5.04.2014
Своими мыслями относительно особенностей преподавания физики слушателям Центра доакадемического образования делится
старший преподаватель Великая Ольга Ивановна.
Часть І
У абитуриентов, поступающих в технические вузы обычно недостаточно школьных знаний для полноценного понимания дисциплины «физика». В школе традиционно внимание уделяется математике. В то же время физика является основным предметом профессиональной подготовки студентов технического профиля независимо от выбранного факультета.
На I – II курсах испытывают значительные трудности при освоении теоретического курса и проведении лабораторных и практических работ. Именно поэтому подготовительное отделение является важным промежуточным этапом при переходе из школы в ВУЗ. При преподавании физики мы стремимся не только вспомнить хорошо забытое старое (хотя нельзя забыть то, чего не знал). Излагая основные понятия, преподаватели стараются конкретно по каждой теме делать экскурс в ближайшее будущее, а именно, особенности обучения уже студентов курсу общей физики на I и II курсах.
В теме «кинематика» считаем необходимым давать понятие радиус-вектора, описывающего перемещение материальной точки. Вводя понятие ускорения от привычной для абитуриентов школьной формы записи можно перейти к символам конечного приращения перемещения и конечного приращения времени, а затем и к дифференциальному виду dv/dt. В выпускном классе учащиеся уже знакомы с понятием производной. Поэтому такой переход нормально воспринимается большинством абитуриентов и является методически обоснованным с точки зрения межпредметных связей.
Рассказывая о вращательном движении запись угловой скорости можно также дать через производные: w = da/dt. Вводится понятие нормали и осуществляется переход от термина «центростремительное ускорение» к термину «нормальное ускорение». Тут же можно упомянуть о тангенциальном ускорении, которое студенты будут рассматривать на I курсе. Опыт показывает, что эта информация будучи доведена заранее, значительно облегчает восприятие сложного предмета при обучении в институте.
Излагая тему «динамика» учащимся целесообразно давать запись равнодействующей силы со знаком суммирования. Потом этот символ используется при записи закона сохранения импульса, энергии, закона Дальтона и т.д.
Решая задачи на движение связанных тел с использованием неподвижных блоков, нужно акцентировать внимание на отсутствие трения в системе, и на то, что масса самого неподвижного блока очень мала, и ею можно пренебречь. Необходимо отметить, что на первом курсе они будут рассматривать в этой же системе еще одно тело – сам блок, который будет вращаться и для которого необходимо записывать аналог II закона Ньютона для вращательного движения.
14.05.2014
Часть ІІ
Традиционно сложным для понимания разделом как в школе, так и в институте является молекулярная физика и термодинамика. Введение констант - таких как число Авогадро NA, постоянная Больцмана k, универсальная газовая постоянная R, объяснение их физического смысла облегчает восприятие излагаемого материала. Необходимо также упомянуть число степеней свободы для идеального газа и объяснить, откуда берется коэффициент 3/2 при переходе к понятию "внутренняя энергия газа".
При изложении темы "Работа газа" обязательно демонстрировать математическую интерпретацию работы на графике P = P(V) для изобарного,изотермического и адиабатного процессов. Слушатели обычно сами доходят до того, что работа - это интеграл для соответствующей функции. После этого визуальная картинка "глаза" из цикла Карно воспринимается ими намного проще. Можно упомянуть об условиях совершения цикла, не вдаваясь в подробности. На І -м курсе при изучении соответствующего раздела программы студентам будет проще воспринимать математическое толкование; они будут понимать, о чем идет речь.
В разделе электростатика и электродинамика считаю целесообразным обратить внимание на однородное электрическое поле 1 и 2-х пластин (заряженных; бесконечно больших). От них легко перейти к конденсаторам и к энергии электрического поля.
При решении задач на заряд, движущийся в электрическом поле откровением для многих будет то, что законы механики Ньютона работают и в этом случае. Необходимо только рассматривать электрическую силу Fэл, которая добавляется к имеющимся. Дальше решение осуществляется по обычной схеме, отработанной в механике.
При рассмотрении магнитных взаимодействий нужно четко вводить единицы измерений: индукции магнитного поля, индуктивности, магнитного потока. У ребят часто происходит путаница: индукция магнитного поля - явление электромагнитной индукции. Объясняя последнее, можно сослаться на явление электростатической индукции; напомнить о перераспределении зарядов при определенных условиях.
Обязательным является в данном разделе решение задачи на определение радиуса R траектории и периода T вращения частицы в магнитном поле. Данная задача позволяет вспомнить формулы вращательного движения; связь частота - период; законы Ньютона и использовать формулу силы Лоренца. Для сильных групп можно усложнить задачу для случая частицы, влетевшей в магнитное поле не перпендикулярно, а под углом.
Задача на использование силы Лоренца актуальна для выпускников при выполнении лабораторного практикума по физике. Они изучают треки, полученные в камере Вильсона (или пузырьковой камере).
Рассматривая раздел "Колебания и волны" нужно четко охарактеризовать все величины в уравнении гармонического колебания; нарисовать график и провести аналогии с тем, что они знают из курса математики.
Сравнение вращательного и колебательного процессов облегчает понимание таких понятий, как фаза колебания; текущее значение колеблющейся величины и т.п. Если понятие "фаза колебания" не отложилась в голове абитуриента хотя бы на уровне понимания, у него будут сложности при изучении дифракции и интерференции в институте. Студент не будет понимать, о чем вообще идет речь. Даже запись уравнения колебаний чрез sin или cos - становится понятней при обращении к тригонометрии, к материалу, пройденному в 10 классе. Учащиеся должны уметь различать понятия: колебания и волны. Это поможет при изучении темы электромагнитные колебания и волны; звуковые волны. Заканчивая школу, учащиеся практически не имеют понятия о переменном токе и реактивных элементах в его цепи. Вспомнив закон Ома для участка цепи, по которому проходит постоянный ток, обязательно нужно записывать аналог данного закона и для переменного тока. Здесь снова возвращаемся к понятиям: фаза; задержка или опережение силы тока по отношению к напряжению. И снова необходим экскурс в тригонометрические преобразования.