×
Сертификат тегін алу үшін
Материал тегін жариялау
ҚР БАҚ(СМИ) тіркеу №9512
Сайт бойынша барлық сұрақтарды 8 (771) 234-55-99 (Ватсап) осы номерге жазуға болады

Орта мектепте молекулалық физика бөлімін оқыту әдістемесін жетілдіру

Автор:Хусанжанов Қодиржон Алижанович
Бағыты: Физика
Бөлімі: Мақала
Сыныбы: 10 сынып
Жарияланған уақыты: 2017-12-17

50-ден астам пәндер бойынша материалдарды тегін жүктеп, сабақ барысында қолдануға болады

Материал туралы қысқаша түсінік

Физиканың жаратылыстану ғылымдары жүйесіндегі жетекші рөлі, жалпы адамзаттық мәдениеттің маңызды құраушысы ретіндегі ауқымды гуманитарлық потенциалының болуы, сондай-ақ оның оқушыларды тәрбиелеу мен дамытудағы мүмкіндіктері физиканы мектепте жалпы білім беретін міндетті пән ретінде оқытылуы тиіс екендігін көрсетеді.


Қазақстан Республикасы  білім беру стандартының, базистік оқу жоспарының қабылдануы пәнді оқыту мазмұнына, құрылымына, әдістемесіне елеулі өзгерістердің енгізілуін талап етеді. Қазіргі кезде физиканы оқытуда оқушылардың болашақта қандай мамандықты таңдап алуына тәуелсіз, олардың пән бойынша міндетті дайындық деңгейін қамтамасыз ету физиканы оқытудың өзекті міндеттерінің бірінен саналады. Ал физикалық білім берудің ерекшелігіне әрбір оқушының, оның ішінде пәнге ерекше ықылас пен қабілеттілік байқатқан оқушылардың қажеттілігін қанағаттандыруға мүмкіндік туғызатын оқытудың деңгейлік және бағдарлы саралауға бағытталуын жатқызуға болады[2].- Ішкі энергия- Заттың агрегаттық күйлерінің өзгеруі.- Жылу машиналары- Молекулалы-кинетикалық теорияның негіздері- Термодинамика негіздері- Жылу құбылыстар және оларды зерттеу әдістері- Сұйықтар мен газдардың қасиеттері- Қатты денелердің механикалық қасиеттері



























І. ЖАЛПЫ БІЛІМ БЕРЕТІН ОРТА МЕКТЕПТЕ МОЛЕКУЛАЛЫҚ ФИЗИКА БӨЛІМІН ОҚЫТУ ӘДІСТЕМЕСІ
1.1. Молекулалық физика тарауының мазмұны
Молекулалық физика" бөлімін оқып-үйренудің үлкен білім аларлық маңызы бар. Оқушылардың негізгі мектептің 7-9 сыныптарда алган бастапқы қарапайым мәліметтері (заттың қүрылысы және қасиеттері, жылулық құбылыстары және т.б.) бағдарлы мектепте бөлімді оқыту кезінде қайталанады және оқушылар үшін жаңа мәліметтермен толықтырылады. Бұл бөлімде қарастырылатын негізгі ұғымдар мен шамалар молекуланың өлшемін, жылдамдығын, массасын өлшеудегі әдістер, заттың мөлшері және мольдік масса, оның олшем бірлігі, бөлшектің концентрациясы, бөлшектің орташа квадраттық жылдамдығы, бөлшектің орташа кинетикалық энергиясы, термодинамикалық жүйе, жылулық тепе-теңдік, күй параметрлері, қысым, кәлем, температура, жүмыс, жылу мөлшері, ішкі энергия. Негізінен жоғарғы сыныптағы молекулалық физика бөлімінде газдардың молекула-кинетикалық теориясының негізгі теңдеуімен, термодииамикамен (жылулық құбылыстарды макроскопиялық деңгейде түсіндіретін) және төменгі сыныптарға қарағанда тереңірек газдардың, сұйықтардың және қатты денелердің қасиетгерімен танысады. Молекулалық физика бөліміндегі қүбылыстар: диффузия, жылу сыйымдылық, тұтқырлық, броундық қозғалыс, жылулықтепе-теңдік, заттың агрегаттық күйлерінің өзгеруі. Механика бөлімінен кейін молекулалық физика бөлімін оқудың өзінде үлкен бір мән жатыр. Ойткені бұл бөлімде оқушылар механикадағы қозғалыстан ерекше қозғалыспен танысады.Молекулалық физика бөлімін оқытуда мұғалімнің негізгі мақсаты жылулық қозғалыстың механикалық қозғалыстан айырмашылығын түсіндіру кезінде динамика заңдарының қолдану шегін айқындау және де оқушыларды жылулық құбылыстар мен процестерді қарастыратын статистикалық және термодинамикалық әдістермен таныстыру. Бүл екі әдіс бір дененің күйін әр түрлі жолмен түсіндіргендіктен бірін-бірі толықтырады. Осыған байланысты мұғалім температура, ішкі энергия, идеал газ т.б. үғымдарды термодинамикалық және статистикалық тұрғьдан олардың мазмүнын аша білуі керек. Физиканың қазіргі бағдарламасына сәйкес "Молекулалық физика" тарауын бағдарлы мектепте оқытуға берілген сағат мөлшері 5-кестеде көрсетілген. Кестеде міндетті түрде өткізілетін зертханалық жұмыстар мен корсетілімдер берілген.






Жалпы білім беретін бағдарлы мектептегі «Молекулалық физика» бөліміндегі тақырыптар, зертханалық жүмыстар және көрсетілімдер
Молекула-кинетикалық теория негіздері (20 сағ)1. Молекулалардың массасы мен өлшемі.2. МКТ негізгі қағидалары. МКТ негізінде жатқан теориялар.3. Газдың қасиеттері. Газдардың техникада қолданылуы.4. Идеал газ. Идеал газдың қысымы.

5. Температура және оны өлшеу тәсілдері. Абсолюттік нөл. (Максвелл тараулары).6. Идеал газ күйінің теңдеуі.7. Газдардағы изопроцестер. (Реал газдар. Ван-дер-Ваальс теңдеуі).

8. Бақылау жұмысы.

9. Булану және конденсация.10. Қаныққан және қанықпаған бу.11. Салыстырмалы ылғалдылық.12. Сұйықтың беттік қасиеттері.13. Капиллярлық құбылыстар.14. Кристалл және аморф денелер. (Қатты денелердің механикалық қасиеттері).15. Табиғаттағы кристалдар. Кристалдар және өмір. (Кристалдар және қолдану. Сұйық кристалдар).Термодинамика негіздері (6 сағ)1. Идеал газдың ішкі энергиясы.

2. Термодинамиканың бірінші заңы. Изопроцестерге термодинамиканың бірінші заңын қолдану. (Адиабаттық процесс. Пуассон теңдеуі. Бұлттардың пайда болуы. Жауын шашындар).3. Термодинамиканың екінші заңы және оның статикалық мағынасы.

4. Жылу машиналары және табиғатты қорғау.5. Молекулалық физика бөлімін жалпылап қайталау.6. Бақылау жұмысы.Зертханалық жұмыстарИзопроцестерді зерделеу.1. Заттардың меншікті жылу сыйымдылығын өлшеу.2. Газдың қысымын өлшеу.3. Беттік керілу коэффициентін анықтау.Көрсетілімдер1. Денелердің ішкі энергиясының жұмыс істеу және жылу берілу кезіндегі өзгеруі.2. Газ заңдары.3. Сұйықтардың қайнау температурасының тұрақтылығы.4. Судың төменгі қысымда қайнауы.5. Ауаның ылғалдылығын өлшеу.6. Кристалдар.7. Сұйықтардағы беттік керілу. Сабын көпіршіктері.8. Кристалл денелердің балқуы және қатаюы.9. Адиабаттық ұлғаю және сығылу кезіндегі ауаның температурасын өлшеу.10. Карбюраторлық қозғалтқыш моделі.11. Гигрометр.
Молекула-кинетикалық теория негіздері (9 сағ)1. Молекулалардың массасы мен өлшемі.2. МКТ негізгі қағидалары. Броундық қозғалыс.3. Идеал газ.

4. Газдың кинетикалық теориясының негізгі теңдеуі.5. Газ заңдары. Газдардағы изопроцестер.

6. Идеал газ күйінің теңдеуі.7. Жылу табиғаты. Жылулық тепе-теңдік. Температура жылулық қозғалыстың орташа энергиясының өлшемі ретінде.8. Термометр түрлері. Термометрді жасаудың тарихы.9. Бақылау жұмысы.



















Термодинамика негіздері (6 сағ)1. Ішкі энергия. Термодинамикалық процесс.2. Термодинамиканың бірінші заңы.







3. Термодинамиканың екінші заңы. Табиғаттағы процестердің қайтымсыздығы.4. Жылу қозғалтқыштары. Жылу машиналары және экология.Зертханалық жұмыстар

1. Металдың жылу сыйымдылығын анықтау.



Көрсетілімдер1. Броундық қозғалыстың механикалық моделі.2. Диффузияны бақылау.3. Судың төменгі қысымда қайнауы.4. Газ заңдары.

1.1.1. Молекула-кинетикалық теория (МКТ)негіздерін оқыту әдістемесі1. Молекула-кинстикалық теорияның псгізгі қағидалары. Молекулалардың өлшемдері. Броундық қозғалыс.Оқушылардың 7-9 сыныптағы физика және 8-9 сыныптағы химия курсынан алған білімдерін негізге ала отырып МКТ негіздерін оқытуды заттың қүрылысынан бастаған дұрыс. Оқушылар молекула және атомның құрылысы, элементар бөлшектер (протон, нейтрон, электрон және т.б.) жөніндегі алғашқы мағлұматтарына сүйене отырып, зат дегеніміз бөлшектерден тұратынын және ол материяның бір түрі екенін анықтаймыз. Оқушыларға молекула, атом, ион, атом ядросы, элементар бөлшектер (протон, нейтрон, электрон жәнет.б.) заттың әр түрлі құрылымдық формасы екенін түсіндіру керек. Өйткені көптеген оқушылар зат дегеніміз тек молекуладан ғана құралады деп есептейді, бірақ бұл қате.Зат қүрылысының МКТ негізі ретінде әрқайсысы тәжірибе жүзінде дәлелденген үш қағида алынады: 1) зат ұсақ бөлшектерден тұрады; 2) бұл бөлшектер бір-бірімен өзара әсерлеседі; 3) бөлшектер үнемі қозғалыста болады.XIXғасырдың аяғында көптеген ғалымдар молекула мен атомның нақты бар екеніне күмән келтіреді. Мысалы, Людвиг Оствальд былай дейді: «Атом мен молекула тек кітапхана шаңдарында ғана болады».Бөлшектердің екі түрін молекула (корпускула) мен атом (элемент) анықтаған алғащқы ғалым М.В.Ломоносов (1711-1765ж.) екенін оқушылардың есіне түсіріп айта кеткен жөн. Оның болжамы бойынша корпускула біртекті және әртекті болып бөлінеді. Және де М.В-Ломоносов жылуды затты құрап тұрған бөлшектердің айнымалы қозғалысы ретінде қарастырады.МКТ негіздері тақырыбындағы негізгі үғым молекула үғымы оны оқушылардың түсінуінің қиындығы сонда бұл бар нәрсе, бірақ оны қарапайым түрде бақылауға болмайды. Сондықтан да мұғалім оқушыларға бар екенін, оны танып білуге болатынын дәлелдеп шығуы тиіс.Негізінен молекулалардың бар болуының шындығына көз жеткізу үшін олардың өлшемдерін анықтайтын және олардың қозғалыста болатынын дәлелдейтін классикалық тәжірибелерге көбірек көңіл бөліп оқытқан жөн.1) Молекулалардың өлшемін ең алғаш рет Рэллейдің жасағантәжірибесінен көруге болады: Мұнда үлкен ыдысқа құйылған зәйтүн майының жайылуын қарастырып молекуланың диаметрі анықталады.2)Молекулалардың массасын француз ғалымы Ж.Пэрреннің (1870 -1943 ж.) жасаған тәжірибесінен анықтауға болады (суда шайыр тамшысы ауадағы молекулар сияқты қозғалыста болады). Перрен 0, 0001 см эмульсия қабатындағы шайыр тамшыларының санынмикроскоп арқылы санаған биіктікте ыдыс түбімен салыстырғанда тамшылар саны екі есеге азайған. Осы заңдылықты ауадағы оттегі молекулаларына қолданып, оттегі молекуласының массасын анықтады.Мүнда шайырдың бір тамшысының массасы. атмосфераның биіктігі. Шамалардың мәндерінде оттегімолекуласыпың массасы екендігін есептеп тапқан. Қазіргі кездс молекуланың массасы өте дәлдікпен анықталған. Мысалы, оттегі молскуласының массасы , сутегі молскуласының массасы .3) Молекуланың жылдамдығын Штерн 1920 жылы анықтаған. Молекула 1 секундта 500 метр жер жүреді. Штерн тәжірибесінің үлгісін "Айналмалы диск" арқылы көрсетуге болады.4) Зат молшсрі үғымдары енгізіліп, формуласы беріледі. ; және ; Ммольдік масса. БХБЖ зат мөлшері мольменөрнектеледі. Бір моль бұл массасы 0,012 кг көміртегіндегі қанша атом болса, сонша молекуласы немесе атомы бар заттың мөлшері. Кез келген затгың 1 моліндегі атомдар, иондар немесе молекулалар саны бірдей. Бір молдегі атомдар саны деп белгілейді және оны итальян ғалымы (XIX ғасыр) құрметіне Авагадро түрақтысы деп аталады және тең.5) Заттың молдік массасы деп бір мольдің мөлшерінде алынған заттың массасын айтамыз. Ал . - заттың массасы.Мольдік масса былай анықталады:, мұндағы - заттың салыстырмалы массасы. Заттағы молекулалар саны мынаформулалармен анықталады .Молекулалардың қозғалыста болатынын Броунның (ағылшын ботанигі) бақылауларын айта отырып түсіндіру керек. Ол кезде Броундық қозғалысқа дұрыс түсініктеме берілмеген еді, тек 80 жылдан кейін А.Эйнштейн (1905 ж.) және М. Смолуховский (1909 ж.) теория жүзінде түсіндірді, ал Ж. Перрен эксперимент жүзіндедәлелдеп берді.ә) броундық бөлшектердің қозғалысы үздіксіз және бейберекет қозғалыста болады, ол сол заттың қасиеттеріне тәуелді;Қазіргі кезде молекулалардың бар екеніне ешкім күдік тудырмайды. Техниканың өсіп жетілуіне байланысты, электрондық микроскоптар ірі молекулаларды бақылауға мүмкіндік туғызды.
1.1.2. Идеал газ
Реал газдарды танып, оқып білу үшін идеал газ үлгісін қарастырамыз. Негізінен физикада идеал газдың екі анықтамасы бар: термодинамика және молекула-кинетикалық.Термодинамикадағы анықтамасы бойынша идеал газ дегеніміз температура түрақты болғанда, белгілі массада газдың қысымы оның көлеміне кері пропорционал болатын газ.Молекула-кинетикалық көзқарас бойынша идеал газ деп молекулалары материялық нүкте болып табылатын, өзара әсерлеспейтін, соқтығысқан кезде абсолют серпімді соқтығыс болатын газды айтады. Газ молекулаларының арасында жылулық тепееңдік орнағанда ғана идеал газ деп айтуға болатынын оқушыларға ескерту қажет.Идеал газ үлгісінің қолданылу шегі - өте жоғарғы қысымда және өте төменгі температурада қолдануға болмайды.Егер газ сығылса, оның тығыздағы артады және молекулалардың арасындағы қашықтық кішірейеді, олардың соқтығысуы көбейеді, әрі бір-бірімен әсерлесуі артады. Мұндай жағдайда молекулалардың өлшемін ескермеуге болмайды. Ал газдың қысымы тек молскулалардың соқтығысуынан ғана емес, олардың өзара әсерлесуіне де байланысты. Егерде газдың қысымы 108 Па-дан артса, онда Бойль-Мариот заңынан көп ауытқу болатыны эксперименттен белгілі. Өте төменгітемпературада осындайжағдайлар болады.Идеал газ үғымын қалыптастыруға қайталау сабақтарында жалпы жоспарды пайдалануға болады.
1.1.3.Газ заңдарын оқыту әдістемесі
Газ заңцарын оқытуда индуктивтік және дедуктивтік әдістерді қолдануға болады.Индуктивтік әдісте бірінші газ зандары оқытылып, идеал газ күйінің теңдеуі газ заңдарының негізінде қорытылып шығарылады. Мұнда газ заңдарын оқытуды олардың ашылуына байланысты бірінші Бойль-Мариот заңынан бастайды.
1) процестің анықтамасы; 2) процестің орындалу шарты; 3) формуласы және заңның тұжырымдамасы; 4) процестің графиктік бейнеленуі; 5) заңның тәжірибе жүзінде тексерілуі; 6) заңдылықты МКТ түрғысынан түсіндіру; 7) заңның қолданылу шегі.Мысалға изотермиялық процесті қарастырайық. (Термос жылу деген грек сөзі).1) Температура түрақты болғанда термодинамикалық жуйе куйінің өзгеру процесін изотермиялық деп атайды.2) Бұл заңды тәжірибе жүзінде ағылшын ғалымы Бойль және франиуз ғалымы Мариотт ашты (1662 ж). Бойль-Мариот заңы кез келген газдар үшін, сондай-ақ газдар қоспасы үшін де (мысалы, ауа үшін де) дұрыс. Тек атмосфералық қысымнан бірнеше мың есе жоғары қысымдарда ғана бұл заңнан ауытқу елеулі турде байқалады.3) Егер газдың температурасы өзгермесе, онда оның берілген массасы үшін газ қысымының оның көлеміне көбейтіндісі тұрақты болады.; 1) ; 2) ; 3) 4) Тұрақты температурада газ қысымының көлемге тәуелділігі график түрінде изотерм деп аталатын қисық сызық арқылы кескінделеді. Газдың изотермі қысым мен көлемнің арасындагы кері пропорционал тәуелділіктікті өрнектейді. Қисық сызықтың мұндай түрі гипербола деп аталады (21-сурет).5) Монометрмен қосылған герметикалық кеңірдекті приборды пайдаланып Бойль-Мариотт заңын тәжірибе жүзінде тексеруге болады.6) Бойль-Мариотт заңын МКТ тұрғысынан түсіндіру: газдың қысымы ыдыс қабырғаларына соғылатын молекулалар санына байланысты, ал соқтығысу саны газ концентрациясына тәуелді.

(). Ыдыстағы газдың көлеміүлкен болғанда концентрациясы аз болады, көлемі азайған сайын, ыдыстағы молекулалардың концентрациясы көбейеді, олай болса қысым артады.7) Бойль-Мариотт заңы көлем мен қысымды баяу өзгерткенде ғана дұрыс, әрі газдың массасы тұрақты және химиялық құрамы өзгермеген жағдайда орындалады.Ал дедуктивтік әдісте газ зандары идеал газ күйі теңдеуінің салдары ретінде қарастырылады.Менделеев-Клапейрон теңдеуін қорытып шығару үшін газ қысымын оныңтемпературасымен байланыстыратын теңдеуді аламыз.Р = пкТ (1)Мүндағы п - газмолекулаларыныңконцентрациясы; ол .Ал N – молекулалар саны теңдеуімен анықталады. Мұндағы т - газ массасы, М - мольдік масса, NА - Авагадро тұрақтысы,сонымен . Осы мәнді (1) теңдеугеқойсақ: .Авагадро түрақтысы NА-ны к -Больцман тұрактысының көбейтіндісін R - универсал газ тұрақтысы деп атайды.;(2)Бұл тендеуде газдың тегіне тәуелді шама М. (2)-теңдеуден кез келген екі күйдегі идеал газдың қысымы, көлемі және температурасы арасындағы байланыс келіп шығады. және Осы теңдеулердің оң бөліктері бірдей. Демек олардың сол бөліктері де тең болуға тиіс.Бұл күй теңдеуі немесе Клапейрон теңдеуі деп аталады және де газдың екі күйін сипаттайды.(2) теңдеудегі күй теңдеуін бірінші рет ұлы орыс ғалымы Д.М.Менделеев алған. Газдың бір күйін сипаттайды.Изопроцестер немесе газ заңдары. Параметрлердің біреуінің мәні өзгермей қалған кезде өтетін процестер изопроцестер деп аталады. "Изое" грек сөзі "тең" деген мағынаны білдіреді.Изобарлық процесс. Қысым тұрақты болғанда, термодинамикалық жүйе күйініңөзгеру процесі изобарлық деп аталады. Грек сөзінен алынғап "Барос" - ауырлық, салмақ. Егергаз қысымы өзгермесе, берілген массалы газ үшін көлемнің температураға қатысы тұрақты болады. Бұл газ заңын эксперименттік түрде 1802 жылы Гей-Люссак (французғалымы) тағайындаған.Күй теңдеулерінен: P=constболғанда, 1); 2) ; 3).Графигі изобардепаталады (22-сурет).Әр түрлі қысымға әр түрлі изобара сәйкес келеді. Тұрақты температурада қысым артқан сайын газдың көлемі кішірейеді.Төменгі температурада идеал газдың барлық изобаралары Т=0 нүктесінде түйіседі, бірақ бұл нақты газдың көлемі шынында да нолге айналатындығын білдірмейді. Барлық газдар қатты суығанда сұйыққа айналады, ал күй теңдеуі сұйықтарға қолданылмайды.Изохорлық процесс. (Грек сөзінен алынған хорема іштілігі, сыйымдылығы). Көлем тұрақты болғанда термодинамикалық жүйе күйініңөзгеру процесі изохоралық деп аталады. Күй теңдеуінен: V= соnstболғанда1) ; 2) 3) Егер газ көлемі газдың берілген массасы үшіп қысымның температураға қатысы тұрақты болады. Бұл газ заңын 1787 жылыфранцуз физигі Ж. Шарль ашқан. Бұл тәуелділік график түріндеизохор деп аталады (23-сурет).Сабақтың соңында мынандай кестені толтыру арқылы тақырыпты қорытындылап, оқушылардың білімдерін белгілі жүйеге келтірген жөн.
1.2. ТЕРМОДИНАМИКА НЕГІЗДЕРІН ОҚЫТУ ӘДІСТЕМЕСІ
1.2.1. Термодинамика негіздерінің құрылымы
ҚұрылымыДененің термодинамикалық күйі
Негізгі ұғымдар-Термодинамика-дененің молекулалық құрылысын ескермегендегі жылу құбылысын қарастыратын бөлім-Дененің күйін сипаттайтын макропараметрлер P,V,T.-Термодинамикадағы жұмыс-А, жылу мөлшері- Q дененің бірінші күйінен екінші күйге өтуін сипаттайтын процесс.-Жылу қозғалтқыштарында отынның жылулық энергиясын механикалық энергияға айналдырады. Жылу қозғалтқыштарының пайдалы әсер коэффициенті.
Негізгі заңдарТермодинамиканың бірінші және екінші заңдары.
ҚорытындыИзопроцестер: изотермдік, изохоралық, изобаралық, адиабаталық. Тұйық жүйедегі жылу алмасу.
Практикада қолданылуыБу қазандары,жылу қозғалтқыштары.

1.2.2. «Ішкі энергия», «жылу мөлшері» ұғымдарына ғылыми-әдістемелік талдау жасау
Энергияның әр түрлі формаларына байланысты механикада механикалық энергия, электрмагныттік яғии, электр өрісінің және магнит өрісінің энергиясы, ішкі энергия деп бөледі.Ішкі энергия жылулық қозғалысқа байланысты энергия. Ішкі энергия XIX ғасырда молекула-кинетикалық теорияға байланысты энергияның сақталу заңының ашылу заңына тәуелді дамыпқалыптасты.XIX ғасырдың 2-ші жартысында ішкі энергияны анықтауда «дененің берілген күйінің механикалық энергиясы», «әсерлесу функциясы», «дененің энергиясы» т.с.с. терминдерді пайдаланды.Бұл үш ұғымның қабаттаса жүруі әдістемелік жағынан дұрыс емес, себебі бұл жағдайда термодинамиканың бірінші заңының мағынасы болмайды. «Ішкі энергия» ұғымы енгізілгеннен кейін энергияның сақталу заңын жылу процестеріне қолдануға жол ашылды. Ішкі энергия ұғымы тек дененің ішкі күйіне байланысты (Р, V, Т), ал дененің өзінің қозғалысына тәуелді емес шама. Дененің немесе жүйенің әрбір күйіне ішкі энергиясының белгілі бір мәні сәйкес келеді. Оған мынадай талдау арқылы көз жеткізуге болады.Дененің бір күйіне ішкі энергияның және екі мәні сәйкес келеді десек, онда жүйеден оның айырмасын алып, дененің күйі өзгеріссіз қалар еді. Мұндай жүйе ешқандай өзгеріссіз-ақ энергия көзі болар еді, бұл термодинамиканың 1-ші заңына сәйкес келмейді (энергияның сақталу заңы бойынша). Олай болса, жүйенің ішкі энергиясының өзгерісі бір күйден екінші күйге қалай ауысқанға байланыссыз, яғни жүйенің ішкі энергиясы процестің функциясы емес, күйдің функциясы болып табылады.Термодинамикадағы ішкі эиергия ұғымының анықтамасы, оның мағынасын толық ашпайды. Ұғымның толық анықтамасын беру үшін, оның молекула-кинетикалық теориядағы анықтамасын қарастыру қажет. Себебі, қазіргі физика ішкі энергия ұғымына молекуланың немесе атомның бей-берекет қозғалысының энергиясы мен олардың өзара әсерлесу энергиясы және молекуланы құрайтын бөлшектердің қозғалыс энергиясы мен өзара әсерлесу энергиясының (бөлшектердің тербелмелі қозғалысының энергиясы, ядроның ішкі энергиясы және т.б.) қосындысы деген анықтама береді. Әйтседе термодинамикада өте жоғары емес температурада өтетін жылулық процестерді қарастыратындықтан, ішкі энергияның өзгерісі молекулалардың бейберекет қозғалысымен өзара әсерлесу энергиясының өзгерісіне байланысты ғана өзгереді. Сондықтан да термодинамикада ішкі энергия бөлшектердің бей-берекет жылулық қозғалыс (кинетикалық) энергиясы мен өзара әсерлесу (потенциалдық) энергиясының қосындысына тең.Сонымен, ішкі энергия U-дененің күйін сипаттайтын функция f=U(Р,V,Т) болса, А жұмыс және Q жылу мөлшері процестің өтуін сипаттайтын функция болып табылады.
1.2.3. Идеал газдың ішкі энергиясы ұғымын қалыптастыру әдістемесі
ЕСЕП: Бізге цилиндрдегі поршеннің астында тұрған массасы m бір атомды идеал газ берілген, оның температурасы, қандай газ екені белгілі. Осы бір атомды идеал газдың ішкі энергиясын табыңыздар.Берілгені: Ішкі энергияның анықтамасы бойыншаБір атомды Идеал газ үшін .идеал газ Олай болса мұндағы N-барлықm молекулалар саны. тең.Ал бір атомның орташа кинетикалық энергиясыT ға тең. Олай болса бір атомды идеалT/k U-? газдың ішкі энергиясы:Ал екі тұрақтының (Больцман және Авагадро) көбейтіндісі универсал газ тұрақтысына тең.Осы мәнді орнына қойсақ:
1.2.4. Термодинамиканың бірінші заңын оқып-үйренудің әдістемесі
Әр процестегі ішкі энергияның өзгеру өлшемі не болатынын талдау қажет. Оқушылар ішкі энергия жұмыс істеу арқылы өзгергенде өлшемі — істелген жұмыс, ал жылу алмасу арқылы өзгергенде өлшемі - жылу мөлшері деген қорытынды жасайды.,мұндағы ішкі энергияның өзгерісі. Бұл формуланы басқаша да жазуға болады: (А'= - А)Термодинамиканың бірінші заңы және оны изопроцестерге қолдану. Термодинамиканың бірінші заңын изопроцестерге қолданбай тұрып, нақты мысалдарды қарастырамыз. Мысалы, калориметрдегі сулардың араласуы, суды спиртовка арқылы қыздыру немесе қатты денені соғу арқылы қыздыру жағдайларын тәжірибелер жасап, ішкі энергияның өзгерісі неге тең екенін талдау қажет.Одан ары идеал газдарға изопроцестерді қолдану мысалдарын қарастырамыз.
  • Изотермдік процесс.
Изотермдік процесте температура тұрақты (Т=соnst), сондықтан= 0, яғни ішкі энергия өзгермейді. Егерде жүйеге жылу мөлшері берілсе, онда газ ұлғайып жұмыс істейді. Істелген жұмыстың шамасы 24-суреттегі изотермнің астындағы штрихталған ауданға тең .2) Изобарлық процесс. Идеал газды изобарлық қыздырған кезде, жүйеге берілген жылу мөлшері оның энергиясын өзгеріуне және тұрақты қысымда газды ұлғайтып жұмыс істеуге жұмсалады. Ұлғайған кездегі жұмыс оң(А>0) және формуласымен есептеледі. 25-суреттен жұмыстың мәні штрихталған төртбұрыштың ауданына тең екенікөрініп тұр.Бұл процесте ішкі энергияның өзгерісі: Изобарлық суыту кезінде жүйенің ішкі энергиясы кемиді. Жүйенің берген жылу мөлшері жүйенің ішкі энергиясын өзгертуге
  • Изохорлық процесс. Изохорлық процесте (26-сурет) көлем өзгермейді, сондықтан да газдың жұмысы нолге тең, ал ішкі энергияның өзгерісі жылу мөлшеріне тең болады. .
Егер газ қызса, жылу мөлшері Q және ішкі энергияның өзгерісі оң таңбалы, яғни ішкі энергия артады, ал газды суытқанда жылу мөлшері Q<0 және < 0 теріс таңбалы ішкі энергия кемиді.4) Адиабаттық процесс. Адиабаттық процесте (27-сурет) ортамен жылу алмасу болмайды, сондықтан да Q = 0. Ал ішкі энергия тек жұмыс істеу арқылы өзгереді.Мұңда газ ұлғайғанда оң жұмыс (А>0) істелді, ал оның ішкі энергиясы азаяды, демек газ суынады.Газ сығылған кезде күштер оң, ал газ теріс жұмыс істейді. Жүйенің ішкі энергиясы артады, газ қызады.27-суретте адиабаттың және изотермнің графиктерінен, адиабаттық ұлғаю кезінде изотермдік ұлғаюмен салыстырғанда аз, ал адиабаттық сығылу кезінде көп екені көрініп тұр.Бекітуге графиктік есептерді шығару арқылы оқушыларды формуладағы шамалардың таңбасын анықтауға, газ қыза ма, жүйе жылу мөлшерін ала ма, ішкі энергия арта ма, кеми ме, жұмыс істеле ме?- деген сұрақтарды талдау қажет.Қорытындысында термодинамиканың бірінші заңын изрпроцестерге қолдану оқушылардың жылу қозғалтқыштарының жұмыс істеу принципін түсінулеріне негіз болады.Әрі мектеп оқушыларын жылу энергетикасының физикалық негізімен таныстырады.





























2.1. Физикадан есептер шығарудың маңызы
  • Ондағы қамтылған информацияның берілу тәсілі бойынша;
  • Шығарудың негізгі тәсілі – есепте қойылған сұрақтың жауабын алу бойынша;
  • Мазмұны және басқа белгілері бойынша.
Классификациялау мақсаты түрліше болуы мүмкін. Егер, мысалы, есептер политехникалық білімді жүзеге асыруға, кәсіптік бағдарлауға қандай мөлшерде себі тиетінін білгіміз келеді, онда барлық есептерді мазмұны бойынша классификациялаймыз да, оқулықтар мен есептер жинағындағы барлық есептердің қандай пайызы өндірістік-техникалық мазмұнды, ал қандай мөлшерде абстрактілі есептер екендігін санаймыз. Кейбір жағдайларда бірқатар есептерді шығаруды жалпы жалпы тұрғыдан айқындау мақсатында немесе шешудің алгоритмін құруда есептерді шығару тәсілдері бойынша классификаициялау ыңғайлы.



Қызықты есептердің мәсілесінің әдеттен тыс қойылуы өзгеше және нәтижелердің кейінгі талқылауы әдетте оқушыларды қатты қызықтырады. Көптеген қызықты есептерді Я.И. Перельманның «Қызықты физика» кітабынан және «Знание- сила», «Юный техник», «Квант», «Техника молодежн» т.б. журналдан табуға болады. «График (9.2. сурет) қандай үдерісті кескіндейді? Графиктің AB, BC, CD және DE бөліктері қандай қандай құбылысты сипаттайды? Бақылау қандай температурада басталған және қандай температурада аяқталған?»





2.1.1. Физикалық есептер шығарудағы аналитикалық-синтетикалық әдіс
Анализ. Трактордың топыраққа түсіретін қысымын анықтау үшін оның ауырлық күшін және тіреу ауданын білу керек. Ауырлық күші есепте берілмеген, тіреу ауданы көрсетілмеген. Жалпы тіреу ауданын, яғни екі шынжыртабанның тіреу бөлігінің ауданын біліп алу керек және оны 2-ге көбейту керек. Шынжыртабанның тіреу бөлігінің ауданын анықтауға болады, үйткені ені мен ұзындығы белгілі. Трактордың ауырлық күшін оның белгілі массасы бойынша табуға болады. Синтез. Пайымдау кері ретпен жүргізіледі, шығару жоспары құрылады және қажетті есептеулер жүргізіледі. Пайымдау жүйесі шамамен мынадай. Шынжыртабанның тіреу бөлігінің ені мен ұзындығын біле отырып, трактордың жалпы тіреу ауданын анықтау керек. Ол үшін табылған ауданды, яғни бір шынжыртабанның тіреу бөлігінің ауданын 2-ге көбейту керек. Трактордың массасын біле отырып, оған әсер ететін ауырлық күшін табады. Трактордың ауырлық күші мен оның тіреу аудандары бойынша трактордың топыраққа түсіретін қысымын анықауға болады. Ол үшін трактордың ауырлық күшін оның тіреу ауданын бөлу керек.
2.1.2. Сапалық есептерді шығару әдістемесі

2.1.3. Сандық есептерді шығару әдістемесі
Есептің шартын оқу. Текст анық, мәнерлі, асықпай оқылуы тиіс. Көптеген жағдайларда есептің шартын мұғалімнің өзі оқығаны жөн. Алайда тақтаға шақырылған оқушыларға да біртіндеп есептің шартын дауыстап оқуды үйреткен жөн. Мынадай әдіс те нәтижелі: мұғалім сыныпта шығаруға белгіленген есепті оқушылардың өздеріне зейін қойып оқып шығып, соңынан өз сөзімен мазмұнын айтып беруді ұсынады. Есеп шартының қысқаша жазылуы. Есептің толық тексін тақтаға да, оқушылардың дәптерлеріне де, әдетінше толық жазған жөн (есеп шартының жазылуы жөнінде кейінерек екжей-текжейлі айтылады). Есептің шартын қайталау. Есептің қысқаша жазылуы бойынша оқушылар оны қайталайды. Есеп шартын қайталау оқушылар есепті біле ме, оның шартын дұрыс түсіне ме, оны айқындауды мақсат етіп қояды. Ол үшін мұғалім кейбір оқушыларға оның мағынасын дәл жеткізе отырып, есеп шартының мазмұнын қайталауын ұсынады. Сызбаны, схеманы, суретті орындау. Көп жағдайларда есептерді шығарғанда сызбалар, схемалар немесе суреттеп пайдаланылады.бұл есептің шартын түсінуді және оны шешудің тәсілін табуды жеңілдетеді. Шарттың анализі. Есепті талдау кезінде ең алдымен оның физикалық мәніне, берілген есептерде қарастырылатын фиикалық үдерістер мен заңдарды түсіндіруіне, физикалық шамалардың арасындағы тәуелділікке көңіл аударылады. VII сыныптан бастап, қадам басқан сайын, шыдамдылықпен есептің дұрыс шешімін табу үшін есептің анализін жүргізу керек, өйткені бұл оқушылардың логикалық ойлауын дамытып, есептерді шығаруға саналы тұрғыдан қарауға тәрбиелейді. Сабақта есепті талдауды көбінесе ұжымдасқан түрде мұғалімнің оқушылармен әңгімесі түрінде өткізеді, оның барысында мұғалім өзара логикалық байланыста болатын мәселелерді талқылау нәтижесінде біртіндеп оқушыларды есептерді шығарудың неғұрлым тиімді әдісіне алып келеді. Кейде бір ғана есептің бірнеше нұсқаларын қарастыру пайдалы, оларды салыстырып және неғұрлым ұтымдысын алу керек. Оқушыларға есепті өз бетінше әбден саналы және негізделген пайымдауларды талап ете отырып, анализдеуге өнебойы үйретіп алу қажет.Есеп шығару. Есептің шартын талдаған соң оны шығаруға көшеді. Есеп шығаруды қысқаша түсіндірулермен қоса жүргізу қажет. Есептеуде ұтымды әдістермен, ал жазудың атауларын халықаралық бірліктер жүйесіне сәйкес қабылданған белгілеулерін қолданып жүргізген жөн. Жауабын тексеру және бағалау. Есептің шыққан жауабын тексеру қажет. Ең алдымен оқушылардың жауабының шындыққа сәйкес болуына назар аудару керек. Кейбір жағдайларда оқушылар есеп шығарғанда есептің шартына көріну сәйкес келмейтін, ал кейде қыйсыны келмейтін нәтижелер алады. бұл мынадан шығады: есептеу үдерісінде олар есептің нақты шартымен байланысты үзіп алады. осыдан қате шыққан жауаптың шалғайлығы оқушының назарынан тыс қалады. Бұл кемшілікті болдырмау үшін оларды алдағы күткен нәтижені «нобайлауға» немесе алдын ала есептеуді пайдалануға, сондай-ақ шыққан жауаптың реалдығы тұрғысынан сын-анализ және шығарылып отырған есептің шартына нәтиже сай ма, осыларға сын-анализ жасауға үйрету пайдалы. Оқушыларды жауаптың тәртібінсақтай бағалауды, тек математикалық тұрғыдан ғана емес, физикалық тұрғыдан да бағалай білуге үйрету қажет, мысалы, мына сияқты жауаптардың мағынасыздығын оқушылар бірден көруге тиіс: қандайда бір механизмнің ПӘК 100% артық, судың қалыпты жағдайдағы температурасы -тан аз немесе -тан көп темірдің тығыздығы .
Нәтижесінде м (метр) шығады, яғни ұзындықтың атау бірлігі, есептің шартына сай келетіннің өзі осы еді. Егер ізделінді шамаға сай емес атау шықса, онда бұл – есеп шешудің дұрыс еместігінің айғағы.
2.1. Эксперименттік есептерді шығару әдістемесі
Есептің қойылуы. Үстел үстінде тік бұрышты қаңылтыр қалбыр, таразы, ұсақ гирлер, масштабтық сызғыш, суы бар ыдыс, құм бар. Қалбырдың вертикаль қалыпта тұруын қамтамасыз ету үшін, оны суға салып жүргізген кезде, ішіне шамалы құм салып қояды. Қалбыр суға батырылған кездегі шөгу тереңдігін анықтау керек. Анализ. Қалбыр, оған әсер ететін ауырлық күші және құм судың кері итеруші күшіне теңгерілгенше, суға бата береді. Бұл жағдайда . Алайда, Архимед күші дене ығыстырып шығарған сұйықтың салмағына тең болғандықтан болады, мұндағы – қалбырдың батып тұрған бөлігінің көлемі, – судың тығыздығы. Батқан бөлігінің көлемі табанының ауданын (S) суға бату тереңдігіне (һ) көбейткенге тең. Демек, .
  • формуладан есепті шығару үшін құмы бар қалбырдың салмағын, судың тығыздығын және қалбыр табанының ауданын білу керектігі көрініп тұр.
Өлшеулер. Құмы бар қалбырдың Р салмағын динамометрдің көмегімен анықтайды. l ұзындығы мен a табанын өлшеп алады. табанының ауданын анықтайды: . Судың тығыздығы .Есептеулер. Табылған және S мәндерін (1) формулаға қоя отырып, қалбырдың бату тереңдігі һ-ты анықтаймыз, бұл жерде жуықтап есептеулер ережелерін қолданамыз. Тәжірибемен тексеру. Қалбырдың вертикаль қабырғасына тәжірибеде анықталып, есебі жүргізілген бату тереңдігін түсті сызықпен белгілейміз және қалбырды суы бар ыдысқа саламыз. Тәжірибе бату тереңдігі табылған мәнге сәйкес келетінін көрсетеді.
2.2. Оқушылардың лабораториялық жұмыстары
2.2.1. Лабораториялық жұмыстардың маңызы

2.2.2. Лабораториялық жұмыс формаларын ұйымдастыру
Фронталь лабораториялық жұмыстарда сыныптың барлық оқушылары жұмысты бір тақырыпқа орындайды және бірдей жабдықтармен пайдаланады. VII және VIII сынып оқушыларына физика бағдарламасы бойынша көзделген барлық лабораториялық жұмыстар осындай тәсілмен өткізуге есептелген.Фронталь лабораториялық жұмыстар бүкіл сабақ бойына есептелген ұзартылған және 5-10 минутқа есептелген қысқа уақыттық болуы мүмкін. Соңғысын кейде фронтальдық тәжірибелер деп атайды. Қысқа уақыттық болып мынадай жұмыстар өткізілуі мүмкін: ареометрмен сұйық тығыздығын анықтау, динамометрмен күшті өлшеу (VII сынып), электр тізбегінің әр түрлі тізбектеріндегі кернеулерді өлшеу (VIII сынып) және басқалары.
2.2.3. Фронталь лабораториялық сабақтарды ұйымдастыру және өткізу әдістемесі
Лабораториялық жұмыстарды жоспарлай отырып, мынаны еске алған жөн: программада лаборториялық жұмыстар тақырыптың соңында көрсетілген, бірақ бұл міндетті түрде тақырыпты түгел оқып үйренгеннен соң қою керек деген сөз емес. Қандай да бір жұмыстың қойылу уақыты, оның оқу үдерісіндегі орны бәрінен бұрын осы лаборатоиялық жұмыстың алдына қойған мақсатымен анықталады.Кейбір жағдайларда сабақтың тақырыбын оқып үйренуді лабораториялық жұмысты орындаудан бастаған жөн, сонан кейін қорытындыға немесе заңның тұжырымдамасына көшеді. Бұл жағдайда жаңа материалды түсіндіруді лабораториялық жұмыстың нәтижесі негізінде құрады. Мәселен, VIII сыныпта «Кристалл денелердің балқуы» тақыры бойынша түсіндіру жүргізуге болады.Лабораториялық жұмыстарды ойдағыдай өткізу үшін физика кабинетіне типтік лабораториялық құрал-жабдықтар саны жұмыстарды орындау кезінде 1-2 оқушыға бір комплектіден келетіндей болуы қажет. Тек осы жағдайда ғана лабораториялық сабақтарды өткізуді жоғары дәрежеде қамтамасыз етуге болады және оқушылар олардың орындалу барысына көңілдері толғанын сезінеді. Фабрикадан шыққан жабдықтармен қатар, көптеген жұмыстарда қолдан жасалған жабдықтарды пайдалануға болады. Мысалы, «Көлбеу жазықтықтың бойымен денені көтеру кезіндегі ПӘК-ін анықтау» (VII сынып) деген лабораториялық жұмысты орындау үшін трибометр қолданылады. Оны мектеп шеберханаларында жасауға әбден болады.Лабораториялық жұмыстардың мазмұнын оқушылар шапшаң түсініп және оларды сапалы орындай алуы үшін, олар осы жұмыстарға қатысты теориялық материалды жақсы білуі қажет. Сондықтан мұғалім сәйкес материалды қайталауды алдын ала жоспарлауы тиіс. Өтілген материалды пысықтау үшін қажетті жұмыстарды дайындауда оқушыларға өз бетінше қайталауға қажетті мәселелерді дер кезінде көрсетіп беру керек, сондай-ақ олармен физика курсының сәйкес бөлімдерінен бірқатар есептер шығару керек.Кіріспе әңгіменің мақсаты оқушылардың лабораториялық жұмыстарды саналы орындауға дайындығын айқындау, ал оған материал бойынша жаппай сұрауды өткізу арқылы қол жеткізіледі, бұл білім жұмысты сапалы орындау үшін қажет. Одан кейін жұмыстың мақсаты тұжырымдалады және оның орындалу барысы (жоспар) талқыланады. Осыған байланысты приборлармен, материалдармен жұмыс істеу ережелері туралы, сондай-ақ есепті әзірлеу туралы қысқаша нұсқаулар беріледі. Лабораториялық жұмыстарды орындауға мұндай дайындық әсіресе, VII сыныпта қажет, өйткені бұл кезде оқушылардың лабораториялық жұмыстарды орындауға арналған біліктері мен дағдылары әлі жеткілікті болмайды. Әрі қарай кіріспе әңгімеде тек қана жұмыстардың мақсаты түсіндірілетін лабораториялық жұмыстардың түрін де өткізуді практикаға енгізу керек. Жұмыстың орындалу тәртібін оқушылар өз бетінше анықтайды.Оқушылармен экспериментті орындау. Лабораториялық жұмысты орындауға кірісе отырып, оқушылар приборлармен танысады, қажетті нәрселердің бәрі үстелде бар ма, соны тексереді. Оның соңынан тағайындалған жоспарға сәйкес олар өз бетінше тәжірибелер мен өлшеулер жүргізіледі, өлшеулердің нәтижесін кестеге жазады. Жұмыс нәтижелерінің дәлдігін арттыру үшін бір шаманы өлшеуді бірнеше (3-5) қайтара жасап, оның орташа мәнін табуды ұсынған жөн.

50-ден астам пәндер бойынша материалдарды тегін жүктеп, сабақ барысында қолдануға болады

Сертификатты жеке кабинеттегі жетістіктерім бөлімінен жүктеп алуға болады

Материалды сайттан тегін жүктеу

Материал ұнаса парақшаңызға сақтап қойыңыз!

Өз пікіріңізді қалдыру үшін тіркелу қажет.

Ұстаздар үшін өте жақсы сайт.