Сабақтың басында молекула қозғалысының орташа жылдамдығы мен температураның байланысы жайында еске түсірген пайдалы. «Орташа жылдамдық» ұғымына тоқталу қажет. Оқушылар дененің барлық молекулалары бірдей жылдамдықпен қозғалмайтынын жақсы білулері керек. Бұл неге булану біртіндеп өтетінін және неліктен булан кезінде температураның төмендейтінін түсіндіруге мүмкіндік береді.
Оқушылар өздерінің өмір тәжірибесінде булану процесімен жиі кездесетіндіктен, оларға негізгі құбылысты класс тәжірибесіндегі бақылауға мүмкіндік бері керек. Кез келген мектептің физика кабинеті жағдайындағы тәжірибелер қарапыйм және қызықты, тез есте қалады. Булану жаыфндағы мәселені тәжірибесіз түсіндіру сабақта аз уақытты алады, ауызша баяндаумен оқушылардың көңілін аудару қиынға соғады. Булану құбылысын меңгеру оқушылардың ой-өрісін кеңейтуде үлкен рол атқарады, сондықтан сабақтың көп бөлігінде оқушылардың көңілі булану құбылысына ауғаны пайдалы.
Булану кез келген температурада өтетінін оқушыларға айту керек. Булану құбылысы әртүрлі сұйықтарда әртүрлі өтетінін көрсету керек.
Сосын екі шыны әйнекке судың немесе спирттің екі бірдей тамшысын тамызып, оның бірін қыздырғыштың үстінде ұстап көрсету керек. Оқушылар қыздырылған әйнектен қыздырылмағанға қарағанда тамшының әлде қайда жылдам жоғалатынын байқайды. Осының негізінде оқушылар булану қыбылысының шапшаңдығы температураға байланысты деген қорытынды жасайды.
Қайнау
Күнделікті өмір тәжірибесінен оқушылар қайнау құбылысын күнделікті бақылайтындығына байланысты класс тәжірибесінен бас тартуға болмайды. Себебі, күнделікті өмір тәжірибесінде олар қайнау құбылысын тек үстіне ғана көреді де, бетінде не болып жатқанын ғана байқайды. Сондықтан класста қайнау құбылысы бойынша тәжірибелер жасап көрсеткен орынды.
Агрегаттық күйлердің арасындағы айырмашылықтар туралы мәселені неғұрлым тереңірек қарастырған абзал, өйткені бұл білім көптеген құбылыстарды түсіндіруге мүмкіндік береді. Зат бір агрегаттық күйден екінші агрегаттық күйге өткенде оны құрайтын молекулалардың өздері өзгермейтінін (әртүрлі заттардың молекулаларының бір-бірінен ерекшелігі болғанымен) баса айтып отырған дұрыс.
„Заттың агрегеттық күйлерінің өзгеруі” тарауын оқытуда: „булану”, „қайнау” ұғымдары тереңдетіледі, „қайнау температурасының атмосфералық қысымға тәуелділігі”, „қаныққан бу”, „қанықпаған бу”, „ауаның ылғалдылығы” қалыптастырылып, „қаныққан бу қысымының температураға тәуелділігі” қарастырылады.
Булану, конденсация, қайнау ұғымдарын оқушылар күнделікті тұрмыста жиі кездестіреді. Мұнда, оқушылар үшін жаңалық қайнау температурасының қысымға байланыстылығы болып табылады.
Конденсация және булану құбылыстарының өзара байланыстарын оқыту, қайнау температурасының қысымға тәуелділігін және қаныққан бу қысымының температурағы тәуелділігін, кризистік температура ұғымдарын қалыптастыру оқушыларда диалектикалық ойлау әдісін тәрбиелеуде маңызды рол атқарады.
Кебу мен конденсациялану процестерін қаратыруда мына фактілерге ерекше көңіл аударған жөн:
- қатты денелер мен сұйықтардың кебуі кез-келген температурада жүреді;
- газдағы конденсациялану құбылысы, оның қысымы мен температурасының белгілі шамаларында жүзеге асады және бұл параметрлердің мәндері әр зат үшін әртүрлі.
Жылу машиналары
«Жылу двигательдері» атты тақырыптың айқын көрінетін политехникалық бағыттталғандығы бар, бұл – мұғалімнің көптеген теориялық мәселелерді олардың өмірде практикалық қолданылуымен байланыстыруға мүмкіндік береді. Сонымен бірге, тәжірибе көрсеткендей, жылу двигательдерінде өтетін процестердің физикалық мазмұны екінші кезекке жылдытылып, техникалық бөлшектерді сипаттаумен алмастырылатын әдіс те бар. Бұл тақырыпты оқып үйренудегі негізгі міндет – молекулалардың энергиясының (кинетикалық және потенциалық) дененің механикалық энергиясына айналуы жөніндегі және энергияның сақталу және айналу заңына сәйкес механикалық энгергияның ішкі энергияға айналуы жөніндегі оқушылардың түсінігін кеңейту болып табылады.
Сонымен, есептің бірінші бөлігі жылу двигательдері жұмысының физикалық негіздерін оқып үйрену болады. Есептің екінші бөлігі жылу двигательдерінің конструктивтік еркешеліктерін оқып үйренуді қамтиды.
8-класта бағдарлама бойынша іштен жану двигательдері мен бу турбиналарының поршеньді двигательдерінің құрысы мен жұмыс істеуін оқып үйрену қарастырылған.
Тақырыпты оқып үйрену бу немесе газ қоршаған ортамен жылулық немесе механикалық тепе-теңдікте болмағанда ғана жұмыс ақара алатындығын оқушыларға көрсетуі тиіс. Газдың, будың ішкі энергиясын механикалық энергияға айналдыру процесі әртүрлі двигательдердің: поршеньді және роторлы двигательдердің көмегімен жүзеге асырылуы мүмкін болады; бу двигательінде жанған отынның ішкі энергиясы механикалық энергияға будың ұлғаюы салдарынан түрленеді; іштен жану двигательдерінде бұл түрлену қызған газдың ұлғаюы салдарынан болады; кез келген жылу двигательдері жұмысының бұлжымас шарты қыздырғыштың, жұмыстық дененің, тоңазытқыштың және механикалық энергиясы арта беретін дененің бар болуы болып табылады; жылу двигательдерінің үнемділігін бақылаудағы маңызды сипаттамасы болып есептелетіні – оның пайдалы әсер коэффициенті.
Барлық поршеньді двигательдер үшін цилиндрі мен поршенінің бар екендігі, яғни конструктивтік ұқсастығы, сонымен бірге оларда термодинамикалық процесс кеңістік жөнінен бөлінбеген, тек уақыт жөнінен бөлінген, ал турбиналарда, реактивтік двигательдерде термодинамикалық процесс кеңістік жөнінен де, уақыт жөнінен бөлінген. Бұл ұсыныстар жылу двигательдерін екі кезекке бөліп қарастыруға негіз болады: термодинамикалық тұрғыдан алғанда ең қарапайым болып табылатындықтан, алғаш поршеньді двигательдер, сонан соң турбиналар қарастырылады.
Іштен жану двигателі
Іштен жану двигателінде қыздырғыштың (цилиндр), жұмыстық дененің (газ тәрізді жану продуктілері), механикалық энергиясы артып отыратын дененің (поршень) болатындығына оқушылардың назары аударылады.
Бу турбинасы
Поршенді маинаар сияқты, турбина да отынның ішкі энергиясын жұмыстық дененің жылулық ұлғабы арқылы механикалық энергияға түрлендіреді. Бірақ турбиналардың конструктивтік жағынан поршень типті жылулық двигательдерден айырмашылығы мынада: турбинларада поршеньнің ілгерілеме-қайтарымды қозғалысы қалақтары бар дөңгелектің айналысымен алмастырылған.
Осы дәріске ағымдық, аралық, қорытынды бақылау бойынша тест тапсырмалары және сұрақтар
Өзін өзі бақылау сұрақтары:
Физиканы бірінші басқышта оқыту әдістемесі.
Заттың құрылысы туралы мағұлыматтарды қалыптастыру әдістемесі.
Жұмыс, энергия; жылулық құбылыстар ұғымдарын қалыптастыру әдістемесі.
1
|
№9 дәріс
|
№ 9дәріс. Ток күші, кернеу, кедергі.
Электромагниттік құбылыстар. Жарық құбылыстары.
Денелердің қозғалыстары мен өзара әсерлесу заңдылықтары. Механикалық тербелістер және толқындар. Дыбыс тақырыбын оқып-үйрену әдістемесі.
Электромагниттік өріс.
Атом және атом ядросының құрылысы. Атом ядросының энергиясын пайдалану тақырыптарын оқыту
Қарастырылатын сұрақтар (дәріс жоспары):
Ток күші, кернеу, кедергі тақырыптарын оқыту
Электромагниттік құбылыстар. Жарық құбылыстары тақырыптарын оқыту
Денелердің қозғалыстары мен өзара әсерлесу заңдылықтары. Механикалық тербелістер және толқындар. Дыбыс тақырыбын оқып-үйрену әдістемесі.
Электромагниттік өріс тақырыбын оқыту әдістемесі
Атом және атом ядросының құрылысы. Атом ядросының энергиясын пайдалану тақырыптарын оқыту
Дәрістің қысқаша мазмұны:
Ток күші, кернеу, кедергі Тақырыптың оқу материалы қарапайым электр тізбектерін меңгеруге, оқушыларға электродинамикалық негізгі ұғымдар мен шамаларды: «ток күші», «кернеу», «кедергі» қалыптастыруға, сондай-ақ осы үш шаманың арасындағы функционалдық тәуелділікті, яғни тізбек бөлігіне арналғн Ом заңын тағайындауға арналған. Электр тогы 8-класта электр тогының анықтамасын электр зарядтарының тәртіптелген қозғалысы деп анықтау керек. Алайда тұрақты токты оқып үйрену барысында барлық негізгі ұғымдарды негізінен металдардағы электр тогы мысалымен енізген жөн. Бұл жағдайда электр тогы - еркін электрондардың электр өрісінің әсерінен тәртіптелген қозғалысы деп анықталады. Бұл ұғымды бірқатар тәжірибелер мен аналогиялар негізінде қалыптастырылады. Бұл үшін ең алдымен зарядталған электроскоптан зарядталмаған электроскопқа электр зарядтарының өткізгіш бойымен ағып өтуіне арналған тәжірибе жасалады. Іс жүзінде ток көздері деп аталатын ерекше құрылғының көмегімен өткізгіш ішінде электр өрісі қоздырылып және электр тогының ұзақ уақыт болуы қамтамасыз етіледі. Ток көздері Ток көздерінде энергияның қандай да болмасын бір түрі (механикалық, ішкі) электр энергиясына айналатыны түсіндіріледі. Демонстрацияланған тәжірибеде механикалық энергия электр энергиясына айналады. Кейінрек ролі туралы мәселеге электр тізбегін қарастыруға байланысты қайта оралу қажет болады. Әрі қарай токтың бағыты туралы мәселені түсіндірген жөн. Металл өткізгіштерде электрондар токтың қабылданған бағытына қарама-қарсы бағытта қозғалатынын оқушыларға ерекше ескерту керек. Алайда токтың бағыты туралы оқып үйренуді электр тогының әсерлерін қарастырғаннан кейін де жүргізуге болады. Мұның орынды болу себебі токтың бірқатар әсерлері (химиялық, магниттік) оның бағытына байланысты болғандықтан. Мұнан кейін химиялық ток көздерін: гальвани элементтері мен аккумляторларды оқып үйренуге көшеді. 8-класта химиялық ток көздерінде болатын процестерге түсінік берілмейді. Ток көздері құрылысының сипаттамасымен, жұмыс істеуін көрсетумен, оларды қолданудың кейбір ережелерін хабарлаумен және олардың ішінедегі энергия айналуының сипаты туралы жалпы мағұлымат берумен шектелген жеткілікті. Гальвани элементтерінің ішінен алғашқы ток көздері болып табылатындарын көрсетейік: Вольта элементі; демонстрациялық қондырғы Е.Н.Горячкиннің электролизге арналған жинағынан құрастырылады; Лекланшенің құрғақ элементі; элементтің жұмыс істеуі көрсетіледі және сонымен бірге барлық құрамды бөліктері көрінетін элемент қимасы беріледі. Қалта фонары батарейкасының жеке бөліктерін таратып берілетін материал ретінде қолданған пайдалы. Гальвани элементтерінде электродтар мен электролиттер шығындалып, мұнда химиялық энергия электр энергиясына айналатынын оқушыларға түсіндіру қажет. Лекланше элементінде цинк шығындалатыны айқын көрінеді. Ескі элементтің (қалта фонары батарейкасының қорабын) цинк электродының мүсәтірмен өзара әсерлесуінің нәтижесінде жартылай шығындалғанын (бұзылғанын) оқушыларға көрсеткен жөн; Аккумляторлар – екінші кезектегі ток көздері – қышқылды және сілтілі болады. Қышқылды аккумлятордың жұмыс істеу принципі алғашында Е.Н.Горячкиннің электролизге арналған приборымен көрсетіледі. Артынан қышқылды аккумлятордың, мысалы, автомобильдің, жұмыс істеуі, сонан соң оның қимасы және жеке бөліктері демонстарцияланады. Сілтілі аккумлятордың қызметін жұмыс істеп тұрғанда көрсетеді. Оның құрылысын мүмкіндігінше жарып көрсетілген аккумлятор қалбыры тілігінің көмегімен түсіндіру керек. 8-класта бағдарлама бойынша басқа ток көздері (фотоэлементтер, термоэлементтер) оқылмауы керек. Алайда сабақтарда олардың қызметін демонстарциялап көрсетсе пайдалы болар еді. Бұл ток кздерінің қазір практикада қолданылып жүргенін, ал келешекте жаңа ток көздері мұнан да кеңірек қолданылатынын мұғалім әңгімелеп беруі керек. Электр тізбегі және оның құрамды бөліктері Электр тізбегімен танысуды фронтальды тәжірибеден бастаған орынды.Тізбекті құрғақ гальвани элементтерінің батареялары немесе аккумляторлар (ток көзі), төменгі вольтты шам (қабылдағыш немесе электр тогының тұтынушысы), жалғағыш сымдар және кілттен (тізбекті басқару құралы) құрады. Класс тақтасына тізбектің сызбасын сызады, оны оқушылар дәптерлеріне сызып алады. Содан соң ток қабылдағышты тізбекке қосудың екі тәсілі жайындағы түсінікті беріп кетуге болады. 8-класта электр тогының бар болу шарты тұжырымдалмайды. Бірақ шын мәнісіде оқушылар бұл жағдай үшін электр зарядын тасушылар, электр өрісі және тұйық электр тізбегінің қажет екенін біледі. Мұнда барлығы тек металдардағы электр тогы жағдайында нақтылы қарастырылады, яғни заряд тасушылар туралы айтылмай, еркін электрондар жйында айтылады. Электр тізбегіндегі өтетін құбылыстың мәнін дұрыс ұғыну үшін, оның гидродинамикалық аналогиясына жүгінген пайдалы. Электролиттердегі электр тогы Электролиттердегі электр тогын Е.Н.Горячкиннің электролиз наборының жәрдемімен көрсетеді. Ең алдымен ыдысқа дистиляцияланған су құйып, екі көмір электрод салып, тізбекте ток жоқ екенін көрсетеді. Бұл тәжірибеде ең жақсы индикатор тізбекке тізбектеп қосылған электр лампасы болады. Ол берілген жағдайда жанбайды. Л егер ыдысқа тотыяйын ертіндісін қоссақ, онда лампы жарықтана бастайды, бұл тізбекте ток бар екенін көрсетеді. Электролиттердегі электр тогы – бұл иондардың электр өрісіндегі реттелген қозғалысы деп қорытынды жасалды. Электр тогының әсері Электр тогының химиялық әсерін өндірісте (алюминий, мыс және басқа металдар өндіру үшін, никельдеу, хромдау және басқалар үшін) қолданады. Токтың жылулық әсерімен оқушылар күнделікті өмірде (электр плиткасы, электр үтіктері және басқалар) кездеседі. Алайда сабақта оны демонстациялау қажет. Әсіресе штативтер арасына керіліп, демонстарциялық үстелге орналастырылған және электр бөлгіш щитке қосылған нихром немесе никель сымдарының «қызарғанға» дейін қызғанын көрсететін тәжірибе әсерлі. Токтың магниттік әсері катушка мен темір өзгеше арқылы көрсетіледі. Мысалы бөлшектенетін трансформатордың 220 В катушкасын алып, онымен ток өткізсе, темір өзекшенің оның ішіне тартылғанын ол өзекшеге әртүрлі темір заттардың тартылатынын көруге болады. Электр тогының механикалық әсерін магнит өрісіндегі тогы бар рамканың бұрылу мысалымен демонстарциялауға болады. Электр тогының бағыты Электр тогы өткізгіштегі еркін зарядталған бөлшектердің (металдардағы электрондар, электролиттердегі иондар) реттелген қозғалысы болғандықтан, электр тогының бағыты жайында айтуға болады. Токтың бағытына оның қандай да бір әсері, мысалы химиялық, байланысты болады. Әрдайым электрондардың қозғалысына негізделген металл өткізгіштер жайында сөз болатындықтан, токтың бағытына электрондардың қозғалыс бағытын алу табиғи нәрсе, яғни көздің теріс полюсінен оң полюсіне қарайға бағыт алынады. Осындай қорытындыға көптеген оқушылар келеді. Бірақ токтың бағыты жайындағы мәселе әртүрлі өткізгіштерде токтың табиғаты белгісіз болып тұрған кезде туындаған. Бірақ токтың бағыты ретінде тізбектегі оң зарядтардың қозғалыс бағытын алу қабылданған. Ток күші және электр мөлшері Мәселелерді одан әрі қарастыру үшін өткізгіштердегі токты сипаттайтын шамаларды енгізу қажет. Ондай шамалардың алғашқыларының бірі электр мөлшері және ток күші болып табылады. Электростатикада электр зарядының мәні және мүмкін болатын минимал заряд – электрон заряды жайында сөз болған. «Заряд» терминімен қатар кейде «электр мөлшері» термині қатар қолданылады. Электр мөлшері (электр заряды) жайындағы ұғымн мыс купоросы электролизі тәжірибесіне негіздеп енгізіледі. «Ток күші» ұғымына көшуде физикада маңызды рол атқаратын өткізгіштің көлденең қимасы арқылы бірлік секундта өтетін қосынды заряд мысал ретінде оқушыларға көрсету керек. Ол арнайы «ток күші» деген атауды иеленді. Ток күші мен электр мөлшерінің өлшем бірлігі |
