Плазма - четвертое состояние вещества» 11класс

Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение
средняя общеобразовательная школа №1 «Образовательный центр» п.г.т. Стройкерамика
муниципального района Волжский Самарской области
Утверждаю
к использованию в образовательном процессе школы
Директор школы_______________________А.В.Егоров
___________________________ 2014г.
Программа элективного курса по физике
«Плазма- четвертое состояние вещества», 11класс
(1час в неделю, всего 34 часа)
составлена на основании программы элективных курсов «Физика.9 -11классы. Профильное обучение»
составитель В.А. КОРОВИН. М.:Дрофа,2007г.
Авторы программы В.А. Орлов, С.В. Дорожкин.
Учитель Колчина И.А
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Элективный курс «Плазма-четвертое состояние вещества» в количестве 34 часов предназначен для учащихся 11
класса профильного уровня обучения.
В основном курсе изучить на достаточном уровне материал по физике плазмы не представляется возможным из-за
недостатка времени. Поэтому элективный курс является хорошей возможностью дополнить знания учащихся о
четвертом состоянии вещества и сформировать у них более полное представление о физической картине мира.
Учебный материал по физике плазмы имеет огромное познавательное и мировоззренческое значение, а также
большой практический интерес. Курс
ориентирован на категорию учащихся, обладающих достаточной базой
физических знаний, проявляющих интерес к изучаемому предмету, имеющих дальнейшей целью поступление в вуз
для получения будущей профессии.
Элективный курс соответствует современным целям общего полного образования, основным положениям
концепции профильного обучения.
Цель: углубление знаний учащихся в области
современных достижений науки и техники, связанных с
изучением и применением плазмы.
Основные задачи курса:
1. развитие
представлений школьников
о физической
картине мира
состоянием вещества;
2. расширение, углубление и обобщение знаний о строении вещества;
на основе знакомства с четвертым
3. создание общих представлений у школьников о межпредметной связи между основными научными
дисциплинами, которые ориентированы на изучение плазмы;
4. развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей на основе ознакомления
учащихся с современными достижениями науки и техники, связанными с изучением и применением плазмы, в
процессе решения физических задач и самостоятельного приобретения новых знаний, выполнения
экспериментальных исследований, подготовки докладов, рефератов и других творческих работ.
5. формирование у школьников умений находить сведения по избранной теме в книгах, журналах и электронных
источниках информации, готовить рефераты, выступать с докладами, проводить экспериментальные исследования, анализировать полученные результаты и формулировать выводы.
Содержание курса
1. Движение заряженных частиц в электрическом и магнитном полях (6 ч)
Электромагнитное поле. Сила Лоренца. Движение заряженной частицы в электрическом поле. Движение заряженной
частицы в магнитном поле. Движение заряженных частиц при наличии электрического и магнитного полей. Дрейф
частиц.
Демонстрации
1. Действие электростатического поля на электрические заряды.
2. Действие магнитного поля на движущиеся электрические заряды.
3. Электронно-лучевая трубка с электростатическим управлением электронного пучка.
4. Электронно-лучевая трубка с магнитным управлением электронного пучка.
5. Осциллограф.
6. Электростатические и магнитные линзы.
7. Движение электронных пучков в магнитном поле.
8. Фрагмент кинофильма «Электронно-лучевая трубка».
2. Плазма. Основные характеристики плазмы (6 ч)
Электрический ток в газах. Виды электрических разрядов. Плазма. Степень ионизации плазмы. Коллективное
движение частиц в плазме. Квазинейтральность плазмы. Дебаевский радиус экранирования. Температура плазмы.
Демонстрации
1. Несамостоятельный и самостоятельный разряды в газах.
2. Коронный, дуговой, тлеющий и искровой разряды
3. Фрагмент из кинофильма «Плазма — четвертое состояние вещества».
4. Фрагменты из кинофильмов «Плазма в однородном магнитном поле» и «Плазма в неоднородном магнитном
поле».
5. Диапозитивы (слайды), иллюстрации для кодоскопа: «Электрический ток в газах», «Электродинамика».
3. Методы описания плазмы (2 ч)
Магнитная гидродинамика и неустойчивости плазмы. Магнитное давление. Вмороженность магнитного поля. Число
Рейнольдса. Кинетическое описание плазмы.
Демонстрации
1. Действие магнитного поля на плазменный шнур.
2. Сжатие плазмы магнитным полем.
3. Действие электрического и магнитного полей на плазму пламени.
4.Процессы в плазме (4 ч)
Газовая (идеальная) плазма. Условие идеальной плазмы. Колебания в плазме. Ленгмюровская частота колебаний.
Волны в плазме.
Демонстрации
1. Фрагмент из кинофильма «Плазма — четвертое состояние вещества».
5.Плазма в природе (4 ч)
Геомагнитное поле. Пояса радиации. Магнитосфера Земли. Магнитные бури и причины их возникновения.
Ионосферы Земли. Полярные сияния. Космическая плазма. Солнечный ветер. Космические лучи
Демонстрации
1. Изучение магнитного поля Земли. Вращение витка с током в магнитном поле Земли. Проекция диапозитивов:
виды полярных сияний. Кинофильм «Полярные сияния». Видеофильмы «Радиационные пояса планеты» и
«Уроки из космоса».
6. Плазма в технике (6 ч)
Плазменные генераторы (плазматроны): электродуговые, высокочастотные, магнитогидродинамические. МГДгенератор. Плазменный двигатель. Плазменный дисплей. Проблема управляемого термоядерного синтеза (УТС).
Магнитные ловушки. Токамак. Методы нагрева плазмы. Лазерный УТС. Электронный УТС.
Демонстрации
1. Свечение газосветных трубок в поле высокой частоты.
2. Люминесцентная лампа.
3. Плазменный генератор релаксационных колебаний.
4. Применение дугового разряда.
Лабораторный практикум (6 ч)
Лабораторные работы
1. Измерение отношения заряда электрона к его массе по отклонению плазменного пучка в магнитном поле.
2. Измерение индукции магнитного поля Земли по отклонению электронного пучка.
3. Расчет периода релаксационных электрических колебаний в R—С-цепи и его экспериментальная проверка.
4. Регистрация и исследование космических лучей.
5. Изучение люминесцентной лампы. Сравнение коэффициентов световой отдачи люминесцентной лампы и лампы
накаливания.
6. Обобщающее занятие (1ч)
Физико-техническая конференция по теме «Плазма на Земле и в космосе».
Экскурсии
Возможные объекты: обсерватория, метеорологическая станция, лаборатории НИИ.
Творческие и конструкторские задания
Изготовление действующей модели МГД-генератора.
Требования к уровню подготовки учащихся
В процессе изучения курса учащиеся должны:
 знать основные понятия об электрическом токе в газах, виды разрядов в газах, характеристики плазмы;
основные
методы
описания
плазмы:
исследование
движения
отдельных
частиц
плазмы,
магнитогидродинамическое описание плазмы, кинетическое рассмотрение частиц и волн в плазме; знать типы
космической плазмы; техническое применение плазмы.
 воспроизводить формулировки физических законов, понятий, определений физических величин;
 обобщать знания об электрическом и магнитном полях;
 решать задачи на движение
заряженных
частиц в электрическом
и магнитном полях, в скрещенных
электрических и магнитных полях; на вычисление концентрации идеального газа, определение параметров
молнии;
 понимать поведение плазмы в электрических и магнитных полях;
 объяснять образование колебаний и волн в плазме, знать их параметры
 уметь находить сведения
по теме в книгах, журналах и электронных источниках информации; готовить
рефераты; собирать установки для осуществления эксперимента по описанию, рисунку, схеме;
 наблюдать и описывать производимые опыты, измерять физические величины, используя приборы;
 делать выводы из полученных результатов наблюдений;
 оценивать погрешности измерения физических величин;

представлять результаты в виде таблиц, графиков;
 знать проявления плазменного состояния вещества в природе;
 объяснять образование полярных сияний и радиационного пояса Земли;
Формы и методы обучения
Методы и формы обучения, используемые учителем при проведении занятий, разнообразны и зависят от
особенностей тематики.
Основным методом изложения теоретического материала курса является активный диалог учителя с учащимися,
предполагающий постановку проблемы с последующим обсуждением вариантов ее разрешения. Практика показывает
эффективность совмещения лекции и диалога при работе с небольшой группой учащихся.
Лекционно-семинарские занятия
сопровождаются демонстрациями, обсуждением докладов и рефератов,
подготовленными школьниками, выполнением
творческих исследовательских и конструкторских заданий,
просмотром кино- и видеофильмов.
При изучении наиболее важных теоретических разделов курса используются лекционные занятия. Для закрепления
материала основными формами занятий являются семинары и экспериментальные исследования. Они способствуют
развитию умений самостоятельно приобретать знания, критически оценивать полученную информацию, излагать
свою точку зрения по обсуждаемому вопросу, выслушивать другие мнения и конструктивно обсуждать их.
Темы предстоящих семинаров
объявляются
заранее и
выступить с основным сообщением на одном из занятий.
каждому учащемуся представляются
возможности
Такие темы как «Движение заряженных частиц в электрическом и магнитном полях», «Электрические разряды в
газах», «Космическая плазма», «Полярные сияния», «Солнечный ветер», «Плазменный магнитогидродинамический
генератор», «Управляемый термоядерный синтез», «Холодный термоядерный синтез — «за» и «против» и др. можно
проводить в форме дискуссии.
Одним из существенных отличий элективного курса является организация самостоятельной работы учащихся,
которая реализуется в разнообразных формах.
Практическое знакомство учащихся с экспериментальным методом изучения природы наиболее продуктивно в
форме небольших самостоятельных наблюдений, опытов и исследований. Исследовательские и конструкторские
задания предлагаются в качестве индивидуальных или групповых работ для двух-трех учащихся по их выбору для
выполнения в течение нескольких занятий.
Предполагается поиск необходимой информации в литературе, Интернете для подготовки сообщений,
презентаций для защиты рефератов и творческих работ, которые являются одной из форм демонстрации достижений
учащихся в усвоении изученного материала
Календарно – тематическое планирование
элективного курса по физике «Плазма - четвертое состояние вещества» 11класс
(1час в неделю, всего 34 часа)
№ Название темы
Требования к уровню
Колич. Сроки
Формы контроля
подготовки учащихся
1. Движение
заряженных
частиц
Семинар 1. «Приборы и
полях:
установки, основанные на
воспроизводить
формулировки
величин;
использовании
закономерностей движения
магнитном понимать поведение плазмы в электрических и
полях
провед
Обобщать знания об электрическом и магнитном 6
в физических законов, понятий, определений физ.
электрическом
и
часов
заряженных
частиц
в
магнитных полях;
электрическом и магнитном
решать задачи на движение заряженных частиц в
полях».
эл. поле, магнитное поле, в
скрещенных
электрических и магнитных полях полях;
объяснять
принцип действия осциллографа,
электронного микроскопа;
уметь находить сведения
журналах
и
по теме в книгах,
электронных
источниках
информации;
готовить рефераты.
2. Основные
Знать основные понятия об электрическом токе в 6
Семинар
характеристики
газах, виды
характеристики плазмы»
плазмы
плазмы;
разрядов в газах, характеристики
Практикум
2.
«Основные
по
решению
решать задачи на вычисление концентрации
идеального
газа,
дебаевского
задач
коэффициента
экранирования;
уметь находить сведения
журналах
и
по теме в книгах,
электронных
источниках
информации;
готовить рефераты.
3. Методы
Знать основные методы описания плазмы:
описания
исследование
плазмы
плазмы,
движения
отдельных
2
частиц
Практикум
по
решению
задач
магнитогидродинамическое описание плазмы,
кинетическое рассмотрение частиц и волн в
плазме;
решать
задачи
на
определение
параметров
молнии.
4. Процессы
плазме
в Объяснять образование колебаний и волн в 4
плазме, знать их параметры
уметь находить сведения
журналах
и
Семинар
3.
«Идеальная
плазма»
по теме в книгах,
электронных
источниках
Практикум
задач
по
решению
информации; готовить рефераты;
5. Плазма
природе
в Объяснять образование полярных сияний
технике
Земли. Строение и физика
знать типы космической плазмы;
ионосферы
уметь находить сведения
Полярные сияния».
и
по теме в книгах,
электронных
источниках
Экскурсии
на
метеостанцию,
готовить рефераты.
обсерваторию.
в Объяснять
принцип
генератора,
действия
МГД-генератора,
в
плазменного 6
Лекция-
беседа
плазменного
«Использование плазмы в
технике»
уметь находить сведения
журналах
практикум
Земли.
информации;
дисплея;
7. Лабораторный
Семинар 4. «Магнитосфера
радиационного пояса Земли;
журналах
6. Плазма
и 4
и
по теме в книгах,
электронных
источниках
Семинар
5. «Плазменный
МГД-генератор»
информации;
Семинар 6.
готовить рефераты.
термоядерный реактор»
Собирать
установки
для
осуществления 6
«Управляемый
Л/р 1.Измерениt отношения
эксперимента по описанию, рисунку, схеме;
заряда электрона к его массе
наблюдать и описывать производимые опыты,
Л/р 2.Измерения индукции
делать
магнитного поля Земли.
выводы
из
полученных
результатов
наблюдений;
измерять
Л/р
физические
величины,
используя
3.Регистрация
космических лучей.
приборы;
Л/р 4. Изучение
оценивать погрешности измерения физических
люминесцентной лампы
величин;
Л/р
представлять результаты в виде таблиц, графиков;
электрических
RC-
5.Расчет
периода
колебаний
цепи
и
его
экспериментальная проверка
Семинар 7.
«Плазма на
Земле и в космосе»
Список литературы
1. В.А. Коровин. Программы элективных курсов. Физика.9 -11классы. Профильное обучение». М.:Дрофа,2007г.
2. В.А.Орлов,
С.В.Дорожкин.
Плазма- четвертое состояние вещества. Учебное пособие. Изд.: Бином.
Лаборатория знаний. 2005
3. В.А.Орлов,
Лаборатория
4.
С.В.Дорожкин. Плазма - четвертое состояние вещества. Методическое пособие. Изд:: Бином.
знаний.2005