| Головна » Фізика |
Зміст Вступ 1.План заняття 2.Сценарій заняття Висновки Використана література Додатки
Вступ Прискорені темпи розвитку науково-технічного прогресу потребують підвищення вимог до системи освіти. На сучасному етапі уже визначені і сформульовані головні завдання освіти - підвищення якості навчання, трудового і морального виховання. Реалізація цього завдання викликає необхідність оптимізації педагогічного (навчально-виховного) процесу. Сьогодні є не тільки гостра потреба, але й об'єктивна можливість для розв'язання цього завдання. Загальна теорія оптимального керування може слугувати основою для розвитку ідей оптимізації педагогічного процесу. З'явилися більш сприятливі можливості для практичної реалізації цих ідей. На сучасному етапі становлення освіти особливої значущості набуває питання не просто навчання як процес передачі знань та умінь студентам, а формування всебічно розвинутої особистості майбутнього фахівця. Заняття, на якому використовуються групові форми роботи, відрізняється від традиційного: всі студенти беруть у ньому активну участь, вони не тільки висловлюють свої думки, але й спілкуються, прислухаються до чужих ідей та міркувань. Роботу в малих групах можна з успіхом застосовувати при вивченні нового матеріалу, при повторенні, розв'язуванні задач. Перед впровадженням роботи в групах викладач повинен провести підготовчу роботу. Готуючи студентів до заняття, слід продумати, що будуть робити групи; члени групи повинні бачити й чути одне одного; допоміжні навчальні матеріали повинні бути доступні. Письмові інструкції повинні бути написані зрозумілою для кожного студента мовою; можуть бути написані на дошці, великому аркуші паперу, роздані на картках кожній групі або кожному студенту; повинні чітко вказувати, яким має бути результат роботи групи; повинні бути протестовані. Чим складніше завдання, тим більший обсяг роботи мають виконувати студенти разом. Надзвичайно важливим моментом є навчання правил роботи в групі. Для короткотривалих завдань оптимальними є групи, що складаються з 4-5 осіб. Групи повинні бути неоднорідними за статевою ознакою, за інтелектуальними показниками. Лідери групі не мусять бути керівниками груп. Це метод, який дозволяє всім студентам діяти інтерактивно. Викладач може допомагати студентам, підказувати їм нові ідеї. Контролювати роботу груп, але не керувати ними. Дозволити, щоб вони працювали самі, навіть, якщо допускають помилки. Заохочувати студентів проводити аналіз, чому даний метод є гарним або поганим, робити висновки, спостерігаючи за власною роботою і роботою інших. Робити коментарі в процесі роботи студентів, оцінювати їх досягнення. Позитивним є те, що студент сам визначає особистий внесок у роботу групи і тому охоче на ній концентрується; руйнується стереотипне відношення викладач – студент; студенти набувають впевненості в своїх силах, зміцнюють віру в себе.
Сценарій заняття майстер-клас (робота в малих групах) з дисципліни “Фізика”
Тема: магнітні властивості речовини. Мета. Дати студентам поняття про магнітні властивості речовин; розвивати уміння спостерігати, аналізувати, робити висновки; самостійно працювати з науково-популярною літературою; працювати в групах, планувати свою роботу; виховувати в студентів толерантність, наполегливість у досягненні мети. Тип заняття. вивчення нового матеріалу. Обладнання. Універсальний трансформатор, джерело постійної напруги (100 В, 10 А), проекційний ліхтар і екран (для демонстрування у тіньовій проекції); залізний, алюмінієвий, вісмутовий (або з графіту) стержні, шкільний штатив, тонка капронова нитка, підвіс, з’єднувальні проводи, ключ, свічка. Методичні поради. На даному занятті поряд зі звичними методиками – експериментом і фронтальною бесідою – для вивчення нового матеріалу використовується метод малих груп. Цей метод активізує пошукову діяльність студентів, залучає їх до самостійного отримання знань, сприяє організації їхньої роботи, змушує переглянути свої знання під час навчання інших. Для роботи за цим методом викладач створює базові групи чисельністю 4-5 студентів. Групи повинні бути гетерогенними, тобто включати студентів різної статі, і різного рівня навчальних досягнень. У базових групах студенти опрацьовують навчальний матеріал із певного питання. Хід заняття
Шлях до істини саме такий, як і від істини шлях. Він анітрохи не довший, він тільки трохи складніший. «Кола на піску»,Фелікс Крівін
І. Організаційна частина (бесіда). Перевірка присутніх на занятті, готовності студентів і аудиторії до заняття.
ІІ. Актуалізація опорних знань (бесіда, фронтальне опитування). Викладач. Пригадаємо навчальний матеріал, засвоєний раніше: Яка внутрішня будова речовини?
ІІІ. Мотивація навчальної діяльності (бесіда) Вступне слово. Тема сьогоднішнього заняття не є для вас зовсім новою. Багато з вас спостерігали дію магніта на різні речовини. Працюючи викруткою, помічали, що зчасом вона починає притягувати до себе шурупи та ошурки. А можливо замислювались про те, як птхи знаходять дорогу додому? Сьогодні ми більш детально познайомимось з магнітними властивостями речовини.
ІV. Вивчення нового матеріалу Викладач. Вивчаючи взаємодію провідників зі струмом, ми звертали увагу на те, що на магнітну взаємодію впливає середовище, в якому перебувають провідники. Окрім цього, із власного досвіду ви знаєте, що магнітне поле створюється не тільки електричним струмом, а й постійними магнітами, та й різні речовини по-різному поводять себе у зовнішньому магнітному полі. Ви спостерігали, що магніт притягує до себе залізні ошурки, але чомусь не діє на алюмінієві. У чому ж причина? Намагнічування речовин можна вивчати експериментально. Отож, експеримент. (Викладач демонструє досліди, студенти фіксують результати у робочих зошитах.) Дослід 1. Замикається і розмикається коло первинної котушки трансформатора без осердя з джерелом живлення постійної напруги. Студенти спостерігають незначні відхилення стрілки демонстраційного гальванометра, приєднаного до вторинної котушки. Після введення у котушки стального осердя дослід повторюється, і студенти спостерігають значно більші відхилення стрілки. Дослід 2. Залізний стержень (короткий шматок дроту), підвішений на тонкій капроновій нитці, розміщується у проміжку між полюсами електромагніту. Навіть за умови слабкого струму у колі обмоток залізний стержень повертається, розміщуючись вздовж магнітних силових ліній. Студенти спостерігають, що вже за умови незначного струму залізний стержень притягується до одного з полюсів. Дослід 3. На короткий кусок алюмінієвого стержня, підвішеного на нитці, постійний магніт не діє. Тоді цей стержень вміщується у проміжок між полюсами електромагніту. При вмиканні струму у колі та збільшення його сили до 8-10 А кусок алюмінієвого стержня повертається і займає таке ж положення, як і залізний стержень. Відмінність від досліду 2 полягає у тому, що сила струму повинна бути значно більшою. Дослід 4. Аналогічно до попереднього досліду, підвішується на нитці стержень із графіту або вісмуту. Цей стержень вноситься у магнітне поле і розташовують уздовж поля. Вмикають струм у колі обмоток. Якщо сила струму звична, студенти спостерігають, що графіт повернеться упоперек ліній магнітного поля і виштовхується із проміжку між полюсами. Дослід 5. У проміжку між полюсами електромагніту запалюється свічка. Студенти спостерігають, що полум’я свічки виштовхується магнітним полем. Викладач. Отож, якого висновку можна дійти, враховуючи ці досліди? Студенти. Речовини в магнітному полі намагнічуються, тобто створюють власне магнітне поле. Викладач. Так. Результуюче магнітне поле у середовищі є сумою полів, створених струмом і намагніченим середовищем. Для характеристики магнітних властивостей речовини використовують поняття відносної магнітної проникності речовини: μ = де В – індукція магнітного поля у середовищі, Во – індукція магнітного поля у тій самій точці простору у вакуумі. Ця фізична величина показує, у скільки разів індукція магнітного поля у речовині більша за індукцію магнітного поля, створювану тим самим струмом у вакуумі. Відносна магнітна проникність речовини є безрозмірною величиною. Причину намагнічування речовин зрозуміти неважко. Уперше її пояснив французький учений Ампер. Спостерігаючи повернення магнітної стрілки поблизу провідника зі струмом у дослідах Ерстеда, Ампер припустив, що магнетизм землі спричинений струмами, які течуть усередині земної кулі. Він вказує на те, що магнітні властивості тіла можна пояснити замкнутими електричними струмами, що циркулюють усередині нього. Згідно з гіпотезою Ампера, всередині молекул і атомів циркулюють елементарні електричні струми. Вони утворюються внаслідок руху електронів у атомах. Якщо внаслідок теплового руху молекул площини, у яких циркулюють ці струми, розміщені хаотично одна від одної (рис. 1), то дія струмів взаємно компенсується і жодних магнітних властивостей тіло не виявляє. У намагніченому стані елементарні струми в тілі орієнтовані так, що їхні дії додаються (рис. 2). Отож знаючи причину магнітних властивостей речовини, з’ясуємо, чому ж у дослідах, які ми спостерігали, різні речовини поводили себе по-різному. (Робота у базових групах: Викладач формує групи., роздає картки із відповідними завданнями.) Викладач. Кожна група отримала довідковий матеріал (див. додатки) та картку із запитаннями. Опрацювавши теоретичний матеріал, ви під час обговорення повинні дати відповіді на запитання, занотовуючи їх у зошит.
Орієнтовні запитання у картках: Що таке діа- (пара-, феро-) магнетик?
V. Закріплення матеріалу (Кожна з груп заповнює таблицю та розв’язує “якісні” задачі)
Задачі Чому корпус компаса виготовляють із пластмаси, латуні або алюмінію, але не із заліза?
(Представник групи, яка першою виконала завдання, доповідає про результати заповнення таблиці. Після цього обговорюються відповіді на “якісні” задачі. Якщо дозволяє час, можна на закріплення розв’язати задачу №846 зі збірника А.П. Римкевича, 1995.)
VІ. Підведення підсумків заняття, мотивація та оцінювання знань і умінь студентів (бесіда).
VІІ. Завдання додому: 1-О розділ 22 § § 15-18, конспект
Висновки Заняття, на якому використовуються групові форми роботи, відрізняється від традиційного. По-перше, всі студенти беруть у ньому активну участь. По-друге, вони не тільки висловлюють свої думки, але й спілкуються; прислухаються до чужих ідей та міркувань. Це дуже цінні навички для молоді та людей будь-якого віку в демократичному суспільстві. Роботу в малих групах можна з успіхом застосовувати при вивченні нового матеріалу, при повторенні, розв'язуванні задач. Робота в групах — це не система ані для винагородження кращих студентів, ані для «підтягування» слабших. Це метод, який дозволяє всім студентам діяти інтерактивно. Студенти вчились вирішувати проблемні ситуації, звертали увагу на розміркування і вміння обговорювати та шукати істину, визначати головне, обґрунтовувати, порівнювати, узагальнювати, конкретизувати, володіючи знаннями попереднього матеріалу дисципліни та знаннями з інших дисциплін. Руйнується стереотипне відношення викладач - студент. Позитивна, невимушена атмосфера запобігає виникненню стресів викладача та студентів. Студенти набувають впевненості в своїх силах, зміцнюють віру в себе. Співпраця заохочує студентів до доброзичливості.
Література Про внесення змін і доповнень Закону України «про освіту», 2001. Ватуля Л. Використання сучасних методів та інноваційних технологій. // Освіта технікуми, коледжі, 3, 4 (13) 2005.
Додатки Феромагнетики Особливу групу речовин, що намагнічуються, утворюють феромагнетики (рис. 3а). Такі речовини, внесені в магнітне поле, під його дією намагнічуються так, що підсилюють зовнішнє магнітне поле, тобто магнітні силові лінії зовнішнього магнітного поля В і магнітного поля речовини мають один і той же напрям. Ці речовини намагнічуються дуже сильно (рис. 36) і зберігають власне магнітне поле після припинення дії зовнішнього поля (рис. 3в). Це явище називається залишковим намагнічуванням і лежить в основі утворення штучних магнітів (наприклад, магнітних стрілок). Окрім цього, для них характерне явище магнітного насичення, яке полягає у тому, що при їхньому намагнічені і поступовому збільшенні зовнішнього поля власне поле речовини спочатку зростає пропорційно до зовнішнього, відтак, ця пропорційність порушується і, зрештою, зростання власного поля припиняється: речовина знаходиться в стані магнітного насичення.
Властивості феромагнетиків пов’язані з наявністю у їхній структурі груп атомів, які називаються доменами, котрі вже мають узгоджену орієнтацію елементарних магнітних полів. Орієнтація полів самих доменів, яка відбувається при намагнічуванні, створює власне поле речовини значно сильніше, ніж у інших магнетиків, у яких відбувається лише часткова орієнтація елементарних полів атомів речовини. Орієнтація полів доменів значною мірою зберігається і після припинення дії зовнішнього поля. Така суть залишкового намагнічування. Проте інтенсивний тепловий рух може зруйнувати цю орієнтацію, тому за високої температури феромагнітні речовини втрачають свої магнітні властивості. Температура, за якої це відбувається, має назву точки Кюрі (на честь французького вченого, який відкрив це явище). Якщо намагнічений цвях дуже нагріти, то він втратить здатність притягати до себе залізні предмети. Для заліза і сталі точка Кюрі дорівнює 700-8000С, для нікелю – 300-4000С. Існують магнетики, для яких точка Кюрі нижча від 1000С. Стан магнітного насичення відповідає, очевидно, найповнішій можливій орієнтації полів доменів. До феромагнетиків належать: залізо, сталь, нікель, кольбат і деякі сплави (пермалой, магніко, алніко тощо). Отже, магнітне поле, що утворюється у речовині, є результатом додавання двох полів: зовнішнього поля і власного поля речовини, яке виникає у результаті намагнічування. Магнітна індукція В поля у речовині – це алгебраїчна сума індукції зовнішнього поля В0 та індукції Вв власного поля речовини: В = Во + Вв = μВо Для феромагнетиків μ>>1, тобто індукція результуючого поля є значно більшою від індукції Во магнітного поля у вакуумі. Речовини, атоми яких мають власне елементарне магнітне поле (рис 4а), що утворилося внаслідок руху електронів по орбітах атомів (цей рух може розглядатися як деякий мікрострум), називаються парамагнетиками. Тіла, що складаються з таких речовин, немагнітні. Вони власного магнітного поля не утворюють, оскільки елементарні поля атомів мають в масі речовини хаотичну просторову орієнтацію, яка в процесі теплового руху весь час змінюється і тому вони взаємно компенсуються. Але якщо таку речовину внести в потужне магнітне поле, то орієнтація мікрострумів, у результаті якої в атомах парамагнетиків створюється власне елементарне магнітне поле, зміниться так, що ці поля набудуть напряму такого ж, як і зовнішнє поле. Додаючись вони утворюють власне магнітне поле речовини, яке напрямлене узгоджено із зовнішнім полем і його підсилює (рис. 46). Цей ефект називається парамагнетизмом. Якщо парамагнітне тіло піднести до полюсів магніту, воно притягується, а коли стержень із парамагнетика вільно висить на нитці, то встановлюються вздовж силових ліній поля магніту. До парамагнітних тіл належать гази, лужні та лужноземельні метали, алюміній, платина, вольфрам, хром, марганець, розчини солей заліза тощо. Таким чином, магнітне поле, що утворюється у речовині, є результатом додавання двох полів: зовнішнього і власного поля речовини, яке виникає у результаті намагнічування. Магнітну індукцію В поля в речовині можна виразити як алгебраїчну суму індукції зовнішнього поля ВО та індукції ВВ власного поля речовини: В = ВО + ВВ = μВО Для парамагнетиків відносна магнітна проникність μ≥ 1, тобто магнітна індукція зовнішнього поля за наявності парамагнетика виявляється більшою за магнітну індукцію без парамагнетика. У неоднорідному магнітному полі парамагнетик втягується у ділянку з більшою індукцією магнітного поля. Якщо парамагнетик винести з магнітного поля, то його речовина повертається у вихідний немагнітний стан.
Діамагнетики Рух електронів по орбітах в атомах можна розглядати як деякий мікрострум. Усі ці мікроструми утворюють свої магнітні мікрополя, які додаючись, утворюють власне елементарне магнітне поле атома. Проте в деяких випадках (за певної кількості електронів у атомі і відповідних орієнтаціях їхніх рухів) мікрополя в атомі можуть взаємно компенсуватися і тоді атом власного елементарного магнітного поля не має. Речовини, атоми яких власного елементарного магнітного поля не мають (рис.5а), називаються діамагнетиками. Тіла, що складаються з діамагнетичних речовин, немагнітні. Вони власного магнітного поля не утворюють, оскільки елементарні магнітні поля атомів відсутні. Якщо діамагнетичну речовину помістити у зовнішнє магнітне поле, то на мікроструми в його атомах з боку поля діятимуть сили Лоренца, які викличуть зміну просторової орієнтації орбіт електронів. У зв’язку з цим в атомах з’являється наведені елементарні магнітні поля, напрями яких протилежні зовнішньому полю (правило Ленца). У результаті додавання цих елементарних полів утворюється власне магнітне поле речовини, яке спрямоване назустріч зовнішньому полю, і його послаблює (рис. 5б). На рисунку силової лінії зовнішнього поля позначені суцільною лінією, а речовини власного поля – пунктиром. Цей ефект називається діамагнетизмом і у діамагнетиків є єдиним результатом дії зовнішнього поля. Якщо діамагнітне тіло піднести до полюсів магніту, то воно виштовхується в ділянку слабого магнітного поля, а коли стержень з діамагнетика вільно висить на нитці в однорідному магнітному полі, то встановлюється перпендикулярно до силових ліній поля. До діамагнітних речовин належать: вода, переважна частина органічних сполук (наприклад, вуглеводи і білки), алмаз, графіт, майже всі гази, а також деякі метали (вісмут, срібло, цинк, мідь, золото). Якщо діамагнетик винести із зовнішнього магнітного поля, він повертається у вихідний немагнітний стан. Таким чином, магнітне поле, що утворюється у діамагнетику, внесеному в зовнішнє магнітне поле, є результатом додавання двох полів: зовнішнього і власного поля речовини, яке виникає у результаті намагнічування. Магнітну індукцію В поля в речовині можна виразити як алгебраїчну суму індукції ВО поля, що намагнічує, та індукції ВВ власного поля речовини: В = ВО + ВВ = μВО. Для діамагнетиків відносна магнітна проникність μ 1, тобто магнітна індукція поля за наявності діамагнетика виявляється меншою за магнітну індукцію без діамагнетика.
Рецензія В методичній розробці висвітлюється місце та роль фізики в повсякденному житті, а також її тісний взаємозв’язок з іншими дисциплінами. Зібраний з додаткових джерел матеріал містить приклади різних фізичних явищ. Якісні задачі, сформульовані на їх основі, цікаві й корисні для розвитку фізичного мислення студентів. Розв’язання таких задач потребує серйозної і ґрунтовної підготовки, що спонукає студентів до самоосвіти. Викладач підібрала і використала цікавий, пізнавальний матеріал. Вміле використання додаткового матеріалу, демонстрація дослідів, використання мультимедійної техніки роблять процес пізнання більш емоційним і цікавим. Дана розробка з фізики рекомендована для використання викладачами - предметниками вищих навчальних закладів 1-2 рівнів акредитації.
Схожі навчальні матеріали: | ||||||
| Всього коментарів: 0 | |