Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

обзорные лекции / Тема 13,14

.doc
Скачиваний:
53
Добавлен:
07.06.2015
Размер:
46.08 Кб
Скачать

Тема 13. Анализ и методика изучения понятия давление в курсе физики основной школы.

Понятие давление вводится в 7 класса либо при изучении отдельной темы, которая так и называется «Давление», либо в разделе «Механические явления». Давление определяется через отношение силы, действующей перпендикулярно поверхности к площади этой поверхности. В большинстве учебных программ давление твердых тел, жидкостей и газов рассматривается полностью в 7 классе. Однако авторской программе Важеевской и Пурышевой давление твердых тел рассматривается в 7 классе, а давление жидкостей и газов – в 8 классе. Рассмотрение давления твердых тел, жидкостей и газов является продолжение изучения взаимодействия тел. Рассмотрим методику изучения отдельных вопросов, связанных с давлением твердых тел, жидкостей и газов.

Давление. Формирование этого понятия целесообразно начать с примеров проявления давления в бытовых ситуациях (хождение по снегу на лыжах и без них, шитье иглой, сравнение силы, действующей на поверхность при хождении на одних и тех же лыжах мальчика и мужчины и т.д.). При анализе этих ситуаций делается вывод, что деформация поверхности, на которую действует сила, зависит от величины действующей силы и площади поверхности. Новую физическую величину пропорциональную силе и обратно пропорциональную площади поверхности, перпендикулярно которой действует сила, называют давлением. Из формулы давления выводят единицы измерения давления p = = Па. 1 Па – это давление, производимое силой 1 Н на поверхность площадью 1 м2, перпендикулярно этой поверхности.

Давление в жидкости и газе. Закон Паскаля. При рассмотрении давления жидкости и газа на дно и стенки сосуда необходимо обратить внимание учащихся на то, что жидкость и газ оказывают одинаковое давление на стенки того сосуда, в котором они находятся.

Закон паскаля является теоретической основой для изучения вопросов, связанных с давлением в жидкости и газе. Его подтверждают экспериментальным путем с использованием шара Паскаля и не вводят количественных характеристик.

Давление внутри жидкости или газа исследуется с помощью специального прибора, основной частью которого является резиновая перепонка. Наблюдая за изменением объема перепонки на различной глубине жидкости в сосуде, делается вывод о зависимости давления внутри жидкости или газе от высоты столба жидкости или газа. Опыт можно повторить с жидкостями разной плотности и сделать вывод о зависимости давления от плотности жидкости. Полученные опытным путем данные целесообразно подтвердить расчетами, выводя формулу .

Сообщающиеся сосуды. Гидравлический пресс. Свойства сообщающихся сосудов целесообразно вводить с помощью эксперимента с однородными и неоднородными жидкостями. Особое внимание следует обратить на практическое применение сообщающихся сосудов (шлюзы, водопровод, бытовые сосуды и т.д.). Одним из применений сообщающихся сосудов является гидравлический пресс. Принцип его действия основан на законе Паскаля.

Атмосферное давление. Понятие атмосферного давления было введено на уроках естествознания и географии. На уроках физики учащиеся знакомятся с физической сущностью атмосферного давления, причинами его существования и способами измерения. Большое значение имеет экспериментальное взвешивание воздуха и исторические справки об истории открытия атмосферного давления и способов его измерения. Современные технологии позволяют осуществить компьютерные демонстрации процессов, связанных с атмосферным давлением.

Единиц измерения атмосферного давления несколько и все они применяются в технике и быту. Целесообразно определит взаимосвязь между ними: 1 атм = 760 мм рт. ст. = 1013 гПа; 1 мм рт. ст. = 133,3 Па.

Особое внимание следует обратить на изменение давления с высотой (глубиной): при небольших подъемах в среднем на каждые 12 м подъема давление уменьшается на 1 мм рт. ст. При этом нормальным атмосферным давлением считается давление столба ртути высотой 760 мм при температуре 00С.

После этого целесообразно рассматривать приборы, измеряющие атмосферное давление (барометры) и давления больше и меньше атмосферного (манометры).

Действие жидкости и газа на погруженное в них тело.

Для выяснения от чего зависит действие жидкости или газа на погруженное в них тело, целесообразно провести несколько опытов:

  1. Убедиться, что при погружении тела в воду его вес уменьшается (объяснить причину уменьшения веса тела наличием выталкивающей силы).

  2. Сравнить выталкивающую силу для тел разной массы, но одинакового объема, для тел равно массы, но разного объема (делается вывод о зависимости величины выталкивающей силы от объема погруженного в жидкость тела).

  3. Сравнить выталкивающую силу жидкостей различной плотность (сделать вывод о зависимости выталкивающей силы от плотности жидкости).

  4. Опыт с ведерком Архимеда.

  5. Вывод формулы для расчета выталкивающей силы на основе проведенных экспериментов.

Зная о существовании силы Архимеда можно сформулировать условия плавания тел. Это можно сделать теоретически (учитель) или практически во время выполнения фронтальной лабораторной работы (Важеевская, Пурышева, с.52-53).

Рассматривая вопрос о плавании судов и воздухоплавании, необходимо обратить внимание на понятие подъемная сила и способа ее определения (разность между выталкивающей силой и силой тяжести – вес груза, который может поднять воздушный шар).

Тема 14. Анализ содержания и методика изучения тепловых явлений в курсе физики основной школы.

Тема «Тепловые явления» в основном рассматривается в 8 классе. однако авторская программа А.Е. Гуревича предполагает изучение основ МКТ и тепловые явления в 7 классе, отводя на это весь учебный год. При изучении тепловых явлений в базовом курсе физики в качестве основных рассматриваются вопросы о тепловом движении, внутренней энергии и способах ее изменения – теплопередаче и работе, изменений агрегатных состояний вещества и тепловых двигателях. В старших класса этот материал либо не изучается вообще, либо на его основе рассматриваются более сложные явления и процессы, формулируются законы. Как правило, материал, посвященный тепловым явлениям, распределяется по нескольким темам: «Внутренняя энергия» и «Изменение агрегатных состояний вещества» (Громов, Родина); «Тепловые явления» и «Изменение агрегатных состояний вещества» (Перышкин); «Температура», «Внутренняя энергия» и «тепловые машины (Пинский, Разумовский); «Тепловые явления», «Изменение агрегатных состояний вещества» и «Тепловые свойства газов, жидкостей и твердых тел» (Важеевская, Пурышева).

Тепловое движение молекул. Формируя понятие теплового движения, все авторы опираются на основные положения МКТ, учитывая имеющиеся у учащихся знания механического движения тел. Целесообразно обратить внимание учащихся на то, что при рассмотрении движения молекул уместно говорить о средней скорости их движения. Учащиеся должны понять, что тепловое движения молекул характеризуется новыми чертами: хаотичностью и множественностью объектов движения.

Температура. Прежде чем ввести понятие внутренней энергии тела авторы вводят понятие температуры как параметра, характеризующего состояние теплового равновесия системы. Предполагается рассмотрение различных температурных шкал6 Цельсия, Фаренгейта, Кельвина Реомюра.

Внутренняя энергия тела. Это понятие вводится как совокупность кинетической энергии движения молекул и потенциальной энергии их взаимодействия. Учитывая, что скорость движения молекул зависит от температуры, разъясняют, что внутренняя энергия также пропорционально температуре тела. Далее рассматривают способы изменения внутренней энергии тела: теплопередача и работа, иллюстрируя теоретический материал с помощью эксперимента (пробирка с пробкой, эфир, шпагат; пробирка с пробкой, спиртовка).

Основное внимание в базовом курсе физики уделяется теплопередаче. Различают три вида теплопередачи: теплопроводность, конвекцию и излучение, качественное изучение которых и осуществляется в 7 (8) классе. Мерой изменения внутренней энергии при теплопередаче является количество теплоты. Стоит уточнить, что количество теплоты, требуемое для изменения внутренней энергии тела, зависит от массы тела и вещества, из которого оно изготовлено, а также от начальной и конечной температуры тела. Помимо количества теплоты вводится еще одно новое понятие – удельная теплоемкость вещества. Учащиеся должны знать, что значение удельной теплоемкости определяют экспериментально и его можно посмотреть в таблице. Рассмотрев новые понятия и уточнив их взаимосвязь вводят формулу для расчета количества теплоты при теплопередаче. Для закрепления полученных знаний целесообразно решить задачи и выполнить лабораторную работу на сравнение количества теплоты при смешивании воды разной температуры (Важеевская, Пурышева, с. 94). В результате можно говорить об уравнении теплового баланса.

Далее учебный материал может быть рассмотрен различным образом.

  1. Рассматриваются агрегатные состояния вещества и процессе, приводящие к различным агрегатным состояниям (плавление и кристаллизация, испарение и конденсация). При этом вводятся понятия удельной теплоты плавления, удельной теплоты парообразования и рассчитывается количество теплоты, необходимое для осуществления этих процессов. Затем вводится понятие удельной теплоты сгорания топлива. После этого можно решать задачи на уравнение теплового баланса. В заключении формулируется первый закон термодинамики.

  2. Вводится понятие удельной теплоты сгорания топлива и формулируется первый закон термодинамики. Только после этого рассматривают изменение агрегатных состояний вещества. В этом случае задачи на уравнение теплового баланса будут рассматриваться в старших класса (в курсе физики средней школы).

В том и другом случае целесообразно рассмотреть подробно процесс изменения агрегатных состояний вещества. Для этого проводят эксперимент со льдом или парафином и строят график зависимости температуры нагревания льда (парафина) от времени, анализируют его, делают вывод о том, что процессы плавления, парообразования, конденсации и отвердевания происходят при постоянной температуре.

Влажность воздуха. Хочется отметить, что некоторые авторы вернули этот материал в школьный курс физики. Они рассматривают насыщенные и ненасыщенные водяные пары (на качественном уровне) и относительную влажность воздуха.

Тепловые машины. К этой теме тоже относятся по-разному. Большинство авторов считают, что ее целесообразнее рассматривать в курсе физики средней школы. Однако Пинский и Разумовский выносят эти вопросы в базовый курс физики и рассматривают принцип действия тепловых двигателе, двигатель внутреннего сгорания, паровую и газовую турбины, КПД.

Соседние файлы в папке обзорные лекции