Можно ли считать физическим законом связи между величинами?

10 ответов на вопрос “Можно ли считать физическим законом связи между величинами?”

Наглый романтик 03-12-2019 Ответить

Что называют физической величиной?
Приведите примеры взаимосвязи физических величин.
1. Как вам уже известно, для описания физических явлений и свойств тел и веществ используют физические величины.
Проводя эксперименты, учёные заметили, что некоторые величины, относящиеся к одному и тому же явлению, взаимосвязаны.
Например, при изменении температуры тел их объём и длина также меняются. Они увеличиваются при повышении температуры и уменьшаются при её понижении. Температура воды в чайнике при её нагревании зависит от времени нагревания.
2. Чтобы сделать вывод о том, что взаимосвязь между величинами не является случайной, её справедливость проверяют для множества подобных явлений.
Если связи между величинами, которые характеризуют явления, оказываются постоянными, то их называют физическими законами.
Существуют физические законы, относящиеся лишь к определённым физическим явлениям. Например, есть законы, описывающие механические явления, или законы, которым подчиняются тепловые явления. Кроме того, существуют более общие законы, которые справедливы для всех физических явлений. Круг явлений, которые описывают законы, определяется границами их применимости.
Обычно физический закон записывают в виде формулы.
3. Познание окружающего мира было бы неполным, если бы люди только наблюдали и описывали явления, устанавливали законы. Необходимо ещё уметь объяснять явления природы. Человек, изучая природу, всегда стремился ответить не только на вопрос «Что происходит?», но и на вопрос «Почему происходит? ».
Ответ на вопрос «Почему происходит то или иное явление?» можно получить с помощью теоретических знаний, являющихся основой физической теории. Так, механические явления, например характер движения транспорта или спутников Земли, объясняются теорией, которая называется механикой. Объяснить, почему тела при нагревании расширяются, почему нагревается ложка, опущенная в стакан с горячей водой, позволяет молекулярно-кинетическая теория строения вещества. Существует теория, объясняющая электрические и магнитные явления.
Таким образом, физические явления — механические, тепловые, электрические и др. — объясняются соответствующими физическими теориями. Теория содержит наиболее общие, систематизированные знания о физических явлениях.
Теория позволяет не только объяснить, почему происходит явление, но и предсказать его ход.
Вопросы для самопроверки
1. Что выражает физический закон?
2. Можно ли считать физическим законом связи между величинами, не повторяющиеся в экспериментах?
3. Какова роль физической теории?
4. Какие явления объясняет механика; молекулярно-кинетическая теория строения вещества?
Nesar 03-12-2019 Ответить

Что называют физической величиной?
Приведите примеры взаимосвязи физических величин.
1. Как вам уже известно, для описания физических явлений и свойств тел и веществ используют физические величины.
Проводя эксперименты, учёные заметили, что некоторые величины, относящиеся к одному и тому же явлению, взаимосвязаны.
Например, при изменении температуры тел их объём и длина также меняются. Они увеличиваются при повышении температуры и уменьшаются при её понижении. Температура воды в чайнике при её нагревании зависит от времени нагревания.
2. Чтобы сделать вывод о том, что взаимосвязь между величинами не является случайной, её справедливость проверяют для множества подобных явлений.
Если связи между величинами, которые характеризуют явления, оказываются постоянными, то их называют физическими законами.
Существуют физические законы, относящиеся лишь к определённым физическим явлениям. Например, есть законы, описывающие механические явления, или законы, которым подчиняются тепловые явления. Кроме того, существуют более общие законы, которые справедливы для всех физических явлений. Круг явлений, которые описывают законы, определяется границами их применимости.
Обычно физический закон записывают в виде формулы.
3. Познание окружающего мира было бы неполным, если бы люди только наблюдали и описывали явления, устанавливали законы. Необходимо ещё уметь объяснять явления природы. Человек, изучая природу, всегда стремился ответить не только на вопрос «Что происходит?», но и на вопрос «Почему происходит? ».
Ответ на вопрос «Почему происходит то или иное явление?» можно получить с помощью теоретических знаний, являющихся основой физической теории. Так, механические явления, например характер движения транспорта или спутников Земли, объясняются теорией, которая называется механикой. Объяснить, почему тела при нагревании расширяются, почему нагревается ложка, опущенная в стакан с горячей водой, позволяет молекулярно-кинетическая теория строения вещества. Существует теория, объясняющая электрические и магнитные явления.
Таким образом, физические явления — механические, тепловые, электрические и др. — объясняются соответствующими физическими теориями. Теория содержит наиболее общие, систематизированные знания о физических явлениях.
Теория позволяет не только объяснить, почему происходит явление, но и предсказать его ход.
Вопросы для самопроверки
1. Что выражает физический закон?
2. Можно ли считать физическим законом связи между величинами, не повторяющиеся в экспериментах?
3. Какова роль физической теории?
4. Какие явления объясняет механика; молекулярно-кинетическая теория строения вещества?
Vetax_Lyfe 03-12-2019 Ответить

7
Теория позволяет не только объяснить, почему происходит явление, но и предсказать его ход. Теория позволяет не только объяснить, почему происходит явление, но и предсказать его ход.

8
Физика и техника

9
Электричество

10
Создание микроскопов позволило изучить строение различных веществ.

11
Развитие электронной техники появление калькуляторов, компьютеров, новых моделей телевизоров, автоматических устройств стало возможным благодаря созданию полупроводниковых материалов, обладающих специфическими электрическими свойствами.

12
Наука и техника тесно связаны между собой. Развитие науки вызывает дальнейшее развитие техники, развитие техники способствует новым достижениям науки

13
Физика и окружающий нас мир Одни физические законы являются общими для физических тел различных размеров, другие описывают поведение лишь тел определенных размеров.

14
Три группы объектов в зависимости от их размеров мегамирмакромир.микромир.

15
Физика изучает свойства тел и явления, происходящие в микро-, макро- и мегамире. Знания об окружающем мире могут быть получены как в ходе наблюдений и проведения эксперимента, так и теоретически. Установленные в ходе эксперимента законы объясняются с помощью физических теорий.

16
Что изучает физика Как изучает физика микромир макромир мегамир явления Свойства объектов величины законы теории наблюдение Теоретические исследования эксперимент
Fenrilabar 03-12-2019 Ответить

Величина
Единица
Формула
Моль – количество вещества, содержащее одно и то же число частиц, названное постоянной Авогадро
NА=6,022 · 1023моль-1
Молярная масса – масса вещества, взятого в количестве 1 моль
Мr – относительная атомная масса

,
Количество вещества
моль
,
N-число молекул (атомов)
,
m-масса вещества
кг
,
Масса молекулы (атома)
кг
, ,
Концентрация частиц – число частиц в единичном объеме

Плотность вещества – масса приходящаяся на единицу объема, V0 – объем молекулы (атома)

, ,

Температура по шкале Кельвина
К

Средняя кинетическая энергия поступательного движения частицы
Дж
,
Среднее значение квадрата скорости движения частиц

Средняя квадратичная скорость

, ,
Давление идеального газа (основное уравнение МКТ идеального газа)
Па
, , ,
Замечание:
-молярная масса воздуха М= кг/моль;
-для двухатомных газов (О2, Н2, N2, Сl2) молярная масса М= Мr · кг/моль.
Постоянная Больцмана ;
Универсальная газовая постоянная , .
Агрегатные состояния вещества.
Газы
Жидкости
Твердые тела
Свойства.
Занимают весь предо- ставленный объем. Не сохраняют форму. Легко сжимаются.
Сохраняют объем. Обладают свойством текучести. Принимают форму сосуда.
Сохраняют форму и объем.
Расположе-
ние
молекул.
Нет порядка в расположении молекул. Расстояние между молекулами гораздо больше размеров молекул.
Упорядоченное распо- ложение ближайших соседних молекул (ближний порядок). Расстояние между молекулами сравнимо с их размерами.
В кристаллических твердых телах молекулы располагаются в определенном порядке (дальний порядок). Расстояние между молекулами порядка размеров молекул.
Силы взаимодействия.
Fприт= 0 и Fотталт= 0
FпрFот поверх. слой
Fпр ? Fот
Движение
молекул.
Молекулы свободно движутся во всех направлениях, столк-новения относительно редки.
Молекулы колеблются вблизи положений равновесия, время от времени переходя в соседнее положение равновесия.
Молекулы колеблются вблизи положений равновесия, что обуславливает сохранение формы.
Энергия
молекул.
Кинетическая энергия теплового движения молекул много больше потенциальной энергии их взаимодействия.
Кинетическая энергия теплового движения молекул сравнима с потенциальной энергией их взаимодействия.

Потенциальная энергия взаимодействия молекул много больше кинетической энергии их теплового движения.
Bardana 03-12-2019 Ответить

Макеты страниц

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

§ 1. ФИЗИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ. СВЯЗЬ МЕЖДУ СПОСОБАМИ ИЗМЕРЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН И ФОРМУЛИРОВКАМИ ЗАКОНОВ ФИЗИКИ

Для изучения физических явлений и нахождения законов, управляющих ими, необходимо:
1) выбрать физические понятия и величины, при помощи которых должно производиться описание изучаемых явлений;
2) выбрать систему отсчета, т. е. тела, с которыми связываются координатные оси.
Физические понятия и величины должны иметь отчетливые (однозначные) определения; точная формулировка этих определений имеет весьма важное значение в физике. Для каждой физической величины должно быть дано подробное описание однозначного способа измерения (включая необходимую для этого аппаратуру) во всех условиях, при которых эта величина должна быть измерена. Необходимо точно указать, какие операции следует проделать в процессе измерения и что является результатом измерения.
Для измерения первых — основных — величин (размеры тел, расстояния, время, масса, заряд и др.) выбираются эталоны. Измерение других величин (скорость, ускорение, энергия, работа и др.), согласно их определению, сводится к измерению основных величин. Ввиду этого способы измерения основных величин имеют весьма важное значение и их следует проанализировать в первую очередь. Необходимо выяснить, не сделаны ли при определении результатов измерения этих величин какие-либо предположения, например, относительно «поведения» единичных эталонов или измерительных приборов. Остаются ли эти эталоны и измерительная аппаратура абсолютно тождественными при всех условиях их применения? Если допускается, что данный эталон (как и любое физическое тело) может претерпевать какие-либо изменения (например, эталонная линейка при повороте от горизонтального положения к вертикальному может изменять свои размеры), то возможно ли обнаружение этих изменений, с тем чтобы можно было внести необходимые коррективы в результаты измерений?
Система отсчета необходима для определения местонахождения и ориентации не только изучаемых тел, но и измерительной аппаратуры, в частности и единичных эталонов, так как их расположение или перемещение в данной системе отсчета может, вообще говоря, иметь некоторое влияние на результаты измерений. Выбирая то или иное тело отсчета — корпус экспериментальной установки, стены лаборатории, поверхность Земли и т. п., мы условно считаем их неподвижными.
Можно предполагать, что существует тело отсчета, которое не условно, а на «самом деле» является неподвижным; таким телом отсчета могло быть окружающее нас пространство, или так называемый «мировой эфир», в котором существуют гравитационные, электрические и магнитные поля и происходит распространение электромагнитных (и световых) волн. Однако измерения физических величин по отношению к «мировому эфиру» можно было бы осуществить только в том случае, если бы удалось найти физическую систему, которая покоилась бы относительно этого «эфира». Это было бы возможно, если бы движение тел относительно «эфира» сопровождалось явлениями, которые позволили бы определить скорость этого движения. Возникает проблема обнаружения и измерения так называемого «абсолютного движения», т. е. движения тел относительно «мирового эфира». Этой проблеме были посвящены целый ряд весьма тонких экспериментов, однако найти признаки, по которым можно было бы установить, движется ли или покоится данное тело (вернее, измерительная аппаратура) относительно «мирового эфира», не удалось.
Рассмотрим теперь связь между законами физики и определениями (способами измерения) величин, входящих в эти законы. Перечислим сначала основные очевидные положения:
1) законы физических явлениймогут быть найдены только после выбора способов измерения всех величин, необходимых для описания этих явлений, а также после производства измерений, их обработки и анализа.
Следовательно, при выборе определений и способов измерения физических величин нельзя ссылаться на какие-либо ранее найденные законы физики;
2) если для измерения какой-нибудь величины (например, времени) используется определенное физическое явление, то законы, управляющие этим явлением, должны постулироваться.
Эти законы не могут быть известны заранее, так как они содержат ту самую физическую величину, способ измерения которой еще только выбирается;
3) выбор определений и способов измерения физических величин должен производиться в какой-то последовательности. Например, сначала можно установить способ измерения размеров, затем массы, зарядов и т. д.
Очевидно, что при выборе измерительных операций для первой физической величины (например, длины) нельзя пользоваться измерением других величин, так как для них способы измерений еще не установлены. Точно так же нельзя ссылаться на какие-либо опытные данные, получение которых потребовало бы измерения других величин. Ввиду этого для первой физической величины «поведение» единичного эталона (а также измерительной аппаратуры) в различных условиях придется постулировать. Такое постулирование оказывается необходимым и для последующих физических величин.
Рассмотрим простой пример — измерение размеров тел путем последовательного перекладывания эталонной линейки; результатом измерения является только число перекладываний. Допустим, что
измерение производится в неоднородном поле тяготения. В общем случае при перекладываниях следует полагать, что определяемый размер равен

где означает длину эталона при прикладывании к измеряемому телу. Однако никакой возможности контролировать размеры эталона не имеется является первой величиной, способ измерения которой только что выбран; остальные величины еще не определены и никаких контрольных опытов произвести нельзя); поэтому мы вынуждены полагать, что Таким образом, в утверждении, что число выражает результат измерения размера (по определению), неявно содержится предположение о неизменяемости эталона в процессе его использования. Заметим, что постоянство числа для данного тела при всевозможных ориентациях этого тела в поле тяготения еще не означает независимости размеров тела от его расположения, так как возможно, что и тело и эталонная линейка одновременно изменяют свои размеры.
Одной из важнейших физических величин является время. Для измерения времени необходимо выбрать эталонные часы, в которых происходит некоторый периодически повторяющийся процесс; период этого процесса принимается за единицу времени. Очевидно, что «постоянство» этого периода можно было бы контролировать только при помощи других часов, которые полагаются более точными. Но такой контроль, по существу, означает, что первые часы уже не считаются эталонными и заменены новыми. Неизменность периода повторения любого физического процесса, взятого в качестве эталона для измерения времени, является предположением, необходимым для определения «результата измерения» времени. В общем случае, если отмечено возвращений часов в исходное состояние, прошедшее время должно быть приравнено сумме:

Обычно же мы принимаем

полагая, что Очевидно, что выбор «хороших часов» (не только удобных для измерения, но и менее подверженных воздействию внешних факторов) имеет большое значение. Так, например, ход механических (маятниковых) часов может зависеть от температуры, напряженности гравитационного поля и ориентации оси часов относительно направления этого поля и т. д. В этом отношении различные «атомные часы» являются более надежными, однако нет уверенности, что на ход этих часов абсолютно не влияют другие поля (или физические факторы). Допущение, что промежуток времени между двумя повторяющимися событиями в часах (т. е. «единица времени») остается постоянной величиной во всех условиях, в которых производится измерение времени при помощи данных часов, является произвольным, условным, постулативным. Можно производить
замену одних часов другими, более удобными или менее подверженными внешним воздействиям, однако контролировать постоянство «единицы времени» у эталонных часов принципиально невозможно.
Подробный и достаточно строгий анализ способов измерения других физических величин — массы, электрического заряда, энергии, работы и т. д. — также приводит к выводу о неизбежности использования произвольных предположений при определении результатов измерений каждой физической величины.
Из изложенного выше вытекает важное следствие:
формулировка объективных законов физики, полученных при теоретической обработке экспериментальных данных, содержит в себе все предположения., которые используются при определении результатов измерения физических величин.
При переходе от одних способов измерения к существенно другим вид объективных законов физики может измениться. Если же мы из каких-либо соображений придадим какому-нибудь закону физики определенный вид, то этим будут предопределены способы измерения физический величин, входящих в эти законы. Так, например, если сначала выбрать независимые друг от друга (применимые к любым системам отсчета) способы измерения расстояний и времена, то, производя измерения, можно найти законы распространения света во всех условиях относительно любых систем отсчета. Но можно поступить и иначе: можно согласиться придать этому закону определенный вид, например постулировать постоянство скорости света относительно всех инерциальных систем отсчета; тогда можно найти те способы измерения расстояний и времени, которые соответствуют этому постулату.
При историческом формировании различных областей физики специального согласования, или даже достаточно полного исследования вопроса о способах измерения физических величин, о связи между ними и формулировкой законов физики проделано не было. В связи с опытом Майкельсона и созданием теории относительности был затронут лишь вопрос об измерениях длин (размеров твердых тел) и времени. Поэтому не исключена возможность такой ситуации, когда одна часть физики (например, механика) основана на одном «комплекте» способов измерения физических величин, а другая часть (например, электродинамика) — на другом, существенно отличном от первого. Подтверждением этого предположения можно считать то обстоятельство, что уравнения классической механики оказались инвариантными относительно преобразований Галилея, тогда как уравнения классической электродинамики потребовали преобразований Лоренца.
При производстве физических измерений, для того чтобы найти значение интересующей нас величины х, необходимо привести измерительный прибор во взаимодействие с изучаемым объектом. В некоторых случаях это взаимодействие оказывается настолько слабым, что влиянием процесса измерения на искомую величину х можно
пренебрегать. Однако в общем случае следует иметь в виду, что значение величины х до процесса измерения может отличаться от того значения х, которое показывает аппаратура, по двум причинам:
1) вследствие воздействия приборов на изучаемый объект,
2) вследствие изменения параметров измерительной установки, вызванного обратным воздействием объекта на прибор (например, при прохождении электрического тока через гальванометр происходит нагревание его обмотки и деталей, вследствие чего может измениться цена деления его шкалы).
Необходимыми поправками к измеренному значению х для нахождения истинного значения х во многих измерительных операциях (главным образом макроскопического масштаба) можно пренебрегать. Однако если и объект и прибор представляют собой микрофизические системы, то при их взаимодействии искажения величины х могут быть такого же порядка, как и сама измеряемая величина. Такая ситуация возникает при измерительных операциях, производимых в атомных и ядерных масштабах.
Кристали 03-12-2019 Ответить

Левая и правая части этого равенства должны иметь одинаковую размерность. Так как , то получаем:
.
Сравнивая показатели степеней при соответствующих размерностях левой и правой частей равенства, находим:

Отсюда: .Подставляя найденные значения показателей в (п.2), имеем:
.
Из решения уравнений движения системы известно: .
Окончательно
.
Пример 3. Определить период свободных колебаний поплавка в жидкости.

Рис.13
Определяющие параметры: – плотность жидкости; – глубина погружения поплавка; – ускорение свободного падения. Определяемый параметр: – период свободных колебаний.
Величины имеют независимые размерности
,
,
,
т.к. определитель
.
Тогда период свободных колебаний можно представить в виде степенного одночлена
, (п.3)
где – постоянный коэффициент;
– искомые показатели степеней.
Уравнение размерностей.
Так как , то уравнение размерностей имеет вид:
.
Уравнения для определения показателей степени.
Сравнивая показатели степеней при соответствующих размерностях, находим:

Отсюда .
Подставим эти значения в выражение (п.3). В результате получим
.
Известно, что . Тогда
.
Пример 4. Определить зависимость времени истечения жидкости из сосуда от его параметров (рис.14).Определяющие параметры: – ускорение свободного падения; – уровень жидкости в сосуде; – плотность жидкости; – поперечная площадь сосуда; – площадь отверстия, через которое происходит истечение жидкости. Определяемый параметр: – время истечения жидкости из сосуда.

Рис.14
Величины примем в качестве основных. Их размерности
,
,

являются независимым, т.к. определитель
.
Будем полагать, что время истечения пропорционально и обратно пропорционально . Тогда можно принять для рассмотрения следующую функциональную зависимость:
. (п.4)
Запишем уравнение размерностей:
Так как то
.
Отсюда

Решение этой системы дает: .
Подставляя найденные значения показателей соответствующих размерностей в выражение (п.4), находим:
.
Точное решение задачи дает . Заметим, что при отсутствии точного решения величина может быть определена экспериментальным путем.
Окончательно
.
Пример 5. Установить функциональную связь силы давления струи на стенку с параметрами: – площадь сечения насадка; – скорость истечения жидкости из насадка (скорость струи).

Рис.15
Определяющие параметры: .Определяемый параметр: .Величины примем в качестве основных. Их размерности
,
,
,
являются независимыми, т.к.
.
Функциональную зависимость будем искать в виде степенного одночлена
. (п.5)
Составим уравнение размерностей
Так как , то

или
.
Отсюда

Тогда
.
Подставляя найденные показатели в (п.5), находим:
.
Известно, что . Окончательно .
Пример6. Установить зависимость избыточного давления в покоящейся жидкости в заданной точке от глубины этой точки под свободной поверхностью. Жидкость имеет плотность и находится в поле сил тяжести, которое характеризуется ускорением свободного падения .

Рис.16
Избыточное давление – определяемая величина. Величины -определяющие величины, которые должны иметь независимые размерности, а их число должно быть равно числу основных единиц в системе .
Размерность величин

являются независимыми, т.к. определитель, составленный из показателей степени,
.
Связь между рассматриваемыми величинами можно представить в виде степенного одночлена
(п.6)
где – безразмерный неопределяемый коэффициент пропорциональности;
– показатели степени, подлежащие определению.
Составим уравнение размерностей

или

или
.
Из последнего уравнения следует система уравнений для определения показателей степени

Решая эти уравнения, находим: .
Подставляя полученные значения в выражение (п.6), получаем:
.
Из гидростатики известно, что . Тогда окончательно
.
Следует заметить, что коэффициент может быть определен опытным путем.
Приложение 5
Xthins 03-12-2019 Ответить

для 60Со K? = 13 (Р ? см2)/(ч ? мКи);
для 137С K? = 3,1 (Р ? см2)/(ч ? мКи).
Приведенные соотношения между единицами активности и мощности дозы позволили для гамма-излучателей ввести такие единицы активности как керма-эквивалент и радиевый гамма-эквивалент.
Керма-эквивалент это такое количество радиоактивного вещества, которое на расстоянии 1 м создает мощность кермы в воздухе 1нГр/c. Единица измерения керма-эквивалента 1нГр?м2/с.
Используя соотношение, по которому в воздухе 1Гр=88Р, можно записать 1нГр?м2/с=0,316 мР?м2/час
Таким образом керма-эквивалент 1нГр?м2/с создает на расстоянии 1 м мощность экспозиционной дозы 0,316 мР/час.
В качестве единицы радиевого гамма-эквивалента используется такое количество активности, которая создает ту же мощность дозы гамма-излучения, что и 1 мг радия. Поскольку, гамма-постоянная радия 8,4 (Р?см2)/(час?мKu), то 1 мг-экв радия создает на расстоянии 1 м мощность дозы 8,4 Р/час.
Переход от активности вещества А в мKu к активности в мг-экв радия М осуществляется по формуле:
(30)
Соотношение единиц керма-эквивалента с радиевым гамма-эквивалентом
1 мг-экв Ra = 2,66?104 нГр?м2/с
Следует отметить также, что переход от экспозиционной дозы к эквивалентной дозе и затем к эффективной дозе гамма-излучения при внешнем облучении достаточно труден, т.к. на этот переход влияет то обстоятельство, что жизненно-важные органы при внешнем облучении экранируются другими частями тела. Это степень экранирования зависит как от энергии излучения, так и его геометрии – с какой стороны облучается организм – спереди, сзади, сбоку или изотропно. В настоящее время НРБУ-97 рекомендуют использовать переход 1Р=0,64 сЗв, однако это приводит к занижению учитываемых доз и, очевидно, предстоит разработка соответствующих инструкций для таких переходов.
В заключение лекции необходимо еще раз вернуться к вопросу – почему для измерения доз ионизирующего излучения используются пять различных величин и соответственно, десять единиц измерения. К ним, соответственно, добавляется шесть единиц измерения.
Причина сложившейся ситуации в том, что различные физические величины описывают различные проявления ионизирующих излучений и служит для различных целей.
Обобщающим критерием для оценки опасности излучений для человека служит эффективная эквивалентная доза и ее мощность дозы. Именно она используется при нормировании облучения Нормами радиационной безопасности Украины (НРБУ-97). По этим нормам предел дозы для персонала атомных станций и учреждений, работающих с источниками ионизирующих излучений составляет 20 мЗв/год. Для всего населения – 1 мЗв/год. Эквивалентная доза используется для оценки воздействия излучения на отдельные органы. Оба этих понятия используются при нормальной радиационной обстановки и при небольших авариях, когда дозы не превышают пяти допустимых годовых пределов дозы. Кроме того поглощенная доза используется для оценки воздействия излучения на вещество, а экспозиционная доза – для объективной оценки поля гамма-излучения.
Таким образом в отсутствии крупных ядерных аварий для оцеки радиационной обстановки можно рекомендовать единицу дозы – мЗв, единицу мощности дозы мкЗв/час, единицу активности – Беккерель (или внесистемные бэр, бэр/час и мKu).
В приложениях к данной лекции даны соотношения, которые могут быть полезны для ориентирования в данной проблеме.
Рекомендуемая литература.
Нормы радиационной безопасности Украины (НРБУ-97).
В. И. Иванов Курс дозиметрии. М., Энергоатомиздат, 1988.
И. В. Савченко Теоретические основы дозиметрии. ВМФ, 1985.
В. П. Машкович Защита от ионизирующих излучений. М., Энергоатомиздат, 1982.
Приложение № 1
DE_LUX 03-12-2019 Ответить

Физика – наука опытная. Процесс познания в физике начинается либо с наблюдения явления в естественных условиях, либо со специально проведенных опытов – экспериментов.
Физический опыт или эксперимент – это такое исследование явления (чаще всего воспроизведенного в лаборатории), в котором все воздействия на исследуемую систему, влияющие на данное явление, поддаются учету. Чаще всего эксперимент сопровождается измерением тех или иных физических величин, установлением связи между этими величинами. Все физические измерения производятся с ограниченной точностью, что ставит предел степени подробности информации, получаемой из опыта. Поэтому при каждом физическом измерении указывается не только его результат, но и точность, с которой этот результат получен. Только в пределах точности измерений можно сравнивать результаты разных опытов друг с другом и с соответствующими предсказаниями теории. В науке и технике разработана целая теория – теория ошибок, которая устанавливает правила расчета экспериментальных ошибок. С элементами этой теории мы познакомимся в лабораторном практикуме по физике.
Теоретическая и экспериментальная физика тесно связаны между собою. Экспериментальная физика дает информацию об изучаемом явлении, теоретики эту информацию анализируют и создают теорию этого явления. Иногда теория создается, исходя из общих представлений о свойствах материи, в отсутствии экспериментальных фактов. В любом случае справедливость теории проверяется экспериментально.
Физический закон есть постоянно действующая при данных условиях связь между явлениями или физическими величинами, характеризующими эти явления. Физический закон обычно имеет строгую формулировку, часто выражается аналитически в виде соотношения между физическими величинами. Каждый физический закон имеет определенную область применения. Физические законы, имеющие наиболее обширные области применения, называются фундаментальными законами (законы сохранения импульса и энергии, законы Ньютона, закон Кулона).
Гипотеза – предварительное научное предположение о механизме и взаимосвязи (законах) явлений. Гипотеза требует экспериментальной проверки и доказательства. При построении гипотезы велика роль мышления и интуиции ученого. Если гипотеза прошла проверку, она становится теорией.
Теория – система научных положений и законов, которая дает качественное и количественное объяснение целой области явлений природы с единой точки зрения. В современной физике такими теориями являются классическая механика, молекулярно-кинетическая теория, общая и специальная теории относительности, квантовая механика, классическая электродинамика, квантовая электродинамика и т. д.
Zulkigor 03-12-2019 Ответить

1. Что такое природа (§1)?
Природа – это то, что нас окружает: воздух, земля, вода, животные, звезды, планеты и т.д. Человек живет среди природы и сам является ее частью.
2. Что называют явлениями природы (§1)?
Явлениями природы называют изменения, происходящие в природе. Например, биологические явления (рост растений, развитие животных и др.), геологические явления (изменения в земной коре, землетрясения и др.), химические явления (горение газа, окисление металла, образование хлорофилла в листьях и др.), физические явления (движение тел, замерзание воды, свечение лампы, притяжение магнитом металлических предметов и др.).
3. Что называют (§1): физическим телом? веществом? материей?
– физическими телами называют те или иные объекты, с которыми происходят физические явления (камень, земля, вода, стул, машина и т.д.);
– веществом называют то, из чего сделано физическое тело (стакан состоит из стекла, вода из капель, стул из дерева);
– материя – это то, что существует объективно, независимо от нашего сознания, т.е. весь окружающий мир.
4. Что изучает физика (§1)?
Физика – наука о природе, изучающая физические явления и свойства веществ. Физические явления происходят с физическими телами и они очень разнообразны: к ним относятся механические, тепловые, электрические, магнитные, световые, звуковые явления.
5. Что означает слово «Физика» и кто его придумал (§1)?
Слово «Физика» происходит от греческого слова «фюзис», что означает «природа». Это слово впервые появилось в сочинениях Аристотеля (384-322 до н. э., Древняя Греция). В русский язык слово «физика» ввел Михаил Васильевич Ломоносов (1711-1765, Россия).
6. Что изучает астрономия (§1)?
Астрономия изучает явления, происходящие с небесными телами – звёздами, планетами, спутниками планет, кометами, астероидами, метеоритами и т.д.
Физика и астрономия тесно связны между собой. Эта связь проявляется прежде всего в единстве земных и небесных явлений, которые подчиняются одним и тем же законам.
7. Как изучают явления природы (§2)?
Явления природы изучают в следующей последовательности: наблюдение – гипотеза – эксперимент – вывод.
Физика изучает свойства тел, явления, происходящие в микро-, макро- и мегамире. Знания об окружающем мире могут быть получены как в ходе наблюдений и проведения эксперимента, так и теоретически. Установленные в ходе эксперимента законы объясняются с помощью физических законов.
8. Что характеризуют физические величины (§3)?
Физические величины количественно характеризуют физические явления, свойства тел и веществ. Физические величины имеют определенные значения и определенные единицы измерения.
JUSI 03-12-2019 Ответить

Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРЫ ПО ТЕМЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 14
1.1. Анализ методической литературы 14
1.2. Анализ исследовательских работ, посвященных обучению учащихся методам научного познания 24
Выводы по главе 1 28
ГЛАВА 2. СОДЕРЖАНИЕ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПО ВЫЯВЛЕНИЮ УСТОЙЧИВЫХ СВЯЗЕЙ И ОТНОШЕНИЙ МЕЖДУ ФИЗИЧЕСКИМИ ВЕЛИЧИНАМИ 29
2.1. Теоретические основы вьщеления содержания деятельности по выявлению устойчивых связей и отношений между физическими величинами 29
2.2. Содержание термина “Физический эмпирический закон” 31
2.3. Общая логическая схема деятельности по открытию физических эмпирических законов 36
2.4. Способы выполнения некоторых действий общей логической схемы по открытию эмпирических законов 58
Выводы по главе 2 66
ГЛАВА 3. МОДЕЛЬ УЧЕБНОГО ПРОЦЕССА ПО ОБУЧЕНИЮ УЧАЩИХСЯ ВЫЯВЛЕНИЮ УСТОЙЧИВЫХ СВЯЗЕЙ И ОТНОШЕНИЙ МЕЖДУ ФИЗИЧЕСКИМИ ВЕЛИЧИНАМИ 69
3. 1. Возможности обучения учащихся выявлению устойчивых связей и отношений между физическими величинами 69
3. 2. Стратегия обучения учащихся деятельности по выявлению устойчивых связей и отношений между физическими величинами 74
3. 3. Место и время проведения первого этапа обучения учащихся выявлению устойчивых связей и отношений между физическими величинами 79
3. 4. Методика проведения первого этапа обучения учащихся выявлению устойчивых связей и отношений между физическими величинами 80
3. 5. Деятельность учителя при разработке уроков первого этапа 86
3. 6. Место, время и методика проведения второго этапа обучения учащихся выявлению устойчивых связей и отношений между физическими величинами 103
3. 7. Место, время и методика проведения третьего этапа обучения учащихся выявлению устойчивых связей и отношений между физическими величинами 125
Выводы по главе 3 131
ГЛАВА 4. ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ 133
4.1. Констатирующий эксперимент 133
4.2. Поисковый эксперимент 137
3.1. Обучающий эксперимент 157
Выводы по главе 4 171
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 173
Список литературы 175
Приложение 1 184
Приложение 2 237
Анализ исследовательских работ, посвященных обучению учащихся методам научного познания
Теоретические основы вьщеления содержания деятельности по выявлению устойчивых связей и отношений между физическими величинами
Возможности обучения учащихся выявлению устойчивых связей и отношений между физическими величинами
Констатирующий эксперимент
Введение к работе Актуальность темы исследования. В перечень задач обучения учащихся физике в средней школе включена задача обучения учащихся методам научного познания [80, 86). В методической литературе мы находим уточнение, о каких именно методах идет речь: наблюдение и систематизация фактов; идеализация и абстрагирование при переходе от реальных объектов к физическим величинам и понятиям; вывод зависимости физических величин на основе наблюдений, измерений и обобщения фактов; метод модельных гипотез; теоретический вывод следствий; физический эксперимент как метод проверки правильности теоретического предвидения и открытия новых явлений и законов [79. с. 6].
Анализ методической литературы [14, 21, 32, 33, 54, 55, 57, 62, 115] показал, что задачу обучения учащихся методам научного познания авторы считают важной в связи с тем, что знание методов, по их мнению, способствует овладению логикой научного познания, приводит к прочному усвоению знаний о законах физики, пониманию научных фактов и явлений, формированию самостоятельности мышления, становлению личного мировоззрения учащихся, умению самостоятельно приобретать и применять новые знания. Кроме этого, овладение методами науки способствует развитию познавательньїх творческих способностей, в частности, при проведении таких операций, как наблюдение; анализ и синтез фактов; формулировка проблемы; вьщвижение гипотез; логический вывод следствий; конструирование; анализ, интерпретация и оценка данных, проведение эксперимента; обобщение и выводы.
Мы считаем, что указанное обоснование является существенным, и уверены в том, что овладение учащимися методами науки является одной из важных задач преподавания физики в школе.
Из перечисленных методов научного познания мы выделили метод выявления зависимости между физическим величинами на основе наблюдений, измерений и обобщения фактов.
Под выявлением зависимости между физическими величинами в физике понимается установление физического закона. Поскольку речь идет о выявлении зависимости на основе наблюдения, измерения и обобщения фактов, а эти действия входят в содержание познавательной деятельности на эмпирическом уровне познания, можно утверждать, что речь идет об установлении физического закона на эмпирическом уровне научного познания.
Чтобы установить, как решается задача обучения учащихся методу выявления связей между физическими величинами на основе наблюдений, измерений, обобщений фактов, мы провели анализ школьных учебников по физике [8, 42, 43, 68, 69, 74, 75, 88, 104, 105, 106, 116], методической литературы [1, 11, 12, 13, 34, 35, 36, 47, 56, 57, 58, 64, 71, 78, 92, 100] и исследовательских работ, посвященных данной проблеме [9, 29, 39, 45, 65, 66, 70, 72, 81, 91, 94,110, 113, 118,119].
В результате проведенного анализа методической литературы и диссертационных исследований было установлено, что: содержание этого метода в учебниках не выделяется, но излагается частично. Как правило, описывается проведение эксперимента и формулируется общий вывод, либо словесно и на математическом языке, либо только на математическом языке; основными методическими приемами ознакомления учащихся с методом выявления связей и отношений между величинами, рекомендуемыми учителю, являются: рассказ об истории открытия законов физики с комментариями об этапах выявления связей между величинами, обобщенный план рассказа о законе, построение объяснения нового материала в логике познания, специальные исследовательские задачи.
Перечисленные методические приемы можно разделить на два вида: первый— приемы сообщения учащимся информации о методах познания; второй — приемы организации самостоятельной исследовательской деятельности учащихся (либо методом проб и ошибок, либо через показ учителем образца познавательной деятельности при изложении нового материала).
Чтобы установить, овладевают ли учащиеся методом выявления связей и отношений между физическими величинами на эмпирическом уровне познания при использовании учителем этих приемов, мы составили специальные задания для учащихся выпускных классов (см. 4.1). Анализ работ учащихся показал, что этим методом они практически не владеют.
Мы предположили, что, возможно, метод научного познания формируется стихийно, через деятельность, связанную с проведением большого количества лабораторных работ, физическими исследованиями. Для проверки этого предположения мы предложили выполнить те же задания студентам старших курсов физической специальности и учителям физики. Результат получили следующий: деятельность по выявлению устойчивых связей и отношений между физическими величинами стихийно не формируется.
В связи с вышесказанным актуальность темы исследования обусловлена тем, что, с одной стороны, задача обучения методам науки и методу выявления устойчивых связей и отношений между физическими величинами эмпирическим путем, в частности, является важной дидактической задачей, а с другой стороны, эта задача в настоящее время решается неудовлетворительно.
Объектом исследования был избран процесс обучения физике в 7-11 классах, так как учебный материал в этих классах включает изучение эмпирических законов физики.
Предмет исследования — процесс обучения учащихся выявлению устойчивых связей и отношений между физическими величинами на уроках физики в 7-11 классах.
Цель „исследования : разработка методики обучения учащихся выявлению эмпирическим путем устойчивых связей и отношений между физическими величинами.
Теоретической основой исследования явились положения философии, относящиеся к категории “человеческая деятельность”, и деятельностная теория учения, разработанная психологами: человеческая деятельность всегда начинается с формулирования цели; деятельность человека — это система действий, последовательное выполнение которых приводит к достижению поставленной цели; овладеть деятельностью можно, если выполнять ее многократно; уметь выполнять деятельность – значит уметь самостоятельно разработать программу достижения поставленной цели, получить конечный продукт и проверить, соответствуют ли свойства созданного конечного продукта свойствам, указанным в цели деятельности; человеком осознается только то, что составляет цель его деятельности и др.
Теоретическая идея исследования состоит в следующем: учащиеся смогут самостоятельно выявлять на эмпирическом уровне познания устойчивые связи и отношения между физическими величинами, если предварительно овладеют обобщенным приемом (“открывать” эмпирические законы).
Для достижения цели исследования мы наметили следующие задачи;
Установить, как должны формулироваться цели деятельности при выявлении устойчивых связей и отношений между физическими величинами на эмпирическом уровне познания.
Выделить обобщенный прием деятельности при выявлении устойчивых связей и отношений между физическими величинами на эмпирическом уровне познания.
Разработать теоретическую модель учебного процесса, приводящего к овладению учащимися деятельностью по выявлению устойчивых связей и отношений между физическими величинами на эмпирическом уровне познания: а) исследовать возможности обучения учащихся ” открытию” эмпириче ских законов на материале школьного курса физики; б) провести отбор учебного материала для обучения учащихся выявлению устойчивых связей и отношений между физическими величинами на эмпириче ском уровне познания; в) разработать систему обучения учащихся “открытию” эмпирических за конов; г) подобрать (разработать) необходимый дидактический материал; д) разработать содержание деятельности учителя физики по обучению учащихся выявлению устойчивых связей и отношений между физическими вели чинами на эмпирическом уровне познания.
Экспериментально проверить возможность организации учебного процесса в соответствии с его теоретической моделью;
Проверить, овладевают ли учащиеся деятельностью по открытию эмпирических законов при их обучении по разработанной методике.
Для решения этих задач в процессе данного исследования, были выполнены .след ующие_виды деятельности: изучены стандарты и программы по физике для средней школы; изучена педагогическая, методическая литература и исследования, имеющие отношение к теме нашего исследования; изучена философская литература, в которой рассматриваются методы науки; изучены работы физиков, в которых описаны открытия эмпирических законов; изучена литература по психологии, в которой раскрывается содержание деятельностной теории учения; смоделирована деятельность учителя физики, осуществляющего обучение учащихся выявлению связей между физическими величинами; разработано методическое обеспечение для проведения педагогического эксперимента; спланирован и проведен педагогический эксперимент, проведена обработка результатов этого эксперимента.
Педагогический эксперимент проводился в 1995 -1999 г.г. в три этапа: констатирующий, поисковый и обучающий. В констатирующем эксперименте прове- рялось, овладели ли учащиеся овладели методом научного познания (выявления связей и отношений между величинами) к окончанию средней школы и формируется ли этот метод стихийно при многократном выполнении лабораторных физических исследований. Целью поискового эксперимента было уточнение следующих вопросов: каким действиям, входящим в содержание деятельности по выявлению устойчивых связей и отношений между физическими величинами, необходимо специально обучать учащихся; где и как обучать этим действиям; – можно ли обучать рассматриваемой деятельности в любом классе. Поисковый эксперимент проводился автором и его коллегами в г. Элисте.
В обучающем эксперименте принимали участие 502 ученика и 9 учителей из средних школ и инновационных учебных заведений г. г. Астрахани (физико -математическая школа, 40 учащихся. Учитель физики Воржева И. А.), Брянска (школа – гимназия №2, 50 учащихся. Учитель физики Широков С. Ф.; СШ №2, 65 учащихся. Учитель физики Семакова Л. С), Москвы ( Измайловская гимназия №1508, 49 учащихся. Учитель физики Одинцова Н. И.; СШ №347, 53 учащихся. Учитель физики Ерохина Е, Ю.; там же, 57 учащихся. Учитель физики Мудрова Е. В.), Элисты (Элистинский лицей, 26 учащихся. Учитель физики Максимова Г. С; там же, 47 учащихся. Учитель физики Попова О. R; СШ №4, 115 учащихся. Учитель физики Шарапов А. Б.).
В ходе исследования получены следующие новые научные результаты: 1. Установлено, что формулировки целей, побуждающих к выявлению устойчивых связей и отношений между физическими величинами путем наблюдения и экспериментов, могут быть трех типов:
I От каких физических величин, описывающих свойства взаимодействующих объектов и условия их взаимодействия, зависит интенсивность явления, описываемого физической величиной А?
II. От каких других физических величин, описывающих другие свойства данного объекта, зависит величина А?
НІ. От каких физических величин, описывающих свойства взаимодействующих объектов и условия их взаимодействия, зависит интенсивность взаимодействия, описываемая величиной А?
2. Установлено, что формулировка цели того или иного типа возникает только в ситуации определенного типа.
Ситуация первого типа: обнаружено, что интенсивность физического явления при взаимодействии разных объектов в разных условиях, разная.
Ситуация второго типа: обнаружено, что физическая величина А, описывающая определенное свойство объектов, для разных объектов разная.
Ситуация третьего типа: обнаружено, что интенсивность взаимодействия разных объектов в разных условиях разная.
Установлено, что логика открытия эмпирических законов (система действий по достижению поставленных целей) не зависит от типа исходной ситуации И типа сформулированной цели, побуждающей к этой деятельности.
Установлено, что возможно обучение учащихся эмпирическому методу открытия физических законов на основе существующего школьного курса физики, без изменения и корректировки его содержания.
Подтверждено, что учащиеся могут самостоятельно проводить исследования, если их обучение пройдет через три этапа: рефлексия действий при открытии двух – трех законов, самостоятельное составление обобщенной схемы деятельности по открытию эмпирических законов, усвоение этой схемы и тренировка в самостоятельном формулировании цели и планировании своих действий по ее достижению с опорой на обобщенную схему деятельности.
6.Установлено, что все три этапа могут быть организованы в 7 -10 классах, однако наиболее целесообразным местом обучения учащихся “открытию” эмпирических законов является курс физики 8 класса по следующим причинам: а) математическая подготовка учащихся позволяет строить графики и по графикам устанавливать вид зависимости; б) больше всего рассматривается эмпирических законов, изучение которых разделены небольшим промежутком времени; в) в курсе 8 класса представлены законы трех типов, что позволяет форми ровать деятельность по выявлению устойчивых связей и отношений между физи ческими величинами с максимальной мерой обобщенности; г) наименьшие трудности в подготовке оборудования для самостоятельного эксперимента учащихся; д) наиболее просто создать ситуации, в которых у учащихся возникнет по- требность в оценке качества измерения, т. е. во введении пофешностей измере ний и разработке методов их подсчетов; е) есть возможность при изучении курса физики 9-11 классов самостоя тельно планировать свою деятельность в соответствии с исходной ситуацией.
7. Подобран (разработан) дидактический материал для обучения учащихся выявлению устойчивых связей и отношений между физическим величинами.
Практическая_значимоість_исследования заключается в том, что предлагаемая методика обучения учащихся “открытию” эмпирических законов “переложена” на конкретные разработки уроков, которыми может воспользоваться каждый учитель (подготовлено пособие для учителя [76]).
Теоретическая значимость, исследования заключается в том, что найдено частное решение задачи школьного курса физики – обучение методам научного познания.
На зашиту.выносятся. следующие положения: 1. Учащиеся могут научиться выявлять устойчивые связи и отношения между физическими величинами с помощью наблюдений и экспериментов, если учебный процесс будет организован так, чтобы они сначала участвовали в деятельности по “открытию” эмпирических законов и осмысливали выполняемые при этом действия, затем самостоятельно составили общую логическую схему этой деятельности, усвоили ее и научились использовать ее при планировании своих действий в конкретных ситуациях.
2. При существующей программе школьного курса физики начинать обучать этой деятельности целесообразно в 8 классе средней школы.
Апробация. Результаты исследования были апробированы на Федеральной научно – методической конференции “Теория и практика обучения физике” в г. Астрахани, 1996 г.; на Международной конференции “Школьный физический эксперимент: Проблемы и решения.” в г. Глазове, 1997 г.; на республиканском семинаре учителей физики в РИПКРО г. Элисты 1998 г.
Публикации. Содержание диссертации представлено в следующих публикациях автора:
1. Попова О. Н. Обучение учащихся выявлению устойчивых связей и от ношений между физическими величинами: Метод, пособие для учителей физики, — Элиста.: Элистинский лицей, 1998. —87с.
2. Попова О. Н. Организация исследовательской работы учащихся по вы явлению устойчивых связей между физическими величинами. // Вопросы методи ки обучения физике в современной школе и подготовки учителя физики: Сб. науч. труд. —М.: МПГУ, 1997. —С. 50 – 54.
Попова О. Н. Основные элементы методики обучения учащихся выявлению устойчивых связей и отношений между физическим величинами. // Науч. труд. МПГУ. Серия: Естественные науки. — М.: Прометей, 1999. — С. 140 -142.
Попова О. Н. Классификация эмпирических законов в школьном курсе физики. // Науч. труд. МПГУ. Серия: Естественные науки. — М.: Прометей, 1998. — С. 132-136.
5. Попова О.Н. О некоторых приоритетах в применении системы деятель- ностного подхода на уроках физики. // Тез. докл. Федеральной науч. – практич. конф. —Астрахань.: Изд. Астраханского пединститута, 1996. —С. 17 -18. h 6. Попова О. Н. Обучение учащихся проектированию экспериментальных установок и работе на них. // Проблемы учебного физического эксперимента: Сб. науч. иметодич. работ. Вып. 2. — Глазов.: ГГПИ, 1996. — С. 26-27.
7. Попова О. Н. Об обучении учащихся вычислению погрешностей измерения. // Науч. труд. МПГУ. Серия: Естественные науки. — М.: Прометей, 1999. — С. 142-143.

Анализ исследовательских работ, посвященных обучению учащихся методам научного познания

Проблема обучения учащихся методам познания неоднократно рассматривалась исследователями. Мы провели анализ диссертационных работ [6, 29, 39, 45, 65, 66, 70, 81, 91, 94, 110, 113, 119], посвященных этой проблеме, с той же целью установить, каким действиям предлагается обучать учащихся и какими методами.
Анализ диссертационных исследований показал, что содержание исследовательской деятельности учащихся представляется тоже в виде следующей системы действий: постановка проблемы, выдвижение гипотезы, проведение эксперимента, формулирование выводов. Но есть некоторые отличия. Так в диссертации С. Т. оглы Мустафаева [66] перечисляются следующие действия;
– наблюдение и описание явлений и процессов;
– формулировка задачи с целью решения проблемы;
– предсказание результатов выполнения задания;
– применение знаний в новой ситуации, в том числе при выполнении самостоятельного эксперимента;
– использование знаний и умений, полученных в смежных предметах, кружковых и других занятиях;
– использование мыслительных операций индукции и дедукции, анализа, синтеза, сравнения, аналогий;
– планирование деятельности по выполнению задания, в том числе с использованием приборов и оборудования;
– осуществление взаимоконтроля и самоконтроля на всех этапах деятельности;
– использование литературы;
– оформление хода выполнения задания, обработка и оформление полученных результатов ( в виде таблиц, графиков, рисунков);
– формулировка выводов и соотношение их с выдвинутой гипотезой;
– уточнение гипотезы;
– обсуждение результатов.
Методы ознакомления учащихся с теми или иными действиями тоже мало отличаются от тех, которые описаны в предьщущем параграфе: исследователи, относящиеся к первому направлению, предлагают учителю сначала излагать методы научного познания, а потом организовать самостоятельную деятельность учащихся в соответствии с ними. Способы организации деятельности учащихся предлагаются разные. Т. В. Кожекина в [45] рассматривает проблему формирования знаний о функциональной связи физических величин через подчеркивание, какая из величин является независимой, а какая — зависимая переменная при построении и чтении графиков, при анализе различных формул. Сущность учебного процесса автор не меняет — считает, что задача учителя передать информацию, сделав в ней акценты на интересующие ее моменты, а отработка знаний должна проходит через упражнения. В диссертации С. Т. оглы Мустафаева [66] рекомендуется при рассказе о наблюдениях строить вместе с учениками план или инструкцию по проведению наблюдений, а затем отрабатывать его на каждом демонстрационном эксперименте; вывешивать плакаты с самыми общими “ориентирами”, в соответствии с которыми учащиеся должны действовать.
В диссертации М. Г. Беккера [9] предлагаются следующие способы организации учебного процесса:
– учитель вдвигает тему исследования, определяет его задачи, рекомендует необходимую литературу, проводит консультации по вопросам теории, учит технике эксперимента;
– учащиеся выбирают тему, прорабатывают предложенную литературу, продумывают и обсуждают возможные варианты выполнения работы, подбирают , оборудование, проводят опыты, обрабатывают результаты и отчитываются о проделанной работе.

Теоретические основы вьщеления содержания деятельности по выявлению устойчивых связей и отношений между физическими величинами

Если мы хотим, чтобы учащиеся овладели методом выявления устойчивых связей и отношений между физическими величинами, то есть определенной деятельностью, то нужно, очевидно, вьщелить общие принципы анализа этой деятельности. Для этого мы обратились к философским работам, в которых рассматривается категория “человеческая деятельность” [38, 108, 109] и методы научного познания [111]. Анализ этих работ позволил выделить положения, на которые мы опирались при поиске ответа на вопрос: “Чему учить учащихся, чтобы они овладели методом выявления устойчивых связей и отношений между физическими величинами?”. Приведем эти положения:
– человеческая деятельность всегда начинается с формулирования цели;
– деятельность человека — это система действий, последовательное выполнение которых приводит к достижению поставленной цели;
– владеть деятельностью — значит уметь самостоятельно сформулировать цель, разработать профамму достижения поставленной цели, получить конечный продукт и проверить, соответствуют ли свойства созданного конечного продукта свойствам, указанные в цели деятельности.
Поясним эти положения. В цели деятельности формулируется образ того объекта, который должен быть создан в процессе этой деятельности (образец конечного продукта). Объектом, или предметом, деятельности являются природные или созданные в процессе предыдущей деятельности объекты, на которые направлена активность субъекта деятельности. Объектами деятельности могут быть также и другие субъекты. Конечный продукт (результат) деятельности — тот реальный предмет, который получился вследствие воздействия на объект деятельности. Конечный продукт по своим качествам может в большей или меньшей степени соответствовать образцу, заданному целью деятельности. Это зависит от того, насколько те факторы, которые учитывал субъект при выполнении деятельности, соответствуют условиям, объективно необходимым для успешного достижения поставленной цели. Деятельность человека по достижению поставленной цели состоит из трех этапов: ориентировочного, исполнительного и контрольно -корректировочного. На ориентировочном этапе человек разрабатывает программу преобразования объекта деятельности в конечный продукт с заданными свойствами. При разработке этой программы учитываются материальные условия деятельности, подбираются средства (т. е. те материальные предметы, которыми пользуется субъект для воздействия на объект деятельности), которые позволяют наиболее оптимальным путем достичь поставленной цели. На исполнительном этапе человек, действуя с материальными объектами и средствами в соответствии с разработанной программой, создает конечный продукт и получает информацию о его свойствах. На контрольно – корректировочном этапе человек, сопоставляя свойства созданного конечного продукта с планируемыми, указанными в цели свойствами, выясняет причины их несоответствия. Это позволяет внести коррективы в разработанную программу и создать новый конечный продукт со свойствами, максимально приближенными к запланированным,
Рассмотренные положения применимы к любой деятельности человека, в том числе и познавательной {познавательной деятельностью мы называем деятельность, конечным продуктом которой является новое научное знание).

Возможности обучения учащихся выявлению устойчивых связей и отношений между физическими величинами

Итак, мы теперь знаем содержание деятельности по выявлению устойчивых связей и отношений между физическими величинами и способы выполнения отдельных действий, т. е. знаем, чему мы хотим научить учащихся. Теперь возникает вопрос: “Как научить учащихся этой деятельности?”.
Из жизненного опыта известно, что научиться деятельности можно только одним единственным способом – многократно выполняя ее. Поэтому оценим, могут ли учащиеся при изучении существующего курса физики многократно “открывать” эмпирические законы.
С этой целью был проведен анализ содержания программ и учебников по физике для средней школы [80, 42, 43, 68, 69, 74, 75, 88]. В процессе этой работы мы установили, что в школьном курсе физики за пять лет учащиеся изучают примерно двадцать девять эмпирических законов. Анализ формулировок каждого закона на соответствие содержанию термина “эмпирический закон физики” показал, что на разньгх ступенях обучения эмпирические законы формулируются по-разному: либо с указанием наличия зависимости между физическими величинами (формулировка на качественном уровне), либо с указанием вида зависимости между физическими величинами (формулировка на количественном уровне). Например, в курсе физики 8 класса вводится закон Ампера, в котором указывается только наличие зависимости между физическими величинами: сила, с которой магнитное поле катушки с током действует на проводник с током или магнитную стрелку, тем больше, чем больше сила тока в этой катушке. В курсе 10 класса формулировка этого же закона содержит информацию о виде зависимости между этими величинами, т. е. вводится количественное соотношение между ними. Следует отметить, что качественный уровень формулировки эмпирических законов приводится в школьных учебниках потому, что на этом этапе обучения у учащихся нет соответствующих математических знаний, которые бы позволили установить вид зависимости между физическими величинами. Однако в старших классах учащиеся уже обладают достаточным уровнем знаний по математике, чтобы эмпирические законы, которые ранее формулировались на качественном уровне, могли быть сформулированы уже на количественном уровне.
Учитывая этот факт, мы провели классификацию эмпирических законов, изучаемых в школьном курсе физики, положив в основу этой классификации уровни (качественный и количественный) формулировок этих законов. Эта классификация представлена в таблице 4.
При проведении такой классификации было обнаружено, что авторы учебников допускают определенные неточности в формулировке эмпирических законов.

Констатирующий эксперимент

Поскольку наше исследование посвящено разработке методики обучения учащихся выявлению устойчивых связей и отношений между физическими величинами на эмпирическом уровне познания, то мы вначале проанализировали учебные программы по физике для средней школы с целью установить, рекомендуется ли специально обучать учащихся этому виду деятельности. В итоге было обнаружено, что такому виду деятельности обучать учащихся не предполагается. Тогда мы предположили, что если такой деятельности не обучают, и, следовательно, она не выполняется учащимися, то и стихийно формироваться она не может. Для проверки этой гипотезы был проведен констатирующий эксперимент среди учащихся обычных и физико-математических 11 классов средних школ г. Элисты. Кроме этого, мы проводили такой же эксперимент среди студентов IV и V курсов физического факультета Калмыцкого госуниверситета (КГУ) и учителей средних школ г. Элисты. Привлекая к участию в эксперименте студентов старших курсов и учителей, мы предполагали убедиться в том, что и среди взрослых людей, владеющих физическими знаниями и многократно проводивших физические эксперименты, деятельность по выявлению устойчивых связей и отношений стихийно не формируется.
Для проведения констатирующего эксперимента были составлены специальные задания, выполняя которые, учащиеся, студенты и учителя должны были выделить порядок действий, связанный с хорошо известным им эмпирическим исследованием (задание I); сформулировать исследовательскую задачу в предложенной ситуации и предложить порядок действий по ее исследованию (задание II). Эти задания были следующего содержания:
I. Известно, что Г. Ом открыл закон для однородного участка цепи: сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на концах этого проводника. Перечислите действия, которые, на Ваш взгляд, мог выполнить ученый при открытии этого закона. (Допускается и такой вариант ответа: затрудняюсь ответить.)
II. Представьте себе, что Вы – ученый – физик, обнаружили, что различные однородные тела имеют разную массу. Можно ли в сложившейся ситуации сформулировать исследовательскую задачу? Если это возможно, то сформулируйте ее и перечислите порядок действий по ее решению.

Можно ли считать физическим законом связи между величинами?

10 ответов на вопрос “Можно ли считать физическим законом связи между величинами?”

Добавить ответ Отменить ответ