Файл: азастан Республикасыны ылым жне жоары білім министрлігі Ш. Улиханов атындаы Ккшетау университеті кеа ОУдістемелік комплексі.doc

, способных развивать эту силу» деген еңбегінде танысқан.

Термодинамикалық әдіс негізінде – термодинамикалық жүйе, бұл жүйенің күйі, күйдің термодинамикалық параметрлері, тепе – теңдіктегі күй ұғымдары жатады.

Термодинамикалық жүйе деп – сыртқы денелермен және ішкі денелер жиынтығы арасында бір – бірімен энергия алмасуы болатын денелерге айтылады. Тұйықталған жүйе түсіншесі абстракталған болып модель ретінде қабылданады.

Молекулалы-кинетикалық теорияның негізін үйрену әдістемесі.

Тақырыптың орталық ұғымы - молекула, тікелей күзетілмейді. Оның барлығы эксперимент және тәжірибелерде білу мүмкін, себебі ол микроәлемге жатады. Броун қозғалысы арқылы молекуланың барлығымен бірге қозғалысын үйрену мүмкін. Ол қозғалыстың себептерін Броуыннан 80 ж кейін А.Эйнштейн және М. Смолуховскийлер броун қозғалысының теориясын құрды, ал Ж. Перрен экспериментте дәлелдеді.

Броун қозғалысынан келіп шығатын қорытынды: а) бөшектердің броуындық қозғалысы олар асылып тұрған зат молекулалары түрткісінен пайда болады, б) бұл қозғалыс үздіксіз және тәртіпсіз болып осы осы асылған бөлшектік заттың қасиеттеріне тәуелді, в) бұл қозғалыс бөлшек жүрген ортаның молекулаларының қозғалысының барлығын үйретеді, г) бұл қозғалыс молекуланың барлығын, олардың қозғалысы үздіксіз және тәртіпсіз түрде болуын көрсетеді, мұны 1911 ж француз физигі Дюнуайе тәжірибеде көрсетті. Молекулалар түрлі бағыттарда қозғалып, егер соқтығысулар болмаса олардың қозғалысы бірқалыпты түзу сызықты болады.

Перрен тәжірибесі. Ол 0,0001 см қалыңдықтағы түрлі эмульсия қабаттарындағы тамшылар санын табу жолымен оның массасын анықтаған. М: судағы смола тамшысының m=8.5*10^-8 кг, ал тамшы биіктігі атмосферадағыға қарағанда су түбінде екі есе кем болып h=3*10^-5 м екендігін анықтаған. Смола тамшысы өзін атмосферада да, суда да бір түрлі сезеді.

Егер біздің атмосфера тек оттегінен құралған болса H=5км S₀ жер бетіндегіден 2 есе кем болған болар еді. сыбайластығын жазып екендігін табамыз. Анықталған оттегі молекуласының m₀=5,31*10^-26 кг ал m_n=3,3*10^-27 кг.

1. 
   Идеал газ деп – молекуляр – кинетикалық теория тұрғысынан қарағанда – молекулалар материальдық нүкте ретінде, бір – бірімен қашықтықта әсерлеспейтін, ал соқтығысуы абсолют серпімділік заңына бойсынатын газдарға айтылады. Газ молекулалары арасындағы өзара әсерлесу күштері қатты, сұйықтарға қарағанда 10 миллиондаған есе кіші. Бұл модель тек газ «тепе – теңдік күйде» тұрғанда ғана «істейді». Себебі, молекулалардың жүгіру жолдары молекулалар концентрациясына кері пропорционалдығында , r₀ – молекуланың эффекті в радиусы идеал газда ол нольге тең, соның үшін . Сонда жылулық тепе – теңдікте тұрған газ өлшемсіз және өзара әсерлеспейді.
   

---

2. Молекуляр – кинетикалық теорияның негізгі теңдеуін келтіріп шығару үшін Ньютонның екінші заңы бойынша күш импульсінің дене испульсі өзгерісі теңдеуін жазамыз: Ал қысым яғни қысым уақыт ішінде молекулаларды қабырғаға соқтығысуы кезінде алған импульстер шамасымен анықталады.

10.2.3. Газ заңдарын үйрену әдістемесі.

1. Газ заңдар индуктивтік үйрену әдістері және дедуктивтік тәсілдермен үйреніледі. Газ заңдарының тізбектілігі түрліше болуы мүмкін, бірақ барлық кездегідей Бойль – Мариотт заңынан басталады, себебі ол тарихта бірінші ашылған.

Газ заңдарын үйренудің бірыңғай режесін келтіру мүмкін.

• 
  процесті анықтау;
  
• 
  процестің жүру шарты;
  
• 
  заңның формуласы және оны келтіру;
  
• 
  заңның әділеттілігін эксперименттік зерттеу;
  
• 
  бекітілген тәуелділікті молекуляр – кинетикалық негіздеу;
  
• 
  заңның қолдану шекаралары.
  

Бойль – мариотт заңын үйренуде экспериментті баяу өткізу керек, мұнда Т = const P,V,V,T және P,T графиктері көріледі. V – артқан сайын n – кемиді соған сәйкес Р да кемиді. Шарль заңында V = const Т₀-дегі Р₀ – еске сақтай отырып үйрену керек, Клапейрон – Менделеев теңдеуін үйренуде жоғарыда айтылған заңдарға сәйкес Шарль заңын былайша жазамыз.

10.2.4. Термодинамика сұрақтарын оқып - үйрену әдістемесі.

Түрлі энергия формолары бар, олардың әрбірі материяның анық бір қозғалысына тән, мысалы, механикалық қозғалысқа механикалық энергия, электр зарядтарының қозғалысына электр және магнит өрістерінің энергиясы, жылулық қозғалысымен ішкі энергия және т.с.с.

Термодинамикадағы ішкі энергия деп- оның тек ішкі күйімен анықталатын энергияға айтылады. Ішкі энергия дене күйінің біржақтамалық функциясы болып ол P,V,T анықталады. Бір күйде тек бір ғана өзінің ішкі энергиясы болады.

Қазіргі күндегі физикада ішкі энергия деп- молекуланың тәртіпсіз және өзара әсріндегі энергияларының және молекуланы құраушы бөлшектердің қозғалыс энергиясы мен бөлшектер арасындағы өз ара әсер энергияларының жиындысына айтылады.

Термодинамиканың бірінші заңы энергияның сақталу заңы принципі негізінде түсіндіріледі. Бұл заң XIX ғасырдағы 3 үлкен ашылған жаңалықтардың бірі.

---

Егер жүйе консерватив болмаса, онда механикалық энергияның бір бөлігі ішкі энергияға түрленеді, ал жүйенің толық энергиясы сақталып қалынады.

Температура ұғымының қалыптасуы.

Температура ұғымы тек физикадағы ғана болмай жаратылыстанудағы фундаменталь ұғым болып табылады. Ол өте күрделі және физикалық құбылыстарды ашық айдын көрсетеді. Ол күйдің макроскопиялық параметрі болып тек молекуляр-кинетикалық теория арқылы ғана ашылады. Статистикалық заңдылықтар арқылы тепе-теңдік түрлерінің ерекшесі, ал термодинамикалық күйдің тепе-теңдігі барлығы температура ұғымыны ендірілді.

Көне заманнан температура ұғымын түсінуге әрекет қылғанмен, XVIII ғ. Дейін бұл ұғымның тек сандық қатнасы ғана орнатылған. Температураның тарихи ұғымы сезгірліктен келіп шықты.

Термометрлердің енгізілуі ғылым үшін үлкен мәнге ие болды. Себебі, жылулық құбылыстарды сандық түрде үйрену мүмкіндіктерін туғызды, температура ұғымы пайда болды.

Температура ұғымының қалыптасу этаптары.

Оқушылар бірінші рет температура ұғымы туралы жаратылыстану курсынан алады. Мұнда термометрлерді түзілісі және істеу принциптері үйреніледі де температураны амалда өлшейді.

Физиканың базалық курсында температура туралы сапалы деңгейде оның денені құрап тұрған молекулаларының қозғалысына сай кинетикалық энергиямен байланысты екендігіне көз жеткізеді. Цельсий шкаласының құрылуы принциптерін үйренеді. Соң зертханалық жұмыстарда температураны өлшеуді біле бастайды.

Жоғарғы сыныптарда температура ұғымы жайлап үйреніледі, бірінші сапалы деңгейді, соң идеал газдың теориялық негіздерін үйрене отырып ол білімді температураны өлшеуге қолдайды.

Температура физикалық шама болып ол жүйенің барлық бөліктеріндегі жылулық тепе-теңдігін сипаттайды. Тепе-теңдіктегі күйде тұрған жүйенің барлық нүктелеріндегі температура бірдей болады.

Соң температураның статистикалық мәнін ашады, тепе-теңдіктегі күйде дененің барлық молекулалары үшін бірдей, яғни температура- жүйедегі молекулалардың тәртіпсіз қозғалысының орташа кинетикалық энергиясының өлшемі.

---

10.2.5. Мектеп курсындағы “Электродинамика” және оған ғылыми әдістемелік талдау жасау.

Мектеп физика курсындағы Электродинамика” бөлімі.

“Электродинамика” мектеп физика курсындағы күрделі бөлімдердің бірі болып мұнда электр және магниттік құбылыстарды, электромагниттік тербелістер мен толқындар олардың түрі және таралу жылдамдықтары ( радиобайланыс, телефондар ) және олардың қасиеттері туралы ұғымға ие болады.

Бұл таруды оқып үйренгенде оқушылар Ленц, А.С.Попов, П.Н.Лебедев, Д.М.Мандельштам, А.Ф.Иоффе,Фарадей, Ампер, Лоренц, Кулон және т.с.с. ғалымдардың еңбектеріне үлкен көңіл беруі керек.

Тарау бойынша есептер шешуді оның мәндерін талдауды біле отырып өздерінің шығармашылық қабілеттерін асырулары шарт.

Мектеп электродинамика курсы өзінің абстрактігі және оқу материалының күрделілігімен айырылып тұрады, оны оқытуда көрнекіліктерге көңіл бөлу керек: физикалық эксперимент, модельдік келтірулер және аналогия, ЭЕМ-дағы модельдерді қоса, экрандық қолданба, схемалар, кестелер және т.б

Токтар, кернеулер, электр тізбектері т.б. туындылар олардың негізінде электр заряды жатады. Олар оң және теріс болып оң таңбалысы –протон, позитрон, ал теріс таңбалыларға электрон жатады. Зарядтың сандық анықтамасы денелермен өзара әсер күшімен белгіленеді.

Электр заряды абсалют (инвариант) ол санақ жүйесінің таңдауымен байланысты емес, атом ядросындағы электрондардың қозғалыс жылдамдығына тәуелді емес, соның үшін түрлі химиялық реакцияларда электр заряды пайда болмайды. Мұнда негізгі ролді электрон белгілейді.

Электр зарядтың дискреттілігін Иоффе-Милликен тәжірибесі көрсетті.

Электродинамиканы макроскопиялық, микроскопиялық және квантты электродинамикаға ажыратады. Орта мектепте оның 1-ші бөлімі үйреніледі. Максвелл электродинамикасы болып механикадағы Ньютон заңдары, термодинамикадағы термодинамика заңдары сияқты ролді атқарады. Бұл теңдеулер электр өрісі векторымен анықталатын электр өрісі теңдеуі және магнит өрісі кернеулігінің индукциясы . Максвелл теориясында орта қасиеттері 3 шамамен сипатталады: диэлектрлік өтімділігімен ε, магниттік өтімділігімен μ және меншікті электр өткізгіштігімен γ.

Электродинамиканың негізгі ұғымдарын қалыптастыру.
Базалық және жоғарғы сыныптарда электромагниттік өріс ұғымын және электромагниттік құбылыстар ұғымын қайталай отырып электродинамиканың ерекшеліктерін Ньютон механикасымен салыстыра отырып талдайды. Күштердің өзара әсерлесу кезіндегі берілу жылдамдығы шекаралы екендігін заряд А нүктеден А¹ өткенде В нүктедегі зарядқа әсер етуші күш лезде болмай белгілі бір уақыт өткеннен соң болуын көреміз.

А¹ А В




Себебі, электр зарядтары арсындағы өзара әсер артады да кеңістікте де шекаралық жылдамдыққа ие болады.

Электромагниттік өрістің негізгі сипаттамалары:

- электр өрісінің кернеулік векторы

- магнит өрісі индукциясының кернеулік векторы

Олар бір-бірімен перпендикуляр орналасқан.



Электр заряды деп- атомның немесе олардан тұратын өткізгіш дененің басқа электрленетін денелерге әсер ету қабілетіне ие болуына айтылады.

Электромагниттік өрістің түрлі көріністерін (пайда болуын) үйрену әдістемесі.

Электростатиканы үйренуде басты ұғым болып, электр заряды және электр өрісі болып саналады, бірақ оларды үйрену үшін Кулон заңымен суперпозиция принципін білу қажет.

Электростатикалық өріс -тыныштықта тұрушы зарядтар өрісі болып ол потенциалды, яғни құйынды емес бұл кулон күшімен нүктелік заряд үшін оның кез-келген нүктесіндегі потенциалы формуласын шығару мүмкін:





Жұмыс зарядтың орын ауыстыруындағы траекториясына байланысты емес тек орын ауыстыруына немесе потенциалдар айырмасына және заряд мөлшеріне байланысты болады.Суперпозиция принципі деп- әрбір зарядтар әсерін берілген зарядқа топтау мүмкіндігіне айтылады. Тогы бар өткізгіштің электр өрісін стационарлы электр өрісі деп атайды , ол өткізгішті электр көзіне қосқанда пайда болады, біріншіден ондағы Е екі түрлі бағытта болады. 1-шісі өткізгіштің бетіне перпендикуляр, екіншісі өткізгіш бойымен болып электрондарды өткізгіш бойымен тәртіпті қозғалтып электр тогын туғызады. Бұл ток тұрақты болады себебі электрондар қозғалысы бірқалыпты, электромагниттік өрістерде ерекшелесе болады.

10.2.10. Арнайы салыстырмалы теория элементтерін үйрену әдістемесі.

1. Орта мектеп программасында АСТ 1972 ж енгізілді. Оның себебі, қазіргі күннің талабы еді. Соңғы 10 жылдарда АСТ қорытындылары кеңінен қолданылуда. Олар Эйнштейннің үш постулатына негізделген:

- барлық ИСЖ-лер теңдікке ие; барлық ИСЖ-лардағы механикалық және басқада барлық табиғат құбылыстары бірдей өтеді.

ИСЖ-да өткізілетін ешқандай физикалық тәжірибелермен бұл жүйенің қозғалыстағысын немесе тыныштықтағысын дәлелдей алмайсың.

- Барлық ИСЖ-дағы барлық физикалық заңдар бірдей. Барлық осы керілулері эквивалентті болғанымен үшіншісі ең керекті болып саналады, себебі құбылыстың мазмұнын көрсетеді. 2-ші постулатты ең дұрысы- жарық жылдамдығы ИСЖ және ИЕСЖ –да да бірдей, жарық көзінің жылдамдығынада, күзетушінің жылдамдығынада тәуелді емес.

2. АСТ кинематикасы :

• 
  жылдамдықтарды қосумен
  

Ū= Ū¹+υ = = C

немесе

.

• 
  масштабтың қысқаруы
  
• 
  кеңістік бойынша ажыратылған уақиғалардың бірмезеттегі ( ИТ)=Т_{әлемдік} Т_жерлік
  

• 
  уақыттың баяулануы .
  

2. 
   АСТ динамикасы
   

• 
  шексіз уақытта әсер етуші күш және жылдамдық қалаған шамасын алуы мүмкін. v=v₀+at. a=F/m;
  

v=v+F/m t.

- дене жылдамдығы артқан сайын артып барады. υ

c болғанда шексіз артады.

---

• 
  дене импульсі , фотон импульсі .
  
• 
  Динамиканың 2-ші заңы .
  
• 
  Масса мен энергияның байланысы υ‹‹c классикалық механикада және .
  
• 
  АСТ энергияның сақталу заңы: дененің өзіндік және кинетикалық энергиясының қосындысы өзгермес болып толық энергияны береді. .
  

.

10.2.11. Кванттық физиканы мектеп курсында оқып - үйрену әдістемесі. Кванттық физика – микробөлшектердің қозғалыстарын, күйлерін үйренудегі негізделген тәсіл, микроәлемдік заңдарды және өзгеше болған қасиеттерін ашып беруші физикалық теорияболып саналады. Кванттық механика әдістері кванттық электроникада, қатты денелер физикасында және қазіргі күнгі химияда кеңінен қолданылады. Одан тыс оны жоғары энергиялы физикада атом ядросының құрамымен элементар бөлшектердің қасиеттерін үйренуде қолданылады.

Кванттық физика теориясы арқылы жарықтың толқындық қасиеттері кеңінен үйренілді.

Кванттық физикаға өз еңбектерін енгізген ғалымдар: Э.Резерфорт, Н.Бор, П.Кюри, М.Склодовская-Кюри, М.Лауэ, Луи-де Бройль, В.Гейзенберг, В.Паули, П.Дирак, Э. Шредингер, т.б

Бұл бөлімді үйркну әдістемесінің ерекшелігі материалдың арнайылығымен мектеп физикасындағы бөлімдермен анықталады.

Жарықтың дуализмдік қасиеттерін үйрене отырып жарық қай кезде бөлшек, қай кезде толқын қасиетімен әсер етуін үйренеді.

Жарық әсерін үйренуде тәжірибелерге сүйене отырып жарық қысымы, фотоэлементтер және олардың қолданылуы, тректер және олардың пайда болу себептері, элементар бөлшектер, оларды тіркеу әдістері т.с.с көрсете білуі керек.

Жарықтың кванттарды үйрену әдістемесі.

Фотоэффект – ЭМ сәулелендіру әсері астында металдардан электрондардың шығуы (эмиссиясы) құбылысына айтылады. Бұл құбылыс амалда инерциясыз. Шығатын электрондар саны түсетін жарықтың интенцивтігінен (қарқындылығынан) анықталады, электрон

---