Явление эффекта Холла, его физическая сущность. Основные физические процессы, связанные с эффектом Холла. Эффект Холла в полупроводниках. Постоянная Холла
| Вид материала | Документы |
- Методические указания Пенза 2004 удк 621. 315. 416, 327.82kb.
- П. Н. Стеценко о деятельности Секции "Магнетизм" Научного Совета ран в 2004 году, представлен, 308.82kb.
- Эффект Холла и магнетосопротивление неупорядоченных магнитных систем на основе кремния, 334.2kb.
- Задача : определение постоянной датчика Холла; измерение магнитного поля на оси соленоида, 134.19kb.
- Российский университет инноваций (институт), 18.6kb.
- Теория паросочетаний. Теорема Холла. Задача о назначениях. Лекция, 302.14kb.
- План проведения IV международной конференции «пылегазоочистка-2011»: 27 сентября 2011, 128.19kb.
- План проведения IV международной конференции «пылегазоочистка-2011»: 27 сентября 2011, 121.32kb.
- Лабораторная работа №2-16 Цель работы, 197.15kb.
- Программа IV международной конференции «пылегазоочистка-2011», 165.51kb.
Темник исследовательских работ для участников группы «Научные кадры будущего»
по научному направлению «Техническая физика»
Место проведения исследования: кафедра «Физика»
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана
Научный руководитель
Руководитель направления: ОНУФРИЕВ Валерий Валентинович
доктор технических наук,
профессор кафедры «Физика»
| 1. | Изучение эффекта Холла | |
| | Краткая аннотация: | Явление эффекта Холла, его физическая сущность. Основные физические процессы, связанные с эффектом Холла. Эффект Холла в полупроводниках. Постоянная Холла. Применение эффекта Холла в регистрирующей и измерительной аппаратуре. |
| 2. | Изучение поверхностного натяжения жидкости | |
| | Краткая аннотация: | Явление смачивания жидкости, основные физические процессы, связанные со смачивающими жидкостями. Характеристики поверхностного натяжения. Физические эксперименты по определению коэффициента поверхностного натяжения. Применение поверхностного натяжения в технике и физике. |
| 3. | Изучение магнитных свойств пленок на основе хрома | |
| | Краткая аннотация: | Тонкие пленки на основе ферромагнетиков, их основные свойства и характеристики. Способы получение магнитных пленок, физика ферромагнитных пленок. Применение магнитных пленок в технике и физическом эксперименте. |
| 4. | Исследование показателя преломления жидкостей и твердых тел | |
| | Краткая аннотация: | Законы геометрической оптики, закон отражения и преломления света на границе двух сред. Физическое описание явления преломления, полного внутреннего отражения. Опыты по определению коэффициента преломления. Оптические волноводы. Применение явления отражения в технике и физическом эксперименте. |
| 5. | Исследование теплового излучения нагретых тел (твердые тела, жидкости, газы) | |
| | Краткая аннотация: | Законы теплового излучения и их проявления в природе. Исследование теплового излучения от разных физических субстанций. Спектр излучения, его особенности. Экспериментальное исследование теплового излучения, приборы и методики регистрации и расчета основных характеристик. Использование в технике и физических установках. |
| 6. | Исследование магнитных полей, формируемых проводниками с током | |
| | Краткая аннотация: | Закон Био-Савара-Лапласа для напряженности магнитного поля от элементарного проводника с током. Расчет магнитных полей от проводников с использованием принципа суперпозиции. Исследование конфигурации магнитного поля от различных параметров токовой системы. Экспериментальное обоснование закона Био-Савара-Лапласа. Магнитная защита и принципы ее построения. Использование магнитных полей в технике. |
| 7. | Исследование влияния магнитного поля на биологические объекты | |
| | Краткая аннотация: | Взаимодействие магнитных полей с биологическими тканями. Основные процессы, обусловливающие взаимодействия биологических тканей с магнитным полем, эффекты этого взаимодействия. Параметры, характеризующие это взаимодействие количественно и качественно. Применение магнитных полей в медицине и другой технике для воздействия на биологические объекты. |
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана
Специализированная научно-исследовательская подготовка группы «Научные кадры будущего»
ПРОГРАММА специализированного курса научно-исследовательской подготовки
на 2011 год по Направлению: «Техническая физика»
МАСТЕР-КЛАСС «Физика и познание мира»
Место прохождения подготовки: кафедра физики
Руководитель направления:
ОНУФРИЕВ Валерий Валентинович
доктор технических наук,
профессор кафедры «Физика»
Возраст обучающихся – 6-9 класс
Срок реализации программы – 2011 год
г. Москва, 2011г.
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к программе специализированного курса научной подготовки
Данная программа предназначена для научно-технической специализации группы «Научные кадры будущего» в области технической физики в течение 2011 года. Это второй год обучения группы НКБ, он состоит из трех циклов, организуемых на принципах исследовательского обучения в мастер-классе «Физика и познание мира» (весна, лето, осень).
Обучающиеся научной школы, это особо перспективные молодые исследователи – школьники 5-9 классов, отобранные по всей России для специализированной научной подготовки в приоритетных направлениях развития науки, техники и технологий Российской Федерации.
Цель программы: формирование знаний, умений и навыков самостоятельной экспериментальной и исследовательской деятельности в области физики; развитие индивидуальности и творческого потенциала учащихся).
Задачи программы:
- Формирование познавательных потребностей учащихся в области физики;
- Расширение кругозора учащихся, целостного восприятия окружающего мира;
- Освоение теоретических и практических основ исследовательской деятельности;
- Теоретическая и практическая разработка выполняемых исследовательских проектов;
- Содействие в профессиональном самоопределении обучающихся.
Занятия проводятся в специально оснащенной лаборатории, укомплектованной методическими, дидактическими и техническими средствами (указать все имеющееся для обучения).
Формы проведения цикла занятий: теоретические, практические занятия и индивидуальная работа (мастер-класс, беседы, индивидуальные и групповые консультации участников и их руководителей, подбор перспективных тем научно-исследовательских работ, научные экскурсии, конкурсы, лабораторные и практические работы по постановке экспериментов или опытов, встречи с учеными, посещение научных центров, работа с литературой и т.д.)
Формы подведения итогов реализации образовательной программы
Ожидаемые результаты и способы их проверки определены по годам обучения.
Эффективность процесса обучения отслеживается в системе разнообразных срезов и форм аттестаций:
а) входного контроля в начале каждого цикла занятий (тесты, опрос);
б) промежуточной аттестации в конце каждого цикла занятий (мини-конференции исследовательских работ с коллективным обсуждением и самооценкой на расширенных заседаниях мастер-класса, участие в обязательных творческих конкурсах, олимпиадах, викторинах);
в) итоговой аттестации (защита проектов…). Результаты деятельности обучающихся заносятся в «Творческие паспорта» и «Зачетные книжки обучающегося».
Участники с лучшими исследовательскими проектами в каждом этапе рекомендуются для участия в научных мероприятиях программы «Шаг в будущее».
Пятый цикл занятий
11-15 апреля 2011, г. Москва, МГТУ им. Н.Э.Баумана
I. Пояснительная записка
Цель мастер-класса «Физика и познание мира» – дать начинающим исследователям методы, навыки и знания, необходимые для того, чтобы сделать свои первые шаги в самостоятельном научном исследовании в области физических явлений (по механике и кинематике точки, твердого тела).
Задачи мастер-класса – вызвать практический интерес к предмету физики, научить вести самостоятельные исследования, привить умение и владение творческой технологией исследования, обучить современным методам изучения предмета.
Изучение физики в рамках мастер-класса направлено на достижение следующих целей:
- освоение знаний о механических явлениях, величинах, характеризующих эти явления, законах, которым они подчиняются, о методах научного познания природы и формирование на этой основе представлений о физической картине мира;
В результате изучения физики в рамках мастер-класса ученик должен знать:
- смысл понятий: физическое явление, физический закон, вещество, взаимодействие, силы, элементарные физические характеристики тел, явлений, процессов;
- смысл физических величин: (например, путь, скорость, ускорение, масса, плотность, сила, давление, импульс);
- смысл физических законов: (например, законы Ньютона, всемирного тяготения, сохранения импульса и механической энергии, сохранения энергии в процессах и других законов физики);
ученик должен уметь:
- описывать и объяснять физические явления: (например, равномерное прямолинейное движение, равноускоренное прямолинейное движение);
- использовать физические приборы и измерительные инструменты для измерения физических величин: (например, расстояния, промежутка времени, массы, силы);
- представлять результаты измерений с помощью таблиц, графиков и выявлять на этой основе эмпирические зависимости: (например, пути от времени, силы упругости от удлинения пружины, силы трения от силы нормального давления);
- выражать в единицах Международной системы результаты измерений и расчетов;
- приводить примеры практического использования физических знаний (например, о механических явлениях);
- решать задачи на применение изученных физических законов;
- проводить самостоятельный поиск информации (например, естественнонаучного содержания с использованием различных источников (учебных текстов, справочных и научно-популярных изданий, компьютерных баз данных, ресурсов Интернета), ее обработку и представление в разных формах (словесно, с помощью графиков, математических символов, рисунков и структурных схем);
- использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни.
II. Рабочая программа пятого цикла занятий:
| № п/п | Название темы | Форма проведения | |||
| Объем курса (в акад. часах) | В том числе: | ||||
| Теоретические занятия (в акад. часах) | Практические занятия (в акад. часах) | Индивидуальная работа (в акад. часах) | |||
| | «Кинематика и динамика» | 4ч. | Лекция №1 «Кинематика и динамика», 2 ч. | Семинар «Кинематика» 2ч. | Работа с литературой |
| | «Кинематика точки» | 4ч. | Лекция №2 «Кинематика точки» 2ч. | Семинар «Кинематика» 2ч. | Работа с литературой |
| | «Кинематика точки» | 4ч. | Лекция №3 «Кинематика точки» 2ч. | Семинар «Кинематика» 2ч. | работа с книгой |
| | «Кинематика точки» | 4ч. | Лекция №4 «Кинематика точки 2ч. | Консультации по научным работам 2ч. | анализ литературы |
| | «Современная физика и мир» | 4ч. | Лекция №5 «Современная физика и мир» 2ч. | Выступления с докладами по темам научных работ 2ч. | Подготовка к выступлению |
| | Итого: | 20 | 10 | 10 | |
III. Краткое содержание программы:
Тема 1 «Кинематика и динамика» (2 акад. часа)
«Решение любой физической задачи по механике неотступно связано с описанием движения материальной точки или тела посредством математических формул, связывающих определенные физические величины. Из школьного курса математики вы уже знакомились с векторными и скалярными величинами. В физике очень много величин, являющимися векторами. А вектор, как известно, имеет направление и величину (модуль); то есть, при описании векторных величин, необходимо знать их взаимное расположение в пространстве. Для описания необходимо задать систему отсчета.
Системой отсчета в физике называется принятая в задаче система координат, и средство измерения времени, в течение изменения которого рассматривается физическая задача. В качестве системы координат могут выступать различные, они характеризуют удобство описания движения посредством формул. Вам достаточно хорошо известны некоторые из них. Наиболее часто в задачах используется декартова система координат (в трех-, двух- и одномерном вариантах), которая содержит начало координат и направляющие оси координат. Отметим, что в декартовой системе координат оси взаимно перпендикулярны. Однако в ряде задач (причем достаточно распостраненных) может быть использована цилиндрическая система координат, или сферическая. Выбор системы зависит от геометрии объектов, рассматриваемых в задаче: например, задачу о цилиндрическом конденсаторе удобно решать в цилиндрических координатах, а задачу плоского конденсатора – в декартовых. Следует отметить, что математика позволяет связать координаты одной системы отсчета с другой, для чего используются известные тригонометрические функции. В декартовой системе координат положение материальной точки характеризуется координатами (по числу осей) – расстоянием от начала отсчета до проекции точки на ось и знаком («плюс» или «минус»), характеризующем конкретное положение проекции точки на оси. Вектор, соединяющий начало системы координат (начало отсчета) и точку пространства, в которой находится материальная точка, называется радиусом-вектором точки.
Существуют и другие системы координат, например, полярная, которая определяет положение точки радиусом – вектором относительно начала координат, называемого полюсом, и полярным углом, отсчитываемым от заданного направления. Полярная система координат является частным случаем сферической системы.
Таким образом, используя заданную систему координат, можно в любой момент времени знать положение точки в пространстве; то есть, знать характер изменения местоположения точек – движение.
Совокупность точек пространства, в которых находилась материальная точка в каждый момент времени, формируют нам траекторию движения, которая в общем случае является пространственной кривой. Нам уже известны частные случаи траектории материальной точки: прямая, плоская кривая второго порядка (окружность, эллипс, парабола, гипербола), кривая более высокого порядка, а также пространственная кривая (винтовая линия) и т.д. Уравнение траектории может быть задано с помощью математических формул. Отметим, что вид траектории характеризует взаимодействие материальной точки (тела) с другими объектами или физическими полями, в которых происходит перемещение. Траектория может быть замкнутой (точка возвращается в первоначальное положение) и незамкнутой.
Вектор, соединяющий начальное и конечное положение точки в пространстве на данный момент, называется вектором перемещения. Если точка в процессе своего движения вернулась в первоначальное положение, то вектор перемещения равен нулю (!), однако путь, пройденный точкой за время движения, отличен от нуля.
Отметим еще одно обстоятельство, касающееся системы отсчета: она может быть подвижной (связана с подвижным объектом – телом, материальной точкой) и неподвижной. Использование этого обстоятельства позволяет упрощать трудоемкость решения физической задачи. Задание системы отсчета позволяет конкретизировать условие и упростить описание движения.
Другим важным физическим параметром, характеризующим движение материальной точки, является ее скорость. Вы уже знакомы из школьной математики с этим понятием. Скорость определяется как путь в единицу времени (из школьного материала), однако в физике есть несколько определений связанных со скоростью. Познакомимся с ними.
Средняя скорость – это отношение всего пройденного точкой пути ко всему затраченному времени.
Средняя скорость по перемещению – это отношение вектора полного перемещения к полному затраченному времени.
Мгновенная скорость (скорость в данный момент времени движения) – это предел отношения линейного приращения вектора перемещения ко времени, за которое произошло это приращение (в математике это понятие носит название производной).
Отметим, что в общем случае скорость точки меняется на траектории ее движения.
Исходя из выше озвученных определений, отметим, что вектор скорости параллелен вектору перемещения, а вектор мгновенной скорости направлен по касательной к траектории.
Таким образом, мы получаем два важных параметра движения: радиус-вектор точки в пространстве (координаты точки) и ее скорость на траектории».
Семинар №1 «Кинематика точки.»(2 акад. часа)
Теория к Семинару 1.: Л1 – Л3
Практика к Семинару 1.: Л4 - Л5
Тема 2. «Кинематика точки.» (2 акад. часа)
«Движение точки, происходящее с постоянной скоростью, называется равномерным. Можно привести множество примеров такого движения. Частным случаем такого движения является прямолинейное равномерное движение, при котором вектор скорости остается постоянным (не изменяется по направлению и модулю). В физике такое движение возможно, если действие всех сил на нее скомпенсировано. Траектория в этом случае носит название мировой линии. Если же модуль скорости точки остается постоянным, а вектор меняет свое направление со временем, то это движение по криволинейной траектории (окружность, винтовая линия постоянного шага и радиуса). В физике существует много задач на такое движение.
Так как скорость является векторной величиной, то ее можно представить в виде суммы векторов, относящихся к осям координат. Для декартовых координат это будут скорости вдоль осей, для полярной системы координат – радиальная и трансверсальная составляющие скорости. Такое представление скорости с точки зрения математических выкладок удобно при решении конкретных задач.
Мы отметили ранее, что скорость точки в общем случае изменятся. Мерой изменения скорости является ускорение – отношение приращения скорости ко времени этого приращения. Ускорение может быть положительным (скорость точки растет – происходит разгон) и отрицательным (скорость точки уменьшается – происходит торможение). Ускорение всегда имеет место, если вектор скорости изменяется во времени.
При прямолинейном движении точки вектора скорости и ускорения параллельны (сонаправлены или противонаправлены). При криволинейном движении тела, когда вектор скорости можно представить в виде суммы радиальной и трансверсальной скорости, у точки появляются два вектора ускорения: один параллельно вектору трансверсальной скорости – вектор тангенциального ускорения, другой направлен по радиусу к центру кривизны траектории – вектор нормального ускорения. Величина тангенциального ускорения характеризует быстроту изменения модуля скорости точки, а величина нормального ускорения – быстроту изменения вектора скорости (его поворот по отношению к первоначальному направлению).
Вектор полного ускорения точки, являющийся геометрической суммой тангенциального и нормального ускорения, в общем случае не совпадает с вектором скорости»
Семинар №2 «Кинематика точки.»(2 акад. часа)
Теория к Семинару 2.: Л1 – Л3
Практика к Семинару 2.: Л4 - Л5
Тема 3. «Кинематика точки»
Отметим, что в задачах часто встречаются задачи о движении нескольких точек одновременно. В этих задачах вопросы взаимного положения, пересечения траекторий, столкновений являются одними из важных. Для ответа необходимо описать взаимное положение точек во времени. В таких задачах появляется определение относительности движения, характеризующее относительное перемещение одной точки по отношению к другой.
Если рассматривать все точки относительно неподвижного начала отсчета, все точки характеризуются движением с абсолютными скоростями. Абсолютная скорость – это скорость относительно неподвижной системы отсчета. Но можно связать систему отсчета с одной из движущихся точек: в этом случае скорости точек будут рассматриваться как относительные скорости – скорости относительно подвижной системы отсчета. В этом случае можно получить траектории каждой точки относительно данной (определить пересечение траекторий, либо его отсутствие). При этом, относительно подвижной системы отсчета все точки «переносятся» подвижной системой отсчета, испытывая переносную скорость движения. Таким образом, абсолютная скорость точки является геометрической суммой вектора переносной и относительной скорости. (Закон сложения скоростей)»
Семинар №3 «Кинематика точки.»(2 акад. часа)
Теория к Семинару 3.: Л1 – Л3
Практика к Семинару 3.: Л4 - Л5
Тема 4. «Кинематика точки»(2 акад. часа)
«Криволинейное движение можно представить как совокупность вращений точки относительно неподвижных осей (оси). Вращательное движение также имеет свои характеристики. Пройденный путь определяется длиной дуги, по которой перемещалась точка. При этом относительно первоначального положения она повернулась на определенный угол, называемый угол поворота. Угол поворота можно показать на примере цилиндрических, сферических и полярных координат. При своем движении точка поворачивалась на некоторый угол в единицу времени, который называется угловой скоростью поворота, измеряется угловая скорость в радианах/секунду. Угловая скорость – векторная величина, причем направление вектора определяется по правилу «правого винта»: вектор угловой скорости перпендикулярен к плоскости вращения и направлен так, что с его конца направление вращения происходит против часовой стрелки. Вектор угловой скорости является «псевдо» вектором – он связан с осью (точкой) вращения, а не с самой материальной точкой.
Изменение угловой скорости в процессе вращения характеризуется угловым ускорением – также вектором, коллинеарным (параллельным) к вектору угловой скорости. Если движение точки ускоренное, то направления угловой скорости и ускорения совпадают; при торможении точки эти вектора противонаправлены. Вектор углового ускорения также является «псевдо» вектором.
Параметры вращательного движения точки (угловая скорость и ускорение) связаны с линейными скоростью и ускорением определенными математическими соотношениями.
Линейная скорость точки определяется как произведение угловой скорости на радиус ее вращения.
Тангенциальное ускорение точки (направленное по вектору скорости точки – по касательной к траектории движения) определяется как произведение углового ускорения на радиус вращения.
Нормальное (центростремительное) ускорение (направленное по радиусу вращения к оси вращения) определяется как произведение квадрата угловой скорости на радиус вращения.
Вычисление пройденного пути базируется на определении длины дуги известного радиуса вращения и угла поворота, стягивающего эту дугу, по простым соотношениям геометрии»
Научные консультации по темам исследовательских работ:
Тема 5. «Современная физика и мир»(2 акад. часа)
Обзорная лекция по современной физике (наномир, квантовая медицина).
IV. Литература
- Мякишев Г.Я. Физика: Механика. 10 кл.: Учебник для углубленного изучения физики. М.: Дрофа, 2002. – 496 с.
- Перышкин А.В. Физика. 8 кл.: Учебник для общеобраз. Учебных заведений. М.: Дрофа, 2001. – 192 с.
- Перышкин А.В. Физика. 9 кл.: Учебник для общеобраз. Учебных заведений. М.: Дрофа, 2002. – 256 с.
- Васюков В.И., Кузин Е.И., Подгузов Г.В. Физика: Три подсказки – и любая задача решена: Пособие для поступающих в Вузы. Часть I. Механика. М.: Учебный центр «Ориентир» при МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1999. – 146 с.
шестой цикл занятий
15-24 июня 2011, г. Гагра
I. Пояснительная записка
Изучение физики в рамках мастер-класса направлено на достижение следующих целей:
- ознакомление с достижениями современной физики (квантовой, физики ядра и элементарных частиц, космофизики, биофизики), которые позволят расширить кругозор школьника по физическим проблемам,
В результате изучения физики в рамках мастер-класса ученик должен знать:
- основные направления развития современной физической науки, достижения современной физики в исследовании космоса, строения материи, биофизики, физики живого организма квантовой физики;
ученик должен уметь:
- решать задачи на применение изученных физических законов;
- проводить самостоятельный поиск информации, ее обработку и представление в разных формах (словесно, с помощью графиков, математических символов, рисунков и структурных схем);
- использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни.
II. Рабочая программа пятого цикла занятий:
| № п/п | Название темы | Форма проведения | |||
| Объем курса (в акад. часах) | В том числе: | ||||
| Теоретические занятия (в акад. часах) | Практические занятия (в акад. часах) | Индивидуальная работа (в акад. часах) | |||
| | «Большой адронный коллайдер» | 4ч. | Лекция «Большой адронный коллайдер», 2 ч. | Научный семинар 2ч. | работа по темам |
| | «Физика исследует космос» | 4ч. | Лекция «Физика исследует космос» 2ч. | Научный семинар 2ч. | Работа по научным направлением |
| | «Биофизика и медицина» | 4ч. | Лекция «Биофизика и медицина» 2ч. | Научный семинар 2ч. | работа с книгой |
| | «Техническая физика на современном этапе» | 4ч. | Лекция «Техническая физика на современном этапе» 2ч. | консультации по исследовательским работам 2ч. | анализ литературы |
| | «Современная физика и мир» | 4ч. | Лекция «Современная физика и мир» 2ч. | Конкурс, викторины, тесты 2ч. | Работа по теме |
| | Итого: | 20 | 10 | 10 | |
- Краткое содержание программы:
Тема 1. «Большой адронный коллайдер» (2 акад. часа)
Назначение адронного коллайдера; физические принципы, заложенные в его конструкцию, особенности. Принципы ускорения протонов до субсветовых скоростей, организация встречных пучков протонов. Детектирующие устройства, принцип работы. Организация эксперимента и измерений на коллайдере, обработка результатов измерений.
Научно-учебный семинар (выступление с докладами с последующим обсуждением) (2 акад. часа)
Тема 2. «Физика исследует космос» (2 акад. часа)
Космос как физическая среда, особенности физики космических явлений. Исследования звезд и планет, галактик. Исследование космического пространства в Солнечной системе. Научные спутники – основной инструмент исследований.
Научно-учебный семинар (выступление с докладами с последующим обсуждением) (2 акад. часа)
Тема 3. «Биофизика и медицина» (2 акад. часа)
Исследование физических процессов в живой природе и моделирование этих процессов на физико-технических аналогах. Влияние физических полей на живые организмы и биохимические процессы в тканях. Физические явления, используемые в медицинской технике для лечения и диагностики организма.
Научно-учебный семинар (выступление с докладами с последующим обсуждением) (2 акад. часа)
Тема 4. «Техническая физика на современном этапе»(2 акад. часа)
Достижения современной физики – реализация современных технологий (разработка приборов квантовой медицины, создание устройств, использующих достижения нанотехнологий, разработка квантовых компьютеров, создание новых отраслей техники и технологии).
Научные консультации по темам исследовательских работ: (2 акад. часа).
Тема 5. «Современная физика и мир»(2 акад. часа)
Развитие современной физики: основные направления и приоритетные задачи исследования материи. Проблемы, стоящие перед современной физикой.
Научно-учебный семинар (выступление с докладами с последующим обсуждением) (2 акад. часа)
IV. Литература
- Перышкин А.В. Физика. 8 кл.: Учебник для общеобраз. Учебных заведений. М.: Дрофа, 2001. – 192 с.
- Перышкин А.В. Физика. 9 кл.: Учебник для общеобраз. Учебных заведений. М.: Дрофа, 2002. – 256 с.
- Мякишев Г.Я. Физика: Молекулярная физика. Термодинамика. 10 кл.: Учебник для углубленного изучения физики. М.: Дрофа, 2002. – 352 с.
- Васюков В.И., Кузин Е.И., Подгузов Г.В. Физика: Три подсказки – и любая задача решена: Пособие для поступающих в Вузы. Часть I. Механика. М.: Учебный центр «Ориентир» при МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1999. – 146 с.
седьмой цикл занятий
осень 2011, г. Москва
- Пояснительная записка
Изучение физики в рамках мастер-класса направлено на достижение следующих целей:
- освоение знаний о тепловых явлениях, величинах, характеризующих эти явления, законах, которым они подчиняются;
В результате изучения физики в рамках мастер-класса ученик должен знать:
- смысл понятий: физическое явление, физический закон, вещество, взаимодействие, силы, элементарные физические характеристики тел, явлений, процессов и другие;
- смысл физических величин: (например, коэффициент полезного действия, внутренняя энергия, температура, количество теплоты, удельная теплоемкость и других разделов физики);
- смысл физических законов: (например, законы Паскаля, Архимеда, сохранения энергии в тепловых процессах и других законов физики);
ученик должен уметь:
- описывать и объяснять физические явления: (например, диффузию, теплопроводность, конвекцию, излучение, испарение, конденсацию, кипение, плавление, кристаллизацию,);
- представлять результаты измерений с помощью таблиц, графиков и выявлять на этой основе эмпирические зависимости: (например, температуры остывающего тела от времени);
- выражать в единицах Международной системы результаты измерений и расчетов;
- приводить примеры практического использования физических знаний (например, о тепловых);
- решать задачи на применение изученных физических законов;
- проводить самостоятельный поиск информации (например, естественнонаучного содержания с использованием различных источников (учебных текстов, справочных и научно-популярных изданий, компьютерных баз данных, ресурсов Интернета), ее обработку и представление в разных формах (словесно, с помощью графиков, математических символов, рисунков и структурных схем);
- использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни.
II. Рабочая программа пятого цикла занятий:
| № п/п | Название темы | Форма проведения | |||
| Объем курса (в акад. часах) | В том числе: | ||||
| Теоретические занятия (в акад. часах) | Практические занятия (в акад. часах) | Индивидуальная работа (в акад. часах) | |||
| | «Гидростатика» | 4ч. | Лекция «Гидростатика», 2 ч. | Научный семинар 2ч. | работа по темам |
| | «Молекулярное строение вещества» | 4ч. | Лекция «Молекулярное строение вещества», 2ч. | Научный семинар 2ч. | Работа по научным направлением |
| | «Термодинамика идеального газа» | 4ч. | Лекция «Термодинамика идеального газа» 2ч. | Научный семинар 2ч. | работа с книгой |
| | «Первое начало термодинамики» | 4ч. | Лекция «Первое начало термодинамики» 2ч. | консультации по исследовательским работам 2ч. | анализ литературы |
| | «Нанотехнологии и современная физика» | 4ч. | Лекция «Нанотехнологии и современная физика» 2ч. | Выступления с докладами 2ч. | Работа по теме |
| | Итого: | 20ч. | 10ч. | 10ч. | |
- Краткое содержание программы:
Тема 1. «Гидростатика» (2 акад. часа)
Краткое содержание: «Гидростатика. Жидкость и газ в замкнутом объеме. Закон Паскаля для жидкостей и газов. Давление столба жидкости, газа, его зависимость от высоты столба. Сила давления на стенку (горизонтальную и вертикальную). Атмосферное давление. Опыты по подтверждению наличия атмосферного давления. Опыт Торричелли. Измерение давления (барометр, виды барометров). Закон сообщающихся сосудов (примеры и назначение). Гидравлический пресс, его устройство, особенности, назначение. Закон Архимеда, условие плавания тел. Сила Архимеда. Гидродинамика жидкости. Особенности движения несжимаемой жидкости в каналах, расход жидкости, способы его измерения, устройства для измерения расхода. Закон сохранения механической энергии для жидкости (уравнение Бернулли). Истечение жидкости из объемов. Формула Торричелли»
Семинар №1 «Гидростатика»(2 акад. часа)
Теория к Семинару 1.: Л1 – Л3
Практика к Семинару 1.: Л4 - Л5
Тема 2. «Молекулярное строение вещества» (2 акад. часа)
Краткое содержание: «Молекулярное строение вещества. Силы межмолекулярного взаимодействия. Виды молекул. Свойства молекул и атомов. Агрегатные состояния вещества (твердое, жидкое, газообразное, плазменное). Плавление и отвердевание. Температура плавления и кристаллизации, теплота плавления. Зависимость температуры плавления от химического состава вещества и от давления. Испарение и кипение. Температурная зависимость давления при кипении. Теплота испарения. Явление сублимации (фазовый переход из твердого в газообразное состояние), применение явления сублимации (защита КА, охлаждение продуктов «сухим льдом»). Диссоциация и ионизация (плазменное состояние вещества). Виды ионизации, степень ионизации. Теплота. Тепловой баланс системы. Явления переноса (диффузия, теплопроводность, вязкое трение). Капиллярные явления, поверхностное натяжение. Применение явления поверхностного натяжения в технике»
Семинар №2 «Молекулярное строение вещества»(2 акад. часа)
Теория к Семинару 2.: Л1 – Л3 Практика к Семинару 2.: Л4 - Л5
Тема 3. «Термодинамика идеального газа»
Краткое содержание: «Термодинамическая система. Идеальный газ, его свойства. Термодинамические параметры системы (макропараметры) и их измерение (термометры, их виды, способы измерения температуры, способы измерения давления, манометры). Статистические особенности измерения макропараметров, понятие вероятности состояния. Законы идеального газа (Менделеева-Клайперона, Гей-Люссака, Дальтона, Шарля). Изопроцессы в газе, особенности, характеристики. Теплоемкость газа, внутренняя энергия газа, теплота.»
Семинар №3 «Термодинамика идеального газа»(2 акад. часа)
Теория к Семинару 3.: Л1 – Л3
Практика к Семинару 3.: Л4 – Л5
Тема 4. «Первое начало термодинамики»(2 акад. часа)
Краткое содержание: «Первое начало термодинамики (связь между теплом системы, внутренней энергией и работой). Работа в изопроцессах. Тепловая машина (циклический процесс, прямой цикл, обратный – холодильный, КПД). Получение полезной работы от тепловых машин. Тепловые машины в природе и технике, их роль в жизни человечества (примеры и характеристики)»
Научные консультации по темам исследовательских работ:
Тема 5. «Нанотехнологии и современная физика»(2 акад. часа)
Научно-учебный семинар (выступление с докладами с последующим обсуждением) (2 акад. часа)
IV. Литература
- Перышкин А.В. Физика. 8 кл.: Учебник для общеобраз. Учебных заведений. М.: Дрофа, 2001. – 192 с.
- Перышкин А.В. Физика. 9 кл.: Учебник для общеобраз. Учебных заведений. М.: Дрофа, 2002. – 256 с.
- Мякишев Г.Я. Физика: Молекулярная физика. Термодинамика. 10 кл.: Учебник для углубленного изучения физики. М.: Дрофа, 2002. – 352 с.
- Васюков В.И., Кузин Е.И., Подгузов Г.В. Физика: Три подсказки – и любая задача решена: Пособие для поступающих в Вузы. Часть II. Термодинамика. М.: Учебный центр «Ориентир» при МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1999. – 146 с.