Рассматриваемые вопросы - Учебно

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Ишимский государственный педагогический институт имени П.П.Ершова»
Кафедра ТиМПФТиП
Утверждаю
Проректор по учебной работе и
лицензированию
_____________С.А. Вдовина
(подпись, расшифровка подписи)
“27” января 2011 г
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«Фундаментальные эксперименты физики»
050100 – Педагогическое образование
(код и наименование направления подготовки)
Профиль подготовки
Физическое образование
(наименование профиля подготовки)
Квалификация (степень) выпускника
Бакалавр
Форма обучения
очная
Ишим 2011
Рецензенткандидат педагогических наук, доцент Ермакова Е.В.
Рабочая программа дисциплины «Фундаментальные эксперименты физики» //сост.Н.С.
Журавлева – Ишим: ФГБОУ ВПО «ИГПИ», 2011. - 19 с.
Рабочая программа предназначена для преподавания дисциплинывариативной части
профессионального цикла, дисциплины по выборустудентам очной формы обучения по
направлению подготовки «050100 - Педагогическое образование», профиль подготовки –
«Физическое образование»в шестом семестре.
Рабочая программа
составлена с
учетом Федерального государственного
образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению
подготовки «050100 - Педагогическое образование», профиль подготовки – «Математика,
физика»», утвержденного приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от
«22» декабря 2009 г. №788.
Составитель ____________________ Н.С. Журавлева
(подпись)
2011 г
Содержание
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Цели и задачи освоения дисциплины
Место дисциплины в структуре ООП ВПО
Требования к результатам освоения содержания дисциплины
Содержание и структура дисциплины
4.1. Содержание разделов дисциплины
4.2. Структура дисциплины
4.3. Лабораторные работы
4.4. Практические занятия (семинары)
4.5. Курсовая работа
4.6. Самостоятельное изучение разделов дисциплин
Образовательные технологии
5.1. Интерактивные образовательные технологии
Оценочные средства для текущего контроля успеваемости и промежуточной
аттестации
6.1. Формы оценочных средств
6.2. Вопросы для промежуточной аттестации
Учебно-методическое обеспечение дисциплины
7.1. Основная литература
7.2. Дополнительная литература
7.3. Периодические издания
7.4. Интернет ресурсы
7.5. Методические указания и материалы по видам занятий
7.6. Программное обеспечение современных информационно-коммуникационных
технологий
Материально-техническое обеспечение дисциплины
Лист согласования рабочей программы
4
4
4
5
5
6
7
7
8
8
8
8
9
9
10
11
11
11
11
11
12
18
18
19
3
Семестр:шестой
Трудоемкость по ФГОС: 2 зач.ед., 72 часа.
1 Цели и задачи освоения дисциплины
Цели
освоения
дисциплины«Фундаментальные
эксперименты
физики»являетсяформирование у будущего учителя физики научного мировоззрения и умения
пользоваться теоретическими методами, добиваясь при этом усвоения студентами общей
структуры физической науки и конкретных физических явлений, и в целом формирование
готовности использовать знания о современной картине мира в образовательной и
профессиональной деятельности.
Задачи изучения дисциплины:
- ознакомление с основными направлениями развития физической науки;
- овладение понятийным аппаратом (экспериментальными фактами, понятиями, законами,
теориями, методами физической науки);
- развитие мышления и формирование умений самостоятельно приобретать и применять
знания, наблюдать и объяснять физические явления;
- формирование познавательного интереса к физике и технике, развитие творческих
способностей;
- раскрытие взаимосвязи физики и техники, показ ее применения в производстве и
человеческой деятельности, объяснение физических процессов, протекающих в природе;
- привитие умения самостоятельно пополнять свои знания, ориентироваться в научно–
информационном потоке.
2 Место дисциплины в структуре ООП ВПО
Дисциплина«Фундаментальные эксперименты физики» относится к вариативной части
профессионального цикла, дисциплины по выбору(Б.3.ДВ.9).
3 Требования к результатам освоения содержания дисциплины
Студент в процессе освоения содержания дисциплины должен овладеть следующими
компетенциями:
- способен использовать знания о современной естественнонаучной картине мира в
образовательной и профессиональной деятельности, применять методы математической
обработки информации, теоретического и экспериментального исследования (ОК-4);
- способен реализовать учебные программы базовых и элективных курсов в различных
образовательных учреждениях (ПК-1).
В результате изучение дисциплины студент должен:
знать:
- этапы развития физической науки;
- физические явления, законы и теории;
- методы физических исследований и измерений;
- фундаментальные эксперименты в физике;
- основные физические модели;
- биографические данные и основные научные достижения ученых выполнивших
фундаментальные физические эксперименты.
уметь:
- обосновывать идею фундаментальных физических экспериментов;
- анализировать методику проведения физических опытов;
- давать обоснованное объяснение экспериментальным результатам;
- пользоваться экспериментальным оборудованием для проведения физических опытов;
4
- использовать компьютерное моделирование для демонстрационного и лабораторного
физического эксперимента.
владеть:
- грамотным физическим научным языком;
- методиками постановки физического эксперимента.
приобрести опыт:
- осуществления физического эксперимента.
4 Содержание и структура дисциплины
4.1 Содержание разделов дисциплины
Таблица 1
№
раздела
1
Наименование
раздела
2
1
Фундаментальные
опыты, их роль в
науке
2
Фундаментальные
опыты в механике
3
Фундаментальные
опыты в
молекулярной
физике
4
Фундаментальные
опыты в
электродинамике
5
Фундаментальные
опыты в оптике
Содержание раздела
3
1. Цикл естественно-научного познания
2. Теоретический и экспериментальный
метод познания.
3. Фундаментальные опыты в физике.
4. Роль фундаментальных опытов в
современной науке
1. Опыты и мысленные эксперименты
Галилея
2. Всемирное тяготение
3. Опыты Гюйгенса
4. Эмпирический базис в структуре
физической теории
1. Атомистическая гипотеза и развитие
молекулярно-кинетической теории
2. Размеры молекул, броуновское
движение
3. Опытное определение скоростей
движения молекул
4. Распределение Больцмана.
Измерение массы молекул
5. Исследование свойств газов.
6. Исследование тепловых процессов
1. Опыты по электростатическому
взаимодействию
2. Исследование электрических цепей
3. Открытие электрона
4. Изучение проводимости металла
5. Становление теории
электромагнитного поля
1. Возникновение волновой теории света
2. Опыты Ньютона по дисперсии и
интерференции света
3. Опыты Юнга
4. Опыты по поляризации света
5. Проблема скорости света в
физической науке
6. Измерение скорости света
Форма текущего
контроля
4
Самостоятельная
работа
Реферат
Сообщение
Компьютерное
моделирование
опытов
Реферат
Сообщение
Компьютерное
моделирование
опытов
Реферат
Сообщение
Компьютерное
моделирование
опытов
Реферат
Сообщение
Компьютерное
моделирование
опытов
5
1. Зарождение квантовой теории
2. Экспериментальное изучение
теплового излучения
3. Опыты Герца и Столетова по
Фундаментальные фотоэффекту
опыты в
4. Опыты Лебедева по измерению
квантовой физике светового давления
5. Опыты Резерфорда по зондированию
вещества и модель атома
6. Опыты Франка и Герца и модель
атома Бора
6
Реферат
Сообщение
Компьютерное
моделирование
опытов
4.2. Структуру дисциплины
Таблица 2
Трудоемкость, часов
Вид работы
6
семестр
Общая трудоемкость
Аудиторная работа:
Лекции (Л)
Практические занятия (ПЗ)
Лабораторные работы (ЛР)
Самостоятельная работа:
Курсовой проект (КП), курсовая
работа (КР)1
Расчетно-графическое задание
(РГЗ)
Реферат (Р)
Самостоятельное изучение
разделов
Контрольная работа (К)2
Самоподготовка (проработка и
повторение лекционного
материала и материала учебников
и учебных пособий, подготовка к
лабораторным и практическим
занятиям, коллоквиумам,
рубежному контролю и т.д.)
Подготовка и сдача экзамена3
Вид итогового контроля
№раздела
72
32
16
16
Всего
72
32
16
16
40
40
10
10
30
30
З
З
Таблица 3.1
Разделы дисциплины, изучаемые в 6 семестре
Количество часов
Наименование разделов
Аудиторная работа Внеауд.работа
Всего
Л
ПЗ
ЛР
СР
На курсовой проект (работу) выделяется не менее одной зачетной единицы трудоемкости (36 часов)
Только для заочной формы обучения
3
При наличии экзамена по дисциплине
1
2
6
Фундаментальные опыты, их роль в
науке
Фундаментальные опыты в механике
Фундаментальные опыты в
молекулярной физике
Фундаментальные опыты в
электродинамике
Фундаментальные опыты в оптике
Фундаментальные опыты в
квантовой физике
Итого:
Всего:
1
2
3
4
5
6
7
2
5
11
2
2
7
13
4
2
7
15
4
4
7
13
2
4
7
13
2
4
7
72
72
16
16
40
4.3 Лабораторные работы
Лабораторные работы не предусмотрены
4.4. Практические занятия (семинары)
№
п/п
1
Номер
раздела
Тема семинарского
занятия
2
Фундаментальные
опыты
классической
механики
2
3
3
4
4
5
5
6
Вопросы, выносимые на семинар
1. Опыты Галилея
2. Всемирное тяготение
3. Опыты Гюйгенса
1. Атомистическая гипотеза и
развитие молекулярноЭкспериментальное
кинетической теории. Размеры
обоснование
молекул.
молекулярной
2. Опытное определение скоростей
физики
движения молекул
3. Исследование свойств газов.
1. Опыты по электростатическому
взаимодействию
2. Исследование электрических
Эксперимент в теории цепей
электромагнетизма
3. Открытие электрона
4. Изучение проводимости металла
5. Становление
теории
электромагнитного поля
1. Возникновение волновой теории
света
2. Опыты Ньютона по дисперсии и
Экспериментальное интерференции света
обоснование
3. Опыты Юнга
волновой теории
4. Опыты по поляризации света
света
5. Проблема скорости света в
физической науке
6. Измерение скорости света
Квантовая теория
1. Зарождение квантовой теории
Таблица 4
Трудоемкость
из них
Всего
на базе
ОУ
6
6
10
12
12
7
света
2. Экспериментальное изучение
теплового излучения
3. Опыты Герца и Столетова по
фотоэффекту
4. Опыты Лебедева по измерению
светового давления
5. Опыты Резерфорда по
зондированию вещества и модель
атома
6. Опыты Франка и Герца и модель
атома Бора
Всего
46
4.5 Курсовая работа
Курсовые работы не предусмотрены
4.6 Самостоятельное изучение разделов дисциплины
Самостоятельное изучение разделов не предусмотрено
5. Образовательные технологии
При изучении дисциплины «Подготовка учащихся к ЕГЭ по физике» используются
технологии обучения:
- технология деятельностного подхода;
- технология дифференцированного подхода;
- технология проблемного обучения.
5.1 Интерактивные образовательные технологии
Таблица 5
Кол-во
Семестр Вид занятия
Используемые интерактивные образовательные технологии
часов
6
Практическое Дискуссия
8
Всего
8
Процент от общего количества часов
25
6 Оценочные средства для текущего контроля успеваемости и промежуточной
аттестации
6.1 Формы оценочных средств
Таблица 6
Входной
контроль
ОК – 4, ПК- 1
Эксперимент в
физической науке
Зачет в устной форме
Компьютерное
моделирование опытов
Элементы учебного
материала: раздел/
тема/весь материал**
Сообщения
Оцениваемые
компетенции
Реферат
Виды
аттестации
Самостоятельная
работа
Форма оценочных средств
+
8
Текущий
контроль
Количество баллов в рамках БРС оценки 10
Все разделы
ОК – 4, ПК- 1 дисциплины
+
+
Количество баллов в рамках БРС оценки 10
20
Промежуточ
ОК – 4, ПК- 1
ная
аттестация
Все разделы
дисциплины
Количество баллов в рамках БРС оценки
+
20
10
+
30
Выделенные виды работ обязательны для выполнения в полном объеме. До зачета
допускаются студенты, набравшие не менее 40 баллов в семестре из 70 возможных.
В ходе сдачи зачета студент получает максимальное количество баллов – 30, зачет
получают студенты, набравшие не менее 55 балов..
Входной контроль – самостоятельная работа
Вариант 1 (образец)
1. Укажите основные требования , которыми должна удовлетворять научная теория.
2. В чем основное отличие эксперимента от наблюдения?
3. Приведите примеры экспериментов и наблюдений в механике. Опишите кратко их.
Вариант 2 (образец)
1. Опишите основные виды физического эксперимента.
2. Теоретические и экспериментальные методы – можно ли их противопоставлять?
3. Приведите примеры экспериментов и наблюдений в оптике. Опишите кратко их.
Текущий контроль – самостоятельная работа
Вариант 1 (образец)
1. Почему Кавендиш говорил о том, что ему удалось «взвесить Землю»?
2. Что называется броуновским движением?
3. Как Кулон заряжал в своем опыте взаимодействующие шарики?
4. Почему и сегодня определение скорости света является актуальной для науки?
Вариативный список тем рефератов
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
Античная натуральная философия и физика.
Общая характеристика физики средневековья.
Г.Галилей – основоположник экспериментального метода научного познания.
Становление классической механики.
Закон всемирного тяготения. Опыты Г.Кавендиша.
Возникновение термодинамики.
Зарождение учения об электричестве и магнетизме.
Законы М. Фарадея для электролиза. Дискретность электричества.
Законы О. Кулона, Г. Ома, А. Ампера.
Открытия Х. Эрстеда, Ж. Био и Ф. Савара, М. Фарадея.
Возникновение и развитие оптических воззрений.
Оптические исследования И. Ньютона. Корпускулярная природа света по Ньютону.
Оптика Х. Гюйгенса. Теория световых приступов.
Электромагнетизм в трудах М. Фарадея и Дж. Максвелла.
Явление электромагнитной индукции в экспериментах Фарадея.
9
16. Опыты Майкельсона-Морли, Траутона-Нобля по обнаружению эфира. Механический и
электромагнитный эфир.
17. Опытное подтверждение принципа эквивалентности в экспериментах И. Ньютона, Ф.
Бесселя, Р. Этвеша, Б. Брагинского и В. Панова, а также в космических экспериментах.
18. Развитие молекулярно-кинетической теории.
19. Исследование Д.Д. Томсона. Радиоактивность.
20. Определение заряда и массы электрона.
21 Экспериментальные исследования теплового излучения.
22. Работы В. Нернста, А. Эйнштейна, Линденмана, Дебая, Борна по квантовой теории
теплоёмкости.
23. Опыты Резерфорда по рассеиванию -частиц.
24 Экспериментальные доказательства квантовых свойств (Опыты Франка-Герца, Девиса-Гуше,
Франка и Книппенга, Мёллера).
25. Открытие А. Комптона и признание фотонов, введённых А. Эйнштейном.
26. Эксперименты, подтверждающие сложное строение атомного ядра.
6.2 Вопросы для промежуточной аттестации
1. Цикл естественно-научного познания
2. Теоретический и экспериментальный метод познания.
3. Фундаментальные опыты в физике.
4. Роль фундаментальных опытов в современной науке
5. Опыты и мысленные эксперименты Галилея
6. Всемирное тяготение
7. Опыты Гюйгенса
8. Эмпирический базис в структуре физической теории
9. Атомистическая гипотеза и развитие молекулярно-кинетической теории
10. Размеры молекул, броуновское движение
11. Опытное определение скоростей движения молекул
12. Распределение Больцмана. Измерение массы молекул
13. Исследование свойств газов.
14. Исследование тепловых процессов
15. Опыты по электростатическому взаимодействию
16. Исследование электрических цепей
17. Открытие электрона
18. Изучение проводимости металла
19. Становление теории электромагнитного поля
20. Возникновение волновой теории света
21. Опыты Ньютона по дисперсии и интерференции света
22. Опыты Юнга
23. Опыты по поляризации света
24. Проблема скорости света в физической науке
25. Измерение скорости света
26. Зарождение квантовой теории
27. Экспериментальное изучение теплового излучения
28. Опыты Герца и Столетова по фотоэффекту
29. Опыты Лебедева по измерению светового давления
30. Опыты Резерфорда по зондированию вещества и модель атома
31. Опыты Франка и Герца и модель атома Бора
7 Учебно-методическое обеспечение дисциплины
7.1. Основная литература
Основная:
10
1.
2.
Детлаф, А.А. Курс физики / А.А. Детлаф, Б.М. Яворский – М.: Высшая школа, 2010. – 62 экз
Трофимова, Т.И. Курс физики / Т.И. Трофимова. – М.: Академия, 2006. – 19 экз.
62 экз.
19 экз.
7.2 Дополнительная литература
Дополнительная:
3.
1. Гершензон, Е.М. Электродинамика / Гершензон Е.М..–М.: Академия,2002 – 15 экз.
4.
Грабовский,
Р.И.
Курс
физики/
Р.И.
Грабовский
–
С-Пб.:Лань,
2008.
http://vk.com/doc41508733_260033087
2. Трофимова, Т.И. Курс физики / Трофимова Т.И. – М.: Высшая школа,2000 – 12 экз.
15 экз.
–
Электронный
ресурс
12 экз.
7.3 Периодические издания
Периодические издания представлены в интернет - ресурсах
7.4 Интернет-ресурсы
1. Электронно-библиотечная система elibraryhttp://elibrary.ru
2. Универсальная справочно-информационная полнотекстовая база данных “East View”
ООО «ИВИС» http://www.eastview.com/
3. Электронный справочник «Информио»http://www.informio.ru/
4. Электронно-библиотечная система "Университетская библиотека
онлайн"http://www.biblioclub.ru
5. Журнал «Физика» www. fiz.1september.ru
6. Фундаментальные эксперименты в физической науке
http://fiz.1september.ru/articlef.php?ID=200501110
7. Фундаментальные опыты в механике: Галилей, Ньютон. http://edu.znate.ru/docs/622/index20188.htm
8. Майер Р.В. Методика учебного физического эксперимента
http://rmajer.narod.ru/kanddis/gl1.htm
9. История развития физики http://abc-people.com/typework/physics/physics-history.htm
10. История физики http://ru.science.wikia.com/wiki/
7.5 Методические указания и материалы по видам занятий
(или ссылка на учебно-методическое пособие по дисциплине).
Методические рекомендации преподавателю:
Для освоения дисциплины «Фундаментальные эксперименты физики» используются знания,
умения и виды деятельности, сформированные в процессе изучения дисциплин «Механика»,
«Электричество и магнетизм», «Оптика. Квантовая и ядерная физика», «Молекулярная физика и
термодинамика», «Основы теоретической физики», «История физики». Знания, умения и
личностные качества будущего специалиста, формируемые в процессе изучения дисциплины,
будут использоваться в дальнейшей профессиональной деятельности.
Методические рекомендации студентам:
Студенту следует помнить, что дисциплина«Фундаментальные эксперименты физики»
предусматривает обязательное посещение студентом лекционных и практических занятий. Она
реализуется через систему аудиторных и домашнихработ.Самостоятельная работа студентов
заключается в самостоятельных подготовках к практическим занятиям, в написании реферата.
Контроль над самостоятельной работой студентов и проверка их знаний проводится в виде
выступлений с докладами, защите рефератов, теоретического зачета.
При подготовке к практическим занятиям рекомендуется пользоваться учебными
планами:
Фундаментальные опыты классической механики
Рассматриваемые вопросы:
1. Опыты Галилея
11
2. Всемирное тяготение
3. Опыты Гюйгенса
I. Подготовка к занятию
1. Вопросы для самопроверки:
1. Почему Р. Фейнман называет Галилея первым физиком?
2. Какие мысленные эксперименты предлагал Галилей? Какие выводы на их основе он
сделал?
3. В чем основная заслуга Галилея в развитии физики?
4. Почему система Коперника вызывала многочисленные споры и неприятие со стороны
большинства ученых — его современников?
5. В чем отличие современной формулировки первого закона Ньютона от принципа
инерции, сформулированного Галилеем?
6. Какими простыми опытами Ньютон проверял свои теоретические выводы?
7. Какие экспериментальные факты послужили подтверждением открытых Ньютоном
законов?
8. В чем состоял мысленный эксперимент, предложенный X.Гюйгенсом для иллюстрации
принципа относительности движения?
9. Кто предложил использовать маятник в механических часах?
10. Какими простыми опытами Г. Галилей проверил свое предположение об изохронности
колебаний маятника?
11. В чем заключалась «теория толчка» Гюйгенса? Для объяснения каких явлений он ее
использовал?
12. Чем отличались маятниковые часы Гюйгенса от остальных, созданных к тому времени?
2. Задания
1. На какой угол наклонена Пизанская башня, если отклонение ее верхней точки от
вертикальной оси составляет 4,6 м, а высота башни 55 м? Какие предпринимаются меры для того,
чтобы «падающая» башня не упала?
2. Сколько примерно времени падали тела, отпущенные Галилеем с Пизанской башни?
3. Соберите установку Галилея и повторите его опыты с длинн ы м деревянным желобом
и шарами. Объясните ход эксперимента.
4. Проводимые Ньютоном расчеты ускорения Луны поначалу противоречили данным
астрономических наблюдений. Потребовалось более полутора десятилетий, чтобы найти и
устранить причину этого противоречия. В чем состояла эта причина? Какова история вопроса,
связанного с расчетами ускорения Луны по теории Ньютона?
5. История взаимоотношений Исаака Ньютона и Роберта Гука весьма сложна. Что
составляло предмет их споров, кроме приоритета открытия закона всемирного тяготения? Изучите
этот вопрос и подготовьте сообщение.
6. Подготовьте сообщение об истории открытия планеты Нептун.
7. Подготовьте сообщения о взглядах Аристотеля на мироздание, па движение тел.
8. Подготовьте сообщение о жизни и научной деятельности Галилея.
9. Почему создание точных часов было одной из важнейших технических задач XVII в.,
решение которой должно было оказать влияние на экономическую и даже политическую сферы
жизни? Подготовьте сообщение об этом.
10. Подготовьте сообщение об истории создания разных видов механических часов.
11. С помощью программы «Живая физика» смоделируйте опыты Галилея с падающими
телами, а также с шарами, скатывающимися по желобу.
12. Смоделируйте с помощью компьютерной среды «Живая физика» мысленный
эксперимент Гюйгенса, иллюстрирующий принцип относительности механического движения.
13. С помощью компьютерной среды «Живая физика» смоделируйте опыты Гюйгенса с
маятниками
II. Работа в аудитории
1. Беседа по вопросам самопроверки.
12
2. Отчет по заданиям 1-4.
3. Выступление по заданиям 5-10.
4. Индивидуальный отчет по заданиям 11-13.
Экспериментальное обоснование молекулярной физики
Рассматриваемые вопросы:
1. Атомистическая гипотеза и развитие молекулярно-кинетической теории. Размеры
молекул.
2. Опытное определение скоростей движения молекул
3. Исследование свойств газов.
I. Подготовка к занятию
1. Вопросы для самопроверки:
1. Что, по мнению древнегреческих философов Фалеса и Эмпедокла, является
первоосновами мира?
2. Кем впервые были высказаны атомистические идеи?
3. Почему в раннем средневековье идеи атомизма не могли получить развития?
4. Кто провел эксперименты, заложившие основы молекулярно-кинетической теории?
Когда это произошло?
5. В чем состоит закон Дальтона?
6. Расскажите об опыте Рэлея. Каковы его цель, результат? Как Рэлей проводил оценку
диаметра молекулы?
7. Какова точность проведенной Рэлеем оценки диаметра молекулы?
8. Какова цель опыта Штерна и какие результаты были получены? Как опыт был осуществлен?
9. Какая скорость называется наиболее вероятной?
10. Почему распределение молекул по скоростям является статистическим законом?
11. Сравните понятие средней скорости механического движения тела и понятие средней
скорости движения молекул.
12. Сравните скорости движения молекул, считая их равными 400-800 м/с, со
скоростью движения легкового автомобиля.
13. Почему запахи распространяются медленно, хотя скорость движения молекул довольно
велика?
14. Чему соответствует площадь под графиком кривой распределения молекул по
скоростям?
15. В какую сторону сместится максимум распределения молекул по скоростям при
повышении температуры?
16. Изменится ли значение наиболее вероятной скорости при понижении температуры газа,
при ее повышении?
17. Изменится ли число молекул, имеющих скорость, близкую к наиболее вероятной, при
повышении температуры газа, при ее понижении?
18. Какую установку использовал Бойль при исследовании зависимости давления газа от
его объема при сжатии газа?
19. Почему значения давления воздушного столба, полученные в опыте, не совпали со
значениями давления, которые должны были быть по предположению Бойля?
20. Какую установку для опытов использовал Гей-Люссак?
21. Какое значение имели исследования свойств газов для развития физической науки?
2. Задания
1. Обдумайте следующие вопросы и подготовьте на них аргументированные ответы:
1.1. Почему мы уверены в существовании атомов и молекул, ведь мы их не видим?
1.2. Можно ли тепловое расширение тел, диффузию, измельчение и растворение веществ
объяснить, считая, что тела имеют непрерывное строение? Попробуйте это сделать.
2. Какие повседневные наблюдения свидетельствуют о том, что кажущееся непрерывным
состоит из отдельного, дискретного, а какие не подтверждают это?
13
3. Что вы считаете в идеях молекулярно-кинетической теории естественным, а что кажется
странным и маловероятным? Изложите свои соображения и попробуйте отстоять свою точку
зрения.
4. Используя данные, полученные в опыте Рэлея, и считая, что молекула имеет форму куба,
вычислите массу молекулы оливкового масла.
5. Оцените максимальную площадь нефтяного пятна, котороеможет образовать на
поверхности воды капелька нефти объемом 1 мм3. Плотность нефти 800 кг/м3, молярная
масса0,016 кг/моль.
6. Рассчитайте скорость молекул в опыте Штерна. Угловая скорость вращения цилиндров
w= 300 рад/с, радиус внутреннего цилиндраRt=0,1 м, радиус внешнего цилиндра R2= 0,4 м,
смещение атомовs= 10 см.
7. Предложите эксперимент, позволяющий с помощью простых средств показать
зависимость давления газа данной массы от объема при постоянной температуре и зависимость
объема газа данной массы от температуры при постоянном давлении.
8. Подготовьте сообщение о взглядах на строение вещества одного из древнегреческих
философов
9. Подготовьте сообщение об исследованиях Дальтона по молекулярной физике.
10. Используя компьютерную среду «Живая физика», разработайте и испытайте модель
опыта Рэлея.
11. Выполните лабораторную работу «Изучение свойств газов», используя специально
предназначенный для этого прибор. Самостоятельно ознакомьтесь с устройством прибора, спланируйте эксперимент и обработайте результаты.
II. Работа в аудитории
1. Беседа по вопросам самопроверки.
2. Отчет по заданиям 1-6.
3. Выступление по заданиям 7-9.
4. Индивидуальный отчет по заданиям 10-11.
Эксперимент в теории электромагнетизма
Рассматриваемые вопросы:
1. Опыты по электростатическому взаимодействию
2. Исследование электрических цепей
3. Открытие электрона
4. Изучение проводимости металла
5. Становление теории электромагнитного поля
I. Подготовка к занятию
1. Вопросы для самопроверки:
1. Какие выводы были сделаны Гильбертом и Франклином в результате проведенных
наблюдений и экспериментов?
2. Что представляет собой установка Кулона для опытного изучения взаимодействия
зарядов?
3. Сформулируйте закон Кулона.
4. Какие наблюдения проводил Л. Гальвани при изучении электрических цепей?
5. Как А. Вольта объяснял процесс электризации тел?
6. Каков вклад Вольта в развитие физической науки?
7. Какое действие электрического тока лежало в основе первых экспериментов Г. Ома?
8. Каковы недостатки первой установки, использованной Омом?
9. Какой эффект был положен в основу второй серии экспериментов Ома?
10. Что собой представляла экспериментальная установка Ома?
11. Каково значение экспериментов Ома для развития физики?
12. Какие экспериментальные факты, полученные в опытах с катодными лучами, не могли
быть объяснены?
14
13. Почему в первых опытах Томсона катодные лучи не отклонялись в электростатическом
поле?
14. Какое значение имели опыты Томсона для развития физической науки?
15. Какова идея опыта Милликена?Какова принципиальная схема установки, которую
использовал Милликен?
16. Как был измерен в опыте Милликена заряд электрона?
17. Чем отличаются опыты Иоффе от опытов Милликена?
18. В чем заключался Опыт Рикке по изучению проводимости металла? Какова его цель?
Каков результат опыта?
19. Какая идея лежит в основе опытов Мандельштама и Папалекси, Толмена и Стюарта?
20. Какие методы регистрации инерционного тока использовали Мандельштам и
Папалекси, Толмен и Стюарт?
21. Какие выводы были сделаны при анализе результатов опытов Мандельштама и
Папалекси, Толмена и Стюарта?
22. Какое значение имеют опыты Мандельштама и Папалекси, Толмена и Стюарта для
развития физической науки?
23. В чем состоял опыт Эрстеда? Каково его значение для развития электродинамики?
24. В чем состоял опыт Ампера? Каково его значение для развития электродинамики?
25. Как было открыто явление электромагнитной индукции М. Фарадеем? Почему опыты
Фарадея относят к фундаментальным?
26. Каково значение опытов Герца? Как Г. Герц доказал существование электромагнитных
волн?
2. Задания
1. Используя уравнение движения капли жидкости в отсутствие электростатического поля,
определите радиус капли.
2. Получите формулу для заряда капли при ее движении в электростатическом поле.
3. Докажите, что значение заряда капли прямо пропорционально сумме скорости движения
капли вертикально вниз под действием силы тяжести и скорости движения капли вверх под
действием результирующей силы тяжести и силы электростатического взаимодействия.
4. Как изменилась бы масса брусков в опыте Рикке, если бы электрический ток представлял
собой упорядоченное движение ионов?
5. Решите задачу, учитывая, что масса атома меди 1,05 • 10-25 кг, масса атома алюминия 4,5
• 10-26 кг, при образовании кристаллов каждый атом меди теряет один электрон, а каждый атом
алюминия — два электрона.
6. Какова логика развития научного познания при изучении электропроводности металлов?
7. Подготовьте сообщения о жизни и деятельности Гильберта и Франклина.
8. Подготовьте сообщение об эксперименте Ома.
9. Подготовьте сообщение об основных положениях электронной теории проводимости
Друде-Лоренца.
10. Подготовьте сообщение об опытах Герца по изучению свойств электромагнитных волн.
11. Проделайте опыт Кулона с помощью разработанной вами компьютерной модели в среде
«Живая физика».
II. Работа в аудитории
1. Беседа по вопросам самопроверки.
2. Отчет по заданиям 1-6
3. Выступление по заданиям 7-10.
4. Индивидуальный отчет по заданиям 11
Экспериментальное обоснование волновой теории света
Рассматриваемые вопросы:
1. Возникновение волновой теории света
2. Опыты Ньютона по дисперсии и интерференции света
15
3. Опыты Юнга
4. Опыты по поляризации света
5. Проблема скорости света в физической науке
6. Измерение скорости света
I. Подготовка к занятию
1. Вопросы для самопроверки:
1. Какие открытия в оптике были сделаны до 17 в.?
2. В чем сущность разногласия во взглядах на природу света Ньютона и Гюйгенса?
3. Изобразить установку Ньютона для наблюдения дисперсии.
4. При каких условиях можно наблюдать кольца Ньютона?
5. Каковы представления Т. Юнга о свете, приведенные им в труде «О теории света и
цветов»?
6. В связи с рассмотрением каких вопросов Юнг обращался к описанию оптических опытов
Ньютона?
7. Как в опыте Юнга были получены два когерентных источника света? Почему эти
источники оказываются когерентными?
8. Кем и когда было впервые обнаружено явление двойного лучепреломления?
9. Какие приспособления изготавливаются на основе исландского шпата? Для каких целей
они используются?
10. Какое открытие сделал Э. Малюс?Когда было объяснено явление, открытое Э.
Малюсом?
11. Какова роль опытов по поляризации в истории развития представлений о свете?
12. Кем впервые были предприняты попытки экспериментального определения скорости
света? Удалось ли в этих опытах получить определенный результат? В чем значение этих опытов?
13. Чем определяется важность проблемы измерения скорости света?
14. Какие из идей Р. Декарта относительно скорости света и ее измерения были верными, а
какие — нет?
15. Кем впервые было получено значение скорости света?
16. Чем были обусловлены погрешности метода, примененного для измерения скорости
света Ремером?
17. Опишите установку Физо.
18. Кем из ученых в начале XX в. были осуществлены измерения скорости света? Какие
установки для этого были применены?
19. Почему опыты по измерению скорости света относятся к фундаментальным?
2. Задания
1. Что такое аберрация света и как с помощью наблюдения аберрации света определили
скорость света?
2. Подготовьте сообщение об одном из ученых: Ж. Френель, Д. Арго, Ф. Гримальди.
3. Подготовьте сообщение о жизни и научной деятельности Юнга.
4. Подготовьте сообщение о жизни и научной деятельности Э. Малюса.
5. Подготовьте сообщение о взглядах Р. Декарта на проблему скорости света.
6. Подготовьте сообщения о жизни и научной деятельности И. Физо и Л. Фуко
7. «Проделайте» опыт Юнга с помощью компьютерной программы «Открытая физика»
8. Придумайте и изготовьте механическую модель поляроидов.
9. Разработайте модель «Эксперимента Майкельсона», используя компьютерную среду
«Живая физика».
II. Работа в аудитории
1. Беседа по вопросам самопроверки.
2. Отчет по заданию 1
3. Выступление по заданиям 2-6.
4. Индивидуальный отчет по заданиям 7-9
16
Квантовая теория света
Рассматриваемые вопросы:
1. Зарождение квантовой теории
2. Экспериментальное изучение теплового излучения
3. Опыты Герца и Столетова по фотоэффекту
4. Опыты Лебедева по измерению светового давления
5. Опыты Резерфорда по зондированию вещества и модель атома
6. Опыты Франка и Герца и модель атома Бора
I. Подготовка к занятию
1. Вопросы для самопроверки:
1. Какой день считается днем рождения квантовой теории? Почему?
2. В чем состояла суть идеи Планка?
3. Как Эйнштейн развил идею Планка?
4. За какую работу Эйнштейн был удостоен Нобелевской премии?
5. В чем состояли опыты Ричи?
6. Что такое абсолютно черное тело?
7. Что представляет собой «ультрафиолетовая катастрофа»?
8. Какое открытие стало побочным результатом опытов Герца?
9. Как следует упростить установку Герца, чтобы наблюдать фотоэффект?
10.Опишите экспериментальную установку Столетова по фотоэффекту.
11. Кем было теоретически предсказано существование давления света?
12. Какие факторы препятствуют обнаружению давления света?
13. Опишите приборы, примененные Лебедевым.
14. Как удалось Лебедеву «избавиться» от радиометрического эффекта?
15. Каково значение опытов Лебедева для развития учения о свете?
16. Какое открытие Резерфорда дало ему один из любимых научных «инструментов» ?
17. Для каких целей Резерфорд использовал в своих опытах альфа-частицы?
18. Почему Резерфорд предложил Марсдену использовать в опытах именно золотую
фольгу?
19. Какие выводы сделал Резерфорд по результатам рассеяния альфа-частиц?
20. Сформулируйте постулаты Бора.
21. Какие опыты стали экспериментальным подтверждением теории Бора?
21. Опишите экспериментальную установку Франка и Герца, с помощью которой были
получены результаты, подтверждающие теорию Бора.
22. Сколько серий опытов провели Дж. Франк и Г. Герц? Какие выводы были ими
получены?
2. Задания
1. Подготовьте сообщение на тему: «Какова история присуждения Эйнштейну
Нобелевской премии?»
2. Подготовьте сообщение о жизни и научной деятельности П. Н. Лебедева.
3. Резерфорд — основатель научной школы. Один из его любимых учеников — наш
соотечественник. Кто этот ученый? Подготовьте сообщение о его жизни и научной
деятельности.
4. Дж. Франк и Г. Герц — фактически наши современники. Подготовьте сообщения о жизни и
научной деятельности этих ученых.
5. Используя среду «Живая физика», разработайте компьютерную механическую модель
абсолютно черного тела.
II. Работа в аудитории
1. Беседа по вопросам самопроверки.
2. Выступление по заданиям 1-4.
3. Индивидуальный отчет по заданию5.
17
7.6 Программное обеспечение современных информационно-коммуникационных
технологий
MicrosoftExcel, Word, Access, компьютерная среда «Живаяфизика», компьютерная программа
«Открытая физика» и т.д.
8 Материально-техническое обеспечение дисциплины
1. Средства мультимедиа.
2. Компьютерные классы
18
9 Лист согласования рабочей программы
Направление подготовки: 050100 - Педагогическое образование
код и наименование
Наименование и код профиля подготовки: Физическое образование
код и наименование
Дисциплина:Фундаментальные эксперименты физики
код и наименование
Форма обучения: очная Учебный год 2011-2012
(очная, заочная)
РЕКОМЕНДОВАНА заседанием кафедры ТиМПФТиП
наименование кафедры
протокол № 1от "16" сентября 2011 г.
Ответственный исполнитель, заведующий кафедрой ТиМПФТиП
О.В.Сидоров__________________
подпись
расшифровка подписи
СОГЛАСОВАНО:
Декан
Е.В. Ермакова
личная подпись
расшифровка подписи
дата
дата
Начальник отдела информационно-библиотечного обслуживания
Л.Б. Гудилова
личная подпись
расшифровка подписи
дата
Рабочая программа зарегистрирована в УМО под номером
Начальник УМОИ.А. Коробейникова
личная подпись
расшифровка подписи
дата
19
Дополнения и изменения в рабочей программе
дисциплинына 2012/2013 уч.г.
Внесенные изменения на 2012/2013 учебный год
УТВЕРЖДАЮ
Декан факультета
Е.В. Ермакова
(подпись, расшифровка подписи)
“10”сентября2012 г
В рабочую программу вносятся следующие изменения:
Изменений нет
Рабочая программа пересмотрена на заседании кафедры
(дата, номер протокола заседания кафедры, подпись зав. кафедрой).
СОГЛАСОВАНО:
Заведующий кафедройТИМПФТиПО.В. Сидоров
наименование кафедры
_______________
личная подпись
расшифровка подписи
дата
Начальник отдела информационно- библиотечного обслуживания (если связано с изменением
списка литературы)
личная подпись
Л.Б. Гудилова ___________
расшифровка подписи
дата
Дополнения и изменения внесены в электронную базу данных рабочих программ дисциплин
Начальник УМО
личная подпись
И.А. Коробейникова__________
расшифровка подписи
дата
20
Дополнения и изменения в рабочей программе
дисциплинына 2013/2014уч.г.
Внесенные изменения на 2013/2014 учебный год
УТВЕРЖДАЮ
Декан факультета
Е.В. Ермакова
(подпись, расшифровка подписи)
“20”сентября2013 г
В рабочую программу вносятся следующие изменения:
1. Изменений нет.
Рабочая программа пересмотрена на заседании кафедрыМИиМП
(дата, номер протокола заседания кафедры, подпись зав. кафедрой).
СОГЛАСОВАНО:
Заведующий кафедрой ТИМПФТиПО.В. Сидоров
наименование кафедры
_______________
личная подпись
расшифровка подписи
дата
Начальник отдела информационно- библиотечного обслуживания (если связано с изменением
списка литературы)
личная подпись
Л.Б. Гудилова ___________
расшифровка подписи
дата
Дополнения и изменения внесены в электронную базу данных рабочих программ дисциплин
Начальник УМО
личная подпись
И.А. Коробейникова__________
расшифровка подписи
дата
21