МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ
УСТАНОВА ОСВІТИ
"Брестська ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ імені А.С. Пушкіна "
КУРСОВА РОБОТА
за методикою викладання фізики
Методика формування поняття маси в курсі фізики середньої школи
Брест, 2011
Зміст
Введення
В§ 1. Поняття маси у фізичній науці
В§ 2. Введення поняття маси в курсі фізики середньої школи
В§ 3. Питання та приклади завдань на закріплення поняття маси
Висновок
Список літератури
Введення
Введення поняття маса дуже важливо. Це питання хвилювало вчених з давніх часів. Масу розглядали як кількість матерії. З середини 19 століття починає обговорюватися питання про визначенні величини маси. Піддається критиці визначення Ньютона, який визначав її як величину, пропорційну об'єму тіла і його щільності. З'являється ряд інших визначень.
Існувало багато і методів введення поняття маси. Питання про те, як краще визначати чи вводити поняття маси, обговорювали і в 19ст., і в 20в., його обговорюють і в даний час.
Тому актуальність даної проблеми підштовхнула мене до вивчення введення даного поняття.
Основна мета курсової роботи полягала у вивченні та аналізі методики формування поняття маси в курсі фізики середньої школи. Об'єктом використання курсової роботи був процес навчання фізики в середній школі, а предметом дослідження: методика формування основних фізичних понять. Для досягнення основної мети роботи знадобилося вирішення наступних завдань:
1. Аналіз науково-методичної літератури з теми дослідження.
2. Розгляд різних визначень поняття маси.
3. Оцінка підходів до введенню поняття маси в 6, 9, 11 класах.
У ході виконання курсової роботи використовувалися такі методи дослідження:
В· Теоретичний аналіз методичної літератури з даної теми дослідження.
В· Аналіз підручників фізики та програми курсу фізики 6, 9 і 11 класу.
В§ 1 . Поняття маси в фізичній науці
урок фізика маса енергія
Маса (від грецького ОјО¬О¶О±) - Одна з найважливіших фізичних величин. Спочатку (XVII-XIX століття) вона характеризувала "кількість речовини" в фізичному об'єкті, від якого, за уявленнями того часу, залежали як здатність об'єкта пручатися прикладеною силі (інертність), так і гравітаційні властивості - вагу. Тісно пов'язана з поняттями "енергія" і "імпульс" (по сучасними уявленнями - маса еквівалентна енергії спокою).
У Паризькій палаті мір і ваг зберігаються еталони фундаментальних одиниць виміру - маси (кілограм) і довжини (метр). Еталон маси являє собою гирку зі сплаву платини та іридію і поміщений в цю палату ще в 1889 році. Копії еталону зберігаються також і в Росії, у ВНДІ метрології ім. Менделєєва, який, власне, і створив у 1893 році Головну палату мір і ваг, попередницю цього інституту.
Маса в ньютоновой механіці.
Як добре відомо, маса в ньютоновой механіці володіє рядом важливих властивостей, і проявляється, так сказати, в декількох обличиях:
1. Маса є мірою кількості речовини, кількості матерії.
2. Маса складеного тіла дорівнює сумі мас складових його тел.
3. Маса ізольованою системи тіл зберігається, не змінюється з часом.
4. Маса тіла не змінюється при переході від однієї системи відліку до іншої, зокрема, вона однакова в різних інерційних системах координат.
5. Маса тіла є мірою його інертності (або інерції, або інерційності, як пишуть деякі автори).
6. Маси тіл є джерелом їх гравітаційного тяжіння один до одного.
Обговоримо більш докладно два останніх властивості маси.
Як міра інерції тіла, маса тіла виступає у формулі, що зв'язує імпульс тіла р і його швидкість v:
p = mv. (1.1)
Маса входить також і в формулу для кінетичної енергії тіла Е до :
E до = p 2 /2m = mv 2 /2. (1.2)
В силу однорідності простору часу імпульс, і енергія вільного тіла зберігаються в інерціальній системі координат. Імпульс даного тіла змінюється з часом тільки під впливом інших тіл:
dp/dt = F, (1.3)
де F - сила, що діє на тіло. Якщо врахувати, що за визначенням прискорення а
a = dv/dt, (1.4)
і врахувати формули (1.1) і (1.3), то отримаємо
F = mа. (1.5)
У цьому співвідношенні маса знову виступає як міра інерції. Таким чином, в ньютоновой механіці маса як міра інерції визначається двома співвідношеннями: (1.1) і (1.5). Одні автори воліють визначати міру інерції співвідношеннями (1.1), інші - співвідношенням (1.5). Для предмета нашої статті важливо лише, що обидва ці визначення сумісні в ньютоновой механіці.
Звернемося тепер до гравітації. Потенційна енергія тяжіння між двома тілами з масами М і m (Наприклад, Землі і каменю), дорівнює
U g = - GMm/r, (1.6)
де G - 6,7 Г— 10 -11 Н Г— м 2 кг -2 (Нагадаємо, що 1 Н = 1 кг Г— м Г— с 2 ). Сила, з якою Земля притягує камінь, дорівнює
F g = - GMmr/r 3 , (1.7)
де радіус-вектор r, з'єднує центри мас тіл, спрямований від Землі до каменя. (З такою ж, але протилежно спрямованої силою камінь притягує Землю.)
З формул (1.7) і (1.5) випливає, що прискорення тіла, що вільно падає в гравітаційному полі, не залежить від його маси. Прискорення в полі Землі зазвичай позначають g:
G = F g /m = - GMr/r 3 . (1.8)
Як неважко оцінити, підставивши в формулу (1.8) значення маси і радіуса Землі (М з " 6 Г— 10 24 кг, R з " 6,4 Г— 10 6 м), g "9,8 м/с 2 .
Вперше універсальність величини g була встановлена ​​Галілеєм, який прийшов до висновку, що прискорення падаючого кулі не залежить ні від маси кулі, ні від матеріалу, з якого він зроблений. З дуже високим ступенем точності ця незалежність була перевірена на початку XX ст. Етвеша і в ряді недавніх експериментів. Незалежність гравітаційного прискорення від маси прискорюється тіла в шкільному курсі фізики зазвичай характеризують як рівність інертної і гравітаційної маси, маючи при цьому на увазі, що одна і та ж величина m входить як в формулу (1.5), так і у формули (1.6) і (1.7).
Ми не будемо тут обговорювати інші властивості маси, перераховані на початку цього розділу, оскільки вони здаються самоочевидними з точки зору здорового сенсу. Зокрема, ні в кого не викликає сумніву, що маса вази дорівнює сумі мас її осколків:
m = Sm i (1.9)
Ніхто не сумнівається також у тому, що маса двох автомобілів дорівнює сумі їх мас незалежно від того, стоять вони або мчать з граничною швидкістю назустріч один одному.
співвідношення Ейнштейна Е = mс 2 . Природно поставити запитання, яким чином здійснюється в літературі і умах читачів мирне співіснування взаємовиключних формул:
Е 0 = mс 2 (1.10)
Е = mс 2 (1.11)
Перш ніж шукати відповідь на це питання, ще раз нагадаю, що згідно з першою формулою масі покоїться тіла відповідає енергія спокою Е 0 , а згідно з другою будь тіло з енергією Е має масу Е/с 2 . Згідно з першою маса тіла не змінюється при його русі. Згідно з другою маса тіла зростає зі зростанням швидкості тіла. Згідно з першою фотон без маси, згідно з другою у фотона є маса, рівна Е/с 2 .
Щоб відповісти на поставлене питання про співіснування формул, нам доведеться звернутися до історії створення, інтерпретації та визнання спеціальної теорії відносності.
Зазвичай народження теорії відносності пов'я...
