Способы изучения физических явлений

Второй случай и будем рассматривать более подробно. Выше описывали данные процессы и их понятия: теплопроводность, конвекция, излучение. Теплопроводность металлов рассматривается на примере опыта, указанного в учебнике. [11, c.13]Если же нагреть один конец металлического стержня, то через время весь стержень сильно нагреется. Удержать его в руках будет невозможно. Данный пример отлично знаком обучающимся и с его представлением проблем не возникнем. И здесь мы получаем вывод, что металлы хорошо проводят тепло, т. е. имеют большую теплопроводность. Наибольшей теплопроводностью обладают серебро и медь. Дальше обучающимся предлагается рассмотреть передачу тепла от одной части твердого тела к другой на представленном в учебнике опыте. Закрепим один конец толстой медной проволоки в штативе. К проволоке прикрепим воском несколько гвоздиков (рис. 1). При нагревании свободного конца проволоки в пламени спиртовки воск будет таять. Гвоздики начнут постепенно отваливаться. Сначала отпадут те, которые расположены ближе к пламени, затем по очереди все остальные.Рис. 1 – экспериментальный опыт теплопроводности металлов.Выясним, как происходит передача энергии по проволоке. Скорость колебательного движения частиц металла увеличивается в той части проволоки, которая ближе расположена к пламени. Поскольку частицы постоянно взаимодействуют друг с другом, то увеличивается скорость движения соседних частиц. Начинает повышаться температура следующей части проволоки и т. д. Следует помнить, что при теплопроводности не происходит переноса вещества от одного конца тела к другому.Объяснение явления теплопроводности с молекулярно-кинетической точки зрения: теплопроводность — это перенос энергии от одной части тела к другой, происходящий при взаимодействии молекул или других частиц. В металлах частицы расположены близко, они постоянно взаимодействуют друг с другом. Скорость колебательного движения в нагретой части металла увеличивается и быстро передается соседним частицам. Повышается температура следующей части проволоки. Для доступности объяснения материала следует привести простые, бытовые примеры, с которыми обучающимся сталкивались в жизни или хотя бы просто представляют тот или иной процесс.Теплопроводность на кухне. Теплопроводность и возможность ею пользоваться важны в процессе приготовления пищи. Так, например, во время тепловой обработки продукта следует поддерживать высокую температуру, по этой причине на кухне используют металлы (медь, алюминий…), ибо их теплопроводность и прочность выше, по сравнению с другими материалов. Так из металла делают кастрюли, сковородки, противни, и иную посуду. При соприкосновении с источником тепла, это тепло без трудностей передается пище. Иногда бывает нужно уменьшить теплопроводность — тогда в этом случае применяют кастрюли из материалов с более низкой теплопроводностью, или готовят технологиями, при которых пище передается меньшее количество тепла. Приготовление блюд на водяной бане — как раз демонстрирует пример уменьшения теплопроводности. Известный и доступный пример использования материалов с высокой теплопроводностью на кухне — плита. Например, конфорки электроплиты сделаны из металла, дабыпредоставить хорошую передачу тепла от раскаленной спирали нагревательного элемента к кастрюле или сковородке. Долгое время алюминиевой посудой пользовались люди и всех она устраивала. Совершенно недавно алюминиевая посуда брала главнуюроль на кухне. В отличие от бронзы, меди, железа, серебра и золота, популярных уже много столетий, алюминий применяется в производстве посуды не так давно. Алюминиевые кастрюли легки, долговечны и недороги. Посуда, произведенная из алюминия, обладает хорошей теплопроводностью, поэтому еда в ней готовится быстро. В алюминиевой кастрюле хорошо кипятить молоко, варить овощи и каши. Алюминиевую посуду не стоитприменять в с целью приготовления борщей и кислых щей, тушения мяса и овощей, использования для квашения и соления, для хранения пищи.Так как алюминий достаточно мягкий металл, то он легко соскребается с поверхности. Но из школьного курса химии известно, что на воздухе алюминий покрывается тонкой плёнкой оксида алюминия, которая легко разрушается и также легко восстанавливается. Пища в алюминиевой посуде легко пригорает, отмывается же с большим трудом. Отмывать алюминиевую посуду, используя металлическую мочалку или щётку, нельзя. Алюминиевая посуда с тонкими стенками легко деформируется, утрачивая свой первоначальный вид и привлекательность.Помимо чистого алюминия в производстве посуды применяют и его сплавы. Эта посуда получается очень красивой: серебристо-матовой, полированной. Изготавливается различной толщины, в зависимости от её предназначения: толстая (от двух с половиной миллиметров) и тяжёлая для гусятниц и казанов, тонкая (до полутора миллиметров) и лёгкая для сковородок.Отопительная система.Целью любой системы отопления является эффективная передача энергии от теплоносителя (горячей воды) в помещение. Для этого применяют специальные элементы системы отопления – радиаторы. Радиаторы предусмотрены для увеличения теплопередачи накопившейся в концепции тепловой энергии в помещение. Они представляют собой секционную или монолитную конструкцию, внутри которой циркулирует теплоноситель. Главные свойства радиатора отопления: материал изготовления, тип конструкции, габаритные размеры (кол-во секций), теплоотдача. Чем выше этот показатель, тем меньше тепловых потерь будет при передаче энергии от теплоносителя в помещение. Лучший материал для изготовления радиаторов – это медь. Наиболее часто используют чугунные радиаторы; алюминиевые радиаторы; стальные радиаторы; биметаллические радиаторы.При изучении физики в школе стоит уделять внимание вопросам аналогии бытовых вопросов с изучением заявленной темы, практического применения физических знаний в быту, знакомить обучающихся с физическими явлениями, лежащими в основе работы приборов повседневного обихода. А также возможностям положительного и отрицательного влияния окружающих нас предметов. Тогда обучающиеся смогут легко соотнести полученных знания и бытовую жизнь, что поможет сформировать те или иные знания.2.2Экспериментальный способ изучения явлениятеплопроводности металловЛабораторная работа в виде экспериментального способа изучения явления теплопроводности металлов, т.к. это доступный вариант для многих исследователей. Лабораторная работа проводится в специально оснащенных оборудованием лабораториях, под руководством учителя. Перед выполнением работы следует повторить теоретическую часть, изученную в классе и в процессе домашней подготовки. Если возникли проблемы с оборудованием, стоит незамедлительно обратиться к преподавателю. Во время лабораторных работ выполнять учебные задания с максимальной степенью ответственностью. В процессе выполнения работы, вносить полученные данные в соответствующие таблицы. После выполнения лабораторной работы, выключить все приборы. По заданным формулам найти искомую величину, записать её единицы измерения. После этого написать вывод к выполненной лабораторной работе, и отдать на проверку преподавателю. Привести рабочее место в порядок. Цель: определить коэффициент теплопроводности металла, по полученному значению определить металл, который использовался в установке.Оборудование: два алюминиевых стаканчика соединенных между собой металлом цилиндрической формы (будем называть его образец), мензурка, холодная вода, горячая вода, штангенциркуль, два термометра, секундомер.Домашняя подготовка:- повторить понятие теплопроводности коэффициента теплопроводности; - узнать о существующих методов измерения коэффициента теплопроводности металлов;- познакомиться с калориметрическим методом;- записать определяющую формулу для вычисления коэффициента теплопроводности;- записать отчетные таблицы.Ход работы:измерить диаметр образца, посчитать его площадь и записать в тетрадь;налить холодную воду в мензурку, измерить её объем и записать в тетрадь;налить холодную воду в один из алюминиевых стаканчиков;повторить п.1 только с горячей водой (обратите внимание объемы горячей и холодной воды должны совпадать);налить горячую воду в другой алюминиевый стаканчик;закрыть плотно стаканчики крышкой, и в специально проделанные отверстия вставить термометры;Записать начальную температуру T0, используя секундомер через каждые 30 сек. записывать температуру горячей и холодной воды. В процессе измерения воду надо непрерывно перемешивать;вычислить коэффициент теплопроводности для каждой из температур по формуле:,где C1 - удельная теплоемкость алюминия, m1 - масса алюминиевых стаканчиков, C2 - удельная теплоемкость воды, m2 - масса воды, S - площадь образца, t - время,,T01- начальная температура горячей воды, T02- начальная температура холодной воды. из полученных данных вычислить среднее значение коэффициента теплопроводности;полученное значение сравнить с табличными значениями коэффициентов теплопроводности различных металлов, и узнать, из какого металла сделан образец.В практической части работы, мы определили коэффициент теплопроводности металла и по табличным данным узнали, какой металл использовался в заданной установке. Практическая значимость работы заключается в постановке лабораторной работы. Было рассмотрено несколько принципов лабораторных исследований, и выбран один наиболее подходящий. На основе этого принципе разработана лабораторная работа «Определение коэффициента теплопроводности металла».ЗаключениеВ процессе работы рассмотрели способы, формы и технологии методов научного познания при изучении физических явлений. Проведение исследований в теории познания физики связано с применением различных методов. Так, на эмпирическом уровне в основном используются общенаучные и частные методы, позволяющие создать базу для теоретического знания. По мере накопления фактов складываются предпосылки для выявления важнейших закономерностей, формулирования гипотез, обобщающих выводов, теоретических принципов и законов.Обучающиеся в процессе изучения физики знакомятся и используют именно данными двумя методами научного познания. Но действительно ощутимый результат обучения и получения новых знаний будет только при использовании и теоретического, и эмпирического методов познания.В ходе изучения научно-методической литературы были рассмотрены эмпирическое и теоретическое познание как два особых типа изучения физических явлений, можно сказать, что предмет их разный, т. е. теория и эмпирическое исследование имеют дело с разными срезами одной и той же действительности. Эмпирическое исследование изучает явления и их взаимосвязь; в этих зависимостях, в отношениях между явлениями оно может уловить проявление того или иного закона. Но в чистом виде он дается только в результате теоретического исследования.Задания практической частивызывают интерес у обучающихся, что приводит к глубокому и прочному усвоению материала. При традиционной системе обучения практическая работа учащихся проводится, как правило, с целью закрепления теоретического материала и выполняется в соответствии с предложенной учителем инструкцией. Необходимость активизировать умственную деятельность учащихся и развить их самостоятельность привела к использованию практических работ в качестве источника новых знаний. Теория и методика изучения физических явлений включает широкий круг проблем, изучение которых связано с достижением различных методов обучения.Список использованных источниковStudwood.ru [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://studwood.ru/911185/filosofiya/teoreticheskie_metody_poznaniya (дата обращения 04.12.2021).Баксанский, О. Е. Моделирование в науке: Построение физических моделей / О. Е. Баксанский. – М.: Ленанд, 2019.Василенко К.Н. Организация самостоятельной работы учащихся на уроках физики. – Брянск: БИПКРО, 2007.Википедия – [Электронный ресурс]- Режим доступа: [https://ru.m.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D0%BF%D0%BB%D0%BE%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C] дата обращения (04.12.2021)Галузо, И.В. Физич. картина мира, или заметки о формировании естественно-научного мировоззрения школьников // Человек. Общество. Свет. - 2006. - №2.Голубинцев В.О., Данцев А.А., Любченко В.С. Философия. - Ростов н/Д: Феникс, 2008.Зенцова И.М. Классификация наблюдений и экспериментальных работ по физике // Учебная физика. – 2011.Идиатулин В.С. Физика как наука и учебная дисциплина // Физическое образование в вузах. – 2006.Кириков, М. В. Лаборатория учебного демонстрационного эксперимента по физике: учебное пособие / М. В. Кириков, А. М. Шитова; Яросл. гос. ун-т им. П. Г. Демидова. – Ярославль : ЯрГУ, 2009.Методика обучения физике. Общие вопросы : курс лекций / Л. И. Губернаторова ; Владим. гос. ун-т им. А. Г. и Н. Г. Столетовых. – Владимир : Изд-во ВлГУ, 2020. Методика обучения физике. Общие вопросы : курс лекций / Л. И. Губернаторова ; Владим. гос. ун-т им. А. Г. и Н. Г. Столетовых. – Владимир : Изд-во ВлГУ, 2020. Миронов В.В. Философия: Учебник для вузов. - М.: Норма, 2005Морозов, В. К. Моделирование процессов и систем: Учебное пособие / В. К. Морозов. – М.: Академия, 2014. Основы научных исследований: Учебное пособие / В. М. Кожухар. — М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и К°», 2010.Перышкин А.В. Физика 8 кл.: учеб. для общеобразоват. Учреждений/ А.В. Перышкин. – М.: Дрофа, 2013. Савельев И.В., 2005, Курс общей физики (в 5 книгах). - М.: АСТ: АстрельСкокова Л.В., Дамбуева А.Б. Значение школьного физического эксперимента для формирования универсальных учебных действий // Вестник Бурятского Государственного университета. – 2016.Смирнов А.В. Технические средства в обучении и воспитании детей. – М.: Академия, 2005.Справочник [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://spravochnick.ru/psihologiya/metody_teoreticheskogo_i_empiricheskogo_urovnya_poznaniya/ (дата обращения 04.12.2021).Станки эксперт [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://stankiexpert.ru/spravochnik/materialovedenie/teploprovodnost-metallov.html (дата обращения 04.12.2021).Степин В.С., Горохов В.Г., Розов М.А. Философия науки и техники. - М.,2006.Стеченко Д. И., Чмир О. С. Методология научных исследований. К.: ВД «Профессионал», 2005.Физика 10 класс: учебник для общеобразоват. учреждений: базовый и профил. уровни / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский; под ред. В.И. Николаева, Н.А. Парфентьевой. – 19-е изд. – М: Просвещение, 2010.Ханнанов Н.К. Настольная книга учителя физики. 7-11 классы. – М.: Эксмо, 2008.Хижиякова Л.С. Введение в методику обучения физике. Методология педагогического исследования . Ч.2. - М.: МГОУ, 2006.Ю.Е. Сахаров, Т.В. Воронина. Практикум по методике и технике школьного физического эксперимента: Методическое пособие. – Воронеж: Воронежский государственный педагогический университет, 2009.