 млн, а к началу нового тысячелетия их будет примерно 700 млн. Это означает, что при среднесуточном расходе горючего 30 л за сутки будет сжигаться 21 млрд л. Это без учета авиации, водного и железнодорожного транспорта. Особенно опасны продукты сгорания этилированного бензина, содержащие соединения свинца. Общее количество различных химических соединений в выхлопе автомобиля составляет около 40. Заблуждение думать, что электрический транспорт не загрязняет окружающую среду Для того чтобы подать электроэнергию поездам, троллейбусам, трамваям и метро, нужно сжечь топливо на ТЭЦ или АЭС. Необходимо учитывать, что, помимо загрязнения окружающей среды и расходования исчерпаемых запасов органического топлива, транспорт требует огромного количества земли для сооружения автомобильных и железных дорог, аэродромов, морских портов и др. Повышение экономичности тепловых двигателей характеризуется повышением КПД. Наибольшее значение КПД дизеля около 45%, а для карбюраторного двигателя ≈ 30%. 63

Если рассмотреть КПД с экономических и экологических позиций как эффективность преобразователя энергии в цепи энергоноситель ≈ транспорт, то он кажется гораздо ниже. Например, КПД цепи нефть ≈ бензин ≈ автомобиль равен примерно 4,2%, а КПД цепи энергоноситель ≈ электростанция ≈ электропоезд ≈ 6,1%. Для электромобиля, работающего на аккумуляторе, подзаряжаемом от сети, КПД равен 2%. Такой электромобиль не является альтернативным транспортом. Альтернатива в другом, например в использовании солнечной энергии непосредственно в автомобиле, в применении магнитной подвески и линейных электродвигателей, пневмотранспорта и т. п. Повышение экономичности обычных двигателей внутреннего сгорания достигается за счет применения электронного зажигания, сферических камер сгорания, вихревой продувки, дожигания несгоревших газов и др. Большие перспективы в развитии транспортных средств связывают с применением линейных электродвигателей в поездах на магнитной или воздушной подвеске. В этом случае решается несколько задач: в качестве двигателя используется линейный асинхронный электродвигатель, роль движителя выполняет бегущее электромагнитное поле, вместо опоры на колеса магнитное поле. Экологичность такого транспорта обусловлена отсутствием вредных выбросов в атмосферу, шума, вибраций. Такой транспорт имеет более высокий КПД, поскольку практически отсутствует механическое трение в двигателе и движителе, меньше материалоемкость и энергоемкость. Сооружение такой линии на эстакаде может вернуть сельскому хозяйству значительные земли, занятые под железнодорожное полотно. Трудности в развитии монорельсового транспорта связаны с необходимостью установки тяжелых электромагнитов для обеспечения магнитной подвески и рассеяния энергии из-за тепловых потерь. Открытие высокотемпературной сверхпроводимости вселяет надежду на преодоление этих трудностей. Обратить внимание учащихся на то, что паровые и газовые турбины в основном используются на тепловых электростанциях, на крупных судах. Топки электростанций выбрасывают в атмосферу вредные для живых организмов вещества (выбрасывают не только газообразные продукты сгорания, аэрозоли, но и дают золу, шлаки). Применение паровых и газовых турбин требует больших площадей под пруды для охлаждения отработанного пара. При увеличении мощности электростанции возрастает потребность в воде и газе. С целью экономии занимаемой площади и водных ресурсов сооружают комплексы электростанций с замкнутыми циклами водоснабжения. Необходимо обратить внимание еще на одну проблему ≈ глобальное потепление атмосферы Земли и к чему это может привести. Повторить материал о внутренней энергии, способах изменения внутренней энергии и формулы расчета количества теплоты. Систематизировать материал темы в виде схемы.

64

ΔU = Aвн.с + Q ≈ первый закон термодинамики. Решить задачи 12, 13 после ╖ 34, обсудить задания 1≈3 после ╖ 36. Задание на дом: 1. Изучить ╖ 36. 2. Подготовиться к выполнению контрольной работы. 3. Решить задачу 11. Урок 15. Контрольная работа по теме ╚Основы термодинамики╩. Основное содержание. Текст контрольной работы приведен в пособии ╚Физика, 7. Карточки-задания╩. Уроки 16≈21. Резерв учителя, работающего на базе курса ╚Естествознание, 5≈6╩. Уроки 47≈48 (на базе курса ╚Естествознание, 5≈7╩), уроки 60≈61 (на базе курса ╚Естествознание, 5≈6╩) ≈ обобщающие занятия ╚Человек и окружающая среда╩. Основное содержание. Используя задания 1, 2 ╚Заключения╩, обсудить вопросы: влияние человека на окружающую среду, космический мусор; здоровье человека и окружающая среда. Дополнительно к тексту учебника можно предложить информацию под названием ╚Экология внутри нас╩: ╚Множество проблем беспокоит наше общество: политические, национальные, экономические, продовольственные... Но есть среди них одна, которая важнее всех остальных, ≈ экологическая катастрофа зреет внутри каждого из нас. Мы еще не осознали, что многие из нас больны эндоэкологической болезнью. Дело в том, что эпицентр экологического кризиса давно переместился из окружающей среды во внутреннюю. Десятки проникших или образовавшихся в организме ядовитых ╚бомб╩ непрерывно взрывают наши клетки, органы и ткани. Чем же вызывается эндоэкологическая болезнь? Эндоэкологические отравления вызываются микродозами множества токсических веществ, порой даже не превышающими порог чувствительности. Однако действие одного яда усиливается действием другого. Возникает этакая преступная солидарность. Проникнув в организм с загазованным воздухом, недоброкачественной пищей, водой, чужеродные вещества разносятся кровью по органам и тканям. Частично они задерживаются там, становятся пусковым механизмом самоотравления. Этот недуг связан не только с воздействием токсинов на организм, но и с неспособностью систем внутренней защиты их обезвредить. Эндоэкологическая болезнь может какое-то время протекать без выраженных признаков. Люди чаще простужаются, страдают инфекционными, аллергическими и другими недугами. Постепенно организм все больше теряет возможность сопротивляться болезнетворным воздействиям, и человек может погибнуть от ╚пустякового╩ недуга. Экоотравления подобны наследственной болезни. Если от нее страдали родители, она оказывает свое действие и на детей╩. Уроки 62≈68. Резерв учителя, работающего на базе курса ╚Естествознание, 5≈6╩. Основное содержание. Использовать ответы на вопросы, тестовые задания, изучение шкал измерительных приборов, задачи, экспериментальные задания из ╚Повторительнообобщающего раздела╩.

65

1. ПОУРОЧНЫЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ТЕМЕ ╚МЕХАНИЧЕСКОЕ ДВИЖЕНИЕ╩ (32 ч на базе 40 ч на базе ╚Естествознание, 5≈6╩)

╚Естествознание,

5≈7╩;

Урок 1. Что изучает механика. Сведения о движении тел. Задачи урока: ознакомить с основными понятиями кинематики: траектория, путь, перемещение; ввести представление о механическом движении. Демонстрации: 1. Механическое движение. 2. Слайды или рисунки, иллюстрирующие различные траектории движения тел, различие понятий ╚путь╩ и ╚перемещение╩. Основное содержание. На конкретных примерах пояснить, что движение присуще всем телам живой и неживой природы, космическим и земным. Движение ≈ одно из основных свойств материи. Обратить внимание на свойства пространства (протяженно, трехмерно), свойства времени (непрерывно и направленно). После введения понятий ╚траектория╩, ╚путь╩, ╚перемещение╩ обсудить различие понятий ╚путь╩ и ╚перемещение╩. Путь ≈ скалярная величина, перемещение ≈ векторная величина; путь не равен нулю, перемещение может равняться нулю, когда тело возвращается в исходное положение. При обсуждении вопроса о механическом движении: 1) показать примеры механического движения (опыт 1 из пособия: Ш а х м а е в Н. М., Ш и л о в В. Ф. Физический эксперимент в средней школе. ≈ М.: Просвещение, 1989); 2) обратить внимание на то, что движение происходит в пространстве, с течением времени, движение вечно (неуничтожимо). Урок 2. Система отсчета. Относительность движения. Задачи урока: ввести понятия ╚тело отсчета╩, ╚система отсчета╩; обсудить вопрос об относительности движения. Демонстрации: 1. Относительность покоя и движения. 2. Диафильм ╚Системы отсчета и относительность движения╩. Оборудование для экспериментального задания: лист бумаги, карандаш, линейка (или треугольник). Основное содержание. После введения понятий ╚тело отсчета╩, ╚прямоугольная система координат╩ обсудить вопрос о том, что такое система отсчета, обратить внимание: ее выбор произволен (зависит от целей исследования). На демонстрационном и фронтальном экспериментах убедить учащихся, что понятия покоя, движения и формы траектории относительны (опыт 11 из пособия: Демонстрационные опыты по физике в 6≈7 классах средней школы / Под ред. А. А. Покровского. ≈ М.: Просвещение, 1970; опыты 3 и 4 из пособия: Демонстрационный эксперимент по физике в средней школе / Под ред. А. А. Покровского. ≈ М.: 66

Просвещение, 1978. ≈ Ч. 1; опыты 3 и 4 из пособия: Ш а х м а е в Н. М., Ш и л о в В. Ф. Физический эксперимент в средней школе. ≈ М.: Просвещение, 1989). В методологическом отношении важно обсудить вопрос ╚Движение Земли и относительность движения╩: геоцентрическая система мира Аристотеля ≈ Птолемея, гелиоцентрическая система мира Коперника; их роль в развитии науки. Урок 3. Поступательное движение. Материальная точка. Определение положения тела. Задачи урока: ввести понятия ╚поступательное движение╩, ╚материальная точка╩; ознакомить со способами определения положения тела. Демонстрации: поступательное движение. Основное содержание. Из анализа примера, описанного в учебнике, демонстрационного эксперимента (опыт 5 из пособия: Ш а х м а е в Н. М., Ш и л о в В. Ф. Физический эксперимент в средней школе. ≈ М.: Просвещение, 1989) ввести понятие ╚поступательное движение╩. На конкретных примерах (см. учебник) обосновать необходимость введения понятия ╚материальная точка╩, убедить учащихся в том, что материальная точка не имеет геометрических размеров, но обладает массой. Ознакомить с тремя способами определения положения тела: координатным, векторным, траекторным. В центре внимания должен быть координатный метод определения положения тела, связь между проекциями вектора перемещения с изменением координаты тела. Урок 4. Географические и небесные координаты. Задачи урока: ознакомить с принципом определения положения небесных тел на небе по их координатам. Демонстрации: 1. Глобус Земли. 2. Географическая 3. Модель небесной сферы. 4. Фрагмент звездной карты.

карта

полушарий

Земли.

Основное содержание. Используя сведения из курсов естествознания и географии, актуализировать знания учащихся о географической широте и географической долготе. По географической карте полушарий Земли и на глобусе Земли научить учащихся определять долготу и широту различных точек земной поверхности. До введения небесных координат ≈ склонение и прямое восхождение (экваториальная система координат) ≈ необходимо рассказать о небесной сфере, ознакомить с ее основными точками, линиями и плоскостями. Целесообразно объяснить учащимся, что радиус небесной сферы ≈ величина сколь угодно большая по сравнению с размерами Земли. Каждой звезде соответствует вполне определенное место на сфере, которое может быть охарактеризовано двумя числами ≈ координатами, причем мера координат угловая. Обратить внимание на то, что ось вращения Земли практически не меняет своего направления в пространстве и поэтому положение полюсов мира на небесной сфере остается неизменным. Вращение Земли порождает иллюзию вращения небесной сферы. Аналогию между понятиями можно развить дальше путем сравнения земного глобуса и 67

небесной сферы: гринвичский меридиан ≈ нулевой круг склонения; земная параллель ≈ небесная (суточная) параллель, географический меридиан ≈ круг склонения светила, географическая широта ≈ склонение, географическая долгота ≈ прямое восхождение. Необходимо обратить внимание на то, что отличает систему географических координат от небесных координат: географические координаты рассматриваются на реальной земной сферической поверхности, а небесные координаты ≈ на воображаемой небесной сфере. Далее целесообразно пояснить, что как широта и долгота, так и прямое восхождение и склонение можно определить не только дугами на сфере, но также и центральными углами в соответствующих плоскостях. Урок 5. Определение широты места по наблюдению высоты Полярной звезды. Лабораторная работа 1 ╚Измерение высоты Полярной звезды╩. Задачи урока: дать представления об определении широты места по наблюдению Полярной звезды. Демонстрации: модель небесной сферы. Основное содержание. В курсе естествознания учащиеся ознакомились с положением Полярной звезды в созвездии Малой Медведицы, со способом нахождения положения Полярной звезды, научились с помощью ее ориентироваться на местности. На данном уроке предоставляется возможность рассмотреть видимое положение Полярной звезды на небе на различных широтах: на Северном полюсе, на широте φ, на экваторе. Этот материал дается учащимся в ознакомительном плане. Описание лабораторной работы ╚Измерение высоты Полярной звезды╩ приведено в учебнике. На уроке необходимо дать подробную инструкцию по ее выполнению. Выполнение же лабораторной работы проводится во внеурочное время. Урок 6. Видимое движение звезд, Солнца и планет. Задачи урока: дать представления о видимом движении. Демонстрации: 1. Модель небесной сферы. 2. Слайды или диапозитивы ╚Видимые движения Солнца и планет╩. Основное содержание. В центре внимания должно быть обсуждение следующих вопросов: 1) Суточное движение светил; причина видимых движений Солнца и звезд по небу заключается в том, что мы рассматриваем небесные объекты в системе отсчета, связанной с вращающейся Землей. 2) Зависимость суточного движения светил от положения наблюдателя на Земле; дается представление о трех категориях светил (незаходящие, восходящие и заходящие, невосходящие). 3) Годичное движение Солнца среди звезд; вводится понятие ╚эклиптика╩. 4) Видимое движение планет ≈ петлеобразное движение планет. Урок 7. Прямолинейное движение. Задачи урока: ознакомить с характеристикой равномерного движения ≈ скоростью, с формулами расчета координаты и пути при равномерном движении. Демонстрации: 1. Прямолинейное равномерное движение. 2. Скорость равномерного движения. 68

Основное содержание. Опираясь на демонстрационный эксперимент (опыты 6 и 7 из пособия: Ш а х м а е в Н. М., Ш и л о в В. Ф. Физический эксперимент в средней школе. ≈ М.: Просвещение, 1989), ввести понятие прямолинейного равномерного движения и ознакомить с его характеристикой ≈ скоростью. Записать формулу расчета скорости тела и уравнение движения тела. На конкретном примере вывести формулу расчета координаты тела: х = х0 ╠ υt. Пояснить смысл величин и их знаков в уравнении для расчета координаты тела. Поскольку из курса естествознания учащиеся знакомы с тем, что Земля и Луна ≈ единая система, обсуждался вопрос об образовании приливов и отливов при суточном движении Земли, то в методологическом плане важно обсудить вопрос: вращается ли Земля равномерно? Урок 8. Способы описания прямолинейного равномерного движения. Задачи урока: ознакомить со способами описания прямолинейного равномерного движения. Основное содержание. На конкретных примерах обосновать графическое изображение движения, ознакомить с табличным и кинематическим способами описания движения. В систематизированном виде материал может быть представлен таблицей.

Урок 9. Средняя и мгновенная скорости тела. Скорости звезд и планет.

69

Задачи урока: ознакомить со способом измерения мгновенной скорости движения тела в заданной точке траектории. Демонстрации: мгновенная скорость. Основное содержание. Опираясь на демонстрационный эксперимент (опыт 9 из пособия: Ш а х м а е в Н. М., Ш и л о в В. Ф. Физический эксперимент в средней школе. ≈ М.: Просвещение, 1989), ввести понятие ╚мгновенная скорость╩. На конкретных примерах показать, что при переменном движении средняя скорость на различных участках траектории неодинакова. В общем случае она отличается от среднего арифметического значения скоростей в отдельных точках большого участка траектории. Привести примеры скоростей космических объектов: скорость движения Земли вокруг Солнца ≈ 30 км/с; большинство звезд, сравнительно близких к Солнцу, движутся вокруг него со скоростями, не превышающими 30 км/с; скорость движения звезд галактического диска вокруг ядра Галактики в окрестностях Солнца составляет ≈ 200 км/с. Урок 10. Прямолинейное равноускоренное движение. Задачи урока: ознакомить с характеристикой равноускоренного движения ≈ ускорением, с формулами расчета координаты и пути при равноускоренном движении. Демонстрации: ускорения.

1. Прямолинейное

равноускоренное

движение.

2. Измерение

Основное содержание. Опираясь на демонстрационный эксперимент (опыты 8 и 10 из пособия: Ш а х м а е в Н. М., Ш и л о в В. Ф. Физический эксперимент в средней школе. ≈ М.: Просвещение, 1989), ознакомить с особенностями равноускоренного движения, с принципом измерения ускорения. Записать формулы расчета ускорения, скорости тела и уравнение движения тела. расчета координаты тела: На конкретном примере вывести формулу х = х0 ╠ υ0t ╠ at2/2. Пояснить смысл величин и их знаков в уравнении для расчета пути и координаты тела. Урок 11. Лабораторная равноускоренном движении╩.

работа

2

╚Измерение

ускорения

тела

при

Задачи урока: продолжить формирование умений проводить эксперимент и объяснять результаты эксперимента. Основное содержание. Описание работы приведено в учебнике. Урок 12. Решение задач на прямолинейное равноускоренное движение. Задачи урока: систематизировать материал о равноускоренном движении; показать применение графического и аналитического способов описания равноускоренного движения. Основное содержание. представлен таблицей.

В

систематизированном 70

виде

материал

может

быть

Решить графические и расчетные задачи (типы задач приведены в учебнике). Урок 13. Движение по окружности. Задачи урока: дать представления об особенностях движения тела по окружности; ввести понятие ╚нормальное (центростремительное) ускорение╩. Основное содержание. Рассмотреть кинематические характеристики равномерного движения тела (материальной точки) по окружности: частота, период и угловая скорость движения. Ввести понятие ╚нормальное ускорение╩, обратив внимание на следующее: 1) ускорение характеризует быстроту изменения направления скорости тела; 2) ускорение направлено по радиусу к центру вращения; 3) модуль ускорения рассчитывается по формуле а = υ2/ R = ω2R. Обратить внимание на вывод формул расчета линейной скорости движения, угловой скорости, на примеры решения задач. Урок 14. Причины движения тел. Инерция. Масса тела. Первый закон Ньютона. Задачи урока: ознакомить с явлением инерции; продолжить формирование понятия ╚масса тела╩, познакомить с первым законом Ньютона; ввести понятие ╚инерциальная система отсчета╩. 71

Демонстрации: 1. Явление инерции. 2. Инертность тела. 3. Сравнение масс двух тел по их взаимодействию. 4. Первый закон Ньютона. Основное содержание. Опираясь на демонстрационный эксперимент (опыты 11, 12 и 13 из пособия: Демонстрационный эксперимент по физике в средней школе / Под ред. А. А. Покровского. ≈ Ч. 1), обсудить экспериментальный факт ≈ движение и покой относительны; явление инерции и ее проявление; инертность тела; масса ≈ количественная мера инертных свойств вещества. Демонстрация (опыт 19 из пособия: Ш а х м а е в Н. М., Ш и л о в В. Ф. Физический эксперимент в средней школе. ≈ М.: Просвещение, 1989) позволяет понять содержание первого закона Ньютона (закона инерции), закон ≈ результат теоретического обобщения экспериментальных данных ставит в особое положение инерциальные системы отсчета. Обсудить вопрос об открытии Г. Галилеем и И. Ньютоном первого закона динамики. Урок 15. Взаимодействие тел. Сила. Сложение сил. Задачи урока: продолжить формирование понятий ╚взаимодействие╩ и ╚сила╩. Демонстрации: 1. Примеры механического взаимодействия тел. 2. Сила. Измерение силы. 3. Сложение сил. Основное содержание. Привести примеры механического взаимодействия тел и на их основе разъяснить термин ╚взаимодействие╩. Целесообразно рассмотреть статические (деформация) и динамические (ускорение) результаты механического взаимодействия тел. В пособии: Ш а х м а е в Н. М., Ш и л о в В. Ф. Физический эксперимент в средней школе. ≈ М.: Просвещение, 1989 ≈ приведены эксперименты по наблюдению механического взаимодействия тел (опыт 14). Из курса естествознания учащимся известно: многообразие сил (сила тяжести, сила упругости, вес тела, сила трения, архимедова сила), обозначение и единица измерения силы ≈ ньютон; прибор для измерения силы ≈ динамометр. Эти знания необходимо актуализировать. На этом уроке учащиеся должны усвоить: сила ≈ причина ускорения тела; сила ≈ векторная величина. Сложение сил целесообразно показать экспериментально (опыт 16 из пособия: Ш а х м а е в Н. М., Ш и л о в В. Ф. Физический эксперимент в средней школе. ≈ М.: Просвещение, 1989). Урок 16. Второй закон Ньютона. Задачи урока: ознакомить с уравнением движения тела; научить применять первый и второй законы Ньютона для решения простейших задач. Демонстрации: второй закон Ньютона. Основное содержание. На основе анализа результатов демонстрационных экспериментов (опыт 20 из пособия: Ш а х м а е в Н. М., Ш и л о в В. Ф. Физический эксперимент в средней школе. ≈ М.: Просвещение, 1989, или опыт 14 из пособия: Демонстрационный эксперимент по физике в средней школе / Под ред. А. А. Покровского. ≈ М.: Просвещение, 1978. ≈ Ч. 1) привести математическую запись ; пояснить величины, входящие в это уравнение. второго закона Ньютона: Необходимо разъяснить, что второй закон Ньютона, как и первый закон, является 72

теоретическим обобщением экспериментальных данных, что никакими конкретными опытами закон установить нельзя (опыты лишь иллюстрируют справедливость закона). Примеры решения графических и расчетных задач приведены в учебнике. Урок 17. Третий закон Ньютона. Задачи урока: продолжить формирование понятия ╚взаимодействие╩; ознакомить с формулировкой и математической записью третьего закона Ньютона. Демонстрации: третий закон Ньютона. Основное содержание. На основе демонстрационных экспериментов (опыт 21 из пособия: Ш а х м а е в Н. М., Ш и л о в В. Ф. Физический эксперимент в средней школе. ≈ М.: Просвещение, 1989, или опыт 17 из пособия: Демонстрационный эксперимент по физике в средней школе / Под ред. А. А. Покровского. ≈ М.: Просвещение, 1978. ≈ Ч. 1) проиллюстрировать статическое и динамическое взаимодействие. Из анализа результатов эксперимента привести математическую запись третьего закона Ньютона:

.

Обсудить следствия, вытекающие из закона: силы всегда проявляются парами, они равны по модулю, действуют по одной прямой, направлены в противоположные стороны, всегда одной природы, приложены к разным телам. Примеры решения задач приведены в учебнике. Урок 18. Решение задач на законы Ньютона. Задачи урока: сформировать умение решать расчетные и графические задачи. Основное содержание. Обсудить вопрос о границах применимости механики Ньютона. Познакомить с алгоритмом решения качественных, графических и расчетных задач с применением первого, второго, третьего законов Ньютона. Примеры решения задач приведены в учебнике. Урок 19. Гравитационные силы. Закон всемирного тяготения. Задачи урока: ввести понятие ╚гравитационное взаимодействие╩; ознакомить с законом всемирного тяготения и условием его применимости. Демонстрации: гравитационное взаимодействие. Основное содержание. Постоянно ощущаемое и наблюдаемое взаимодействие тел с Землей в силу своей обычности и привычности учащиеся не воспринимают как проявление взаимодействия. Поэтому на демонстрационном эксперименте (опыт 22 из пособия: Ш а х м а е в Н. М., Ш и л о в В. Ф. Физический эксперимент в средней школе. ≈ М.: Просвещение, 1989) либо с использованием кинофильма или диафильма ╚Всемирное тяготение╩ необходимо показать гравитационное взаимодействие двух тел.

73

Обратить внимание на то, что гравитационное взаимодействие (тяготение) ≈ универсальное взаимодействие между любыми видами материи; оно имеет бесконечно большой радиус действия. Ознакомить с математической записью закона всемирного тяготения, пояснить физический смысл гравитационной постоянной, обратить внимание на условия применимости закона и на то, что масса ≈ мера гравитационных свойств вещества. В методологическом плане целесообразно обсудить вопрос об открытии и проверке закона всемирного тяготения; вернуться к причине образования приливов и отливов на Земле. Используя второй закон Ньютона, закон всемирного тяготения и формулу нормального ускорения, вывести формулу для расчета первой космической скорости. Если есть возможность, то рассмотреть вопрос о типах орбит и движении искусственных спутников Земли. Примеры решения задач приведены в учебнике. Можно рекомендовать задачу типа: если динамометр расположен на полюсе Земли в точке 1, то указатель устанавливается у деления 10 (рис. 8). Где установится указатель динамометра, если его поместить в точке 2, расположенной на высоте, равной радиусу Земли? Ответ обоснуйте.

Урок 20. Сила тяжести. Свободное падение тел. Сила тяжести на различных планетах Солнечной системы. Задачи урока: продолжить формирование понятия ╚сила╩; вывести формулу расчета силы тяжести. Основное содержание. Используя закон всемирного тяготения, вывести формулу расчета силы тяжести: . Пояснить физический смысл величин, входящих в формулу. Обратить внимание на то, что: 1) сила тяжести ≈ сила гравитационной природы; 2) значение ускорения свободного падения зависит от широты местности; 3) для разных планет Солнечной системы значение ускорения свободного падения различно. Свободное падение тел ≈ частный случай движения тела под действием силы тяжести. Используя уравнения для равноускоренного движения, вывести формулы для расчета времени падения тела и высоты, с которой падает тело. 74

Актуализировать знания учащихся о геотропизме (влияние силы тяжести на живые организмы), полученные в курсе естествознания. Обсудить задачу типа: если динамометр расположен на полюсе Земли в точке 1, то указатель устанавливается у деления 18 (рис. 9). Где бы установился указатель динамометра, если бы поместили динамометр на полюсе Луны? Ускорение свободного падения на Луне g ≈ 1,6 м/с2. Урок 21. Сила упругости. Закон Гука. Задачи урока: продолжить формирование понятия ╚сила╩, умений формулировать гипотезу и проверять ее экспериментально. Оборудование для экспериментального задания: резиновый жгут (для авиамоделей), штатив с лапкой, бумажная чашечка, набор гирь массой 2, 4, 6, 8 г, измерительная линейка. Основное содержание. При выполнении экспериментального задания ╚Исследование зависимости удлинения резины от силы упругости╩ учащиеся должны убедиться в том, что сила упругости прямо пропорциональна деформации тела. Записать закон Гука для упругих деформаций: ; пояснить величины, входящие в эту формулу, и физический смысл знака ╚минус╩. Объяснить, что сила упругости ≈ сила электромагнитной природы (сумма межмолекулярных или межатомных сил, возникающих при деформации тела). Обратить внимание на то, что электромагнитное взаимодействие может приводить как к притяжению, так и к отталкиванию между телами; электромагнитное взаимодействие имеет бесконечно большой радиус действия. Поскольку в разделе ╚Молекулярная физика╩ учащиеся ознакомились с законом Гука для упругих деформаций: , то здесь можно показать, что коэффициент упругости зависит от упругих свойств материала, его первоначальной длины, площади поперечного сечения образца. Урок 22. Вес тела. Невесомость. Задачи урока: продолжить формирование понятия ╚сила╩; углубить знания о весе тела. Демонстрации: 1. Вес тела, движущегося с ускорением по вертикали. 2. Невесомость. Основное содержание. Объяснить: 1. Вес тела ≈ сила электромагнитной природы. 2. Вес приложен к опоре или поднесу. Используя первый, второй и третий законы Ньютона, вывести формулу расчета веса тела при движении тела вверх и вниз с ускорением а < g , при движении вниз с ускорением а = g. Объяснить причину невесомости. С помощью демонстрационного эксперимента показать изменение веса при ускоренном движении тела по вертикали, состояние невесомости (опыты 28 и 29 из 75

пособия: Ш а х м а е в Н. М., Ш и л о в В. Ф. Физический эксперимент в средней школе. ≈ М.: Просвещение, 1989). Обсудить вопрос: невесомость и ее влияние на живой организм. Урок 23. Сила трения. Задачи урока: продолжить формирование понятия ╚сила╩; углубить знания о силе трения. Демонстрации: 1. Силы трения покоя и скольжения. 2. Законы сухого трения. 3. Трение качения. Основное содержание. Актуализировать знания учащихся о силе трения, полученные в курсе естествознания: причины возникновения силы трения, виды сил трения (трение покоя, скольжения, качения), проявление трения в природе, технике и быту. Используя демонстрационный эксперимент, показать: 1) существование силы трения покоя, что сила трения покоя больше силы трения скольжения; 2) законы сухого трения (независимость силы трения скольжения от площади соприкасающихся поверхностей, зависимость от материала трущихся поверхностей); 3) что сила трения качения меньше силы трения скольжения (опыты 32, 33 и 34 из пособия: Ш а х м а е в Н. М., Ш и л о в В. Ф. Физический эксперимент в средней школе. ≈ М.: Просвещение, 1989). Ознакомить с формулой расчета силы трения: ; пояснить величины, входящие в эту формулу. Обратить внимание на то, что сила трения ≈ сила электромагнитной природы; сила трения, приложенная к телу, направлена противоположно движению тела. Рассмотреть форму записи расчета силы трения, когда тело находится на горизонтальной поверхности и на наклонной плоскости. Примеры решения задач приведены в учебнике. Урок 24. Лабораторная работа 3 ╚Измерение коэффициента трения скольжения╩. Задачи урока: продолжить формирование умений проводить эксперимент и объяснять его результаты. Основное содержание. Описание лабораторной работы приведено в учебнике. Урок 25. Импульс тела. Закон сохранения импульса. Задачи урока: ввести понятия ╚импульс тела╩, ╚импульс силы╩, ╚замкнутая система тел╩; ознакомить с законом сохранения импульса. Демонстрации: 1. Квазиизолированные системы. 2. Импульс силы. 3. Импульс тела. 4. Закон сохранения импульса. Основное содержание. На данном уроке впервые учащиеся знакомятся с понятием ╚изолированная (замкнутая) система╩ ≈ идеализация, широко используемая в науке. Применяя демонстрационный эксперимент, проиллюстрировать квазизамкнутые системы; показать зависимость импульса силы от действующей силы и времени ее действия; 76

создать предпосылку для введения понятия импульса тела; показать, что в изолированной системе векторная сумма импульсов взаимодействующих тел остается постоянной (опыты 35, 36, 37 и 38 из пособия: Ш а х м а е в Н. М., Ш и л о в В. Ф. Физический эксперимент в средней школе. ≈ М.: Просвещение, 1989). Вывести закон сохранения импульса, дать его формулировку и математическую запись, обсудить вопрос об условии применимости закона. При решении задач чаще удобна запись закона сохранения импульса: . Используя эту запись, привести алгоритм решения задачи: выбор замкнутой системы тел, запись закона сохранения импульса в векторной форме и в проекциях на координатную ось. Урок 26. Реактивное движение. Задачи урока: ознакомить с проявлением закона сохранения импульса. Демонстрации: 1. Реактивное движение. 2. Полет ракеты. 3. Слайды, диапозитивы, фрагменты диафильмов. Основное содержание. Реактивное движение ≈ проявление закона сохранения импульса. Особенности реактивного движения. Использование реактивного движения (ракет) в освоении космического пространства. Идеи К. Э. Циолковского об использовании ракет для космических полетов. Запуск первого искусственного спутника Земли. Первый полет человека в космическом пространстве. Часть урока можно посвятить обсуждению вопроса: космические экспедиции в Солнечной системе ≈ исследования Луны, Меркурия, Венеры, Марса и его спутников, Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна. Вызывает большой интерес у учащихся обсуждение вопроса: живые организмы, использующие принцип реактивного движения при передвижении. Урок 27. Механическая работа. Мощность. Задачи урока: ознакомить с общей формулой работы; мощность ≈ быстрота совершения работы. Основное содержание. Актуализировать знания учащихся из курса естествознания: формула расчета работы, единица работы ― джоуль (Дж). Дать формулировку работы, записать общую формулу расчета работы: . Пояснить величины, входящие в эту формулу; работа ≈ скалярная величина. Обсудить вопрос о том, в каком случае работа положительна, отрицательна, равна нулю. Результаты обсуждения оформить в виде таблицы.

77

Дать определение мощности, записать формулу расчета: N = A/t, ввести единицу мощности. Вывести формулу для вычисления мощности, когда известны действующая сила и скорость движения тела: N = Fυ. Урок 28. Энергия. Потенциальная и кинетическая энергия. Задачи урока: углубить знания об энергии; ознакомить с формулами расчета потенциальной и кинетической энергии тела. Демонстрации: 1. Потенциальная энергия поднятого тела и деформированной пружины. 2. Кинетическая энергия скатывающегося шара. Основное содержание. Актуализировать знания учащихся об энергии, полученные в курсе естествознания: энергия ≈ способность тела совершать работу, единица энергии ≈ джоуль (Дж), виды энергии ≈ потенциальная и кинетическая, преобразование одного вида энергии в другой (на примерах). Используя демонстрационный эксперимент (опыты 81 и 82 из пособия: Демонстрационные опыты по физике в 6≈7 классах средней школы / Под ред. А. А. Покровского. ≈ М.: Просвещение, 1970), вывести формулы расчета потенциальной ( , ) и кинетической ( ) энергии тела. Обратить внимание на необходимость выбора нулевого уровня потенциальной энергии при расчете потенциальной энергии тела; энергия ≈ скалярная величина, потенциальная энергия может быть отрицательной величиной, кинетическая энергия всегда положительная величина. Урок 29. Закон сохранения механической энергии. Задачи урока: ознакомить с преобразованием одного вида механической энергии в другой; вывести закон сохранения механической энергии.

78

Демонстрации: 1. Переход потенциальной энергии в кинетическую и обратно. 2. Принцип действия водяного тарана. 3. Изменение механической энергии при совершении работы. Основное содержание. С помощью демонстрационного эксперимента (опыты 83 и 84 из пособия: Демонстрационные опыты по физике в 6≈7 классах средней школы / Под ред. А. А. Покровского. ≈ М.: Просвещение, 1970, или опыт 43 из пособия: Демонстрационный эксперимент по физике в средней школе / Под ред. А. А. Покровского. ≈ М.: Просвещение, 1978. ≈ Ч. 1) показать преобразование потенциальной энергии тела в кинетическую и обратно. Вывести закон сохранения механической применимости ≈ замкнутая система тел.

энергии,

пояснив

условия

его

Пояснить, что в условиях реального опыта изменение механической энергии всегда больше совершенной работы (опыт 42 из пособия: Ш а х м а е в Н. М., Ш и л о в В. Ф. Физический эксперимент в средней школе. ≈ М.: Просвещение, 1989). Это связано с тем, что часть энергии системы необратимо преобразуется во внутреннюю энергию системы (из-за наличия трения, а также из-за неупругих деформаций). Урок 30. Лабораторная работа 4 ╚Изучение закона сохранения механической энергии╩. Задачи урока: продолжить формирование умений проводить эксперимент и объяснять его результаты. Основное содержание. Описание работы приведено в учебнике. Урок 31. Повторительно-обобщающий урок. Задачи урока: систематизировать материал темы. Основное содержание. При систематизации материала целесообразно: 1) обратить внимание на то, что механика изучает движение и взаимодействие тел. Признак механического движения ≈ изменение положения тела (или частей этого тела) в пространстве относительно других тел, условно принимаемых за неподвижные. Признак взаимодействия тел в инерциальных системах отсчета ≈ изменение скорости тел или их деформация. Физические величины, характеризующие движение: скорость, импульс, кинетическая энергия. Физические величины, характеризующие взаимодействие тел: сила, энергия взаимодействия (потенциальная энергия), численное значение которой зависит от выбора нулевого уровня потенциальной энергии; 2) обсудить схему:

79

3) заполнить таблицу. Классификация сил

80

Урок 32. Контрольная работа по теме ╚Механическое движение╩. Основное содержание. Текст контрольной работы приведен в пособии ╚Физика, 8. Карточки-задания╩. Уроки 33≈40. Резерв учителя, работающего на базе курса ╚Естествознание, 5≈6╩.

81

2. ПОУРОЧНЫЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ТЕМЕ ╚РАВНОВЕСИЕ ТЕЛ. ДАВЛЕНИЕ╩ (7 ч на базе курса 10 ч на базе курса ╚Естествознание, 5≈6╩)

╚Естествознание,

5≈7╩;

Урок 1. Условия равновесия тел. Центр тяжести и устойчивость тел. Задачи урока: ознакомить с условиями равновесия тел, со способом определения центра тяжести плоской фигуры. Демонстрации: 1. Правило моментов. 2. Применение правила моментов. 3. Равновесие тел под действием силы тяжести. Оборудование для экспериментального задания: лист картона, отвес, карандаш. Основное содержание. Опираясь на демонстрационный эксперимент (опыты 37, 38 и 39 из пособия: Демонстрационный эксперимент по физике в средней школе / Под ред. А. А. Покровского. ≈ М.: Просвещение, 1978. ≈ Ч. 1), обсудить вопрос о равновесии тел под действием силы тяжести, ввести условия равновесия тел: 1. Невращающееся тело находится в равновесии, если геометрическая сумма сил, приложенных к телу, равна нулю ( ). 2. Тело, имеющее неподвижную ось вращения, находится в равновесии, если алгебраическая сумма моментов всех приложенных к телу сил относительно оси ). Обратить внимание на то, в каком случае момент силы вращения равна нулю ( считается положительным, в каком ≈ отрицательным; что такое плечо силы. Выполнить экспериментальное задание ╚Определение центра тяжести плоской фигуры╩. Урок 2. Условия равновесия рычага. Лабораторная работа ╚Изучение равновесия рычага под действием приложенных к нему сил╩. Задачи урока: ознакомить с условием равновесия рычага; продолжить формирование умений проводить эксперимент и объяснять его результаты. Демонстрации: равновесие сил и равенство работ на рычаге. Основное содержание. Рычаг как простой механизм (опыт 77 из пособия: Демонстрационные опыты по физике в 6≈7 классах средней школы / Под ред. А. А. Покровского. ≈ М.: Просвещение, 1970). Условие равновесия:

.

В справедливости условия равновесия рычага учащиеся убеждаются при выполнении лабораторной работы, описанной в учебнике. Урок 3. Простые механизмы ≈ блок. Задачи урока: продолжить ознакомление с простыми механизмами.

82

Демонстрации: 1. Инструменты, приборы, в которых используется рычаг. 2. Диапроекция с изображением использования рычага в теле человека. 3. Применение закона равновесия рычага к блоку. Основное содержание. Определение выигрыша в силе при работе ножницами, кусачками и другими инструментами. Устройство рычажных весов, пробочного пресса, щипцов для раскалывания орехов. Рычаги в теле человека. Неподвижный и подвижный блоки (опыт 78 из пособия: Демонстрационные опыты по физике в 6≈7 классах средней школы / Под ред. А. А. Покровского. ≈ М.: Просвещение, 1970). Равенство работ при использовании простых механизмов. Сущность ╚золотого правила╩ механики. Урок 4. Простые механизмы ≈ наклонная плоскость. КПД простого механизма. Решение задач. Задачи урока: ознакомить с формулой КПД простого механизма. Демонстрации: работа сил на наклонной плоскости. Коэффициент полезного действия. Основное содержание. Ввести понятие о полезной и полной работе. КПД простого механизма. Наклонная плоскость, определение ее КПД. Используется демонстрационный эксперимент (опыт 80 из пособия: Демонстрационные опыты по физике в 6≈7 классах средней школы / Под ред. А. А. Покровского. ≈ М.: Просвещение, 1970). Решение задач на использование условия равновесия рычага, КПД простого механизма. Урок 5. Давление. Закон Паскаля. Задачи урока: ознакомить гидростатическим давлением.

с

передачей

давления

газами

и

жидкостями

Демонстрации: 1. Передача давления газами и жидкостями. 2. Сила давления на дно сосуда. 3. Давление жидкости на стенки сосуда. 4. Устройство и действие водопровода. Основное содержание. Актуализировать знания учащихся о давлении: атмосферное давление и его измерение, силовое давление и формула расчета, единица давления ≈ паскаль (Па). Используя опыт 39 из пособия: Демонстрационные опыты по физике в 6≈7 классах средней школы / Под ред. А. А. Покровского. ≈ М.: Просвещение, 1970, ознакомить с особенностями передачи давления газами и жидкостями. Сформулировать закон Паскаля. Опираясь на демонстрационный эксперимент (опыты 41 и 42 из пособия: Демонстрационные опыты по физике в 6≈7 классах средней школы / Под ред. А. А. Покровского. ≈ М.: Просвещение, 1970), обсудить вопросы: свободная поверхность жидкости, наличие давления внутри жидкости и его возрастание с глубиной, существование давления сверху и снизу, одинаковость давлений на одном и том же уровне по всем направлениям. Ознакомить с формулой расчета гидростатического давления, пояснить величины, входящие в нее.

83

Урок 6. Собирающие сосуды. Водопровод. Гидравлический пресс. Задачи урока: ознакомить с примерами сообщающихся сосудов. Демонстрации: 1. Равновесие жидкости в сообщающихся сосудах. 2. Устройство и действие гидравлического пресса. Расположение уровней однородной жидкости в сообщающихся сосудах. Примеры сообщающихся сосудов. Применение сообщающихся сосудов ≈ шлюзы, водопровод. Обсуждение этих вопросов проиллюстрировать опытами 44 и 46 из пособия: Демонстрационные опыты по физике в 6≈7 классах средней школы / Под ред. А. А. Покровского. ≈ М.: Просвещение, 1970. Объяснить устройство и принцип действия гидравлического пресса, каким образом с помощью пресса получают выигрыш в силе. Урок 7. Решение задач. Кратковременная контрольная работа по теме ╚Равновесие тел. Давление╩. Основное содержание. Текст контрольной работы приведен в пособии ╚Физика, 8. Карточки-задания╩. Урок 8≈10. Резерв учителя, работающего на базе курса ╚Естествознание, 5≈6╩

84

3. ПОУРОЧНЫЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ТЕМЕ ╚МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ╩ (10 ч на базе курса 13 ч на базе курса ╚Естествознание, 5≈6╩)

╚Естествознание,

5≈7╩;

Урок 1. Колебательное движение. Свободные колебания нитяного и пружинного маятников. Задачи урока: ознакомить с примерами колебательных движений; ввести понятие ╚свободные колебания╩. Демонстрации: 1. Примеры колебательных движений. 2. Осциллограмма колебаний. 3. Затухание свободных колебаний. Основное содержание. Опираясь на демонстрационный эксперимент (опыты 46 и 47 из пособия: Ш а х м а е в Н. М., Ш и л о в В. Ф. Физический эксперимент в средней школе. ≈ М.: Просвещение, 1989), ввести понятие механического колебания, обсудить свойства, которыми обладают колебательные системы (наличие состояния устойчивого равновесия; после выведения системы из состояния устойчивого равновесия возникает сила, возвращающая систему в это состояние; инертность колеблющегося тела). Продемонстрировать колебания нитяного и пружинного маятников. Показать способ записи осциллограммы колебаний. Ввести понятие ╚свободные колебания╩ и обратить внимание на то, что свободные колебания являются затухающими. Урок 2. Характеристики колебаний. Решение задач. Задачи урока: ознакомить с основными характеристиками колебаний. Демонстрации: 1. Амплитуда свободных колебаний. 2. Частота и период свободных колебаний. Основное содержание. Ознакомить с основными характеристиками колебаний: амплитуда, период, частота, энергия. Анализируя формулы расчета периода колебаний нитяного и пружинного маятников, подвести к выводу: период колебаний зависит от параметров колебательной системы. Решить задачи на расчет периода и частоты колебаний нитяного и пружинного маятников. Урок 3. Лабораторная работа ╚Изучение колебаний нитяного маятника╩. Основное содержание. Описание работы приведено в учебнике. Урок 4. Превращение энергии при колебательном движении. Решение задач. Задачи урока: показать применение закона сохранения энергии для свободных механических колебаний. Демонстрации: преобразование энергии в процессе свободных колебаний. 85

Основное содержание. Актуализировать знания учащихся о потенциальной и кинетической энергии, законе сохранения механической энергии. Убедить, что при отсутствии сил трения максимальное значение потенциальной энергии равно максимальному значению кинетической энергии: зависимость энергии колеблющегося тела от квадрата амплитуды координаты (или квадрата амплитуды скорости колебаний). Урок 5. Вынужденные колебания. Механический резонанс и его роль в технике. Задачи урока: выявить условия, при которых возникают вынужденные колебания, условия возникновения резонанса. Демонстрации: 1. Примеры вынужденных колебаний. 2. Амплитуда вынужденных колебаний. 3. Явление резонанса. 4. Способы устранения резонансных колебаний. Основное содержание. Опираясь на демонстрационный эксперимент (опыты 53, 54, 56 и 57 из пособия: Ш а х м а е в Н. М., Ш и л о в В. Ф. Физический эксперимент в средней школе. ≈ М.: Просвещение, 1989), показать, что вынужденные колебания возникают в результате непрерывного действия на систему периодической силы; амплитуда вынужденных колебаний зависит от амплитуды вынуждающей силы, трения системы, частоты вынужденных колебаний; условия возникновения резонанса; способы устранения резонансных колебаний. Часть урока посвятить обсуждению вопроса о применении резонанса и случаях нежелательного проявления его. Урок 6. Распространение колебаний в упругой среде. Продольные и поперечные волны. Задачи урока: объяснить механизм возникновения колебаний частиц в среде. Демонстрации: 1. Наблюдение поперечных волн. 2. Наблюдение продольных волн. Основное содержание. Ввести понятие волны. Используя демонстрационный эксперимент (опыты 58 и 59 из пособия: Ш а х м а е в Н. М., Ш и л о в В. Ф. Физический эксперимент в средней школе. ≈ М.: Просвещение, 1989), показать распространение колебаний в среде. Знания об особенностях сил взаимодействия между частицами позволяют объяснить механизм возникновения продольной и поперечной волн. Урок 7. Характеристики волн. Задачи урока: ознакомить с основными характеристиками волн. Основное содержание. Характеристики волн ≈ скорость распространения, длина волны, частота волны. Формула связи скорости распространения и длины волны. Обратить внимание на различную скорость распространения поперечных и продольных волн.

86

Рис. 22. Сейсмическое зондирование земного шара

На этом уроке целесообразно обратить внимание на использование продольных и поперечных волн в исследовании внутреннего строения Земли. На рисунке 22 показан разрез Земли и ╚прохождение╩ волн. Комментарий к рисунку может быть следующим. При землетрясениях или взрывах в теле Земли возникают поверхностные (L) сейсмические волны, продольные волны (Р) и поперечные волны (S). (Из анализа рисунка учащиеся могут сделать вывод о том, что продольные волны проникают ╚глубже╩, внутрь планеты.) Волны отражаются от границ между пластами пород разного типа и преломляются на этих границах. Испытав преломление и отражение в недрах планеты, продольные и поперечные волны регистрируются сейсмографами в различных точках земной поверхности. Скорость распространения волн зависит от плотности и упругих свойств среды, в которой они распространяются. Характер преломления сейсмических волн в недрах Земли указывает на изменение с глубиной плотности вещества и других его характеристик. Поскольку поперечные волны в жидкости не распространяются, то глубина их проникновения в недра Земли позволила выделить три основные части: кору, мантию и ядро. Граница между ядром и мантией наиболее отчетливая. Она сильно отражает продольные и поперечные волны, преломляет продольные волны. Ниже этой границы скорость продольных волн резко падает, а плотность вещества возрастает от 5600 до 10 000 кг/м3. Поперечные волны ядро вообще не пропускает. Это означает, что вещество там находится в жидком состоянии. В 30-е гг. сейсмологи установили, что у Земли есть и внутреннее, твердое ядро. Урок 8. Звуковые волны. Скорость звука. Громкость звука. Высота тона. Эффект Доплера. Задачи урока: продолжить формирование знаний о характеристиках звука. Демонстрации: 1. Источники звука. 2. Приемники звука. 3. Необходимость упругой среды для передачи звуковых колебаний. 4. Характеристики звука. Основное содержание. Актуализировать знания учащихся о звуке, полученные ими в курсе естествознания: источники звука, частота как характеристика звука, процесс распространения звука (наличие источника звука, передающей среды и приемника звука). Повторение материала необходимо сопроводить демонстрациями (опыты 62, 63, 64 из 87

пособия: Ш а х м а е в Н. М., Ш и л о в В. Ф. Физический эксперимент в средней школе. ≈ М.: Просвещение, 1989). На этом уроке объяснить механизм распространения звука, обратив внимание: звуковые волны ≈ продольные волны. Используя демонстрационный эксперимент, ввести характеристики звука: громкость и высота тона. Изменение тона звука связано с эффектом Доплера. Эффект Доплера ≈ изменение частоты колебаний, воспринимаемых наблюдателем, при движении источника колебаний и наблюдателя относительно друг друга. Возникновение эффекта Доплера объяснить на примерах: изменение тона звука обгоняющего нас гудящего поезда или пролетающего самолета. В классах с хорошей подготовкой учащихся можно ознакомить с формулой изменения частоты при удалении и приближении источника звука. Урок 9. Решение задач. Задачи урока: сформировать умения решать задачи на использование формул расчета периода колебаний маятников, связи скорости волн и частоты. Основное содержание. Типы задач приведены в учебнике. Урок 10. Контрольная работа по теме ╚Механические колебания и волны╩. Основное содержание. Текст контрольной работы приведен в пособии ╚Физика, 8. Карточки-задания╩. Уроки 11≈13. Резерв учителя, работающего на базе курса ╚Естествознание, 5≈6. Уроки 64≈65 (на базе курса ╚Естествознание, 5≈6╩), уроки 98≈99 (на базе курса ╚Естествознание, 5≈7╩) ≈ обобщающие занятия ╚Механика и окружающая среда╩. Уроки 66≈68 (на базе курса ╚Естествознание, 5≈6╩), уроки 100≈102 (на базе курса ╚Естествознание, 5≈7╩) ≈ резерв учителя.

88

ГЛАВА 5. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАЗДЕЛАМ ╚ЭЛЕКТРОДИНАМИКА╩ И ╚АТОМ И АТОМНОЕ ЯДРО╩ (9 КЛАСС) В основной школе начинается изучение основ классической электродинамики, составными частями которой являются макроскопическая электродинамика (свойства электрического, магнитного и электромагнитного полей, а также законы постоянного тока) и классическая электронная теория (на примере электрического тока в металлах). При изучении электростатического поля вводится понятие ╚электрический заряд╩, продолжается формирование представлений о дискретности свойств вещества на примере дискретности заряда. Это позволяет заложить основы для понимания одной из существенных особенностей микромира, подготовить к раскрытию идеи квантования в атомной и ядерной физике (в рамках изучения этих вопросов в средней школе). Рассмотрение взаимодействия электрических зарядов позволяет ознакомить с фундаментальными законами природы: законом сохранения электрического заряда и законом Кулона. В разделе ╚Электродинамика╩ учащиеся знакомятся с понятием ╚поле╩: при изучении электростатики дается представление об электростатическом поле и его характеристиках (напряженности и потенциале); при изучении постоянного тока ≈ о магнитостатическом поле и его характеристике (индукции магнитного поля), затем об электромагнитном поле и электромагнитных волнах, их характеристиках и свойствах. Рассмотрение электромагнитных волн позволяет ознакомить учащихся со шкалой электромагнитных излучений, с источниками, свойствами и применением различных диапазонов длин волн. Впервые в основной школе рассматривается свет как электромагнитная волна. Изучение законов отражения и преломления света позволяет объяснить принцип действия различных оптических систем: плоское зеркало, фотоаппарат, лупа, микроскоп, линзовый телескоп (телескоп-рефрактор). В разделе ╚Атом и атомное ядро╩ продолжается формирование представлений о дискретности свойств вещества; рассматривается протонно-нейтронная модель атомного ядра; дается представление о ядерных силах, радиоактивности и свойствах радиоактивного излучения. Изучение деления тяжелых атомных ядер позволяет ознакомить учащихся с принципом работы атомного реактора; изучение синтеза атомных ядер дает возможность показать, что термоядерные реакции ≈ источник энергии Солнца и звезд. Экологический аспект разделов ╚Электродинамика╩ и ╚Атом и атомное ядро╩ раскрывается на различных примерах: влияние радиоактивного излучения на жизнедеятельность организмов, предельно допустимые значения радиоактивного излучения; влияние естественных и искусственных электромагнитных полей (волн), ионизирующих излучений на здоровье человека; последствия работы атомных электростанций. Основные задачи раздела ╚Электродинамика╩:

89

углубить знания о дискретном строении вещества: дискретность электрического заряда; электрон и протон, их характеристики (заряд, масса); углубить представления о взаимодействии света с веществом: поглощение, отражение, преломление; ознакомить с основными положениями электронной проводимости металлов, с явлением электромагнитной индукции; ввести понятия: электрическое, магнитное и электромагнитное поля, характеристики электрического и магнитного полей (напряженность электрического поля, индукция магнитного поля), электромагнитная волна, сила тока, электрическое напряжение, электрическое сопротивление, работа и мощность электрического тока; ознакомить с силовым действием магнитного поля на проводник с током и его использованием в электроизмерительных приборах (амперметр, вольтметр) и в электрических двигателях постоянного тока; изучить закон Кулона, закон Ома для участка цепи, закономерности последовательного и параллельного соединения проводников, закон электромагнитной индукции Фарадея, закон преломления света; ознакомить с формулами расчета: работы по перемещению заряда в электрическом поле, разности потенциалов, силы тока, сопротивления проводника из известного материала по его длине и площади поперечного сечения, работы и мощности электрического тока, количества теплоты, выделяемого проводником с током; ознакомить с принципом действия лупы, микроскопа, телескопа-рефрактора; показать применение в быту и технике электродвигателей постоянного тока, генераторов постоянного тока, плоских зеркал, линз; на примерах показать влияние естественных и искусственных электромагнитных полей (волн), ионизирующих излучений на здоровье человека. В результате изучения раздела ╚Электродинамика╩ учащиеся должны: выдвигать гипотезу на основе фактов, наблюдений и экспериментов, обосновывать свою точку зрения, высказывать суждения, делать прогноз, проводить анализ и оценку; применять основные положения электронной теории для объяснения электризации тел при соприкосновении, существования проводников и диэлектриков, электрического тока в металлах, причины электрического сопротивления, нагревания проводников с током; знать источники электростатического и магнитного полей, способы их обнаружения; описывать изменения и преобразования энергии при анализе нагревания проводников с током, преобразования энергии в электрогенераторе и электронагревательном приборе; описывать взаимодействие заряженных тел, взаимодействие магнитов, действие электрического и магнитного полей на заряженные частицы, явление электромагнитной индукции; 90

решать задачи на закон Кулона, закон Ома для участка цепи, на закономерности последовательного и параллельного соединения проводников; с применением формул расчета работы по перемещению заряда в электрическом поле, силы тока, сопротивления проводника, работы и мощности электрического тока, количества теплоты, выделяемого проводником с током; рассчитывать стоимость израсходованной электроэнергии (при известном тарифе); чертить схемы простейших электрических цепей, собирать электрическую цепь по схеме; представлять результаты измерений в виде таблиц, графиков и описывать полученные зависимости; определять цену деления, предел измерения и инструментальную погрешность амперметра, вольтметра; пользоваться реостатом, реохордом, амперметром, вольтметром; строить изображение точки и предмета, даваемое плоским зеркалом и линзой; получать изображение предмета с помощью собирающей линзы и измерять фокусное расстояние собирающей линзы; объяснять принцип действия электродвигателя постоянного тока, фотоаппарата; приводить примеры использования электромагнитной индукции; проявления, использования, учета явлений отражения и преломления света, электромагнитных волн разных диапазонов; пользоваться табличными данными, извлекать информацию из различных источников. Основные задачи раздела ╚Атом и атомное ядро╩: углубить знания о дискретном строении вещества: строение атомного ядра, нейтрон и его характеристика (масса); ознакомить с экспериментальным доказательством сложного строения атома (опыт Резерфорда), моделью строения атома, составом ядер атомов, видами радиоактивного излучения, расщеплением некоторых массивных ядер под действием нейтронов; ознакомить с расчетом энергии при делении массивных ядер; ознакомить с устройством атомной электростанции по аналогии с обычной тепловой электростанцией, в которой роль топки играет атомный реактор; ввести представления о термоядерных реакциях, показать, что термоядерные реакции ≈ источник энергии Солнца и звезд; привести примеры влияния радиоактивного излучения на жизнедеятельность организмов, дать представление о предельно допустимых значениях радиоактивного 91

излучения, привести примеры влияния ионизирующих излучений на здоровье человека, показать возможные последствия работы АЭС. В результате изучения раздела ╚Атом и атомное ядро╩ учащиеся должны: определять состав атомов и атомных ядер по массовому и зарядовому числам; описывать радиоактивность, деление и синтез атомных ядер; иметь представления о радиоактивности, поглощенной дозе излучения и ее биологическом действии; приводить примеры экологических последствий работы атомных станций.

92

1. ПОУРОЧНЫЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ТЕМЕ ╚ЭЛЕКТРОСТАТИКА╩ (10 ч + 2 ч) Урок 1. Электрический заряд. Дискретность электрического заряда. Электрон и протон. Задачи урока: углубить знания об электрическом заряде; продолжить формирование представлений о дискретности свойств вещества. Демонстрации: 1. Электризация тел. 2. Взаимодействие наэлектризованных тел. 3. Устройство и принцип действия электрометра. 4. Делимость электрического заряда. Основное содержание. Актуализировать знания учащихся об электризации тел трением, о взаимодействии заряженных тел. Беседу сопроводить демонстрациями (опыты 94 и 97 из пособия: Ш а х м а е в Н. М., Ш и л о в В. Ф. Физический эксперимент в средней школе. ≈ М.: Просвещение, 1989). Для фронтального эксперимента предложить выполнение работы ╚Исследование электризации различных тел╩. Первое понятие электродинамики ≈ электрический заряд. Электрический заряд определяется как свойство частиц, проявляющееся в их электромагнитном взаимодействии. В соответствии с современными представлениями электрический заряд есть свойство ряда элементарных частиц, а также свойство тел, в которых заряды этих частиц не уравновешены. Электрический заряд не может быть сколь угодно малым. Наименьший заряд, существующий в природе, ≈ это так называемый элементарный заряд. Элементарный положительный заряд равен заряду протона, а отрицательный ≈ заряду электрона. Заряд любого тела ≈ целое кратное от элементарного заряда. Ознакомить с характеристиками электрона и протона: массой и зарядом. После рассмотрения вопроса о взаимодействии наэлектризованных тел ознакомить с устройством и действием электрометра, затем продемонстрировать делимость электрического заряда (опыты 98 и 99 из пособия: Ш а х м а е в Н. М., Ш и л о в В. Ф. Физический эксперимент в средней школе. ≈ М.: Просвещение, 1989). Урок 2. Закон сохранения электрического заряда. Электронейтральность тел. Задачи урока: ознакомить с законом проиллюстрировать электронейтральность тел.

сохранения

электрического

заряда;

Демонстрации: 1. Два рода электрических зарядов. 2. Одновременная электризация обоих соприкасающихся тел. Основное содержание. Ознакомить с формулировкой, математической записью и условием применимости закона сохранения электрического заряда. С помощью демонстрационного эксперимента показать, что при соприкосновении двух тел на одном появляется положительный, а на другом ≈ равный ему отрицательный электрический заряд (опыты 102 и 103 из пособия: Ш а х м а е в Н. М., Ш и л о в В. Ф. Физический эксперимент в средней школе. ≈ М.: Просвещение, 1989). Урок 3. Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. 93

Задачи урока: ввести понятие точечного заряда, ознакомить с законом взаимодействия неподвижных зарядов ≈ законом Кулона. Демонстрации: иллюстрация справедливости закона Кулона. Основное содержание. Обосновать введение точечного заряда. Ознакомить с формулировкой, математической записью и условиями применимости закона Кулона. Закон Кулона рассмотреть только для вакуума. С помощью демонстрационного эксперимента показать справедливость закона (опыт 108 из пособия: Ш а х м а е в Н. М., Ш и л о в В. Ф. Физический эксперимент в средней школе. ≈ М.: Просвещение, 1989). Урок 4. Решение задач на закон Кулона. Задачи урока: сформировать умение решать расчетные и качественные задачи на расчет силы взаимодействия между неподвижными электрическими зарядами. Основное содержание. Начать урок можно с обсуждения ответа на вопрос: в чем сходство и различие закона Кулона и закона всемирного тяготения? Для выполнения задания сравнить: а) форму записи закона (математическое выражение закона); б) зависимость сил от расстояния между телами (зарядами); в) условия применимости законов; г) точки приложения и направления сил; д) природу сил. Примеры задач приведены в учебнике. Урок 5. Электростатическое поле. Напряженность электрического поля. Задачи урока: обсудить вопрос о материальности электрического поля; ввести силовую характеристику поля ≈ напряженность. Демонстрации: проявление электростатического поля. Основное содержание. Со всяким заряженным телом связано электрическое поле. Основное свойство этого поля состоит в том, что на любое заряженное тело, помещенное в это поле, оно действует с определенной силой. Реальность проявления электростатического поля можно продемонстрировать, используя опыт 109 из пособия: Ш а х м а е в Н. М., Ш и л о в В. Ф. Физический эксперимент в средней школе. ≈ М.: Просвещение, 1989. Записать формулу расчета напряженности электрического поля; пояснить величины, входящие в эту формулу; ввести единицу напряженности. Обсудить вопрос: почему напряженность является силовой характеристикой электрического поля? Ввести представление об однородном и неоднородном электрическом поле. Научить учащихся решать простейшие задачи на расчет силы, действующей на заряд, напряженности поля или заряда. Урок 6. Графическое изображение электрического поля. Задачи урока: ввести понятие ╚линия напряженности электрического поля╩; ознакомить с графическим изображением поля.

94

Основное содержание. Ознакомить с графическим изображением поля положительного и отрицательного зарядов, системы положительного и отрицательного зарядов, системы одноименных зарядов, системы двух бесконечно длинных разноименно заряженных пластин. Обратить внимание на то, что линии напряженности ≈ графическая модель поля; линии напряженности электрического поля имеют начало и конец. Предложить выполнить экспериментальное задание ╚Изучение электрического поля заряженных тел╩. Урок 7. Работа по перемещению заряда в электрическом поле. Задачи урока: вывести формулу расчета работы по перемещению заряда в электрическом поле; обсудить вопрос о потенциальности поля. Основное содержание. Используя формулу расчета работы в механике, вывести формулу расчета работы по перемещению заряда в электрическом поле: A = ╠ qEd. Пояснить величины, входящие в эту формулу; ввести единицу работы. Обсудить признаки потенциальности электростатического поля: 1. Работа по перемещению электрического заряда не зависит от формы траектории, а зависит от начального и конечного положения заряда. 2. Работа по замкнутой траектории равна нулю. Решить простейшие расчетные и качественные задачи по определению работы по перемещению заряда из одной точки поля в другую. Урок 8. Потенциал. Разность потенциалов. Задачи урока: ознакомить с энергетической характеристикой электростатического поля ≈ потенциалом; ввести понятие ╚разность потенциалов╩. Демонстрации: измерение разности потенциалов. Основное содержание. Ввести понятие ╚потенциал╩; обсудить вопрос о том, почему потенциал ≈ энергетическая характеристика поля. Обсудить вопрос: потенциал каких точек считается равным нулю? Записать формулировку, математическую запись разности потенциалов; ввести единицу разности потенциалов. Демонстрационный эксперимент об измерении разности потенциалов приведен в пособии: Ш а х м а е в Н. М., Ш и л о в В. Ф. Физический эксперимент в средней школе. ≈ М.: Просвещение, 1989 (опыт 113). Решить простейшие задачи на использование формулы разности потенциалов. Урок 9. Решение задач. Задачи урока: обобщить материал по электростатике; решить задачи, применяя основные формулы.

95

Основное содержание. Обсудить вопросы: электрический заряд, делимость электрического заряда, закон сохранения заряда и закон Кулона, электростатическое поле (его характеристики, графическое изображение). Примеры задач приведены в учебнике. Уроки 10≈11. Резерв учителя (за счет практикума по решению задач). Урок 12. Контрольная работа по теме ╚Электростатика╩. Основное содержание. Текст работы приведен в пособии ╚Физика, 9. Карточкизадания╩.

96

2. ПОУРОЧНЫЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ТЕМЕ ╚ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК╩ (33 ч + 3 ч) Урок 1. Электрический ток. Электрический ток в металлах. Сила тока. Задачи урока: ознакомить с основными положениями электронной проводимости металлов, с условиями, необходимыми для существования тока в проводнике. Демонстрации: 1. Электрический ток в проводнике. 2. Условия, необходимые для существования тока в проводнике. Основное содержание. Актуализировать знания учащихся об электрическом токе, действиях тока, полученные в курсе естествознания. Опираясь на демонстрационный эксперимент (опыты 123 и 124 из пособия: Ш а х м а е в Н. М., Ш и л о в В. Ф. Физический эксперимент в средней школе. ≈ М.: Просвещение, 1989), обосновать то, что для существования тока в цепи: 1) необходимо существование свободных электрических зарядов; 2) заряды в проводнике перемещаются от большего потенциала к меньшему. Если Δφ = const, то в цепи возникает постоянный электрический ток. Характеристика тока ≈ сила тока. Ознакомить с формулировкой, математической записью и единицей силы тока. Урок 2. Лабораторная работа 1 ╚Сборка электрической цепи и измерение силы тока на различных участках цепи╩. Задачи урока: ознакомить с амперметром, с правилами включения его в электрическую цепь. Демонстрации: демонстрационный амперметр. Основное содержание. Ознакомить с нижним и верхним пределами измерения амперметра, с ценой деления и инструментальной погрешностью, с правилами включения прибора в электрическую цепь. После введения условных обозначений источника тока, электрической лампы, амперметра, ключа выполняется лабораторная работа. На основе эксперимента учащиеся должны сделать вывод: во всех участках цепи сила тока одинакова и для ее измерения амперметр можно включать в любом месте электрической цепи. Урок 3. Напряжение. Лабораторная работа 2 ╚Измерение напряжения на различных участках цепи╩. Задачи урока: ознакомить с вольтметром, с правилами включения его в электрическую цепь. Демонстрации: демонстрационный вольтметр.

97

Основное содержание. Опираясь на понятие ╚разность потенциалов╩, ввести понятие ╚напряжение╩. Ознакомить с нижним и верхним пределами измерения вольтметра, с ценой деления и инструментальной погрешностью, с правилами включения прибора в электрическую цепь. После ознакомления с условными обозначениями вольтметра, реостата, резистора выполнить лабораторную работу. На основе эксперимента учащиеся должны убедиться в том, что для внешней части цепи напряжение на концах группы проводников равно сумме напряжений на каждом из них. Урок 4. Лабораторная работа 3 ╚Исследование зависимости силы тока от напряжения для данного проводника╩. Задачи урока: продолжить формирование умений выдвигать гипотезу, проводить эксперимент и делать выводы на основе анализа экспериментальных данных. Основное содержание. Предложив учащимся резисторы сопротивлением 1, 2 и 4 Ом, обсудить схему включения приборов в цепь. На основе экспериментальных данных заполнить таблицу и построить график зависимости силы тока от приложенного напряжения. При анализе результатов исследования делается вывод: сила тока прямо пропорциональна напряжению на концах участка цепи. Урок 5. Закон Ома для участка цепи. Задачи урока: ознакомить с законом Ома для участка цепи; научить решать простейшие задачи. Основное содержание. Используя результаты лабораторной работы 3, ознакомить с формулировкой, математической записью закона Ома для участка цепи. Ввести коэффициент пропорциональности ≈ сопротивление проводника, единицу сопротивления ≈ ом (Ом). Познакомить с вольт-амперной характеристикой: I = I(U). Решить расчетные и графические задачи на использование закона Ома для участка цепи. Урок 6. Решение задач. Задачи урока: научить собирать электрические цепи, решать задачи на использование закона Ома для участка цепи. Демонстрации: регулирование силы тока реостатом. Основное содержание. Примеры задач приведены в учебнике. Выполнить экспериментальное задание ╚Регулирование силы тока реостатом╩. В этой работе учащиеся знакомятся с устройством реостата и его применением для регулирования силы тока в электрической цепи. Урок 7. Лабораторная работа 4 ╚Измерение сопротивления проводника с помощью амперметра и вольтметра╩. Задачи урока: сформировать умения проводить эксперимент и анализ его результатов. 98

Основное содержание. Объяснить причину того, что проводник обладает сопротивлением на основе электронной проводимости металлов. Описание лабораторной работы приведено в учебнике. Необходимо обратить внимание на сборку электрической цепи, правила включения измерительных приборов. Учащиеся должны установить, что сопротивление спирали резистора при разных значениях силы тока в цепи остается постоянным. Сравнивая рассчитанное сопротивление с надписью на приборе, убеждаются в правильности полученного результата. Урок 8. Последовательное соединение проводников. Задачи урока: ознакомить с закономерностями последовательного соединения проводников. Демонстрации: последовательное соединение проводников. Основное содержание. Начать урок целесообразно с выполнения экспериментального задания ╚Изучение последовательного соединения проводников╩. На основе эксперимента учащиеся убеждаются: 1. I = const. 2. U = U1 + U2 + U3 + ... . Другие закономерности обсудить вместе с учащимися на основе использования закона Ома для участка цепи. Результаты работы оформить в виде таблицы. Закономерности последовательного соединения резисторов 1 2 3 4

I = const U = U1 + U2 + U3 + ... R = R1 + R2 + R3 + ... U1/U2 = R1/R2

Урок 9. Решение задач. Задачи урока: сформировать умение применять закономерности последовательного соединения резисторов при решении задач. Основное содержание. Решение экспериментальных, качественных и расчетных задач с использованием закона Ома для участка цепи и закономерностей последовательного соединения резисторов. Урок 10. Параллельное соединение проводников. Задачи урока: проводников.

ознакомить

с

закономерностями

параллельного

соединения

Демонстрации: параллельное соединение проводников. Основное содержание. Начать урок целесообразно с выполнения экспериментального задания ╚Изучение параллельного соединения проводников╩. На основе эксперимента учащиеся убеждаются: 1. U = const. 2. I = I1 + I2 + I3 + ... . Другие закономерности обсудить вместе с учащимися на основе использования закона Ома для участка цепи. Результаты работы оформить в виде таблицы. 99

Закономерности параллельного соединения резисторов 1 2 3 4

U = const I = I1 + I2 + I3 + ... 1/R = 1/R1 + l/R2 + l/R3 + ... I1/I2=R2/R1

Урок 11. Решение задач. Задачи урока: сформировать умение применять закономерности параллельного соединения резисторов при решении задач. Основное содержание. Решение экспериментальных, качественных и расчетных задач с использованием закона Ома для участка цепи и закономерностей параллельного соединения резисторов. Урок 12. Удельное сопротивление проводников. Задачи урока: ознакомить с характеристикой проводников ≈ удельным сопротивлением; продолжить формирование умения пользоваться табличными данными. Демонстрации: зависимость сопротивления проводника от рода вещества, из которого изготовлен проводник, площади поперечного сечения и длины проводника. Основное содержание. На основе демонстрационного эксперимента получить формулу расчета сопротивления проводника: . Пояснить величины, входящие в эту формулу, ввести единицу удельного сопротивления, объяснить физический смысл удельного сопротивления проводника. Решить качественные и расчетные задачи с использованием этой формулы. Урок 13. Лабораторная работа 5 ╚Определение удельного сопротивления проводника╩. Задачи урока: продолжить формирование экспериментального умения проводить анализ результатов эксперимента. Основное содержание. В этой работе в качестве исследуемого проводника удобно использовать фехралевую проволоку длиной 65≈70 см и диаметром 0,5 мм. Описание работы приведено в учебнике. Урок 14. Работа электрического тока. Задачи урока: указать на нагревание проводников при прохождении через них электрического тока; научить применять формулы расчета работы при решении простейших задач. Демонстрации: нагревание проволоки током. Основное содержание. С помощью демонстрационного эксперимента показать, что при прохождении электрического тока проводник нагревается (опыт 140 из пособия: 100

Демонстрационные опыты по физике в 6≈7 классах средней школы / Под ред. А. А. Покровского. ≈ М.: Просвещение, 1970). Вывести формулы расчета работы: A = IUΔt, A = I2RΔt, A = U2/RΔt. Решить задачи на эти формулы. Урок 15. Мощность электрического тока. Задачи урока: ознакомить с методом определения мощности тока; научить применять формулы расчета мощности при решении простейших задач. Демонстрации: прибором.

определение

мощности,

потребляемой

электронагревательным

Основное содержание. С помощью демонстрационного эксперимента показать мощность какого-либо приемника тока (опыт 140 из пособия: Демонстрационные опыты по физике в 6≈7 классах средней школы / Под ред. А. А. Покровского. ≈ М.: Просвещение, 1970). Вывести формулы расчета мощности: P = IU, P = I2R, P = U2/R. Решить задачи на эти формулы. Привести табличные данные мощности некоторых источников и потребителей тока (см: Е н о х о в и ч А. С. Справочник по физике. ≈ М.: Просвещение, 1990; табл. 250, 251, 253, 254). Урок 16. Лабораторная работа 6. ╚Измерение работы и мощности электрического тока╩. Задачи урока: продолжить формирование умений выдвигать гипотезу, проводить эксперимент и оформлять его результаты. Основное содержание. Описание работы приведено в учебнике. Урок 17. Решение задач. Задачи урока: продолжить формирование умения решать задачи. Основное содержание. Примеры качественных, графических и расчетных задач на применение формул работы и мощности электрического тока приведены в учебнике. Урок 18. Закон Джоуля ≈ Ленца. Задачи урока: продолжить формирование умения проводить экспериментальные исследования; ознакомить с формулами расчета количества теплоты, выделяемого при прохождении электрического тока. Основное содержание. Целесообразно убедить учащихся в том, что количество теплоты, выделяемое на данном участке цепи, зависит от силы тока и сопротивления участка в процессе выполнения экспериментального задания ╚Наблюдение зависимости температуры проводника от силы тока и сопротивления╩. Вывести формулы расчета количества теплоты: Q = IUΔt, Q = I2RΔt, Q = U2/RΔt. Решить задачи на применение этих формул. Урок 19. Решение задач. 101

Задачи урока: продолжить формирование умения решать задачи. Основное содержание. Решение качественных, графических и расчетных задач на применение формул количества теплоты, выделяемого при прохождении тока, мощности электрического тока, закона Ома для участка цепи. Для индивидуальной работы можно предложить учащимся выполнение лабораторной работы ╚Измерение КПД установки с электрическим двигателем╩ (работа 57 из пособия: Фронтальные лабораторные занятия по физике в 7≈11 классах общеобразовательных учреждений / Под ред. В. А. Бурова, Г. Г. Никифорова. ≈ М.: Просвещение, 1996). Урок 20. Расчет энергии, потребляемой бытовыми электрическими приборами. Задачи урока: продолжить формирование умения решать задачи. Основное содержание. Показать расчет стоимости израсходованной электроэнергии (при известном тарифе). Обсудить вопрос об экономии электрической энергии в быту (рациональное освещение квартиры, выбор электроаппаратуры для квартиры, экономия электроэнергии при приготовлении пищи и при использовании электробытовых приборов). Полезную информацию учитель может найти в книге: К о р а б л е в В. П. Экономия электроэнергии в быту. ≈ М.: Энергоатомиздат, 1987. Урок 21. Электрический разряд. Молния. Громоотвод. Задачи урока: показать различные виды разрядов и обсудить их проявления в природе, технике. Демонстрации: 1. Коронный разряд. 2. Модель электрофильтра. 3. Дуговой разряд. 4. Тлеющий разряд. 5. Применение тлеющего разряда. Основное содержание. На основе демонстрационного эксперимента ознакомить с различными видами разряда и их применением (опыты 153, 154, 155, 156 и 157 из пособия: Ш а х м а е в Н. М., Ш и л о в В. Ф. Физический эксперимент в средней школе. ≈ М.: Просвещение, 1989). Молния ≈ пример искрового разряда в атмосфере. Рассказать о работах Ломоносова и Франклина. Физические параметры молнии приведены в пособии: Е н о х о в и ч А. С. Справочник по физике. ≈ М.: Просвещение, 1996 (табл. 240). Обсудить вопрос о роли громоотвода. Урок 22. Магнитное поле постоянного магнита. Индукция магнитного поля. Задачи урока: продолжить формирование представлений о поле как форме существования материи; ввести характеристику магнитного поля. Демонстрации: 1. Одновременное существование в цепи постоянного тока электрического и магнитного полей. 2. Магнитное поле постоянного тока. 3. Магнитное поле постоянных магнитов. 4. Индикатор магнитной индукции.

102

Основное содержание. Используя демонстрационный эксперимент показать одновременное существование электрического и магнитного полей; показать, что вокруг любого проводника с током существует магнитное поле; показать наличие магнитного поля вокруг постоянных магнитов (опыты 129, 130 и 131 из пособия: Ш а х м а е в Н. М., Ш и л о в В. Ф. Физический эксперимент в средней школе. ≈ М.: Просвещение, 1989). Ввести силовую характеристику магнитного поля ≈ индукцию, формулу расчета и единицу этой величины. Используя демонстрационный эксперимент (опыт 134 из пособия: Ш а х м а е в Н. М., Ш и л о в В. Ф. Физический эксперимент в средней школе. ≈ М.: Просвещение, 1989), показать измерение магнитной индукции магнитного поля постоянного магнита. Урок 23. Графическое изображение магнитного поля. Задачи урока: ознакомить с изображением магнитного поля ≈ линиями индукции магнитного поля; показать конфигурацию магнитного поля различных систем. Демонстрации: наблюдение картин магнитных полей. Основное содержание. Наряду с демонстрационным экспериментом (опыт 133 из пособия: Ш а х м а е в Н. М., Ш и л о в В. Ф. Физический эксперимент в средней школе. ≈ М.: Просвещение, 1989) целесообразно использовать фронтальный эксперимент по изучению магнитного поля постоянных магнитов, магнитного поля катушки с током, по изучению свойств постоянных магнитов (работы 58, 61 и 62 из пособия: Фронтальные лабораторные занятия по физике в 7≈11 классах общеобразовательных учреждений / Под ред. В. А. Бурова, Г. Г. Никифорова. ≈ М.: Просвещение, 1996). Урок 24. Решение задач. Задачи урока: продолжить формирование умения решать задачи. Демонстрации: модель молекулярного строения магнита. Основное содержание. Описание использования модели молекулярного строения магнита приведено в пособии: Демонстрационные опыты по физике в 6≈7 классах средней школы / Под ред. А. А. Покровского. ≈ М.: Просвещение, 1970 (опыт 157). Решить несколько задач на применение формулы расчета индукции магнитного поля. Урок 25. Магнитное поле Земли и других планет Солнечной системы. Магнитное поле Солнца. Задачи урока: ознакомить с фактом существования магнитного поля у объектов Солнечной системы. Основное содержание. В учебнике приведено графическое изображение магнитного поля на поверхности Земли. Поэтому целесообразно начать работу с обсуждения вопроса о магнитном поле Земли. Рассмотреть вопрос о материковых аномалиях (ВосточноСибирской и Бразильской), локальных аномалиях (Магнитогорской, Курской). Показать графическое изображение магнитосферы Земли, обсудить вопрос о границах поля. Рассказать об исследовании магнитного поля Земли (с древних времен до настоящего времени). Далее предложить обсуждение вопроса о магнитном поле Луны, планет земной 103

группы (Меркурия, Венеры, Марса), планет-гигантов (Сатурна, Урана, Нептуна). Обратить внимание, что из планет Солнечной системы самым большим магнитным полем обладает Юпитер. Показать схемы магнитосфер Земли и Юпитера (рис. 23, 24). Учащиеся должны обратить внимание на то, что магнитосфера Юпитера как бы перевернута относительно земной. Обсудить вопрос: чем обусловлено магнитное поле Юпитера?

Рис. 23. Строение магнитосферы Земли

Рис. 24. Строение магнитосферы Юпитера

Следующий вопрос для обсуждения: магнитное поле Солнца и его влияние на процессы на Земле. Большой интерес вызывает у учащихся обсуждение вопроса: имеют ли животные магнитный компас? Урок 26. Действие магнитного поля на проводник с током. Сила Ампера. Задачи урока: ознакомить с силовым действием магнитного поля на проводник с током. Демонстрации: движение прямого проводника с током в магнитном поле. Основное содержание. Изучение материала целесообразно начать с демонстрационного эксперимента (опыт 159 из пособия: Демонстрационные опыты по физике в 6≈7 классах средней школы / Под ред. А. А. Покровского. ≈ М.: Просвещение, 1970), а затем предложить выполнить экспериментальное задание ╚Исследование действия магнитного поля на ток╩ (работа 145 из пособия: Фронтальные лабораторные занятия по физике в 7≈11 классах общеобразовательных учреждений / Под ред. В. А. Бурова, Г. Г. Никифорова. ≈ М.: Просвещение, 1996). 104

Обобщая результаты опытов, учитель записывает формулу расчета силы Ампера: F = IBΔlsinα. Необходимо пояснить величины, входящие в эту формулу, и ознакомить с правилом левой руки для определения силы Ампера. Урок 27. Решение задач. Задачи урока: продолжить формирование умения решать задачи. Основное содержание. Решить качественные и расчетные задачи на применение силы Ампера. Урок 28. Электродвигатель постоянного тока. Задачи урока: ознакомить с устройством и работой электрического двигателя постоянного тока. Демонстрации: устройство и действие простейшего коллекторного электродвигателя. Основное содержание. Изучение принципа действия электродвигателя целесообразно начать с демонстрационного эксперимента (опыт 162 из пособия: Демонстрационные опыты по физике в 6≈7 классах средней школы / Под ред. А. А. Покровского. ≈ М.: Просвещение, 1970), а затем предложить выполнить экспериментальное задание ╚Изучение электрического двигателя постоянного тока╩ (работа 64 из пособия: Фронтальные лабораторные занятия по физике в 7≈11 классах общеобразовательных учреждений / Под ред. В. А. Бурова, Г. Г. Никифорова. ≈ М.: Просвещение, 1996). Рассмотреть вопрос о применении электродвигателей. Урок 29. Принцип действия амперметра и вольтметра. Задачи урока: ознакомить с принципом действия электроизмерительных приборов электромагнитной системы. Демонстрации: 1. Повертывание рамки с током в магнитном поле. 2. Втягивание железа в катушку при постепенном усилении тока в ней. Основное содержание. Используя демонстрационный эксперимент (опыты 160 и 161 из пособия: Демонстрационные опыты по физике в 6≈7 классах средней школы / Под ред. А. А. Покровского. ≈ М.: Просвещение, 1970), ознакомить с принципом действия электроизмерительных приборов электромагнитной системы. Уроки 30≈32. Решение задач. Подготовка к контрольной работе. Задачи уроков: систематизировать материал; продолжить формирование умения решать задачи. Основное содержание. Систематизировать материал темы и решить задачи на закон Ома для участка цепи, закономерности последовательного и параллельного соединения резисторов, формулы расчета работы и мощности тока, индукции магнитного поля, закон Джоуля ≈ Ленца, силы Ампера. Уроки 33≈35. Резерв учителя (за счет практикума по решению задач). 105

Урок 36. Контрольная работа по теме ╚Постоянный электрический ток╩. Основное содержание. Текст контрольной работы приведен в пособии ╚Физика, 9. Карточки-задания╩.

106

3. ПОУРОЧНЫЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ТЕМЕ ╚ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ╩ (26 ч + 5 ч) Урок 1. Явление электромагнитной индукции. Задачи урока: создать экспериментальную базу для введения понятия индуцированного электрического поля; показать, что индуцированное электрическое поле вызывается изменением магнитного поля. Демонстрации: 1. Получение индукционного тока при движении постоянного магнита относительно контура. 2. Получение индукционного тока при изменении магнитной индукции поля, пронизывающего контур. 3. Получение индукционного тока при изменении площади контура, находящегося в постоянном магнитном поле. Основное содержание. На основе демонстрационных экспериментов (опыты 171, 172 и 173 из пособия: Ш а х м а е в Н. М., Ш и л о в В. Ф. Физический эксперимент в средней школе. ≈ М.: Просвещение, 1989) показать отличие индуцированного электрического поля от электростатического и стационарного электрического поля постоянного тока. Это отличие состоит в следующем: 1) индуцированное поле создается не электрическими зарядами, а изменением магнитного поля; 2) линии напряженности электростатического и стационарного полей всегда разомкнуты; они начинаются и заканчиваются на зарядах или проводах. Линии напряженности индуцированного поля замкнуты, а само поле имеет вихревой характер; 3) электростатическое и стационарное поля имеют источники поля (заряды или контакт из двух различных металлов); индуцированное поле создается во всех участках контура. Урок 2. индукции╩.

Лабораторная

работа

1

╚Изучение

явления

электромагнитной

Задачи урока: ознакомить с различными способами получения индукционного тока. Основное содержание. Описание работы приведено в учебнике. Урок 3. Закон электромагнитной индукции Фарадея. Задачи урока: создать экспериментальную базу для введения закона Фарадея; ознакомить с правилом Ленца. Демонстрации: 1. ЭДС индукционного электрического поля. 2. Демонстрация правила Ленца. Основное содержание. Ввести понятие магнитного потока и записать формулу расчета: Ф = ВScosα; пояснить величины, входящие в эту формулу. Используя демонстрационный эксперимент (опыты 174 и 175 из пособия: Ш а х м а е в Н. М., Ш и л о в В. Ф. Физический эксперимент в средней школе. ≈ М.: Просвещение, 1989), 107

ознакомить с математической записью закона Фарадея для электромагнитной индукции: ε = √nΔФ/Δt и пояснить физический смысл знака ╚минус╩. Урок 4. Решение задач. Задачи урока: продолжить формирование умения решать задачи. Основное содержание. Начать урок целесообразно с выполнения экспериментального задания ╚Исследования зависимости ЭДС индукции в неподвижном проводнике от скорости изменения магнитного потока╩. Примеры качественных, графических и расчетных задач на применение формул расчета магнитного потока и закона Фарадея для электромагнитной индукции приведены в учебнике. Урок 5. Взаимное превращение переменного магнитного и электрического полей. Электромагнитные волны. Скорость распространения электромагнитных волн. Задачи урока: ознакомить со взаимным превращением переменного магнитного и электрического полей; ввести понятие электромагнитной волны. Основное содержание. Вихревой характер переменного электрического и переменного магнитного полей. Связь вектора напряженности электрического поля со скоростью изменения и направлением вектора магнитной индукции (и наоборот). Материальность электромагнитного поля. Механизм образования электромагнитной распространения волны и ее поперечность.

волны.

Конечность

скорости

Урок 6. Свойства и характеристики электромагнитных волн. Задачи урока: ознакомить электромагнитных волн.

с

основными

свойствами

и

характеристиками

Демонстрации: основные демонстрации с генератором сантиметровых волн. Основное содержание. Характеристики электромагнитных волн ≈ амплитуда, частота, энергия. Перенос энергии электромагнитной волной. Опираясь на демонстрационный эксперимент (опыт 60 из пособия: Демонстрационный эксперимент по физике в средней школе / Под ред. А. А. Покровского. ≈ М.: Просвещение, 1978. ≈ Ч. 2), ознакомить со свойствами электромагнитных волн ≈ пропусканием и поглощением, отражением, преломлением, интерференцией. Урок 7. Шкала электромагнитных излучений. Радиоволны. Задачи урока: ознакомить с видами электромагнитных излучений. Основное содержание. Используя шкалу электромагнитных излучений, ознакомить с видами электромагнитных излучений.

108

Источники, свойства и применение радиоволн. Радиосвязь на различных длинах волн. Особенности передачи радиосигналов на длинных и коротких волнах, радиус действия коротких волн. Обратить внимание на существование радиоизлучения космических объектов, реликтового излучения (фоновое радиоизлучение, приходящее с любого направления на небе). Большой интерес вызывает обсуждение вопроса о биологическом действии радиоволн. Урок 8. Инфракрасное излучение. Задачи урока: ознакомить с особенностями инфракрасного излучения. Демонстрации: 1. Обнаружение инфракрасного излучения в спектре. 2. Отражение и преломление инфракрасных лучей. 3. Сигнализация инфракрасными лучами. 4. Кинофильм ╚Невидимые лучи╩. Основное содержание. Источники, свойства и применение инфракрасного излучения. Урок 9. Видимое излучение. Задачи урока: обратить внимание на то, что белый свет ≈ электромагнитные волны видимого излучения. Демонстрации: 1. Получение сплошного спектра на экране. 2. Сложение спектральных цветов. Основное содержание. Актуализировать знания учащихся из курса естествознания об источниках видимого излучения, явлениях отражения и преломления света. Используя демонстрационный эксперимент (опыты 81 и 82 из пособия: Демонстрационный эксперимент по физике в средней школе / Под ред. А. А. Покровского. ≈ М.: Просвещение, 1978. ≈ Ч. 2), показать разложение белого света в спектр и его синтез. Для формирования интереса можно предложить учащимся выполнить экспериментальные задания ╚Наблюдение интерференции света на мыльной пленке, воздушной пленке╩. Урок 10. Ультрафиолетовое излучение. Задачи урока: ознакомить с особенностями ультрафиолетового излучения. Демонстрации: 1. Обнаружение 2. Кинофильм ╚Невидимые лучи╩.

и

выделение

ультрафиолетового

излучения.

Основное содержание. Источники, свойства и применение ультрафиолетового излучения. Урок 11. Рентгеновское излучение. Задачи урока: ознакомить с особенностями рентгеновского излучения. 109

Демонстрации: 1. Таблица ╚Устройство рентгеновской трубки╩. 2. Кинофильм или диафильм ╚Рентгеновы лучи╩. Основное содержание. Источники, свойства и применение рентгеновского излучения. Урок 12. Электромагнитные излучения из космоса. Задачи урока: ознакомить с разнообразными источниками электромагнитного излучения из космоса. Основное содержание. Прозрачность атмосферы для различных электромагнитных волн. Основные источники космического излучения в различных диапазонах длин волн. Урок 13. Свет как электромагнитная волна. Задачи урока: ознакомить со способами определения скорости света. Основное содержание. Белый свет ≈ электромагнитная волна. Источники, свойства видимого излучения. Скорость света в вакууме и веществе, способы ее измерения. Урок 14. Закон отражения света. Построение изображения в плоском зеркале. Задачи урока: углубить знания учащихся об отражении света; ознакомить с особенностями построения изображения предмета в плоском зеркале. Демонстрации: 1. Зеркальное и диффузное отражение света. 2. Законы отражения света. 3. Отражение в плоском зеркале. Основное содержание. На основе демонстрационного эксперимента (опыты 66, 68 и 69 из пособия: Демонстрационный эксперимент по физике в средней школе / Под ред. А. А. Покровского. ≈ М.: Просвещение, 1978. ≈ Ч. 2) повторить материал о законах отражения света, изученных в курсе естествознания.

Рис. 25. Изображение точки в плоском зеркале

Рис. 26. Изображение предмета в плоском зеркале

110

Систематизировать материал о построении изображения в плоском зеркале в виде таблицы. Оптическая система

Построение изображения

Характер изображения

Плоское зеркало

Изображение точки в плоском зеркале (рис. 25).

1. Изображение мнимое (рис. 25). 2. Расстояние от изображения до плоскости зеркала равно расстоянию от этой плоскости до предмета. 3. Изображение протяженного предмета всегда равно самому предмету и расположено с ним симметрично относительно плоскости зеркала

Изображение предмета в плоском зеркале (рис. 26).

Урок 15. Закон преломления света. Показатель преломления света. Задачи урока: углубить знания о преломлении света; ознакомить с законами преломления света. Демонстрации: законы преломления света. Основное содержание. Актуализировать знания из курса естествознания о явлении преломления света. Ознакомить с законами преломления света (формулировкой и математической записью). Ввести понятие ╚абсолютный показатель преломления╩. Решить задачи на применение законов преломления света. Урок 16. Лабораторная работа 2 ╚Измерение показателя преломления стекла╩. Задачи урока: ознакомить с экспериментальным методом определения показателя преломления стекла. Основное содержание. Описание работы приведено в учебнике. Урок 17. Полное отражение света. Ход лучей в призме. Задачи урока: ознакомить с применением законов преломления света. Демонстрации: 1. Полное отражение света. 2. Преломление и полное отражение света в призме. Основное содержание. Опираясь на демонстрационный эксперимент (опыты 73 и 74 из пособия: Демонстрационный эксперимент по физике в средней школе / Под ред. А. А. Покровского. ≈ М.: Просвещение, 1978. ≈ Ч. 2) и на знание законов преломления, систематизировать материал о преломлении света при переходе из одной среды в другую (рис. 27), обосновать ход лучей в призме (рис. 28).

111

Рис. 27. Преломление света при переходе из одной среды в другую: а) если n1 < n2, то α > γ и луч отклоняется от своего первоначального направления к перпендикуляру; б) если n1 > n2, то α < γ и луч отклоняется от своего первоначального направления к границе раздела двух сред; в) если n1 > n2, то может наблюдаться полное отражение света. Преломленный луч скользит по границе раздела двух сред. α0 ≈ предельный угол падения, γ = 90º

Рис. 28. Ход лучей в призме

Уроки 18≈19. Решение задач. Задачи уроков: продолжить формирование умения решать задачи. Основное содержание. Решить качественные, графические, экспериментальные и расчетные задачи на использование законов отражения и преломления света. Предложить провести эксперименты ╚Наблюдение изображения предмета, полученного с помощью плоскопараллельной пластины и призмы╩, ╚Наблюдение полного отражения света╩ (работы 161 и 162 из пособия: Фронтальные лабораторные занятия по физике в 7≈11 классах общеобразовательных учреждений / Под ред. В. А. Бурова, Г. Г. Никифорова. ≈ М.: Просвещение, 1996). Урок 20. Собирающая и рассеивающая линзы. Фокусное расстояние линзы. Формула тонкой линзы. Задачи урока: углубить знания о преломлении света. Демонстрации: 1. Преломление света в линзах. 2. Получение изображений при помощи линз. Основное содержание. Актуализировать знания из курса собирающих и рассеивающих линзах, фокусном расстоянии линзы.

естествознания

о

Вывести формулу тонкой линзы: 1/d ╠ 1/f = ╠ 1/F; пояснить величины, входящие в эту формулу. Ввести понятие оптической силы линзы и записать формулу линзы в виде: 1/d ╠ 1/f = ╠D. 112

Уроки 21≈22. Решение задач. Задачи уроков: продолжить формирование умения решать задачи. Основное содержание. Ввести понятие и записать формулу расчета линейного увеличения (уменьшения), даваемого линзой: Г = | f |/d = h/H. Пояснить величины, входящие в эту формулу. Примеры задач на формулу линзы приведены в учебнике. С целью формирования интереса можно предложить лабораторную работу ╚Нахождение изображения предмета по способу параллакса╩ (работа 167 из пособия: Фронтальные лабораторные занятия по физике в 7≈11 классах общеобразовательных учреждений / Под ред. В. А. Бурова, Г. Г. Никифорова. ≈ М.: Просвещение, 1996). Урок 23. Построение изображения, даваемого линзой. Задачи урока: ознакомить с правилами построения изображения предмета в линзе. Основное содержание. Ознакомить с правилами построения изображения предмета в собирающей и рассеивающей линзах.

Рис. 29. а≈б ≈ собирающая линза

113

Рис. 29. Построение изображения, даваемого линзой: в ≈ собирающая линза, г ≈ рассеивающая линза

Систематизировать материал и представить его в виде таблицы. Оптическая система

Построение изображения

Характер изображения

Построение изображения в собирающей линзе (рис. 29, а, б, в)

Собирающая линза: а) действительное, обратное (перевернутое) и уменьшенное: F < f < 2F; б) действительное, обратное (перевернутое) и увеличенное: f > 2F; в) мнимое, прямое и увеличенное; изображение находится с той же стороны, что и предмет Рассеивающая линза: мнимое, прямое и уменьшенное изображение; изображение всегда находится с той же стороны, что и предмет

Линза Построение изображения в рассеивающей линзе (рис. 29, г)

Урок 24. Лабораторная работа 3 ╚Получение изображений с помощью линзы╩. Задачи урока: продолжить формирование умения проводить эксперимент. Основное содержание. Описание работы дано в учебнике. 114

Уроки 25≈27. Оптические приборы: фотоаппарат, глаз, лупа, микроскоп, линзовый телескоп. Задачи уроков: ознакомить с устройством, принципом действия и построением изображения в различных оптических приборах. Демонстрации: 1. Принцип действия фотоаппарата. 2. Глаз как оптический аппарат. 3. Ход лучей в микроскопе. Основное содержание. Актуализировать знания из курса естествознания о принципе действия фотоаппарата, о глазе как биологической и оптической системе. После демонстрационных экспериментов (опыты 77, 78 и 79 из пособия: Демонстрационный эксперимент по физике в средней школе / Под ред. А. А. Покровского. ≈ М.: Просвещение, 1978. ≈ Ч. 2), а также выполнения лабораторных работ ╚Измерение увеличения лупы╩ и ╚Сборка модели микроскопа╩ (работы 168 и 169 из пособия: Фронтальные лабораторные занятия по физике в 7≈11 классах общеобразовательных учреждений / Под ред. В. А. Бурова, Г. Г. Никифорова. ≈ М.: Просвещение, 1996) систематизировать материал в виде таблицы.

Рис. 30. Изображение, получаемое в фотоаппарате: а) внешний вид фотоаппарата; б) изображение предмета

Рис. 31. Схема строения глаза

Оптические приборы Название прибора Фотоаппарат

Внешний вид или схема его устройства Рис. 30

Глаз

Рис. 31

прибора

Построение изображения, даваемого прибором Построение изображения в фотоаппарате Изображение действительное, уменьшенное и обратное (перевернутое) Схема строения глаза человека и изображение предметов на сетчатке:

115

1 ≈ белочная наружная оболочка; 2 ≈ сосудистая оболочка; 3 ≈ сетчатка; 4 ≈ стекловидное тело; 5 ≈ хрусталик; 6 ≈ ресничная мышца; 7 ≈ роговица; 8 ≈ радужная оболочка; 9 ≈ зрачок; 10 ≈ водянистая влага (передняя камера); 11 ≈ зрительный нерв Изображение действительное, уменьшенное и обратное (перевернутое). Рис. 32

Положение изображения: а) нормальный глаз (на сетчатке); б) близорукий глаз (перед сетчаткой); в) дальнозоркий глаз (за сетчаткой) Использование очков (линз): г) при близорукости; д) при дальнозоркости

Лупа

Лупа ≈ короткофокусная двояковыпуклая линза или система линз, действующих как одна собирающая линза. Лупа предназначена для увеличения угла зрения (рис. 33)

Расположение предмета и лупы Рассматриваемый предмет располагается между линзой и фокусом линзы с таким расчетом, чтобы его изображение (прямое, увеличенное и мнимое) получилось на расстоянии наилучшего (ясного) зрения для нормального глаза (d0 = 25 см) Построение изображения, даваемого лупой (рис. 33, б)

Микроскоп

Рис. 34

Построение изображения, даваемого микроскопом

Рис. 32. Положение изображения для: а ≈ нормального глаза; б ≈ близорукого глаза; в ≈ дальнозоркого глаза; г ≈ исправление близорукости; д ≈ исправление дальнозоркости

116

Рис. 33. Лупа ≈ короткофокусная двояковыпуклая линза или система линз, действующих как одна собирающая линза: а) внешний вид. Лупа применяется для увеличения угла зрения. F ~ 1≈10 см. Увеличение . Г ~ 2,5≈25; б) построение изображения, даваемого лупой, α ≈ угол, под которым виден предмет на расстоянии наилучшего зрения для нормального глаза (d0 = 25 cм); α1 ≈ угол, под которым виден предмет на расстоянии d0, когда ставят лупу

Для любознательных предложить выполнение лабораторной работы ╚Сборка трубы Галилея (работа 170 из пособия: Фронтальные лабораторные занятия по физике в 7≈11 классах общеобразовательных учреждений / Под ред. В. А. Бурова, Г. Г. Никифорова. ≈ М.: Просвещение, 1996). Далее целесообразно рассмотреть устройство и принцип действия линзового телескопа (рис. 35). Уроки 28≈30. Резерв учителя (за счет практикума по решению задач). Урок 31. Контрольная работа по теме ╚Электромагнетизм╩. Основное содержание. Текст контрольной работы приведен в пособии ╚Физика, 9. Карточки-задания╩.

117

Рис. 34. Микроскоп: а) внешний вид. Увеличение до 2500; б) построение изображения, даваемого лупой , где d0 ≈ расстояние наилучшего зрения, F1 ≈ фокусное расстояние объектива, F2 ≈ фокусное расстояние окуляра, σ ≈ расстояние между задним фокусом объектива и передним фокусом окуляра

118

Рис. 35. Телескоп-рефрактор: а) внешний вид; б) построение изображения, даваемого телескопом: Об ≈ объектив ≈ длиннофокусная собирающая линза, Ок ≈ окуляр ≈ короткофокусная линза, играющая роль лупы

119

4. ПОУРОЧНЫЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАЗДЕЛУ ╚АТОМ И АТОМНОЕ ЯДРО╩ (10 ч) Урок 1. Строение атома. Опыт Резерфорда. Задачи урока: углубить знания о дискретном строении вещества; ознакомить с опытом, подтверждающим сложное строение атома. Демонстрации: 1. Модель атома Резерфорда (таблица). Резерфорда╩ из кинофильма ╚Радиоактивность и атомное ядро╩.

2. Фрагмент

╚Опыт

Основное содержание. Актуализировать знания из курсов естествознания и физики: взаимодействие атомов в молекуле, строение атома, характеристики электрона и протона. Явления, подтверждающие сложное строение атома. Опыт Резерфорда и его интерпретация. Строение атома по Резерфорду. Модель атома Шредингера. Урок 2. Состав атомного ядра. Изотопы. Ядерные силы. Задачи урока: ознакомить с протонно-нейтронной моделью ядра атома. Основное содержание. Протонно-нейтронная модель ядра атома. Нейтрон и его характеристика. Изотопы химических элементов. Особенности взаимодействия частиц внутри ядра. Радиус действия ядерных сил. Урок 3. Радиоактивность. Задачи урока: ознакомить с естественной радиоактивностью. Демонстрации: фрагмент ╚Открытие естественной радиоактивности╩ из кинофильма ╚Радиоактивность и атомное ядро╩. Основное содержание. радиоактивного излучения.

Открытие

естественной

радиоактивности.

Свойства

Урок 4. Альфа-, бета-, гамма-излучения. Задачи урока: ознакомить со свойствами альфа-, бета-, гамма-излучений. Основное содержание. Правила смещения при альфа-, бета-распаде. Запись ядерных превращений. Гамма-излучение ≈ электромагнитные волны. Источники, свойства и применение гамма-излучения. Урок 5. Радиоактивное загрязнение. Задачи урока: ознакомить с влиянием радиоактивного излучения на живые организмы.

120

Основное содержание. Радиоактивное загрязнение. Поглощенная доза излучения. Примеры влияния радиоактивного излучения на жизнедеятельность организмов; дать представление о предельно допустимых значениях радиоактивного излучения; привести примеры влияния ионизирующих излучений на здоровье человека. Естественный уровень радиации. Дозиметр. Защита от излучений. Космические лучи. Урок 6. Деление ядер урана. Цепная реакция. Задачи урока: дать первые представления о делении тяжелых ядер. Основное содержание. Используя капельную модель ядра, объяснить деление атомных ядер. Схематично изобразить исходное деление тяжелых ядер, сопроводив записью реакции, и β-распад ядер-осколков. Ввести понятие ╚цепная ядерная реакция╩ и обратить внимание на условия, при которых цепная ядерная реакция возможна: реакция экзотермична (идет с выделением энергии) и при реакции выделяется нейтронов больше, чем поглощается. Выделение энергии при делении атомных ядер. Ознакомить с расчетом энергии при делении массивных ядер. Урок 7. Ядерный реактор. Атомные электростанции. Задачи урока: ознакомить с осуществлением управляемой ядерной реакции в ядерном реакторе. Демонстрации: схема ядерного реактора (таблица). Основное содержание. Ознакомить с основными элементами ядерного реактора; рассмотреть схематично процессы, происходящие в реакторе. Устройство атомной электростанции дать по аналогии с обычной тепловой электростанцией, в которой роль топки играет атомный реактор. Обсудить вопрос о возможных последствиях работы АЭС. Урок 8. Термоядерные реакции. Задачи урока: ознакомить с условиями протекания термоядерных реакций. Основное содержание. Пояснить различие ядерных реакций деления массивных (тяжелых) ядер и термоядерных реакций (реакций синтеза). Записать примеры термоядерных реакций. Обосновать утверждение: термоядерные реакции ≈ источник энергии Солнца и звезд. Урок 9. Решение задач. Задачи урока: продолжить формирование умения решать задачи. Основное содержание. Решить задачи на расчет энергии, выделяемой при делении массивных ядер; на определение состава атомов и атомных ядер по массовому и зарядовому числам. 121

Научить записывать простейшие ядерные реакции, применяя закон сохранения заряда и массы. Урок 10. Контрольная работа по теме ╚Атом и атомное ядро╩. Основное содержание. Текст контрольной работы приведен в пособии ╚Физика, 9. Карточки-задания╩. Уроки 90≈93. Обобщающие занятия ╚Окружающая среда и человек╩. Основное содержание. Основные вопросы для обсуждения: 1) Санитарные нормы для допустимого уровня шума, восприимчивость человека и животных к различным звукам, влияние инфразвука на живой организм. Последствия воздействия звуковых волн на здоровье человека и живые организмы. 2) Влияние природных факторов среды (температура, атмосферное давление, относительная влажность воздуха, радиоактивное излучение) на жизнедеятельность организмов, предельно допустимые значения этих величин. 3) Роль озонового слоя в сохранении биосферы Земли, влияние солнечного излучения на живые организмы. 4) Значение поверхностного натяжения, испарения, статического электричества в природе, технике и быту. 5) Последствия сгорания топлива, работы ДВС и АЭС, освоения околоземного пространства. 6) Миграция вредных веществ в окружающей среде, неблагоприятное влияние тяжелых металлов, смога на живой организм. 7) Влияние гравитационного поля, естественных и искусственных электрических, магнитных полей, электромагнитных волн, естественных и искусственных ионизирующих излучений на здоровье человека и другие живые организмы. 8) Параметры, влияющие на устойчивость окружающей среды планеты Земля (среднегодовая температура атмосферы, скорость вращения планеты, среднегодовая влажность воздуха, освещенность, газовый состав атмосферы, гравитационное и электромагнитное поля, космическое излучение и др.). 9) Проблемы энергетики на глобальном, региональном и локальном уровнях (теплоэнергетика, гидроэнергетика, ядерная энергетика). Пути снижения нежелательного воздействия энергетических установок на окружающую среду. 10) Альтернативная энергетика (использование возобновляемых источников энергии, гелиоэнергетика, геотермальная энергетика, ветроэнергетика, использование энергии океана, биоэнергетика). Возможности энергетики для решения проблем природопользования. 11) Круговорот химических элементов, газа, пыли и преобразование энергии во Вселенной. 122

Уроки 94≈102. Повторительно-обобщающий раздел за курс основной школы. Задачи уроков: повторить и систематизировать материал по всем разделам физики: ╚Молекулярная физика╩, ╚Термодинамика╩, ╚Механика╩, ╚Электродинамика╩, ╚Атом и атомное ядро╩. Основное содержание. Система заданий приведена в повторительно-обобщающем разделе учебника ╚Физика, 9╩, а так же в пособии ╚Физика, 9. Карточки-задания╩.

123