Орта мектептің 9-сыныбында динамика тарауын оқыту әдістемесі

Тақырыбы : Орта мектептің 9-сыныбында динамика тарауын оқыту әдістемесі

Мазмұны

	Кіріспе	3
І.	Мектеп физика курсында динамика тарауын оқытудың теориялық негіздері	7
1.1.	Инерциялық санақ жүйелері	7
1.2.	Салыстырмалылық принципі	8
1.3.	Бүкіләлемдік тартылыс заңы	9
1.4	Дененің салмағы. Салмақсыздық	12
ІІ.	Ньютон заңдарын оқып-үйрену әдістемесі	14
2.1.	Қозғалыс зандарына тарихи, ғылыми әдістемелік талдау жасау.	14
2.2.	«Масса» ұғымын енгізу	17
2.3.	«Күш» ұғымын қалыптастыру	18
2.4.	Ньютон заңдарын оқыту әдістемесі	21
ІІІ.	Орта мектепте динамика тарауын оқыту барысында инновациялық технологияларды пайдаланудың тиімділігі	26
3.1.	Оқытудың жаңа технологиясын пайдалану-сапалы білім негізі.	26
3.2.	Зерттеу жұмыстарының іс – тәжірибедегі нәтижелері	28
	Қорытынды	39
	Пайдаланылған әдебиеттер тізімі	40

Кіріспе

Жалпы білім беретін орта мектепте механика төрт бөлімнен тұрады: кинематика негіздері, динамика негіздері, сақталу заңдары, механикалық тербелістер мен толқындар.

Кинематикада бірқалыпты және бірқалыпты үдемелі қозғалыс, қисық сызықты қозғалысты және оның сипаттамаларын окып үйренеді. Негізгі ұғымдар: материялық нүкте, траектория, механикалық қозғалыс, орын ауыстыру және жол, санақ жүйесі, координата, жылдамдық, үдеу, период, жиілік, амплитуда, бұрыштық жылдамдық, бұрыштық үдеу, циклдік жиілік енгізіледі. Орын ауыстыру, жылдамдық, үдеу ұғымдарын қалыптастырған кезде басты назар, олардың векторлық шамалар екеніне көңіл аударылады. Дененің түзу сызықты қозғалысында жылдамдық және үдеу бip тузудің бойымен бағытталып, олар алгебралық түрде алып немесе қосылады. Ал, дене қисық сызықты қозғалғанда бұл шамалардың векторлық сипаттамасы толық ашылып қалыптастырылады.

Жалпы білім беретін орта мектепте қозғалысты сипаттайтын жылдамдық және үдеу негізгі ұғым ретінде енгізіледі. Санақ жүйесін таңдап алып, егерде жылдамдық және үдеу нөлге тең болса, онда дене тыныштықта; жылдамдық тұрақты, ал үдеу нөлге тең болса, онда дене бірқалыпты түзу сызықты қозғалыста; үдеу тұрақты, ал жылдамдық уакыт бірлігінде бipдей шамаға артып отырса, онда дене бipқалыпты үдемемі қозғалыста, үдеу тұрақты, жылдамдық уакыт бірлігінде бірдей шамаға кемісе, онда дене бірқалыпты баяу қозғалыста және т.с.с. қозғалыста болады. Сонымен бipгe қозғалыстың формулалары және графиктері беріледі.

Динамика бөлімінде денелердің өзара әcepi қарастырылып, алдымен Ньютонның біріншi заңын қарастырып, қозғалысты сипаттайтын негізгі динамикалық санақ жүйелерінің сипаттамалар масса, күш, инерциялық санақ жүйелері қалыптастырылады. Ньютонның екінші заңы масса, үдеу, күштің арасындағы тәуелділік беріледі. Егерде денеге бірнеше күш әсер етсе, дене сол қорытқы күштің әсерінен қозғалады. Ньютонның үшінші заңы - әсер және қарсы әсер заңы оқытылады. Механикада жалпыланған, практикада және экспериментте дәлелденген Ньютон заңдары негізгі заңдар болып табылады. Сондықтанда оларды алдымен тұжырымдап, содан кейін экспериментте жасап көрсетіледі[1].

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].

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.

Оқушыларды қазіргі заманғы ақпараттар ағымының жеделдеп артуымен техника дамуы жағдайындағы өмірге дайындауда және олардың дүниетанымын қалыптастыруда мектепте физиканы жалпы білім беретін пән ретінде зерделеудің үлкен мәні бар. Қоғам өмірінің барлық саласына дерлік компьютерлер енуде, денсаулық сақтау, тамақ өнеркәсібі, құрастыру, күрделі ғылыми, өндіріс, әскери құрал-жабдықтарды жасау мен өңдеу сияқты адам қызметінің көптеген салаларына үнемі өзгеру үстіндегі жаңа технологиялар қарқынды енгізілуде, көптеген мамандықтар лазерлермен, роботтармен байланысты. Сондықтан физика сияқты іргелі ғылымның негіздерімен қаруланудың оқушылар үшін шешуші мәні бар.

Бүгінгі таңда еліміздегі және әлем кеңістігіндегі физикалық білім берудің басым бағыттары ретінде:

• оқушыларды іргелі физикалық теориялардың негіздерімен таныстыру, игерілген білімдерін бақыланатын құбылыстар мен процестерді түсіндіруге қолдана алу біліктілігін қалыптастыру;

• оқушылардың ғылыми ойлауын және дүниетанымын, әлемнің ғылыми бейнесін қалыптастыру;

• оқушыларды болашақ кәсіпті таңдап алуға дайындау, олардың шығармашылық қабілеттіліктерін дамыту, білім алуға ынталандыру, қазіргі заманғы өркениеттегі физиканың рөлін ашу;

• оқушылардың ақпаратты сын көзімен ой елегінен өткізе алу, түсіндіре алу, түрлендіре алу, игеру, оның ғылыми сапасын бағалай алу сияқты қабілеттіліктерін дамыту болып табылады.

Физиканың білім берудің бұл мақсаттарына жетудегі мүмкіндіктері жеткілікті, ол оның қоршаған ортаны, қоғам өмірінің әлеуметтік-экономикалық және мәдени өмірін танып-білудегі мәнімен анықталады.

Қазақстан Республикасы 2015 жылға дейінгі білім берудің дамуы тұжырымдамасына, білім беру стандартына сәйкес барлық оқушылар үшін негізгі мектеп міндетті болып табылатындықтан, физика курсының логикалық межеде аяқтағандық сипаты болады, яғни оған физиканың «Механика» бөлімінен бастап, атомдық және атом ядросы физикасына дейінгі бөлімдер, сондай-ақ астрономияның негіздері де кіреді. Сондықтан негізгі мектепте қарастырылатын физикалық теориялар мен ұғымдардың аясы да кеңейе түседі.

Физика – жеке тұлғаның ақыл-ой қабілетінің көзін ашу және оның үздіксіз дамуы мен жетілуін қамтамасыз ететін пәннің бірі. Бірақ, қазір техниканың өрлеу кезеңінде физика пәнінің мұғалімдері оқушылардың пәнге деген қызығушылығының төмендегенін айқындайды.

Бұған қазіргі материалы өте қиын және кемшілігі мол оқулықтар кінәлі. Ал физиканың өзі жоғары сыныптарға өту барысында түсініксіз, қызықты емес пәнге айналды. Осы қызық және қажетті, бірақ қиын пәнді балалар жақсы көріп, қажетті екенін түсінуіне қандай жағдай жасау керек? Білім беру ісін ізгілендіру туралы жиі айтылуда. Бұл көкейкесті мәселе. Бұл сұрақтың шешімін табу мақсатында мен ғылыми жұмысымда қызығушылықты арттыру әдістемелерін ұсынып отырмын. 

Ғылыми жұмыста мектептегі физика курсының динамика тарауын оқыту және тәрбиелеу теориясы мен әдістемесінің жалпы және жеке мәселелері қарастырылған. Әдістемелік жағынан әр сабақты оқыту әдістемесін беру емес, негізгі материалды оқып-үйрену әдістемесіне көңіл бөлінеді. Болашақ мұғалім мектептегі физика курсының мазмұны мен құрылымын білуі, білім беру және тәрбиелеудің міндеттерін түсініп, әр түрлі әдістемелік әдіс-тәсілдерді ескере отырып, курстың негізгі сұрақтарын дамыта оқыту әдісін қолдана білуі қажет.

І. Мектеп физика курсында динамиканы оқытудың теориялық негіздері

1. Инерциялық санақ жүйелері

Дене жылдамдығының өзгеруі туралы оның қозғалысының қандай да бір санақ жүйесіне қатысты қарастырғанда ғана айта аламыз: «Ондай инерция заңы барлық санақ жүйелерінде орындала ма?» деген сұрақ туады.

Инерция заңы орындалмайтын санақ жүйелері болады екен. Мұндай санақ жүйелерінде дененің қозғалыс жылдамдығы өзара әрекеттесуден ғана емес, сол жүйенің үнемі қозғалысынан да туындай алады. Ондай санақ жүйелері инерциялық емес санақ жүйелері деп аталады.

Бұл үшін кенет тежелген пойыз вагоны ішіндегі жолаушыға назар аударайық. Пойыздың қозғалысы кезінде вагонға қатысты қозғалмай отырған жолаушы ол тежелген кезде оны әлдене вагонның қозғалыс бағытында қозғалуға мәжбүр еткендей болады. Өзінің орнында қалуы үшін жолаушыға әрекет етуге тура келеді. Тежелген пойызбен байланысқан санақ жүйесіндегі жолаушыға бұл үдеуді тудыратын басқа денелердің әрекеті болмаса да, оның үдемелі қозғалысы байқалады. Бұл вагонмен байланысқан санақ жүйесінде Ньютонның бірінші заңының орындамайтынын көрсетеді[3].

Сонымен, Ньютонның бірінші заңы инерциялық санақ жүйесі деп аталатын жаңа ұғымды енгізуге мүмкіндік береді.

Денеге басқа денелер әрекет етпегенде немесе олардың әрекеті теңгерілгенде, дене бірқалыпты және түзусызықты қозғалатын (немесе тыныштық күйін сақтайтын) санақ жүйесі инерциялық санақ жүйесі ретінде алынады.

Алайда идеал инерциялық санақ жүйелерінің болуы мүмкін емес, өйткені олардың әрқайсысы міндетті түрде басқа санақ жүйелерімен әрекеттеседі. Сондықтан қарастырылатын мәселелер ауқымында инерциялық деп есептелетін санақ жүйесін көрсету қажет болады.

Біз, жер тұрғындары, күнделікті өмірдегі іс-әрекетімізде денелер қозғалысын, әдетте, жер бетіне қатысты қарастырамыз. Жермен байланысқан санақ жүйесінде дененің жылдамдығы оған басқа денелердің әрекет етуі арқылы өзгеретінін білеміз. Бұл санақ жүйесіне қатысты тыныштық күйінде болған бірде-бір дененің жылдамдығы күштің әрекетінсіз өзгермейді. Бұдан: «Жермен байланысқан санақ жүйесін инерциялық санақ жүйесі деп есептеуге болады» деген қорытынды шығарады. Егер жермен байланысқан санақ жүйесін инерциялық деп есептейтін болсақ, онда оған қатысты тұрақты жылдамдықпен қозғалып келе жатқан кез келген санақ жүйесін инерциялық санақ жүйесі деп қарастыруға болады. Жерге қатысты бірқалыпты және түзусызықты қозғалып келе жатқан пойыз оның мысалы бола алады. Алайда пойыз өзінің қозғалыс жылдамдығын арттырғанда немесе азайтқанда, яғни болғанда, онымен байланысқан санақ жүйесі инерциялы болмайтынын ескерген жөн.

Жердің тәуліктік және жылдық қозғалысы маңызды орын алатын астрономиялық бақылаулар үшін жерді инерциялық санақ жүйесі деп қарастыра алмаймыз. Тәжірибелер жеткілікті дәлдікпен координаталар басы күн центрімен байланысқан және осьтері жұлдыздарға бағытталған санақ жүйесін – гелиоцентрлік санақ жүйесін инерциялық санақ жүйесі деп есептеуге болатынын көрсетіп отыр. Әрине, гелиоцентрлік санақ жүйесі де идеал инерциялық санақ жүйесі болып табылмайды. Өйткені күн де ғалам центріне қатысты орбита бойымен айналады[4].

2. Салыстырмалылық принципі

Механиканың ең маңызды принциптерінің қатарына алғаш рет Г.Галилей тұжырымдаған салыстырмалылық принципі жатады. Кейінірек И.Ньютон оны механиканың басқа заңдарының жүйесіне енгізді. XX ғасырдың басында А.Эйнштейн осы принцип негізінде салыстырмалылықтың жаңа теориясын қалады.

Галилейдің салыстырмалылық принципіне сәйкес барлық инерциялық санақ жүйелеріндегі механкалық құбылыстар бірдей жүреді. Басқаша айтқанда, барлық инерциялық санақ жүйелері бірдей құқылы.

Ал бұл қандай инерциялық санақ жүйесі таңдап алынса да, бастапқы шарттар бірдей болғанда, олардағы кез келген механикалық процестер бірдей жүріп жататынын білдіреді. Мысалы, тұрақты жылдамдықпен қозғалып келе жатқан вагон ішіндегі денелер қозғалысын бақыласақ, нәтиже дәл жердегідей болады: бақылаушы отырған орындық сол орында қалады, үстел үстінен құлаған нәрсе вагон еденіне түседі, оның вагон еденіне түсу уақыты сондай биіктіктен дененің жерге түсу уақытына тең болады. Жолаушылардың іс-әрекетінде де ешбір өзгешелік байқалмайды. Егер жолаушы терезеге қарап отырып, қозғалмайтын санақ жүйелері ретіндегі, мысалы, ағаштарды көрмесе, пойыздың бір орында тұрғаны немесе келе жатқаны туралы сенімді түрде ештеңе айта алмаған болар еді. Демек, қандай да бір инерциялық санақ жүйесінің ішінде жүргізілген бақылаулар арқылы ол жүйенің қозғалысын анықтау мүмкін болмайды[5].

Салыстырмалылық принципі барлық инерциялық санақ жүйелерінде механикалық құбылыстардың бірдей жүріп жататынын тұжырымдайды, бірақ бұдан бұл жүйелердегі барлық механикалық шамалар тең болады деп ұйғара алмаймыз. Мысалы, құлап келе жатқан доптың жерге және қозғалып келе жатқан машинаға қатысты траекториялары әр түрлі болады. Сол сияқты ұшып бара жатқан құстың «өзен жағасы» санақ жүйесінде өлшенген жылдамдығы өзенде ағып бара жатқан «сал» жүйесінде өлшенген жылдамдықтан ерекшеленеді. Бірақ біз жылдамдықты шын, ал екіншісін жалған деп айта алмаймыз. Өйткені бір санақ жүйесінен екінші бір санақ жүйесіне ауысқанда дененің жылдамдығы, оның орын ауыстыруы, тіпті траекториясы сияқты қозғалысты сипаттайтын шамалардың өзгеруі мүмкін. Алайда бұл инерциялық санақ жүйелеріндегі қозғалыс заңдары өзгермейді[6].

3. Бүкіләлемдік тартылыс заңы

Денелердің ерекше бір механикалық қасиеттеріне олардың өте алыс аралықтан бірін-бірі тартатын қабілеті жатады. Шексіз әлем кеңістігінде де, жерде де кез келген денелердің арасында әрекет ететін өзара тартылыс күшін бүкіләлемдік тартылыс күштері немесе гравитациялық күштер деп атайды. Гравитациялық күштер денелердің қандай күйде екеніне байланысты болмайды, әрі олардың әрекетіне ешнәрсе бөгет бола алмайды. Бүкіләлемдік тартылыс – әлемде өз билігін жүргізетін әмбебап күш. Бұл ақиқат бізге И.Ньютон арқылы мәлім болды.

Бізге жеткен аңыз бойынша, алма ағашының көлеңкесінде жел екпінінен алманың жерге үзіліп түскенін ойлана бақылап отырған Ньютонға әлемдегі барлық денелердің арасында өзара тартылыс күшінің бар болуы туралы ой келген екен дейді. Ньютонның айтқан әзілі бойынша, оның басына құлап түскен алма қажетті формуланы қорытып шығаруына себепші болған.

Алайда Ньютон бүкіләлемдік тартылыс күшінің бар болуының қатаң дәлелденуін және тартылыс күшінің неге тәуелді болатынын анықтау үшін 20 жыл бойы тынбай еңбектенгенін айтып кеткеніміз жөн.

И.Ньютонға дейін де тек жер ғана өзіне барлық денелерді тартып қоймайтынын, күннің де өзіне планеталарды тартатыны белгілі болатын. Оның үстіне, И.Кеплер (1571-1630), кецінірек Р.Гук (1635-1703) және т.б. ғалымдар екі дененің арасындағы тартылыс күші олардың ара-қашықтығының квадратына кері пропорционал екені туралы болжам айтқан болатын. Алайда тек болжам ұсынып қоймай, бақылау қорытындысымен сәйкес келетін теориялық түрде дәлелденген нәтиже алу керек. Дәл осы мәселені И.Ньютон шешкен еді. Ол И.Кеплер ашқан планеталар қозғалысының заңдарын пайдалана отырып, бүкіләлемдік тартылыс заңын ашты.

Алғашқыда Ньютон жер шары өзінің бетінде туғызатын үдеуі мен жердің жеткілікті алыс R қашықтықтағы денеге туғызатын үдеуінің арасындағы айырмашылық қандай екенін анықтау қажет деп есептеді. Былайша айтқанда, ол: «Айдың үдеуі мен ағаш бұтағынан үзіліп түскен кездегі алманың алатын үдеуінің арасындағы айырмашылық қандай болуы тиіс?» деген сұраққа жауап іздеді.

Бұл айырмашылықты анықтау үшін айдың жерді айналу периодын және жердің айға дейінгі қашықтықты білуі қажет болады. Ньютонға бұл мәліметтер: Айдың жерді айналу периоды және жердің айға дейінгі қашықтық R=384000км екені белгілі болатын. Осы мәліметтерді центрге тартқыш үдеуді анықтауға арналған формуласына қойсақ,

(1.1)

болады. Бұл табылған шама еркін түсу үдеуінің мәнінен шамамен есе аз. Арақашықтықтың 60 есе артуы үдеудің есе азаюына әкеледі. Бұдан жердің дене қозғалысына туғызатын үдеуі жердің центрінен алыстаған сайын азая беретіні байқалады. Жердің тарту күші тудыратын үдеу жер мен дене арақашықтығының квадратына кері пропорционал өзгеретіндіктен, олардың тартылыс күші де нақ солай болады:

(1.2)

Ньютон ауырлық күші денелердің массасына пропорционал екеніне сүйене отырып, өзара әрекеттесетін денелердің тартылыс күші олардың массаларының көбейтіндісіне пропорционал болуы тиіс деген пікірге келді. Шынында да, өзара әрекеттесуге кем дегенде екі дене қатысады. Ньютонның үшінші заңына сәйкес, олардың әрқайсысына модульдері бойынша бірдей тартылыс күші әрекет етеді. Сондықтан Ньютон бұл күштердің әрқайсысы тартылатын екі дененің массасына да пропорционал болуы тиіс деп есептеді:

Сонымен, жоғарыда аталған байланыстардан екі дененің бір – біріне тартылыс күші:

(1.3)

болатыны анықталды.

И. Ньютон 1687ж. бүкіл әлемдік тартылыс заңын былай тұжырымдады:

Екі дене бір – біріне массаларының көбейтіндісіне тура пропорционал, ал арақашықтықтарының квадратына кері пропорционал күшпен тартады:

(1.4)

мұндағы G-гарвитациялық (латынша gravitas – «ауырлық» деген сөзді білдіреді) тұрақты деп аталатын әмбебап тұрақты шама. Ол сандық мәні жағынан бір – бірінен 1м қашықтықта орналасқан, әрқайсысының массасы 1кг болатын екі дененің тартылыс күшіне тең.

Гравитациалық тұрақтының сан мәнін лабораториялық жағдайда бірінші рет 1798 жылы ағылшын ғалымы Генри Кавендиш сезгіштігі аса жоғары бұралатын таразылардың көмегімен анықтаған болатын. Серпімді жіпке ілінген жеңіл өзектің екі жағына массалары m болатын кішкене бірдей екі шар арқылы теңестіріледі. Бұл шамалардың жанына әрқайсысының массасы М болатын ауыр екі шар қойылды. Шарлар жақындатылған кезде оптикалық құралдардың көмегімен өзектің бұралғаны байқалған. Өзек ілінген жіптің шкаладағы бұралу бұрышы бойынша тиісті есептеулерден кейін шарлар арасындағы тартылыс күші анықталады. Осылайша (мұндағы m және M сәйкес кіші және үлкен шамалардың массалары, R – олардың арақашықтығы) формуласына енетін барлық шамалардың тәжірибеде анықталған мәндеріне сүйеніп, гравитациялық тұрақтының сан мәні анықталған: . Гравитациалық тұрақтының мәні өте аз шама болғандықтан массалары кішігірім денелердің тартылысы да өте әлсіз болады. Сондықтан бізді қоршаған денелердің өзара тартылысын байқаймыз. Мысалы, бір – бірімен 1м қашықтықта орналасқан әрқайсысының массасы 1 кг болатын екі дене бір – біріне –ға тең күшпен тартылады. Ал массалары үлкен аспан денелері үшін тартылыс күші елеулі мәнге ие болады. Осылай жер мен ай бір-біріне күшпен тартылады.

Бүкіләлемдік тартылыс заңын өрнектейтін формула бойынша есептеулер денелердің арақашықтығы олардың өлшемдерімен салыстырғанда әлдеқайда үлкен болатын, яғни материялық нүктелер үшін ғана дұрыс болады.

Бүкіләлемдік тартылыс заңы Ньютонға қазіргі заманғы аспан механикасының – планеталарының қозғалысы туралы ғылымның негізін қалауға мүмкіндік туғызады. Бұл заңның көмегімен астрономиялық бақылау нәтижесі бойынша аспан денелерінің орны және қозғалысы өте үлкен дәлдікпен анықталады. Осылай, Нептун планетасының орны мен өлшемдері анықталған болатын. Ньютон осы заңның көмегімен теңіздің тасуы мен қайту құбылысын түсіндірді. Қазіргі кезде бұл заң жердің жасанды серіктері мен планетааралық аппараттардың қозғалысын есептеуге де қолданыс тауып отыр.

Масса – гравитация өлшемі. Бүкіләлемдік тартылыс заңынан барлық денелердің бір-біріне тартылатыны анықталады. Ал тартылыс күші дененің массасымен анықталатындықтан, масса тартылыс өлшемі болып табылады. Алайда, Ньютонның екінші заңын тұжырымдай отырып, масса дененің инерттілігінің сандық сипаттамасы болып табылатынын анықтаған болатынбыз[7]. Гравитациялық және инертті массалар әртүрлі физикалық шамалар болып табылады. Олардың теңдігі жүргізілген тәжірибелер арқылы анықталған. Тек А. Эйнштейн қалаған салыстырмалылықтың жалпы теориясында ғана тартылыстың жаңа теориясының негізіне гравитациялық және инертті массалардың теңдігі алынды. Сонымен, масса бір мезгілде денелердің әрі инерттілік, әрі гравитациялық қасиеттерінің сандық сипаттамасы болып табылады.

1.4. Дененің салмағы. Салмақсыздық

Жан – жағымызға көз жүгіртіп қарасақ, жер бетінен қандай да бір биіктіктегі денелер тіреудің үстінде орналасатынын немесе аспаға ілініп тұратынын байқамаймыз. Үстел, орындық, төсек, ыдыс-аяқ бәрі тіреулер. Жер бетінің өзі де ондағы бардық денелер үшін негізгі тіреу болып табылады. Осы тіреу үстінде жатқан денелер жерге тартылуы салдарынан оны басып қысады. Осы себептен де аспанға ілініп қойған дене оны созады.

Дененің жерге тартылуы салдарынан оның тірекке немесе аспаға әрекет ететін күші дененің салмағы деп аталады[8].

Ньютонның үшінші заңына сәйкес салмақ пен тіреудің реакция күші (серпімділік күші) табиғаты бірдей болып келетін әрекет пен қарсы әрекет күштері, . Егер тіреудің реакция күші табылса, онда дененің салмағын да анықтай аламыз, өйткені P=N болады.

Тіреу үстіндегі немесе аспаға ілінген дене үшін Ньютонның екінші заңын жасайық:

немесе .

Ал екенін ескерсек, онда:

(1.5)

Егер дене тіреу үстінде оған қатысты тыныштық қалыпын сақтап немесе аспанға ілініп тұрса, онда болатындықтан, , ал бұдан . Сондықтан күнделікті қолданыста салмақ пен ауырлық күшін жиі шатастырады. Сонымен, үдеу болған жағдайда горизонталь жазықтықтағы дененің салмағы ауырлық күшіне тең.

Алайда ауырлық күші денеге, ал салмақ тіреуге немесе аспаға түсірілетін және табиғаты әртүрлі күштер болып табылатынын ескерген жөн.

Кей жағдайларда дене тіреуімен бірге үдеу ала қозғалады. Онда (1) теңдік келесі түрде жазылады: .

Бұл теңдеудің Оу осіне проекциясын жазайық: проекциясының таңбасы дене үдеуінің бағытына байланысты болады. Егер үдеу жоғары қарай бағытталған болса, , ал төмен қарай бағытталған болса, онда .

Дене тіреуімен бірге вертикаль жоғары қарай қозғалған жағдайда дененің салмағы оған әрекет ететін ауырлық күшінен артық болады. Бұл жағдайда дене салмағының модулі

түрінде жазылады.

Тіректің немесе аспаның үдемелі қозғалысынан туындайтын дене салмағының артуын асқан салмақ дейді.

Асқын салмақ жағдайында адамның ішкі органдары да өзінің салмағын арттырады. Мұндай кездері адам аурырлықты сезінеді, ал төтенше асқын салмақ адам денсаулығына зиянды. Асқын салмақ, мысалы, ғарыш кемесінің жер бетінен көтерілу сәтінде пайда болады. Бұл кезде ғарыш кемесінің a үдеуі g еркін түсу үдеуінен бірнеше есе артады. Сол сияқты ұшақты төменгі «өлі тұзақтан» тік шүйілуден алып шығарда, ұшқыш та асқын салмаққа тап болады. Өйткені траекторияның мұндай бөлігінде ұшақ шеңбер доғасы бойымен еркін түсу үдеуінің бағытына қарама – қарсы бағытталған үдеуімен қозғалады. Ол кезде ұшақтың салмағы ) болады да, қалыпты салмағы қосымша шамасына артады. Асқын салмақты қатынасымен бағалауға болады. Жаттыққан ұшақтар, ғарышкерлер салмағының есеге дейінгі артуына шыдай алады.

Сондықтан олар асқын салмақ жағдайында жұмыс істеу үшін арнайы дайындық курсынан өтеді. Ал бір мезет байқалатын байқалатын асқын салмақты әрқайсыларының дене шынықтыру сабағында, демалыс саябағындағы аттракциондарда, лифтімен көтеріле бастаған кезде, жеңіл машинамен жолдың ойыс бөлігінен өткен кезде бастан кешіресіңдер.

Дене модулі бойынша еркін түсу үдеуінен аз болатын және вертикаль төмен қарай бағытталған үдеумен қозғалатын жағдайда дененің салмағы ауырлық күшінен аз болады. Салмақтың азаюын қатынасы бойынша (a<g болғанда)бағалай аламыз.

Ал дене еркін түскен кезде және . Дене бұл кезде салмақсыздық күй кешеді. Дене тіреуді қыспайды, өз кезінде оған тіреудің де реакция күші әрекет етпейді. Денеге тек ауырлық күші әрекет етеді.

Дененің салмағы нөлге тең болатын дененің күйі салмақсыздық деп аталады.

Мысалы, тұғырдан суға секірген жүзгіш, ұшақтан секірген парашютші салмақсыздық күй кешеді[3].

Ғарыш кемесінің орбита бойымеен қозғалысы кезінде де салмақсыздық күйі туындайды. Кеме де, оның ішіндегі денелер де бірдей үдеумен қозғалады. Кеме ішіндегі жағдай жердің өмірден көп ерекшеленеді: адамның бұлшық еттері босаңсиды, архимед күші, конвекция пайда болмайды. Салмақсыздық күйінің адам организміне теріс ықпалын азайту мақсатында ғарышкерлер жерде де, кеме ішінде де жаттығады. Ғарыштық сапарлар адам салмақсыздық күйі жағдайында да ойдағыдай жұмыс жасай алатынын көрсетіп отыр.

ІІ. Ньютон заңдарын оқып-үйрену әдістемесі

2.1. Қозғалыс заңдарына тарихи ғылыми әдістемелік талдау жасау

Механикада күштерді (гравитациялық, серпімділік, үйкеліс) оқып үйренгенде дене қозғалысындағы олардың өзара әсерін анықтайды.

Бүкіләлемдік тартылыс заңын оқып үйренгеннен кейін, дененің ауырлық күшінің әсерінен қозғалысын қарастырады. Аспан денелерінің қозғалысы түсіндіріліп, бірінші ғарыштық жылдамдық есептелінеді. Аспан денелерінің массасы анықталады.

Жаратылыстану-математика бағдарлы мектепте физика пәні тереңдетіліп оқытылса, онда механиканың тура және кері есептері қарастырылады. Механиканың тура есебі кез келген уақыт мезетіндегі механикалық күйін (координаталарының уақытқа тәуелділігін) анықтау. Механиканың кері есебі денеге әсер ететін күштерді (яғни берілген дене координаталарының уақытқа тәуелділігіне қарап, оларға әсер ететін күштерді) анықтау.

Серпімділік күші және Гук заңы түсіндіріліп, салмақ ұғымы серпімділік күшінің мысалы ретінде енгізіледі. Күштерді оқып-үйрену үйкеліс күшімен, үйкелі коэффициенті және үйкеліс күшінің әсерінен дене қозғалысының жылдамдығының өзгеруімен аяқталады[9].

Механикада күштерді оқып үйренгенде оқушылардың практикалық жұмыстарына көп көңіл бөлу керек. Мұнда мынадай зертханалық және практикум жұмыстары: 1) Горизонталь лақтырылған дененің қозғалысын зерделеу (9 сынып); 2) Серіппенің деформациясын зерделеу (9 сынып) жасалынып талданады.

Өзара әсер ұғымы — ғылымдағы маңызды ұғымдардың бірі. Әр түрлі өзара әсерлер материялық әлемдегі барлық өзгерістердің себепкері.Ал динамикада денелердің өзара әсерлесуін қарастыратын барлық қозғалыс зандарының бір-бірімен тұтас байланысын көреміз (1-сұлба).

1-сұлба

Қозғалыс туралы грек ғалымы Аристотельдің еңбектерінде "Денеге басқа дене немесе күш әсер еткенде ғана қозғалады" деген тұжырым үстем болып келді. Механиканы жаңа оқып үйренуге кіріскен кез келген оқушы да осылай ойлайды. Бұл түсінікті де, себебі Аристотельдің көзқарасы күндегі көріп жүрген тәжірибеден алынған. Оқушыларға денелердің тек қана тыныштықта болады деген пікірдің дұрыс еместігін итальян ғалымы Галилео Галилей көрсетті. Галилей дененің тыныштық күйін немесе бірқалыпты қозғалысын қарастырып, дене сыртқы әсер болмағанда тыныштық күйде немесе түзу сызықты бірқалыпты қозғалыста болатынын, көлбеу жазықтағы шарлардың қозғалысын зерттеп қорытындылады.

1686 ж. ағылшын физигі және математигі Исаак Ньютон Галилейдің қорытындыларын жалпылап инерция заңын тұжырымдады.

Инерция заңына (немесе Ньютонның бірінші заңы) сәйкес денеге басқа денелердің әсері теңгерілген болса, онда ол үдеусіз қозғалады.

Ал, дене үдемелі қозғалыста болса, онда әсері сол үдеудің пайда болуына себепші басқа денені көрсетуге болады.

Демек, денелердің үдемелі қозғалысқа түсуінің себебі, оған басқа дененің әсер ететіндігінен деп айтуға болады.Өзара әсерге екі дененің де қатысатынын оқушыларға ескерту қажет.

Денелердің өзара әсерлесуі кезіндегі үдеулерінің модулъдерінің қатынасы әрқашанда тұрақты болады. Мысалға әр түрлі тәжірибелерді (алюминий және болаттан жасалған арбашалармен, өлшемдері бірдей алюминий және болат цилиндрлер кигізілген центрден тепкіш құралмен және т.б.) жасай отырып түсіндіріледі[10].

Бұл тәжірибелерден әсерлесу уақыты t бірдей болса да, олардың алатын үдеулерінің модульдері әртүрлі болатынын көруге болады. Үдеуін аз мәнге өзгерткен дене инертті деп аталады. Яғни, кез келген дене өз жылдамдығын өзгерту үшін белгілі бір уақыт керек.Қандай да болмасын дене өзара әсерлесу кезінде жылдамдығын лезде өзгерте алмайды. Бұл дененің инерттілік қасиеті деп аталады. Дененің инерттілік қасиеті массамен сипатталады.

Әсерлескен денелердің массаларын т₁ және т₂ арқылы белгілесек, онда былай жазуға болады:

(2.1)

Өзара әсерлесетін екі дененің үдеулері модульдерінің қатынасы олардың массаларының кері қатынасына тең болады.

Бір дененің екіншісіне үдеу туғызатын әсері күш деп аталады.

Күш бір дененің екінші денеге әсері ғана емес, санмен өрнектеуге болатын физикалық шама. Күш бір денеге зор үдеу, екіншісіне аз үдеу беруі мүмкін.

Егерде бір денеге екі күш түсірілсе, ол дене үдеу алмаса, онда түсірілген күштер модулі бойынша тең, ал бағыттары жағынан қарама-қарсы.

Демек, күш тек сан мәнімен ғана емес, бағытымен де анықталады,яғни күш векторлық шама.

Күш - өзі қандай шама және өзі туғызатын үдеумен қалай байланысқан? - деген сұрақтарды оқушыларға қоя отырып, тәжірибелерге жүгінеміз.Арбашалар арқылы жасалған тәжірибелердің қорытындысынан И.Ньютонның екінші заңы тұжырымдалады.

Дененің алатын үдеуі әсер етуші күшке тура, ал массасына кері пропорционал болады.

(2.2)

Егерде денеге бірнеше күш әсер етсе, онда олардың геометриялық қосындысына тең күштің әсерінде үдеу алады. Бүл күш тең осерлі иемесе қорытқы күш деп аталады.

Енді Ныотонның бірінші заңын басқаша түжырымдауға болады.

Егер денеге түсірілген барлық күштердің қорытқы күші нолге тең болса, онда инерциалы санақ жүйелерінде ілгерлемелі қозгалатын дене өзінің түрақты жылдамдыгын сақтайды.

Дснелердің бір-бірімен әсерлесуі өзара сипатталады.

Біз өзара әсерлесуші денелер үдеулерінің модульдерінің қатынасы олардың массаларының кері қатынасына тең: немесе болатынын көрдік. Үдеулердің бағытары қарама-қарсыболатыны тәжірибелерден көрініп тұр. Математикалық түрде былай жазылады.

(2.3)

немесе Ньютонның екінші заңынан:

Бұл теңдік Ньотонның үшінші заңының өрнегі.

Денелер бір-біріне модулі бойынша тең және бағыты жағынан қарама-қарсы күшпен әсер етеді.

Оқушыларға Ньютонның үш заңы да инерциялы санақ жүйесінде қарастырылғанда дұрыс екенін түсіндіру керек.

Міне, 1-сұлбаға қарап қозғалыс заңдары бір-бірінен бөліп алуға болмайтын тұтас, бір-бірінен туындайтын заңдылықтар екенін оқушыларға жеткізу керек.

2.2. Масса ұғымын енгізу

9 – сыныптарда масса ұғымын қалыптастыру негізгі мектепте алынған білімдеріне сүйене отырып жүргізіледі. Масса ұғымы туралы базалық курста алған білімдерін физиканың басқа бөлімдерінде одан ары дамытылып қалыптастырылады.

Бағдарлы мектептің жоғарғы сыныптарында масса ұғымын қалыптастыру мынандай кезеңдерден тұрады[10].

1-кезең. VII-VIIІ сыныптардағы масса ұғымдары туралы алған білімдерін қайталау.

2-кезең. Масса дененің инерттік қасиетінің өлшемі ұғымын эксперименттік тәжірибе арқылы беру.

Эксперименттік тәжірибе: центрден тепкіш машинада массалары 1:3 болып келген екі дене бір-бірімен байланыстырылған. Осы тәжірибені көрсете отырып, денелердің таяқшадан сырғымай 3:1-не тең радиустардың қатынасындай шеңбер бойымен айналатыны көрсетіледі

мұнда масса ұғымын белгілі бір

мысалға сәйкес анықтау болып табылады.

3-кезең. Осы тәжірибелердің қорытындысын жинақтай отырып массаға анықтама беру.

Анықтама: Дененің массасы бұл оның инерттілігін сипаттайтын физикалық шама. Ол әсерлесу кезіндегі масса эталоны үдеуі модулінің дене үдеуінің модулінің қатынасымен анықталады.

4-кезең. Массаның өлшем бірлігін анықтау. Масса эталонына платина мен иридий қорытпасынан арнайы жасалған цилиндр қабылданған.

Осы цилиндрдің массасы массаның халықаралық бірлігі килограмм (кг) 1889 жылы енгізілген[11].

Осы кезеңде массаның еселік және үлестік бөліктерімен оқушыларды таныстырып жаттығуға есептер шығартқан дұрыс.

5-кезең. Дененің массасын өлшеу жолдары: 1) денелердің өзара әсерлесуі арқылы олардың үдеуін салыстыра отырып анықтауға болады;

2) таразы арқылы анықтау (ең көп тараған қарапайым түрі).

Жұлдыздардың аспан денелерінің немесе өте кішкене элементар бөлшектердің массасын бірінші жолмен анықтайды.

2.3."Күш" ұғымын қалыптастыру

Физика курсында күш ұғымын қалыптастыру келесі кезеңдерден тұрады.

1-кезең. Күш ұғымы туралы негізгі мектептің VII - сынып физикасында бастапқы мағлұматтар алады. Бір дененің екінші денеге әсері күш деп аталады. Ауырлық күші, серпімділік күші, үйкеліс күші түрлерімен танысады, яғни негізгі мектепте алған білімдерін қайталайды.

2-кезең. Бір дененің екінші денеге әсерін сипаттауы күштің сандық анықтамасы ретінде қалыптастыру. Бұл кезең Ньютонның екінші заңын оқып үйренумен байланысты қалыптасады. Мұнда мына жағдайларға көңіл бөлу керек.

1) Күш ұғымының анықтамасын түсіндіру. Өзара әсерлесу салдарынан дене үдеу алады (жылдамдық векторы өзгереді). Үдеу туғызатын басқа дененің ықпалын қысқаша үдетілетін денеге әсер етуілі күш деп атайды. Осыны тәжірибе жүзінде міндетті түрде көрсету керек. Демонстрациялық эксперимент: массалары әртүрлі арбашаларды серіппелер арқылы әсерлестіріп үдеулерін салыстыру. Тәжірибелерден шығатын қорытынды: өзара әсерлесетін денелердің алғы шарттары мен сипаттамаларына ғана байланысты, ал олардың үдеулерінің қатынасына байланысты емес.

2) Күшті анықтау үшін тәжірибе жасалынады (бір күш арқылы әр түрлі массалы арбашаларға әсер ету). Серіппенің серпімділік күші оның сығылуына немесе созылуына ғана байланысты, осы қасиетін пайдаланып массасы әр түрлі денелерге әсерін қарастыру. Денеге тұрақты күш әсер еткенде, шамасы барлық денелер үшін бірдей болатындай тәжірибе жасап көрсетеміз. Центрге тартқыш машиналар арқылы тәжірибелер жасап, центрге таргқыш үдеуді табады ( ). Дененің белгілі массасы мен тәжірибеден алынған үдеу арқылы күшті анықтау, яғни күш дененің массасы мен үдеудің көбейтіндісіне тең болады ( ). Демек Ньютонның екінші заңын өткенде қалыптастырылады.

3-кезең. Ньютонның 3-ші заңын өткендегі әсер және қарсы әсерді қарастырған кезде қалыптастырылады. Заңды оқып-үйренгенде әсер өзара әсерлесу сипатында болатынын атап айту қажет.

Ньютонның үшінші заңында, екінші заңына қарағанда айырмашылығы екі денеге әсері бірдей қарастырылады. Мұндағы "әсер" және "қарсы әсер" терминдері өзара ауыса алады және шартты түрде алынған. Мысалы екі дене әсерлескенде бірінші дененің екінші денеге "әсері" ал екінші дененің бірінші денеге "әсері" болады немесе керісінше[11].

Оқушыларға бұл күштерді қосуға және оларды тең әсерлі күшпен шатастыруға болмайтынын түсіндіру керек. Тең әсерлі күш бір денеге түсірілген күштердің қосындысы, ал "әсер" және "қарсы әсер" күштері әр түрлі денеге түсіріледі.

4-кезең. Әртүрлі күштердің өзара әсерін қарастыру ауырлық, серпінділік, үйкеліс күштерін қалыптастыру. Алдымен гравитациялық күш және бүкіл әлемдік тартылыс заңы қарастырылады. Гравитациялық күшті оқып үйренгеңде: денелердің Жерге құлауы, Күннің айналасында планеталардың қозғалысы, планеталардың айналасында серіктердің қозғалысы т.с.с. Оқушыларға гравитациялық күштер ара қашықтыққа байланысты денелердің өзара тартылу салдарынан пайда болатынын түсіндіру қажет.

Тартылыс күшінің бір көрінісі ауырлық күші (дененің Жерге тартылу күші) болып табылады. Ол Жер центріне бағытталған және ауырлық центрі деп аталатын нүктеге түсіріледі.

Серпінділік күші денелердің деформациялану салдары ретінде, ал деформациялану өзара әсерлескенде дененің бөлшектері әр түрлі үдеу алуы салдары ретінде қарастырылады.Серпінділік күшін және деформацияның пайда болуын көрсеткен пайдалы.Серпінділік күші ылғи да денелердің тікелей өзара әсерлесу кезінде пайда болады.

Серпінділік күші өзара әсерлесетін денелердің жанасу бетіне перпендикуляр бағытталады, ал деформацияланған денелер шыбықтар, резеңке таспалар, жіптер, сығылған не созылған серіппелер болса, онда серпінділік күші олардың осі бойымен бағытталады. Серпінділік күшінің ұзаруға тәуелділігінің осы оське проекциясы Гук заңымен анықталады:

x (2.4)

Дененің Жерге тартылу салдарынан оның тірекке немесе аспаға әсер ететін күші дененің салмағы ретінде қарастырылады. Салмақсыздық дененің салмағы нольге тең болған кездегі күйі арқылыанықталады.

Оқушыларға ауырлық күші денеге түсірілген гравитациялық күш, ал дененің салмағы дегеніміз аспаға немесе тіреуге түсірілген серпінділік күші екенін түсіндіру керек.

Динамикада күштерді оқып үйрену үйкеліс күшімен аяқталады. Үйкеліс күшінің пайда болуын білеушенің горизонталь бетте бірқалыпты қозғалысын оқып-үйрену мысалында қарастырады (1,а~ сурет). Мектепте Ньютон механикасын оқыту кезінде материялық нүктенің қозғалысын қарастырады, сондықтан да денеге түсірілетін барлық күштерді ауырлық центріне түсіріп көрсетеді (1,б-сурет)[12].

1-сурет

Мұнда ауырлық күші тg тіреудің серпінділік күші Ғ_серп теңгереді.

Тәжірибеде білеушеге ілгек іліп, оған динамометрді жалғап тартсақ, онда білеуше бірден қозғала қоймайды. Бұдан шығатын қорытынды: білеуше қозғалысына дененің бойымен кері қарай бағытталған күш әсер етеді. Бұл күш үйкеліс күші. Үйкеліс заңын оқып-үйренгенде ( ), оқушыларға серпінділік күші дененің қозғалыс жазықтығына перпендикуляр, ал үйкеліс күшімен тік бұрыш жасай бағытталатынын көрсету керек.

Сырғанау үйкеліс күшінің бағыты дене қозғалысының бағытына қарама-қарсы бағытталады (1-сурет). Дененің көлбеу жазықтықпен бірқалыпты сырғанаған кезде, үйкеліс коэффициенті көлбеу жазықтықтың горизонтпен жасайтын бұрышының тангенісіне тең екені қарастырылады. Сондай-ақ күнделікті өмірде, практикада қолданылуына мысалдар келтіріледі. Мысалы, көлбеу жазықтық арқылы жүкті автокөлікке тасу (транспортир арқылы) және т.б.

5-кезең. Күш ұғымын физика есептерін шығару кезінде қалыптастыру. Мұнда мынандай: дененің жылдамдығы ауырлық күшінің әсерінен өзгереді, бастапқы шарттарына байланысты (бастапқы жылдамдығы нольге тең болғаңда немесе дененің бастапқы жылдамдығы нольге тең емес, жоғары-төмен горизонтқа бұрыш жасай бағытталған); дененің серпінділік күшінің әсерінен қозғалысы бастапқы шарттарын ескере отырып (материялық нүктенің шеңбер бойымен вертикаль және горизонталь айнала қозғалысы, жүктің серіппедегі тербелісі); дененің үйкеліс күшінің әсерінен қозғалады; дененің бірнеше күштің әсерінен қозғалысына есептер шығару.

2.4. Ньютон заңдарын оқыту әдістемесі

Ньютонның бірінші заңы

Денелер және олардың айнала қоршауын қарастыру кезінде "инерция" құбылысы мен инерттілік арасындағы байланыстың мәнін ашу қажет.

Басқа денелер әсерін тигізбегенде дененің жылдамдығын сақтау қасиеттері инерция құбылысы деп аталады.

VІІ-сынып физикасында өткен осы ұғымды ІХ-сыныпта тереңдетіп, инерция заңын, яғни Ньютонның бірінші заңы қандай жүйеде орындалатынын айқын көрсеткен дұрыс. Егер қандай жүйеде орындалатыны айтылмаса, онда инерция заңы өзінің мағынасын жояды.

Оқушыларға бірде-бір тәжірибеде инерция заңын нақты көрсетуге болмайтынын, себебі табиғатта басқа денелермен әсерлеспейтін дененің жоқ екенін түсіндіру керек. Бұл қиындықты әдістемелік тұрғыдан ойша эксперимент (қозғалысты үйкеліссіз қарастырып) немесе басқа денелердің әсерін ескермей идеялдау арқылы шешуге болады.

Ньютонның 1-ші заңын түсіндіруде эксперименттік тәжірибеден бастап дене: 1) тыныштық күйде (салыстырмалы); 2) бірқалыпты түзу сызықты қозғалыста болатын жағдайларды қорытып тұжырымдалады. Ньютонның 1-ші заңының анықтамасы: Егер қозғалыстағы денеге басқа денелер әсер етпесе (немесе басқа денелердің әсерлері компенсацияланса), онда белгілі бір санақ жүйесіне қатысты алғанда іргерлемелі қозғалыстағы дене өзінің тұрақты жылдамдығын немесе тыныштық күйін сақтайды.

Ньютонның 1-ші заңы қандай жағдайларда дұрыс болатынын түсіндіру керек. 1) Тек материялды нүкте немесе ілгерілмелі қозғалыстағы денелер үшін (айналмалы дененің қозғалысына қолдануға болмайды). 2) Қандай жағдайларда қолдануға болады, яғни инерциялы және инерциялы емес санақ жүйелерін айыра алулары керек.

Бекітуге инерциялы және инерциялы емес санақ жүйелеріне мысалдар келтіріп, оқушыларға "Санақ жүйесі" атты бейнефильмнің үшінші көрінісін көрсетуге болады[13].

Ньютонның екінші заңы

Күш және үдеудің қалай байланысатынын анықтау үшін тәжірибеге жүгіну керек. Тәжірибе тек бір күш әртүрлі денелерге әсер ететіндей, яғни массалары түрліше денелерге үдеу беруі қажет.

Тәжірибені жасау үшін басқа денелердің бәріне бірдей күшпен әсер ететін денені таңдап алу қажет.

Мұндай дене серпімді серіппе болып табылады. Мұнда серпімділік күшінің тамаша қасиеті сол, ол күш тек серіппенің қаншалықты созылғанына немесе сығылғанына ғана тәуелді.

Әсер етуші күш біреу ғана болғандықтан ол күшпен барлық денелерге әсер еткенде, оның әсерін сипаттайтын қандайда бір шама болуы керек. Енді соны анықтайық:

1-тәжірибе. Массасы кішкене арбашаларға серіппенің бір ұшын бекітіп, екінші ұшын блок арқылы асылған жүгі бар жіпке бекітеміз.Жерге тартылу салдарынан жүк төмен қарай қозғалады да серіппені ұзындыққа созады (2,а-сурет). ұзындыққа созылған серіппе енді арбаға әсер етеді де, оған үдеу береді. Бұл а үдеуді стробоскопиялық әдіспен өлшеп алуға болады.

2-сурет

Тәжірибені енді одан ары күрделендіріп, массасы тағы да сондай арбаша алып, екеуімен осы тәжірибені қайта жасаймыз. Серіппе ұзындыққа созылу үшін ілінетін жүкті басқаша аламыз да, үдеуді стробоскопиялық әдіспен өлшейміз

Өлшеудің қорытындысы енді үдеу а/2-гетең екенін көрсетеді (2,ә сурет). Осылайша 3,4,5 арбаша алсақ та үдеудің шамасы а/ 3; а/ 4; а/ 5 -ке тең екенін көруге болады.

Осыдан шығатын қорытынды: арбашаның массасын қанша арттырсақ, масса мен үдеудің көбейтіндісі тұрақты шама болып қалады.

Біз қарастырған тәжірибеден, денелерге тұрақты күшпен әсер еткенде алатын үдеуі осы денелердің массасына кері пропорционал болады.

2-тәжірибе. Енді массалары әртүрлі денелерге серіппе арқылы центрге тартқыш үдеу береміз, ол үшін центрден тепкіш машинаны пайдалануға болады (3,а-сурет).

3-сурет

Ол үшін алюминийден жасалған массасы М денені центрден тепкіш машинаның шыбығына орнатып, серіппенің бір ұшын машинаның А нүктесіне, екінші ұшын денеге бекітіп айналдырамыз (3,6-сурет). Онда массасы М дене серіппені соза отырып, А нүктесіне қашықтап серіппе бойымен сырғып айналдыру нүктесінен r қашықтыққа орын ауыстырады. Массасы М денеге әсер ететін центрге тартқыш үдеу шеңбердің радиусы бойымен центрге бағытталады.

Центрге тартқыш үдеудің модулі мынаған тең (ол кинематика бөлімінде, дененің айналу периоды мен жиілігі тақырыбын өткенде қорытылған): мұндағы п - айналужиілігі, r – дене қозғалып жүрген шеңбердің радиусы. Біз п мен r-діөлшеп, үдеудің мәнін табамыз.

Енді алюминий денені көлемі сондай болат денемен алмастырып, тура сондай қашықтыққа созылатындай етіп айналу жиілігін таңдап алсақ, онда үдеудің шамасы үш есе аз екендігін көруге болады.

Ескерту: Болаттан жасалған дененің массасы, алюминийдікінен үш есе көп. Болат денеге әсер ететін күш те сондай болады.

Тәжірибе болат цилиндрдің үдеуі, алюминийге қарағанда, үш есе аз болатынын көрсетеді. Демек, екі дене үшін де та көбейтіндісі тұрақты болады. Баяндалған тәжірибелер Ньютонның екінші заңын тұжырымдауға мүмкіндік береді.

Ньютонның екінші заңы: Денеге әсер етуші күш дененің массасы мен оған сол күш беретін үдеудің көбейтіндісіне тең. Ньютонның екінші заңы математикада Ғ= та формуласымен өрнектеледі, мұндағы Ғ – күш модулі.

Күш Ғ және а – векторлық шамалар болғандықтан, Ньютонның екінші заңын өрнектейтін формуланы векторлық түрде жазуға болады:

Күштің денеге беретін үдеуі мына формуламен анықталады:

Ныотонның екінші заңын өткеннен кейін бекітуге мынандай қорытындыларды қарастыра отырып, мысалдар келтіріп және есептер шығару керек.

1. Ғ= та өрнегі барлық күш үшін дұрыс.

2. Үдеудің бағыты әрдайым күш бағытымен бірдей, ал жылдамдықтың бағыты мен күштің бағыты әртүрлі болады.

а) және бағыттас болғанда, қозғалыс түзу сызықты және жылдамдықтың модулі артады.

ө) және бағыттары қарама-қарсы болса, онда қозғалыс түзу сызықты, ал жылдамдықтың модулі кемиді.

б) және бағыттары перпендикуляр, мұндайда дене шеңбер бойымен қозғалады.

3) Денеге түсірілген барлық күштердің геометриялық қосындысына тең болатын күш тең әсерлі күш деп аталады.

Ньютонның үшінші заңы

Әдістемелік құралдарда Ньютонның үшінші заңын баяндаудың бірнеше әдістері қарастырылған. Соның ішінде негізгі екі әдісі бар: дедуктивтік және индуктивтік. Бірінші жағдайда теориялық жолмен негізделеді, ал содан кейін оны тәжірибеде иллюстрациялап көрсетеді. Екіншісінде тәжірибе арқылы оқушылар заңның тұжырымдамасына келеді, содан кейін оны теориялық жолмен негіздейді.

Оқушылар арбалардың өзара әсерлесуін көрсететін тәжірибесінен массаларды өлшеу тәсілін қарастырғанда т₁ / т₂= а₂/а₁ қатысының қалай алынатынын біледі.Осыдан т₁а₁= т₂а₂. Өзара әсерлесу кезінде екі дененің де алған үдеулері қарама-қарсы жаққа бағытталғандықтан былай жазуға болады: т₁а₁ =-т₂а₂..

Ньютонның екінші заңы бойынша Ғ= та тең.

Осыны ескере отырып, теңдігін аламыз. Бұл теңдік Ньютонның III-заңын өрнектейді.Бұл заң былай айтылады: әсерлесу кезінде денелер бір-біріне бір түзудің бойымен бағытталған, модулі жағынан өзара тең және бағыттары қарама-қарсы болатынкүштермен әсерлеседі.

Ғ₁ және Ғ₂ күштері әртүрлі денелерге түсірілгенін атап айту керек және сондықтан да олар тең әсерлі күш бола алмайды.

Осы арада тәжірибелер көрсетуге болады. Қазіргі кезде Ньютонның үшінші заңының дұрыстығын дәлелдейтін көптеген сенімді және көрнекі демонстрациялық тәжірибелер бар. Олар әдістемелік оқу құралдарында сипатталған.

Олардың ішінен неғұрлым тиімдісін және көрнекі, дәл орындалатынын таңдап алу керек. Мысалы, мектептер үшін жеңіл қозғалатын арбалармен не қолдан жасалған арбалармен тәжірибе. Оқулықта серіппемен жалғастырылған, өзара әсерлесетін арбашалармен жүргізілетін ең көрнекі және тиімді тәжірибелердіңбірі сипатталған.

1) Екі табақша динамометрді жалғастырып, қолмен екі жағынан тартып, олардың бірдей күш көрсететіндігін демонстрациялауға болады, тақтаға екі оқушы шақырып та тәжірибені жалғастырамыз, екі жаққа екеуі тартқанда да немесе біреуі тартса да динамометрдің көрсетуі бірдей болатындығын түсіндіреміз.

Ньютонның үшінші заңын түсінуге арқан тарту, арба немесе шанаға жегілген ат қозғалысы сияқты дәстүрлі мысалдарды талдау үлкен көмегін тигізеді.Талдау кезінде басшылыққа алатын негізгі әдістемелік идея мынада: күрделі жүйені Ньютонның ІІІ-ші заңы бойынша өзара әсерлесіп тұрған денелер жұптарына жіктей білу, күштердің түсу нүктелерін анықтай алу[13].

Динамика бөлімін оқып-үйренуді аяқтаған кезде шығатын қорытынды: масса инерциялы санақ жүйелерінде инвариантты; күш инерциялы санақ жүйелеріне байланысты емес, себебі ол әсерлесетін денелердің арақашықтығына немесе салыстырмалы жылдамдыққа байланысты; Ньютон заңдары барлық инерциялы санақ жүйелерінде бірдей орындалады. Бұл Галилейдің салыстырмалы принципін тұжырымдауына мүмкіндік береді.

ІІІ. Орта мектепте динамиканы оқыту барысында инновациялық технологияларды пайдаланудың тиімділігі

3.1. Оқытудың жаңа технологиясын пайдалану-сапалы білім негізі.

«Адам ұрпағымен мың жасайды» — дейді халқымыз. Ұрпақ жалғастығымен адамзат баласы мың емес миллиондаған жылдар жасап келеді. Жақсылыққа бастайтын жарық жұлдыз – оқу. «Надан жұрттың күні –қараң, келешегі тұман» ,-деп М.Дулатов айтқандай, егеменді еліміздің тірегі-білімді ұрпақ.  Қазіргі мектеп мұғалімдерінің алдында тұрған басты міндет- оқушылардың шығармашылық білім дағдыларын қалыптастыру. Міне, өз ұрпағының өнегелі, өнерлі, еңбексүйгіш, абзал азамат болып өсуі үшін халық педагогикасының негізгі мақсатын шығармашылықпен оқу-тәрбие үрдісіне тиімді пайдалану әрбір ұстаздың міндеті болып табылады. Оқушы қабілеті дегеніміз- оның педагогикалық ықпал аясында білім алу әрекеті, жеке тұлғаны дамыта оқыту әдістері, оның шығармашылық қабілетінің дамуына әсерін тигізеді[14].

Бүгінгі таңдағы негізі келелі мәселенің бірі - оқушылардың физика пәніне деген қызығушылығын арттыру болып табылады. Оқушының пәнге қызығушылығы оны табысты да түбегейлі игерудің негізгі шарты. Егер оқушы пәнге оның көтерген мәселелеріне қызықса,онда оны игеру барысындағы қиындықтарды жеңу қуанышына бөленіп, рухани және эстетикалық әсер алады, ғылымға құрмет сезімі қалыптасады, физиканы жалпы пәнді жан-дүниесімен, шексіз толқынысқа толы көңіл күймен қабылдай отырып, қол жеткен табысқа қанағаттанады[15].

Пәнге танымдық қызығушылықты дамытудың үш шарты бар:

1. Мазмұнның жаңартылуы, бұрын жария етілген фактілерді жаңаша сипаттау,хабарланып отырған материалға тарихи бағдар беру,ілімнің практикалық мәнін ашып көрсету және ғылымның соңғы жаңалықтарын,табыстарын жүйелі баяндау.

2. Өз бетінше жұмыс істеудің әрқилы түрлеріне негізделегн,оқытудың проблемалық тұрғыдан қолға алған материалды зерттеу негіздерінде және оқушының шығармашылық,практикалық жұмыстарына бағытталған оқыту тәсілдері.

3. Оқушының қабілетін ұштау,мұғалімнің оқушыға көмек беруге дайын тұруы,олардың күш мүмкіндіктеріне қолдау көрсету қабілеті,талап қоюшылдығы мен адалдығы,балаларды көтермелей білу,сондай-ақ оқушылардың өзара бәсекесіне көмек көрсете білу қасиет.

Бүгінгі таңда жас ұрпаққа пәнді тиімді ұғындырудың бірі - жаңа технология негіздері болып табылады. Оқушылар білімін, білігін және дағдысын тексеру – оқыту үрдісінің ең маңызды бөлімінің бірі. Ол оқушының үлгерімін қадағалау арқылы іске асады. Жүйелі түрде тексерудің диагностикалық, білім беру және тәрбилік маңызы зор[14].

Физика сабағында оқушылардың шығармашылық қабілетін дамыту тұрғысынан тиімділігін арттыру бүгінгі жоғары және орта мектепте физиканы оқыту теориясы мен әдістемесінің педагогикалық мәселелерінің бірі.

Қазіргі кездегі білім берудегі мақсат жан-жақты дамыған,өзіне сенетін,өмірге икемді тұлға қалыптастыру.Осы мақсаты жүзеге асыру үшін әр мұғалім заман талабына сай білім беруде  жаңалыққа жаны құмар,шығармашылықпен жұмыс істеп,оқу мен тәрбие ісіне еніп,оқытудың,жаңа технологиясын шебер меңгеріп,білігі мен білімі жоғары болуы тиіс[15].

Жаңа Оқыту технологиясы – алға қойған мақсатқа жетудің тиімділігін қамтамасыз ететін оқытудың әдіс, құрал және түрлерінің жүйесі арқылы оқыту мазмұнын жүзеге асыру жолы. «Технология» — techne — өнер, шеберлік және logos – ғылым, заң бір сөзбен айтқанда технология дегеніміз – шеберлік (өнер) туралы ғылым.

Қазіргі заманғы оқыту технологиялары педагогикалық және психологиялық ілімдер негізінде құрылған дамытушы, тұлғалық бағдарлы, мақсатты технология болып табылады. Оқу процесін технологияландыру басқа ақыл – ой талабына ғана негізделген[16].

Педагогикалық әдебиеттерде педагогикалық технология ұғымы үш деңгейде қолданылады.

Жалпы педагогикалық  (жалпы дидактикалық)  деңгей. Педагогикалық технология берілген  аймақтағы, оқу орнындағы білім беру процесін тұтас сипаттайды. Бұл тұрғыдан педагогикалық жүйемен мағыналас оған оқытудың мақсаты, мазмұны, құралдары мен әдістерінің жиынтығы, тіпті процестегі субъектілер мен объектілердің (олардың өздерін алмағанда) іс-әрекетінің алгоритмі кіреді.

Жеке пәндік — әдістемелік деңгей. Бұл жерде педагогикалық технология жеке пән әдістемесі ретінде қолданылады, яғни ол бір пән, бір сынып, бір мұғалім шеңберінде оқыту мен тәрбиелеудің белгілі бір мазмұнын жүзеге асыру үшін қолданылатын әдістер мен құралдардың жиынтығы[17].

Элементтік (бөлімді) модульдік деңгей. Мұнда оқу – тәрбие  процесінің жекеленген бөлігінің технологиясы қарастырлады жеке іс - әрекет түрлерінің технологиясы, ұғымдарды қалыптастыру технологиясы, жеке тұлғалық қасиеттерді тәрбиелеу технологиясы, сабақ технологиясы, жаңа білімді игеру технологиясы, өз бетімен (өздік) жұмыс технологиясы.

Оқытудың қазіргі технологиялары:

1.Бағдарламалап оқыту технологиялары.

2.Компьютерлік технология.

3.Дамыта оқыту технологиясы.

4.Оқытудың модульдік технологиясы.

5.Бейімді-бағдарлы оқыту технологиясы.

6.Ойын арқылы оқыту технологиясы.

7.Тірек сигналдары арқылы оқыту технологиялары.

8.Деңгейлік саралап оқыту технологиялары.

9.Проблемалық оқыту технологиясы

10.Тесттік технология.

3.2. Зерттеу жұмыстарының іс – тәжірибедегі нәтижелері

Р. Башарұлы, Д. Қазақбаева, У. Тоқбергенова. Алматы «Мектеп» 2013

Физика және Астрономия. 9 сынып.

Барлығы 68 сағат. Аптасына 2 сағат.

1-кесте

№	Өтілетін сабақтың мазмұны	Сағат саны	Мерзімі
	І тарау. Кинематика негіздері	10
1	Қозғалыс - материаның ажырамас қасиеті. Векторлар және оларға амалдар қолдану.	1
2	Вектордың координаталар осьтеріндегі проекциялары. Проекцияларға амалдар қолдану	1
3	Түзусызықты теңайнымалы қозғалыс.	1
4	Түзусызықты теңайнымалы қозғалыс кезіндегі жылдамдық және орын ауыстыру.	1
5	№1 - зертханалық жұмыс.	1
6	Дененің еркін түсуі. Еркін түсу үдеуі	1
7	Қисықсызықты қозғалыс. Материяның шеңбер бойымен бірқалыпты қозғалуы.	1
8	Сызықтық және бұрыштық жылдамдықтар. Центрге тартқыш үдеу	1
9	Есептер шығару.	1
10	1-бақылау жұмысы	1
	ІІ тарау. Динамика негіздері	10
11	Ньютонның бірінші заңы.  Инерциялық санақ жүйелері	1
12	Күш.	1
13	Ньютонның екінші заңы. Масса	1
14	Ньютонның үшінші заңы. Салыстырмалық принципі	1
15	Бүкіләлемдік тартылыс заңы.	1
16	Денелердің ауырлық күші әрекетінен қозғалуы.	1
17	№2 зертханалық жұмыс.	1
18	Жасанды серіктердің қозғалысы.	1
19	Дененің салмағы. Салмақсыздық. Есептер шығару	1
20	2-бақылау жұмысы.	1
	ІІІ тарау. Сақталу заңдары.	5
21	Дене импульсі. Импулстің сақталу заңы.	1
22	Реактивті қозғалыс.	1
23	Энергия. Энергияның сақталу және бір түрден екінші түрге айналу заңы.	1
24	Есептер шығару.	1
25	3 – бақылау жұмысы	1
	IV тарау. Тербелістер.	6
26	Тербелмелі қозғалыс. Тербелмелі қозғалысты сипаттайтын негізгі шамалар.	1
27	Механикалық тербеліс кезіндегі энергияның түрленуі. Математикалық және серіппелі маятниктердің тербелістері.	1
28	Еркін және еріксіз тербелістер. Резонанс	1
29	Электромагниттік тербеліс.	1
30	№3 зертханалық жұмыс. Есептер шығару.	1
31	4 - бақылау жұмысы
	5 – тарау. Толқындар.	7
32	Толқындық қозғалыс.	1
33	Дыбыс. Дыбыстың сипаттамалары.	1
34	Акустикалық резонанс. Жаңғырық.	1
35	Ультрадыбыс. Электромагниттік толқындар.	1
36	Радиобайланыс.	1
37	№4 зертханалық жұмыс. Есеп шығару.	1
38	5 - бақылау жұмысы	1
	6 – тарау. Астрономия негіздері.	5
39	Жұлдызды аспан. Аспан сферасы. Аспан координаталарының жүйелері.	1
40	Жұлдызды аспанның жылжымалы картасы. Әртүрлі географиялық ендіктегі аспан сферасының қозғалысы	1
41	Жергілікті,белдеулік  және бүкіләлемдік уақыт. Күнтізбе.	1
42	Күн жүйесі планеталары қозғалысының заңдары.	1
43	Астрономиялық қашықтықты анықтаудың кейбір тәсілдері.	1
	7 – тарау. Атомның құрылысы. Атомдық құбылыстар.	6
44	Жылулық сәулелену. Абсолют қара дене. Стефан-Больцман заңы. Жарық кванттары туралы Планк гипотезасы. Планк формуласы	1
45	Фотоэффект. Фотоэффект құбылысын түсіндіру. Эйнштейн формуласы. Фотоэффект құбылысын техникада пайдалану.	1
46	Рентгендік сәулелер. Есептер шығару	1
47	Атомның күрделі құбылысын анықтайтын құбылыстар. Радиактивтілік. Резорфорд тәжірибесі. Атомның планетарлық моделі.	1
48	Атомдардың сәуле шығару және сәуле жұту спектрлері. Өткен материалды қайталау.	1
49	Есептер шығару. Тест сұрақтары	1
	8 – тарау. Атом ядросы. Ядролық энергия. Элементер бөлшектер және әлем дамуы туралы мағлұматтар.	11
50	Атом ядросының құрамы. Ядролық әрекеттесу. Ядролық күш.	1
51	Физикалық шамалардың ядролық физикадағы өлшем бірліктері. Масса ақауы. Ядроның байланыс энергиясы. Есеп шығару	1
52	Радиактивті сәулелердің пайда болу табиғаты. Радиактивті ыдырау заңы. Ауыр ядролардың бөлінуі. Тізбекті ядролық реакция.	1
53	Атом энергиясының физикалық негіздері. Сындық масса. Ядролық реактор.	1
54	Бор постулаттары	1
55	Термоядролық реакциялар. Күн  мен жұлдыздар энергиясы. Есептер шығару.	1
56	Радиактивті изотоптар және оларды қолдану. Радиактивті сәулелерден қорғану мәселелері	1
57	Есептер шығару	1
58	Бақылау жұмысы	1
59	Элементар бөлшектер мен ғарыш  сәулелері туралы түсінік. Әлем дамуы туралы мағлұмат.	1
60	Қорытынды сабақ. Ғылыми техникалық өркениет және ноосфера. Экологиялық мәдениет.	1
	Зертханалық жұмыстар	8
61	Дененің еркін түсу үдеуін өлшеу.	1
62	Серпімді деформацияларды зерделеу.	1
63	Ньютонның екінші заңын зерделеу.	2
64	Механикалық энергияның сақталу заңын зерделеу.	1
65	Денелердің соқтығысуы кезіндегі импульстің сақталу заңын зерделеу.	1
66	Электр қыздырғышы бар қондырғының ПӘК-ін өлшеу.	1
67	Еркін және еріксіз тербелістерді зерделеу.	1
68	Жылжымалы жұлдыздық картаны пайдаланып, жарық жұлдыздарды, күзгі, қысқы және жазғы аспандағы негізгі шоқ жұлдыздарды табу.	1

Оқушылардың динамика тарауы бойынша алған білімдерін бекіту мақсатында «Ньютон заңдарын қайталау» тақырыбында ашық сабақ ұйымдастыру.

SMART - мақсат: оқушыларға 45 минут ішінде ойын сабағы арқылы Ньютон заңдарын толық ұғындырып, осы заңдарға арналған есептерді шығарып, «Миға шабуыл» технологиясы ретінде сұрақ-жауап арқылы оқушылардың білімін тереңдетіп, тест тапсырмалары және есептер арқылы білімдерін бағалау.

Дамытушылық: Оқушылардың өз бетімен жұмыс істеу біліктіліктерін дамыту, қызығушылығын арттыру.

Тәрбиелік: Қарым-қатынас арқылы сөйлеу мәдениетін қалыптастыруға, өз ойын толық жеткізе алуға тәрбиелеу.

Сабақтың түрі: Қорытынды қайталау.

Сабақ типі: Топпен жарыс.

Ньютон заңдарын тереңірек және кең көлемде талдау үшін осы заңдардан шығатын екі құбылысты да қарастыра кетуді жөн көрдім. Ол үшін оқушыларды шағын екі топқа бөлдім:

I-ші топ: «Импульс»

«Аш бала тоқ баламен ойнамайды».

II-ші топ: «Инерция»

«Тоқ бала аш болам деп ойнамайды»

Сабақ осы екі топтың арасындағы жарыс түрінде өтеді. Әр топқа бірдей ұқсас 5 тапсырмадан беріп отырып, орындалуына байланысты әр тапсырмаға «3», «4» және «5» деген бағалар қойылып отырады. Сабақ соңында орташа бағаны есептеп, топ мүшелеріне бірдей «орта» баға қойылады.

1-тапсырма: Ньютонның ІІ-ші заңын пайдаланып, кестені толтыру (әр топтан үш оқушыдан шығып, жеке-жеке есептеп F, m, a мәндерін табу керек).

2-кесте

F (H)	150		180
a (м/с2)		4	6
m (кг)	75	50

«Импульс»

1.F=m*a; F=50*4=200 H

2.a=F/m; a=150/75=2 м/с²

3.m=F/a; m=180/6=30 кг

3-кесте

F (H)	48	90	120
a (м/с2)	4	3	2
m (кг)	12	30	60

 

«Инерция»

m=F/a; m=48/4=12 кг             

a=F/m; a=90/30=3 м/с²

F=m*a; F=60*2=120 H

2-тапсырма: «Миға шабуыл»

Сұрақтарға ауызша жауап беру. Сұрақ саны – 18 (Әр топтан кезек-кезек бір оқушыдан шығып, сұраққа жауап беру керек, оқушы өзі жауап бере алмаса қол көтерген кез келген оқушы жауап беруіне болады, бірақ ол жауап топқа ұпай әкелмейді. Міндетті түрде сұрақтардың бәріне жауап берілуі керек, оқушылар айта алмаған жағдайда, қиын сұраққа түсіндіре отырып жауапты өзім беремін).

1. Күшті қандай прибордың көмегімен өлшейді?

 /динамометр/

2. Күш қандай шама?

/векторлық/

3. Ньютонның 1-ші заңының тұжырымдамасын айт?

4. Ньютонның 2-ші заңының тұжырымдамасын айт?

5. Ньютонның 3-ші заңының тұжырымдамасын айт?

6.Инерция дегеніміз не?

7.Күштің өлшем бірлігі қандай?

/Н – Ньютон/

8.Ньютон заңдарында масса мен үдеу қалай байланысқан, формуласын жаз?

9. Күштің өлшем бірлігі Ньютонды ашып жаз 1Н=?

 /Н=кг*м/с/

10. Жүгі бар арбаны аққу аспанға, шортан суға, шаян алға тартады. Арба орнынан қозғала ма? Тең әсерлі күш неге тең?  

/қозғалмайды, Ғ=0/

11. Желкенді қайық өзіне орнатылған желдеткіштен шыққан ауа ағынның әсерінен қозғала ала ма?

/қозғала алмайды/

12. Сындырып ішін ашпай-ақ піскен жұмыртқаны шикі жұмыртқадан қалай ажыратуға болады?  ( шикі жұмыртқа мен піскен жұмыртқаны көрсету)

/айналдырғанда піскен жұмыртқа ұзақ айналады/

13. Ұлы палуан атамыз Қажымұқан екі қолына екі арқанның ұшын ұстап тұрып, арқанның екінші ұштарын екі түйемен екі жаққа қарай керіп тартқызған. Сонда екі түйе Қажымұқанның екі қолын жаза алмапты. Халық Қажымұқан екі түйенің күшіне тең күшпен арқанды керіп ұстап тұр деп есептеген. Осы пікір дұрыс па?/жоқ, күші бір түйеге тең/

14. Бірінші дүниежүзілік соғыс кезінде француздық ұшқыш екі шақырым биіктікте ұшып бара жатып көз алдынан бір кішкентай нәрсенің қозғалып бара жатқандығын байқады. Ұшқыш оны шіркей екен деп ұстап алса, ол атылып шыққан оқ болып шығады. Мұны қалай түсіндіруге болады?

/ұшақ пен оқтың жылдамдығы бірдей/

15. Көлде екі қайықпен жүзіп жүрген ағайынды екі бала қайықтарынан жағаға секірді. Інісінің массасы 40 кг, ал ағасының массасы 60 кг болса, қайсысының қайығы көлдің ортасына қарай көбірек ығысып кетеді?

 /ағасының/

16. Стақанның бетін қатты қағазбен жауып, оның үстіне тиын қойыңдар. Қағазды саусақтарының ұшымен шертіп қалыңдар. Қағаз ыршып кеткенде тиын неліктен стақанның ішіне түседі?          ( тәжірибе түрінде көрсету)

 /инерция құбылысы бойынша/

17. Қайықты өзен ағысына қарсы жүргізем деп ескекші тырысқанымен, оған шамасы келмеді, қайық жағаға қатысты тыныштықта қала берді. Сонда қандай денелердің әсері теңгеріледі.

/қайықшының күші мен өзен ағысының күші/

18. Кестеде F күш әсерінен массасы мен алған үдеулердің мәндері берілген. Осылардың қайсысына 4 Н күш сәйкес келеді? ( дайын кесте)

4-кесте

	А	Ә	Б	В	Г
M	2 г	2 г	2 кг	2 кг	2 кг
A	2 см/с2	2 м/с2	2 см/с2	0,2 м/с2	2 м/с2

 

3-тапсырма: Графиктік жұмыс.

Қозғалыстың әрбір кезеңіне сәйкес денеге әсер ететін F күшті табу керек (тақтаға әр топтан кезек-кезек үш оқушыдан шығу керек).

«Импульс»

F₁=ma

 υ,м/с

a₁= υ₁-υ₀/t=40-40/20=0

 

F₁=0

m=5 кг           t,

a₂= υ-υ₀/t=20-40/20=-20/20=-1 м/с²

  F₂=5*(-1) =-5 H

F₂=-5 H

a₃= υ-υ₀/t=40-20/40=20/40=0,5м/с²

F₃=5*0,5=2,5 H      

F₃=2,5 H

«Инерция»

F₁=ma₁υ,м/с

a₁= υ-υ₀/t=30-10/20=1 м/с²

F₁=3*1=3 H                               

F₁=3H 

m=3 кг

a₂=υ-υ₀/t=40-30/20=0,5м/с^{2                                                           t,с}

F₂=3*0,5=1,5 H                                                                                   

F₂=1,5 H

a₃= υ-υ₀/t=10-40/30=-30/30=-1 м/с²  

F₃=3*(-1) =-3 H

F₃= -3 H

4-тапсырма: Ортаға әртоптан бір оқушы шығып, кестеге жазылған тапсырмаға ауызша жауап беру керек («Бай баласы мен жарлы баласы»-деген ертегіні есімізге түсіреміз: ауылдары көшіп кеткенде ойнап жүріп жұртта қалыпқойған Асан мен Үсен ауылдарын артынан қуып жеткенше өз тамақтарын өздері тауып күн көреді. Асан-бай баласы, Үсен-жарлы баласы).

«Импульс» – «Үсен»

«Тұзаққа түскен құс қыл жіпті 15 Н күшпен бір жағынан, ал Үсен екінші жағында дәл сондай күшпен тартып тұр. Егер қыл жіп 20 Н-дың керілуге шыдайтын болса, ол осы күштердің әсерінен үзілерме еді. (жоқ, қорытқыкүш F=15 Н)

«Инерция» – «Асан»

Қармаққа ілінген шортан балық оның бірұшын 25 Н күшпен тартса, Асан оны судан шығарып алу үшін қармақты қандай күшпен тарту керек?

5-тапсырма: «Мюнхаузен хикаяларынан» үзінді оқып, сонда жіберілген қателікті тапқызу (әртопқа текст беріледі, топ мүшелері ақылдаса отырып, ондағы Ньютон заңына қайшы қателікті тауып, түсіндіріп беруі керек).

«Импульс» – «Дәл тиген оқ».

Менің күткенімдей болды. Өзім белгілеген нүктеге келіп біздің де, жаудың да оғы ғаламат диюдың күшімен соқтығысқанда, жаудың оғы зымырап кейін қарай ұшты.Әлгі оқ аспан зеңбірекшісінің, оған қоса оналты сарбазының басын жайратып тастады. Албіздің оғымыз да оларға оңай олжа болған жоқ: екі жүз матросы бар әскери кемеге тиіп, түп-түгел суға батырып жіберіпті.

(соқтығысқаннан кейін екі оқ екі жаққа ұшуға тиіс)

«Инерция» – «Төбешаш».

Тегінде теңдесі жоқ күшті адаммынғой. Төбе шашымнан мықтап ұстапалып, бар күшіммен жоғары қарай тартып қалып едім, өзімді де, атымды да оп-оңай аман-есен алып шықтым: екі аяғыммен атымды қысқашпен қысқандай қысып алған екенмін, жақсы болды. Сөйтіп өзімді де, атымды да ажалдан құтқардым. Мұны бір оңай шаруа деп ойласаңыз, осыны өзінің істеп көріңіз. (басынан төмен және иығынан жоғары бағытталған күш бір-біріне тең)

6-тапсырма. «Кім шапшаң?» тест тапсырмасын орындау.

1. Берілген шамалардың қайсысы скаляр шама болып табылады?

А) үдеу    Б) период   В) уақыт   Г) жылдамдық

2. Қозғалыстың шапшаңдығын және бағытын көрсететін физикалық шама?

А) орын ауыстыру   Б) жылдамдық    В) үдеу    Г) күш

3. Траектория дегеніміз не?

А) дененің бастапқы және соңғы орнын қосатын бағытталған кесінді

Б) дененің жүрген жолы

В) дененің кеңістіктегі жүріп өткен ізін көрсететін үзіліссіз сызық

4. “Кинематика” сөзі қандай мағына білдіреді?

А) траектория   Б) сызық   В) еркін түсу үдеуі    Г) қозғалыс

5. Бірінші ғарыштық жылдамдық:

А) 7,9 км/с   Б)11,2 км/с    В) 7,8 км/с

6. Бүкіләлемдік тартылыс заңын кім ашты?

А) Галилей     Б) Ньютон    С) Архимед

7. Ньтонның екінші заңы:

А)  Б)  В)

8. Тіректің немесе аспаның үдемелі қозғалысынан туындайтын дене салмағының артуы

А) салмақсыздық     Б) дененің салмағы     В) асқын салмақ

9.  - ?

А) Ньютонның екінші заңы      Б) Бүкіләлемдік тартылыс заңы

В) Ньютонның үшінші заңы

7-тапсырма. «Ойнайық та, ойлайық!»  Есептер шығару.

1. Ұзындығы 120 м поезд көпірден 18 км/сағ жылдамдықпен өтіп бара жатыр. Егер көпірдің ұзындығы 480 м болса, поезд көпірден қанша уақытта өтіп барады? Поезды материялық нүкте деп қарастыруға бола ма?

2. Екі поезд бір біріне қарама қарсы 72 км/сағ және 54 км/сағ жылдамдықпен жүріп келеді. Бірінші поезд ішіндегі жолаушы екінші поездың өзінің жанына 14 сек ішінде өткенін байқады. Екінші поездың ұзындығы қандай?

3. Жүзгіш өзеннен жағаға перпендикуляр жүзіп өткісі келеді. Өзен ағысының жылдамдығы 4 км/сағ, оның ені -210 м. Қарсы жағаға 15 минутта жету үшін жүзгіш жағаға қатысты қандай жылдамдықпен жүзуі керек?

4. 60⁰ бұрышпен қиылысатын екі жолда 2 автомашинаның әрқайсысы 72 км/сағ жылдамдықпен келеді. Жол айырғанда кездескеннен кейін қанша уақытта олардың арақашықтығы 3 км болады?

5. Автомобильші 20 м/с жылдамдықпен қозғала отырып, баратын жеріне дейінгі жолдың жартысын 1,25 сағатта жүріп өтті. 3 сағатта баратын жеріне жетіп, одан қайта оралу үшін ол қандай жылдамдықпен жүру керек?

6. Трамвай 2,4 м/с жылдамдықпен қозғалып келеді. Ал жаяу адам 1 м/с жылдамдықпен келеді. Трамвай мен байланысқан санақ жүйесіндегі жаяу адамның жылдамдығын тап.

7. Дене 30 м/с бастапқы жылдамдықпен тік жоғары лақтырылған. Дене 4 с уақыт ішінде қандай жол жүреді? Оның осы уақыт ішінде орташа орын ауыстыру жылдамдығы және орташа жылдамдығы қандай? Ауаның кедергісін ескермеңдер.

8. Аэростат жерден вертикаль жоғары қарай 2 м/с² үдеумен көтеріледі. Оның қозғалысы басталғаннан кейін 5 с өткенде, одан бір зат жерге құлайды. Қанша уақыттан кейін осы зат жерге түседі?

9. Лақтырылған тастың бастапқы жылдамдығы 10 м/с, ал 0,5 с өткен  соң тастың жылдамдығы 7 м/с болады. Тас бастапқы деңгейден қандай максимал биіктікке көтереді.

10. Массасы 50г материялық нүктенің одан 20 см қашықтағы оське қатысты инерция моментін табыңдар.

Қорытынды.

Импульс – «Аш бала тоқ баламен ойнамайды».

Инерция – «Тоқ бала аш болам деп ойламайды».

Әр топқа Үсен жарлы баласы -аш және Асан бай баласы -тоқ,солардың сырт бейнесіне сипаттама беру.

Өздерің көріп отырғандай,Үсен жарлы баласы - арық ,бірақ шапшаң,ал Асан бай баласы – толық, сондықтан баяу қозғалады екен,яғни бұл масса мен үдеудің кері пропорционалдығығының қарапайым дәлелдемесі сияқты.

a1/a2 = m2/m1

F1=-F2

F=m*a

Сонымен, оқушылар, біздің айналамызда болып жатқан алуан түрлі қозғалыстар: мысалға желдің есуі, жолмен жүйткіген автомобильдер, теңізде жүзген кемелер, ауада ұшқан ұшақтар, аспандағы жұлдыздар, алып планеталар. осылардың бәрі Ньютон заңдарына бағынады. Күш және дене әрқилы болуы мүмкін, бірақ барлық күштер және барлық денелер үшін Ньютон заңдары ортақ, мұның өзі табиғаттың біртұтастығының дәлелі. Ньютон заңдарының қарапайым ғана екі формуламен осыншама күрделі ұғымды түсіндіруі де оның құдіреттілігінде.

Бағалау парағы

5-кесте

Тапсырмалар	Топтар
	I топ	II топ
1-тапсырма
2-тапсырма
3-тапсырма
4-тапсырма
5-тапсырма
6-тапсырма
7-тапсырма

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі:

1. Башарұлы Р., Морзабаева Р.Б., Тоқбергенова У.Қ., Байжасарова Г.З., Кем В.И., Кронгорт Б.А. ҚР БМЖМС 2003-2002 негізіндегі «Физика» оқу пәні бойынша білім берудің мемлекеттің жалпыға міндетті стандарты.

2. “Физика” оқу пәні бойынша білім берудің мемлекеттік жалпыға міндетті білім стандарты.

3. Р.Башарұлы, У.Тоқбергенова, Д.Қазақбаева, Н.Бекбасар «Физика және астрономия» 9-сынып. Алматы: Мектеп, 2009

4. Р.Башарұлы, У.Тоқбергенова, Д.Қазақбаева, «Физика және астрономия» 7-сынып. Алматы: Атамұра, 2012

5. Қойшыбаев Н. Механика /Оқулық/.-А., «Зият Пресс», 2005.

6. Бижігітов Т. Жалпы физика курсы-Алматы 2013.

7. Абдула Ж., Мұқашева Ә., Сатаев Л. Жалпы физика курсы –Астана: 2006.

8. Әкімбеков Е.Т. Физика-1 оқу құралы -Астана: 2007.

9. Сыздықов А. Физика анықтамалығы. оқу құралы. -Астана: 2008.

10. Сыздықов А. Физика анықтамалығы-2. оқу құралы. -Астана: 2010.

11. Б.Е.Акитай Физиканы оқыту теориясы және әдістемелік негіздері. Алматы, 2006

12. Құдайқұлов М., Жаңабергенов Қ. Орта мектепте физиканы оқыту әдістемесі. Алматы: Рауан, 1998

13.Колосков В.С. Силы в законах Ньютона: Для обсуждения в кругу преподавателей физики средней школы.-М., 1992.

14. Теория и методика обучения физике в школе. Частные вопросы / Под.ред. С.Е.Каменецкого. М.: Академия, 2000

15. Гладышева Н.К., Нурминский И.И. Методика преподавания физики. М.:Просвещение, 2001

16. Қазақстан мектебі. 2006 ж. №4 «Инновациялық педагогикалық технологияларды қолдану тетіктері»

17. Мұғaлiмгe apнaлғaн нұсқaулық. Eкiншi (нeгiзгi) дeңгeй. «Нaзapбaeв Зияткepлiк мeктeптepi» ДББҰ, 2015

18. Әлімбекова Г.Ә. Физика пәнін халықтық педагогика тағылымдарымен байланыстыра отырып оқыту /Оқу құралы/. -А., «Литера», 2001.

19.Мұғaлiмгe apнaлғaн үлeстipмeлi мaтepиaлдap (peсуpс пapaқтapы) Eкiншi (нeгiзгi) дeңгeй. Төртінші бaсылым. (2015) Aстaнa. «Нaзapбaeв Зияткepлiк мeктeбi» ДББҰ

20. Қазақстан мектебі. 2008 ж. №11 «Электрондық оқулықтарды пайдаланудың педагогикалық ұстанымдары»

21. «Оқыту процесіндегі инновациялық ізденістер» Өмірбаева К. 2001ж.