Диссертация (971979), страница 36
Текст из файла (страница 36)
Значимость закона в физике и других науках.Практический уровень(закон Бойля-Мариотта)1. Связь между какими величинами выражает данный закон?2. Каким образом получен данный закон в приложении к практике?3. Математическое выражение закона и его формулировка.4. Каков физический смысл этого закона?5. Какие знания дает этот закон (вероятностно-истинное, достоверное)?6. Чем отличаются практические знания от теоретических и эмпирических?7. Получение закона в применении к практике.8. Границы применения закона.9. Какие преимущества имеют практические знания по сравнению сэмпирическими и теоретическими?10.
Пути совершенствования «практических» законов.11. Примеры использования «практических» законов.209Общая структурно-логическая схема теории МКТФизическая теорияОснованиеЯдроСледствияПеречис 1.1.Принцип1.Работаетлитьполагающий ние модели познава-детальногомодель1.принциправновесия. идеального газа означаетидеального тельной2. Исходная газа.модель2.деятель-График ности2.Постулатприравноверо-шениили 1.Прир→∞ 1.ЧемV→0. Что это пренебрес галинару- философскойрабочейравно- точки зрения?модели?3.вещества и u=f (r)ятности.весного2.Какие4.взаимодейст 3.3.Основноесостояния?даментальные5.Преем-вияственностьуравнение2.При(графикис исходнойМКТ.давленииu=f (r)).моделью4.фун- 2.ЧтоЗакон температурероды отобра- чтобыработаетПреемственлениямодель?ностьМаксвелла.3.При t=-273 С даннойжаютзаконы усовер-сохранения0шенство-тео- ватьисходной5.Закон р=0; при р→∞ рии?модельюрапсреде-V→0.ленияследует отсюда вень развитияБольцмана.заключениеноготеорию?Какое 3.КаковЗакон модели?равномер-4.Можноуро-о фундаментальныхпонятийли «вещество»,рас- идеальный газ «взаимодей-пределенияперевестиэнергии по иноестепенямсвободы.в ствие», «про-фазовое странство»состояние?«время»инаданном этаперазвитиятеории?210необхо-и ношения при- учесть,распреде-6.вкаком свойства и от- димо3.ссовершенствованияПутиеские выводыМетодологичприменимостиосновные законы,Границыуравненияпринципы,Постулаты,изученияОписа- Методы2.Осново- 1.МетодыположенияОсновныепринципы, моделифактыИсходныеВзаимосвязанныеРабочая модельКонтрольные вопросы,выявляющие эффективность работы студента соструктурно-логической схемой МКТ вещества1.Каковы структурные элементы физической теории?2.В чем заключаются основные различия и общность эмпирических итеоретических знаний?3.Почему в основание теории положены не просто факты,а взаимосвязанные факты и чем они друг с другом связаны?4.В чем суть метода принципов в научном познании?5.Какой основополагающий принцип положен в основание МКТ?6.Откуда берутся принципы, используемые для построения физическихтеорий?7.В чем суть метода восхождения от абстрактного к конкретному и как ониспользуется при построении МКТ?8.В чем суть метода моделирования, каким образом он используется припостроении МКТ, в чем различие модели физической реальности и ее рабочеймодели?9.Как следует понимать, что теоретические знания являются достовернымии в то же время имеют границы своего применения?10.Обоснуйте методологические выводы, вытекающие из МКТ и какимобразом можно усовершенствовать эту теорию?Общая структурно-логическая схема развития понятия «атом»Физическая теорияОснованиеЯдроСледствияРабочая модельIIIIIIIVVVI211VIIVIIIIXXсовершенствованияеские выводыПутиМетодологичприменимостиГраницыфактовОбъяснениеуравнения, формулыЗаконы,МетодаппаратПонятийныйположенияОсновныемодель и принципИсходныеФактыФизическая теория атома по РезерфордуОСНОВАНИЕ ТЕОРИИI.
Факты, раскрывающие сложную структуру атомов1. Периодический закон Менделеева. (1869)2. Линейчатые спектры.(1885 - Бальмер, 1890 – Ридберг)3. Открытие электрона. (1897)4. Опыты по рассеянию - частиц. (1909)5. Радиоактивность.II. Исходные модель и принцип1.Атомы имеют внутреннюю структуру.2. В структуру атома (согласно данной модели) входят электроны иположительно заряженные частицы.3. Протонно-электронная модель атома.4.
Энергия атома может принимать непрерывный ряд значений.ЯДРО ТЕОРИИРабочая модель (планетарная модель Резерфорда)III. Основные положения1. Атом подобен Солнечной системе, в центре массивное положительноеядро, вокруг вращающиеся электроны.2. Атом имеет размер порядка 10-10 (м), ядро 10-15(м).3. Заряд ядра е, вокруг ядра вращаются -электронов, атом нейтрален.4. Ядро несет основную массу атома.5. Электроны движутся по круговой орбите радиуса r, центробежной силойявляется кулоновская сила.2126. Ядро с порядковым номером Z и массовым числом А (согласнопредставлений на уровне данной модели, когда нейтроны еще не открыты)состоит из А протонов и А-Z электронов.
Входящие в ядро электронынейтрализуют А-Z протонов и оставляют действующими Z протонов.IV. Понятийный аппарат1. Ядерная планетарная модель атома.2. Ядро атома.3. Электронные орбиты.4. Электронная оболочка атома.5. Спектр атомов.6. Линейчатый и сплошной спектры.7. Протон, электрон.8. Радиоактивность, ядерные превращения.9.
Потенциальная, кинетическая энергия электрона.V. МетодКлассическая электродинамикаVI. Законы, уравнения, формулыZeemv21. 4 r 2r02. E p Zee40 rmv2Ze2Ze24. E 240 r80 r3. Zp = Ze5.Ek mv22СЛЕДСТВИЯ ТЕОРИИVII. Объяснение фактов1. Опыты по рассеянию - частиц.2. Радиоактивность.3.
Периодичность в свойствах элементов.4. Изучение электромагнитных свойств атома.5. Термоэлектронная эмиссия.2136. Связь явлений излучения и поглощения света с наличием в атомахэлектронов.7. Превращение атомов одного химического элемента в атомы другогохимического элемента.8. Основные закономерности рассеяния - частиц.VIII. Границы применимости1. Планетарная теория атома Резерфорда не лишена противоречий:электрон, двигаясь по орбите, имеет центростремительное ускорение, значит,такой электрон должен излучать электромагнитные волны непрерывно. Из-запотери энергии на излучение электрон должен упасть на ядро, а значитпрекратить свое существование.
В действительности этого нет, атом устойчив.2. В результате приближения электрона к ядру по спирали, частота еговращения вокруг ядра должна меняться, а, следовательно, и частота излучениядолжна непрерывно изменяться.3. Спектр излучения атома, согласно модели, должен быть непрерывным, аон в действительности линейчатый.4. Наблюдается “Азотная катастрофа”. “Азотная катастрофа” проявляетсяпри рассмотрении свойств ядра азота7N14.
Согласно протонно-электронноймодели это ядро состоит из 14р+ и 7е- внутри ядра, и 7е- на внешней оболочке.Спин протона и электрона равен 1/2. Поэтому ядро азота, согласно этой модели,состоящее из 21 частицы, должно иметь дробный спин. Между тем спин ядра Nравен 1. Это говорит о несостоятельности протонно-электронной модели ядраатома.IX . Методологические выводы1. Все многообразие химических элементов и веществ в природе можносвести к двум простейшим сущностям: к электронам и протонам. Это “перваясущность”, из которой устроен мир.2. Материальные объекты имеют ажурное строение.
Основную часть ихсоставляют “пустоты”, а их вещественная часть сосредоточена в чрезвычайно214малых объемах. Поэтому микрочастицы могут почти свободно проникать черездовольно значительные слои вещества.3. Электронная оболочка ответственна за химические и многие физические(оптические) свойства вещества.4. Атомноеядро-прочноеобразование,обуславливающееиндивидуальность данного химического элемента. Оно состоит из протонов,скрепленныхэлектронами.Ядрамогутпретерпеватьрядспонтанныхпревращений (радиоактивность) и участвовать в большом количестве реакций.X. Пути совершенствованияСвязать в единое целое эмпирические закономерности линейчатыхспектров, ядерную модель атома Резерфорда и квантовый характер излучения ипоглощения света, решить проблему “азотной катастрофы”.215Приложение 4ДИАЛОГОВЫЕ И ПОЛИЛОГОВЫЕ ЗАДАЧИПолилоговая задача №1.Задача: Раскрыть предметное содержание, объём, связи и философскометодологическое содержание основополагающих физических понятий: энергия,энтропия, работа, теплота в их взаимодействии.Преподаватель:Понятияэнергия,работаитеплотаявляютсяосновополагающими в курсе общей физики.
Не случайно им уделяетсядостаточно большое внимание в курсе физики средней школы. Формированиеэтих понятий имеет важное познавательное, политехническое, мировоззренческоезначение и дает богатый материал для организации развития интеллектаучащихся.Исходя из анализа содержания этих понятий в современной физике итребований к качеству предметных, методологических и профессиональныхзнаний студентов можно сформулировать следующие требования к их усвоению(они представлены на плакате и могут быть использованы в ходе диалога):- умение выделять единичное, особенное и всеобщее в этих, тесносвязанных друг с другом понятиях;- понимание того, что разница в понятиях работы и теплоты заключаетсялишь в уровнях, на которых рассматривается передача энергии;- умение различать функции состояния и функции процесса в применении кэтим понятиям;- осознание этих понятий в ФКМ;- понимание методологического значения закона сохранения и превращенияэнергии;- осознание первичности и вторичности таких понятий как: движение,энергия, работа и теплота;- знание конкретных видов движения, энергии, работы и теплоты;- знание формул для определения энергии, работы и теплоты при изученииразличных физических процессов и явлений.216Анализ усвоения рассматриваемых понятий показывает, что они в сознаниистудентов к моменту окончания вуза не обобщены.
Студенты воспринимают ихпо отдельности, не осознавая глубокой сущностной связи между ними. Этимобъясняется необходимость решать данную проблему в рамках подготовкибудущих учителей физики в педвузе. В этом может помочь методикаиспользования понятийных комплексов, предлагаемая в настоящей работе.Заметим, что преподаватель всегда может в предложенный материалдобавить необходимые по его усмотрению элементы или упустить те или иныефрагменты в зависимости от глубины изучения курса общей физики. Кроме того,проведение такого обобщения предполагает тщательную подготовку студентов,работу с учебным материалом, относящимся к различным разделам курса физики.Перед решением задачи давайте повторим этапы, необходимые в процессеформирования понятийных комплексов.Методисты: Можно выделить несколько этапов:1.
Необходимо разобраться, какое свойство или явление нас интересует,подобрать понятия, связанные с данным свойством. Разобраться с содержаниемэтих понятий, а также выявить их связи между собой.2. Выделить общее интегративное свойство, на основе которого можносоздать понятийный комплекс.3. Основу комплекса составляет система, а значит, в структуре комплексанеобходимо выделять основание, в котором выделяется интегративное качество;ядро, содержащее элементы, которые при их взаимодействии воссоздают этоинтегративное качество; следствия, которые вытекают из взаимодействияэлементов системы и объясняют явления реального мира.4.
Определить цели создания понятийного комплекса и программу егопреобразования и развития. То есть здесь необходимо выделить способырасширения и обогащения комплекса. Как известно, комплекс, хотя и являетсяцелостной, но при методической целесообразности его можно расширять илисужать в зависимости от задачи, которую ставит перед собой преподаватель.2175. Определить методологическое значение используемых понятийныхкомплексов.6. Определить уровни сформированности данных понятий.Преподаватель: Это правильно, но очень важно при этом определитьуровни сформированности физических понятий. Кто сможет это сделать сфилософско-методологических позиций?Философы-методологи:Мыбыхотелиподчеркнуть,чтоприформировании физических понятий важно подойти к этой проблеме с двухпозиций. С одной стороны, уровень сформированности понятий можетопределяться по следующим характеристикам понятий: предметное содержание,объём, связи, философское и методологическое содержание.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
