Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Первый закон (начало) термодинамики
(6 ч) Внутренняя энергия — функция состояния системы. Способы изменения внутренней энергии. Работа в термодинамике. Первый закон термодинамики. Применение первого начала термодинамики к изотермическому, изохорному, изобарному, адиабатному процессам. Исследования 1. Построение графика зависимости давления газа от 2. Сравнение изотермического и адиабатного сжатий Проблема теплоемкости (4 ч) Молярная теплоемкость. Теплоемкость при постоянном объеме и постоянном давлении. Теорема Майера. Классический закон равнораспределения энергии по степеням свободы и границы его применимости. Закон Дюлонга — Пти. Исследования 1. Измерение удельной теплоты плавления льда. 2. Экспериментальная проверка закона Дюлонга — Исследование (домашнее) Измерение удельной теплоемкости зерен кофе. Оборудование: кофемолка, кофе в зернах, весы, часы. Второй закон (начало) термодинамики (4 ч) Особенности внутренней энергии. Свободная энергия. Поверхностное натяжение и свободная энергия. Статистическая интерпретация второго закона термодинамики. Исследования 1. Оценка свободной энергии поверхностного слоя 2. Изучение самопроизвольного перехода из упорядо 3. Изучение самопроизвольного перехода из упорядо Третий закон (начало) термодинамики. Второй закон термодинамики и тепловая смерть Вселенной (4 ч) Применение второго начала для анализа некоторых термодинамических процессов. Энтропия — мера неупорядоченности системы. Механизмы понижения энтропии. Исследование Оценка изменения энтропии при изотермическом сжатии. Оборудование: сосуд со льдом, термометр, часы.
54 55 Тепловые машины (4 ч) Тепловые машины: тепловой двигатель, холодильные установки, тепловой насос. Тепловой двигатель и второе начало термодинамики. КПД теплового двигателя. Формула Карно. Проблемы энергетики и охрана окружающей среды. Исследование (домашнее) Измерение холодильного коэффициента бытового холодильника. Оборудование: холодильник компрессионный, полиэтиленовые мешочки, термометр, часы. Элементы неравновесной термодинамики (7 ч) Самоорганизация открытых систем. Периодические процессы в неравновесных системах. Бифуркации и аттракторы. Энтропия и информация. Энтропия, кибернетика и генетика. Исследование Наблюдение процесса роста кристаллов из раствора. Оборудование: микроскоп школьный, насыщенные растворы хлорида натрия, хлорида аммония, гипосульфита, предметные стекла, стеклянные палочки. Литература 1. Алексеев Г. Н. Энергия и энтропия. М.: Знание, 2. Алексеев Г. Н. Энерго-энтропика. М.: Знание, Программа элективного курса «Оптика» (34 часа) Авторы: В. А. Алешкевич, Н. С. Пурышева Пояснительная записка Элективный курс адресован учащимся 11 класса физико-математического, физико-химического, инженерно-технологического и подобных профилей, федеральный компонент базисного учебного плана которых включает 5 часов физики в неделю. Он рассчитан на 34 учебных часа (2 часа в неделю в течение полугодия) и проводится за счет часов школьного компонента учебного плана. Наиболее целесообразно его изучение во втором полугодии 11 класса после того, как знания по оптике сформированы у учащихся в рамках базового курса физики. Цели курса: углубление знаний учащихся в области волновой и геометрической оптики, расширение представлений о квантовых свойствах света, знакомство с современными достижениями оптики, оптической техникой и ее применениями. Основные задачи курса: дать представления об истории развития учения о свете; о законах геометрической оптики, основных принципах работы оптических систем, формирующих изображение; о волновых свойствах света, их проявлении при распространении света в средах и оптических устройствах; о квантовых свойствах света и их проявлении при излучении и поглощении света; научить: осуществлять поисковую деятельность при решении теоретических задач: формулировать задачу, 57 строить адекватную модель, применять математические методы к ее решению; анализировать полученный результат и границы применимости использованной модели; выполнять экспериментальные исследования: самостоятельно формулировать задачу, выбирать метод исследования, планировать эксперимент, отбирать приборы для его выполнения, осуществлять эксперимент, анализировать его результаты и погрешности измерений; работать с доступными средствами информации (печатными и электронными); готовить сообщения и доклады, оформлять и представлять их с использованием современных технических средств и информационных технологий; работать в группе при выполнении эксперимента, подготовке докладов и сообщений, разработке проектов, участвовать в дискуссиях; сформировать представления о значении результатов исследований и новейших достижений в оптике для научно-технического прогресса; развить способности и интересы учащихся и их учебную мотивацию. Содержание курса согласовано с государственными стандартами общего среднего образования и примерными программами по физике для профильного уровня. Кроме того, при его определении учитывалось содержание материала по оптике, представленное в различных учебно-методических комплектах, рекомендованных к использованию учащимися, изучающими физику на профильном уровне. Курс включает введение и три раздела: «Волновая оптика», «Геометрическая оптика» и «Квантовые свойства света». Каждый раздел содержит теоретический и прикладной материал, перечни демонстраций и лабораторных работ. Хотя формально некоторые дидактические единицы, включенные в программу элективного курса, совпадают с дидактическими единицами в программах базовых курсов физики для основной и старшей школы, содержание материала и логика его изложения существенно отличаются от базовых курсов. Курс завершается проведением обобщающих занятий методологического характера. При проведении занятий целесообразно использовать различные формы организации учебной деятельности. Теоретический материал излагают на лекциях; на семинарских занятиях обсуждаются теоретические проблемы, заслушиваются и обсуждаются доклады и сообщения учащихся. На практических занятиях учащиеся решают задачи и выполняют экспериментальные исследования. Существенная роль отводится самостоятельной работе учащихся при изучении материала, решении задач и т. п., а также при подготовке докладов и сообщений, написании рефератов. Основными методами обучения являются частично поисковый и исследовательский. В то же время при изучении теоретического материала используются информационно-иллюстративный метод и проблемное изложение. В зависимости от оснащения кабинета физики лабораторные работы можно проводить в виде фронтального эксперимента либо физического практикума. Лабораторные работы носят в основном исследовательский характер и выполняются с использованием типового оборудования школьного физического кабинета и компьютерных программно-педагогических средств. Решение задач может сопровождать изучение теоретического материала, а может быть организовано в конце рассмотрения каждого раздела программы в виде практикума по решению задач. Возможно и сочетание этих двух организационных форм.
58 59 Содержание курса Класс Введение (4 ч) История развития учения о свете. Экспериментальное определение скорости света. Опыты по обнаружению эфира. Инвариантность скорости света. Волновая оптика (10 ч) Электромагнитная природа света. Видимая, инфракрасная и ультрафиолетовая области спектра. Интерференция света. Когерентность. Интерферометры и их применение. Дифракция света. Принцип Гюйгенса — Френеля. Распространение волновых пучков. Приближение геометрической оптики. Построение Гюйгенса. Дифракционная решетка. Основные типы решеток, их характеристики. Спектральные приборы с пространственным разложением спектра; их применение. Распространение света в среде. Дисперсия света. Распространение коротких световых импульсов в диспергирующих средах. Поглощение света. Цвета тел. Геометрическая оптика (10 ч) Отражение света. Закон отражения света. Плоское и сферическое зеркала. Построение изображений в плоском и сферическом зеркалах. Правило знаков в геометрической оптике. Применение сферических зеркал. Преломление света. Закон преломления света. Тонкая линза. Построение изображений, получаемых с по- мощью тонкой линзы. Оптическая сила тонкой линзы. Формула тонкой линзы. Оптические приборы, формирующие изображение: фотоаппарат, проекционный аппарат, лупа, микроскоп, телескоп. Разрешающая способность оптических приборов. Электронный микроскоп. Полное внутреннее отражение. Призмы. Волоконные световоды и их применение. Оптические явления: миражи, радуга. Квантовые свойства света (8 ч) Фотон. Постулаты Бора. Опыты Франка и Герца. Тепловое излучение. Формула Планка. Законы теплового излучения. Фотоэффект. Законы фотоэффекта. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Усиление света. Лазеры. Источники света и их характеристики. Глаз как оптическая система. Спектральная чувствительность глаза. Обобщающие занятия (2 ч) Корпускулярно-волновой дуализм свойств света и принцип дополнительности. Геометрическая оптика — предельный случай волновой оптики, границы применимости геометрической оптики. Принцип соответствия. Демонстрации Компьютерная модель опыта Майкельсона по измерению скорости света («Открытая физика»). Обнаружение и свойства инфракрасного излучения. Обнаружение и свойства ультрафиолетового излучения. Интерференция в тонких пленках. Кольца Ньютона.
60 61 Получение интерференционной картины с помощью бипризмы Френеля. Компьютерные модели экспериментов по интерференции («Открытая физика», «Живая физика»). Дифракция света на щели. Дифракция света на нити. Дифракция света на дифракционной решетке. Компьютерные модели экспериментов по дифракции («Открытая физика», «Живая физика»). Дисперсия света. Закон отражения света. Изображения, получаемые с помощью плоского и сферического зеркал. Закон преломления света. Изображения, получаемые с помощью тонкой линзы. Полное внутреннее отражение света. Компьютерные модели оптических приборов («Живая физика»). Распределение энергии в спектре. Законы фотоэффекта. Лабораторные работы 1. Компьютерный эксперимент по изучению интер 2. Компьютерный эксперимент по изучению дифрак 3. Изучение спектров испускания и поглощения.
4. Исследование изображения, получаемого с по 5. Исследование изображения, получаемого с по 6. Сборка моделей микроскопа и телескопа. 7. Исследование явления фотоэффекта («Открытая Примерные темы рефератов 1. Исследования Ньютона в области оптики. 2. Применение ультрафиолетового излучения в меди 3. Применение волоконных световодов.
4. Исследования явления фотоэффекта А. Г. Столето 5. Н. Г. Басов, А. М. Прохоров и Ч. Таунс — лауреаты 6. Д. Габор — лауреат Нобелевской премии 1971 г. за Аттестация учащихся Важной в методическом плане является оценка результатов работы учащихся. Очевидно, полезно ввести накопительную систему оценки их достижений. В соответствии с требованиями к подготовке учащихся можно предложить следующую схему аттестации.
62 63 Продолжение таблицы
Программа элективного курса «Исследование ультразвука низкой частоты» {32 часа) Авторы: В. В. Майер, Е. И. Вараксина Пояснительная записка Элективный курс предназначен для учащихся 10 классов и обеспечивает теоретическое и экспериментальное изучение способов получения, физических свойств и практического применения ультразвука низкой частоты, непосредственно примыкающего к верхней границе слышимого диапазона. Он расширит знания учащихся об упругих волнах и познакомит с обширной областью современной физической науки и ее приложениями, поможет развитию исследовательских умений учащихся, овладению ими основами метода научного познания. Ультразвуковые волны являются частным случаем упругих волн и имеют свойства как общие для всех упругих волн, так и специфические, проявляющиеся только в ультразвуковом диапазоне. Ультразвук лишь вскользь упоминается в школьном курсе физики, хотя нередко встречается в природе, широко используется в науке и технике. Поэтому получение учащимися достаточно полных представлений об основных явлениях ультраакустики в диапазоне, непосредственно примыкающем к звуковому, обеспечивает тесную связь с материалом школьного курса и приближает их к переднему краю науки, способствует формированию целостной естественнонаучной картины мира, политехническому воспитанию, дальнейшей профориентации. 65 Изучение основ ультраакустики повысит эффективность формирования фундаментальных понятий темы «Колебания и волны», будет способствовать развитию исследовательских умений учащихся, подготовит их к поступлению в высшие учебные заведения. Оборудование для учебного эксперимента с ультразвуком низкой частоты отличается простотой и доступностью, поэтому может быть изготовлено самими учащимися под руководством учителя. Это оборудование позволяет выполнять учителю демонстрационные эксперименты, а учащимся проводить учебные экспериментальные исследования. Основные цели курса: расширить естественнонаучные представления учащихся, познакомив их с явлениями, имеющими большое научное и прикладное значение; на основе рассмотрения явлений ультраакустики углубить знания и развить умения по всем разделам школьного курса физики; способствовать развитию творческих способностей, интереса к физике, формированию мировоззрения, усвоению сущности метода научного познания природы. Основные задачи: обучающие: обобщение, систематизация, углубление знаний о колебаниях и волнах; формирование представлений о способах получения ультразвука различной частоты, его свойствах, применении; углубление знаний по всем разделам школьного курса физики (механика, молекулярная физика, электродинамика, оптика, квантовая физика); формирование умения комплексного применения знаний при решении учебных теоретических и экспериментальных задач; развивающие: развитие специальных умений учащихся (экспериментальных, практических и т. д.); развитие общеучебных умений: самостоятельной работы, использования источников информации; организационных: планирования, самоконтроля; развитие общелогических умений: способностей к абстрагированию, ин- дукции, дедукции; развитие мышления: критичности, самостоятельности и т. д.; формирование интереса к предмету; развитие творческих способностей, конструкторских, исследовательских умений; воспитательные: расширение кругозора; воспитание самостоятельности; развитие аккуратности, воли, внимания; развитие мировоззрения; политехническое воспитание. После изучения курса учащиеся должны: знать основные понятия волнового движения; ультраакустические явления в природе; способы получения ультразвука; физические свойства ультразвуковых волн; учебные теории явлений ультраакустики; практическое применение ультразвука; уметь выполнять учебные исследования явлений ультраакустики в соответствии с циклом научного познания; объяснять явления, происходящие при распространении ультразвуковых волн; решать физические задачи, связанные с колебательными и волновыми явлениями разной природы. Рекомендуемые формы обучения: рассказ, беседа, учебная дискуссия, работа с книгой, демонстрация, лабораторный и практический методы. Возможны школьные и внешкольные организационные формы обучения: домашняя самостоятельная работа, кружковые занятия, самостоятельные учебные исследования. На занятиях в школе и для самостоятельной работы используют физические приборы, дидактические материалы (описания приборов, технологии изготовления, инструкции к лабораторным экспериментам, теоретические и экспериментальные задачи, задания для организации учебных исследований; научную, научно-популярную и учебную литературу).
66 67 Содержание курса Класс Курс состоит из 16 занятий по два часа и условно может быть разделен на четыре части: введение, получение ультразвука, физические свойства ультразвука и применение ультразвука. В каждой изучаемой теме выделены учебная физическая теория, учебный физический эксперимент и методика их применения в учебном процессе, ориентированная на организацию учебных исследований школьников. |
Последнее изменение этой страницы: 2020-02-16; Просмотров: 101; Нарушение авторского права страницы