Сторінка
1

Методика вивчення законів збереження в шкільному курсі фізики

Фізика - це наука про найбільш загальні властивості і форми руху матерії. Фізика допомагає учням пізнавати навколишній світ.

Одним із найголовніших завдань фізики є дослідження закономірностей природних явищ і знаходження способів застосування цих явищ у житті людини. Задача учителя не тільки знати фізику, а й оволодіти науково-обгрунтованим арсеналом прийомів і способів передачі знань учням.

Фундаментальні фізичні закони - це найбільш повне на сьогоднішній день, але наближене відображення об'єктивних процесів у природі. Різні форми руху матерії описуються різними фундаментальними теоріями. Кожна з цих теорій описує цілком певне явище: механічний або тепловий рух, електромагнітні явища, тощо.

Закони збереження фізичних величин - це твердження, згідно з якими чисельні значення цих величин не змінюються з часом, за певних умов.

Закони збереження енергії, імпульсу та моменту імпульсу відносяться до числа тих найбільш фундаментальних принципів фізики, значення яких важко переоцінити. Роль цих законів особливо зросла після того, як з’ясувалося, що вони далеко виходять за рамки механіки і представляють собою універсальні закони природи. До цих пір не було виявлено жодного явища, де б порушувались ці закони. Вони безпомилково “діють” і в області елементарних частинок, і в області космічних об’єктів, у фізиці атома і фізиці твердого тіла та являються одними з тих небагатьох загальних законів, які лежать в основі сучасної фізики.

Відкривши можливість іншого підходу до розгляду класичних механічних явищ, закони збереження стали потужним інструментом дослідження, яким кожного дня користуються фізики. Ця найважливіша роль законів збереження як інструмента дослідження обумовлена рядом причин.

1. Закони збереження не залежать ні від траєкторій частинок, ні від характеру діючих сил. Тому вони дозволяють отримати ряд досить загальних і важливих висновків про властивості різних механічних процесів, не занурюючись в їх детальний розгляд за допомогою рівнянь руху. Якщо, наприклад, виявляється, що якийсь процес суперечить законам збереження, то одразу можна стверджувати: цей процес неможливий і безглуздо намагатися його здійснити.

2. Той факт, що закони збереження не залежать від характеру діючих сил, дозволяє використовувати їх навіть тоді, коли сили взагалі невідомі. В цих випадках закони збереження є єдиним і незамінним інструментом дослідження.

3. Навіть в тих випадках, коли сили відомі, закони збереження допомагають розв’язувати багато задач про рух частинок. Всі ці задачі можуть бути розв’язані за допомогою рівнянь руху, але застосування законів збереження дуже часто дозволяє отримувати розв’язок більш простим шляхом.

Актуальність обраної теми полягає в тому, що сучасна фізика вивчає величезну кількість різних процесів у природі. Не всі з них піддаються вивченню і поясненню з точки зору механізму процесу. Тим не менш наука йде вперед і загальні концепції існування природи відомі вже сьогодні. Якраз на цьому етапі перед вчителем і постала проблема створення таких методів пізнання, які б змогли пояснити непізнане і невідоме.

У даній роботі мова піде про методику вивчення законів збереження, на яких сьогодні і тримається сучасна картина світу.

Об'єктом дослідження є процес вивчення закону збереження енергії, імпульсу, заряду в шкільному курсі фізики.

Предметом дослідження служать методи і прийоми навчання при вивченні закону збереження енергії, імпульсу, заряду в шкільному курсі фізики.

Мета дослідження :

розглянути методологічну роль законів збереження енергії, імпульсу, заряду;

виявити особливості вивчення законів збереження в середній та старшій школі;

проаналізувати вікові особливості учнів;

визначити зв’язки між явищами збереження і перетворення енергії;

розкрити можливості вдосконалення навчання фізики;

розробити рекомендації та методичні вказівки, щодо вивчення тем «Закон збереження механічної енергії», «Закон збереження імпульсу», «Закон збереження електричного заряду».

Завдання дослідження:

вивчити і проаналізувати наукову і навчальну літературу з теми «Закон збереження механічної енергії», «Закон збереження імпульсу», «Закон збереження електричного заряду»;

зібрати методичні рекомендації, щодо вивчення тем пов’язаних із законами збереження;

ознайомитись з методикою викладання тем «Закон збереження механічної енергії», «Закон збереження імпульсу», «Закон збереження електричного заряду»;

описати умови при яких закони збереження справедливі;

оцінити перспективи і подальший розвиток методики вивчення законів збереження.

Методологічна роль законів збереження у фізиці

Місце фізики в системі загальноосвітніх предметів визначається особливостями фізики серед інших наук. Сучасна фізика є найважливішим джерелом знань про навколишній світ, основою науково-технічного прогресу і разом з тим одним з найважливіших компонентів людської культури.

Фізика є наукою, що відкриває фундаментальні закони природи. Фізичні теорії і фізичні методи дослідження все більше проникають в інші природничі науки (хімію, астрономію, біологію тощо) і дають важливі результати. Фізику вважають теоретичною основою сучасної техніки, багато галузей якої виникли на базі фізичних відкриттів.

Фізика вивчає первинні структури матерії і відповідні їм найпростіші форми її руху. Цим вона створює природничо-наукову базу для сучасного світогляду.

Значення того чи іншого навчального предмета визначається через його специфічні особливості та ознаки. Фізика як навчальний предмет навчального плану середньої школи дозволяє озброїти учнів основами фізики - науки про природу. Зміст, система і методологія фізики відкривають великі можливості для формування наукового світогляду учнів, вироблення практичних умінь і навичок, дійових навичок самостійної роботи. При реалізації цих завдань розвиваються розумові здібності учнів, зокрема логічне мислення учнів, як відображення вищої логіки - логіки природи. Фізика має величезний виховний потенціал.

Сучасний етап розвитку загальноосвітньої школи спрямований на виховання учнів засобами навчального предмета. Виховання невіддільне від мислення, формування наукової картини світу і оволодіння методами пізнання природи. Наукове мислення як психічний процес, полягає в узагальненому відображенні суб'єктом суттєвих зв'язків і відносин дійсності.

Перехід школи на нову систему фізичної освіти передбачає вивчення в основній школі систематичного курсу. Систематизація змісту навчального матеріалу кожного розділу курсу фізики на основі понять, законів, деяких ідей фізичної теорії та фізичної картини світу дозволяє виділити загальнонаукові поняття, фундаментальні закони, основними з яких є закон збереження і перетворення енергії, імпульсу, заряду.

У концепції модернізації освіти підкреслено, що вирішення завдань навчання фізики в основній школі неможливо без розкриття універсального характеру законів збереження, без показу їх значення в науці і техніці. Вивченню енергетичних характеристик фізичних явищ, речовини і поля відводиться значна частина навчального матеріалу курсу фізики. Відображення універсальності закону збереження і перетворення енергії важливо для формування наукової картини світу, зокрема її ідей про матеріальну єдність світу, енергії - кількісної міру руху, рух - спосіб існування матерії.