2.2 Атомдық және ядролық физика бойынша зертханалық және
практикалық жҧмыстарды өткізу әдістемесі
Оқыту процесінде зертханалық жұмыстарды енгізу теория мен практиканы
байланыстырушы ретінде қарастырылады. Зертханалық жұмыстарды орындау
білім алушылардың эксперименттік және практикалық іскерліктері мен
дағдыларын қалыптастыруға кӛмектеседі. Сонымен қатар, білім алушылардың
танымдық қабілеттерін, әрі белсенділігі мен ӛз бетімен жұмыс істеу дағдысын
дамытады. Алайда кез келген зертханалық сабақты ұйымдастыруда бұл
мақсаттар орындала бермейді. Егер білім алушылар оқытушының толық, нақты
түсіндіруінен кейін, тек кӛрсетілген іс-қимылдарды қайталайтын болса, оларда
қарапайым іскерліктер мен дағдылар қалыптасады.
Қытай философы Конфуцийдің «Естігенді ұмытамын, кӛргенді есте
сақтаймын, ал ӛз ақыл-ойыммен істеген ісімді түсінемін» деген даналық сӛзін
еске алсақ, бұл жұмыстарды орындау барысында білім алушылар теориялық
білімдерін практика жүзінде кӛріп, оның мүмкіндіктерін тереңірек білуге
құштарлығы, пәнге деген қызығушылығы артады.
Абай атындағы ҚазҰПУ-дегі 5В011000 – Физика мамандығының білім
алушылары үшін «Атомдық және ядролық физика» курсы бойынша оқу
жоспарымен, жұмыс бағдарламасына сәйкес практикалық және зертханалық
сабақтарды ӛткізу жоспарланған.
Зертханалық сабақтардың мақсаты білім алушылардың теория жүзінде
алған білімдерін практикада қолдана білу, кәсіби міндеттерді орындай
алуларына қажетті әдістерді таңдай және олардың тиімділігі мен сапасын
бағалай білу, қажетті ақпараттарды ӛз беттерінше іздей білу дағдысын
қалыптастыру, яғни бір сӛзбен айтқанда білімді шығармашыл тұлға
қалыптастыру болып табылады.
Зертханалық жұмыстарды орындау барысында білім алушыларда әртүрлі
құрал-жабдықтармен жұмыс істей білу, сондай-ақ зерттеушілік іскерліктері
(бақылау, салыстыру, талдау, жалпылау, тәуелділікті тағайындау, қорытынды
жасау, ӛз беттерінше зерттеу жүргізе білу, нәтижелерді рәсімдеу) қалыптасады.
Бұл айтылғандарды білім алушылардың болашақ мамандығына практикалық
кәсіби даярлығын кӛрсететін маңызды бір құраушылар деп есептеуге болады.
«Атомдық және ядролық физика» курсының оқу бағдарламасына сәйкес 9
зертханалық жұмыс қарастырылған. Олар: 1. Сутегі атомының сәуле шығару
спектрін зерттеу; 2. Газ атомының қозу және иондалу процесін Франк-Герц
әдісімен зерттеу; 3. Альфа- бӛлшектердің ауада жүріп ӛткен жолының шамасы
бойынша олардың энергиясын анықтау; 4. Электрондардың энергетикалық
спектрі (
-ыдырау); 5. Сыртқы фотоэффектіні оқып-зерттеу және Планк
тұрақтысын анықтау; 6. Ғарыштық сәулелерді зерттеу; 7. Жартылай
ӛткізгіштегі Холл эффектісін зерттеу; 8. Жартылай ӛткізгіштердің электр
ӛткізгіштігінің
температураға
тәуелділігі;
9.
Иондалған
сәулелерді
сцинтилляция әдісімен тіркеу.
Қазіргі уақыттағы қолданыстағы мектептің «Физика» пәнінің оқу
бағдарламасында оқушылардың практикалық іскерліктерін, шығармашылық
76
қабілеттерін дамыту, алған теориялық білімдерін бекіту мақсатында мәтіндік
және эксперименттік есептерді шығару, құбылыстар мен процестерді
компьютерлік модельдеу бойынша практикалық жұмыстар енгізілген. Бұл
мектеп физика бағдарламасындағы ӛзгерістің бірі.
Мектептің «Физика» пәніннің оқу бағдарламасында физика курсын
оқытудың мақсаты – оқушылардың дүниеге диалектикалық материалистік
кӛзқарасын қалыптастыруға бағытталғандығы кӛрсетілген [63, б. 3]. Оқу
пәнінің білім мазмұны «Физиканы» оқытуға бағытталған бӛлімдер мен
тақырыптырды, практикалық дағдыларды меңгеру мақсатында зертханалық
және практикалық жұмыстар берілген. Физика пәнінің оқу бағдарламасында
зертханалық және практикалық жұмыстардың тақырыптары әр сыныпқа анық
кӛрсетілген. Атап айтсақ (атомдық және ядролық физика бойынша): 9-
сыныптағы базалық білім мазмұнындағы практикалық жұмыс [64, с. 18]:
радиоактивтi элементтердiң жартылай ыдырау периодын есептеу.
11-сыныптағы
базалық білім
мазмұнындағы
зертханалық
және
практикалық жұмыстар (жаратылыстану-математикалық бағыт) [63, б. 14]:
Зертханалық жұмыстар: сәуле шығарудың тұтас және сызықтық спектрлерін
бақылау; дайын фотосуреттер бойынша бӛлшектердiң ӛзара әрекеттесуiн
зерттеу.
Практикалық жұмыстар: радиоактивті ыдырауды компьютерлік модельдеу,
ядролық реакция моделі.
Бағдарламада физика пәнінің басты міндеттері ретінде тӛмендегілер
кӛрсетілген:
1) әлемнің бiртұтас физикалық бейнесін қалыптастыру, физикалық
құбылыстарды әр қырынан және әр түрлі жағдайда қарастыра алу білігін
дамыту:
2) физикалық жүйелерді бӛліп кӛрсете алу және олардың арасындағы
байланысты орнықтыра алу; физикалық құбылыс немесе пән туралы білімін
салыстыра алу және дұрыстығын анықтай алу дағдысын қалыптастыру;
3) физикалық құбылысты танып-білудің теориялық және эксперименттік
әдісін пайдалана алу, физиканың заңдарын практикада қолдану;
4)
әр түрлі қиындық деңгейіндегі сапалық есептер мен қатар, мазмұнды
физиканың есептерін шығару дағдысын дамыту;
5) табиғаттың заңдарын тану мүмкiндiгiне сену және физиканың
жетiстiгін адами ӛркениеттiң даму игiлiгіне пайдалану, жаратылыстану
ғылымының мазмұнына қатысты мәселелерді талқыланған кезде оппоненттiң
пiкiрiне құрметпен қарауға және бірлесіп есеп шығару үдерісінде
ынтымақтастыққа: қоршаған ортаны қорғауға жауапкершілік сезіміне,
жаратылыстану ғылымының жетiстiктерін пайдалануды моральдық-этикалық
бағалай алуға дайын болуға, ақпараттық мәдениетке тәрбиелеу.
Мектеп мұғалімдері физика пәні бойынша ӛтілген тақырыпқа қатысты
мәтіндік және эксперименттік есептерді орындау бойынша практикалық
жұмыстарды жүргізгенімен, құбылыстар мен процестерді компьютерлік
модельдеуге келгенде қиналады. Кӛбіне құбылыстар мен процестерді
77
компьютерлік модельдеуге байланысты практикалық жұмыстарды ӛткізу
сабақтарын есеп шығару сабақтарымен алмастырады. Ал бұл физикалық
құбылыстар мен процестердің мәнін терең түсінуге, теориялық материалды
берік игеруге кесірін тигізеді.
Осы қиындықты шешу мақсатына мектептің физика бағдарламасында
кӛрсетілген атомдық және ядролық физика мәселелерінен практикалық
жұмыстар бойынша тренажер тапсырмалар мен визуалды техникалық оқу
құралы жасалды.
«Атомдық және ядролық физика» курсы бойынша зертханалық
жұмыстардың қатарын толықтыру әрі атомдық және ядролық физика
мәселелері
бойынша
мектеп
бағдарламасындағы
зертханалық
және
практикалық жұмыстарды орындай білуге мұғалімдерді даярлау мақсатында
курстың жоспарына бірнеше жұмыстар енгізілді. Атап айтсақ, зертханалық
жұмыстар: сәуле шығарудың тұтас және сызықтық спектрлерін бақылау; дайын
фотосуреттер бойынша бӛлшектердiң ӛзара әрекеттесуiн зерттеу.
Атомдық және ядролық физикадан зертханалық және практикалық
сабақтарды ұйымдастыру физикалық құбылыстардың мәнін түсінуге, білім
алушылардың эксперименттік іскерліктері мен дағдыларын қалыптастыруға
кӛмектеседі.
Зертханалық жұмыстардың білімділік және тәрбиелік маңызы зор.
Зертханалық жұмыстардың білімділік және тәрбиелік маңызы зор. Физикалық
құбылыстар мен заңдарды оқытуда тәжірибені оқытушының сӛзімен
ұштастырып
жасап
кӛрсету
физикалық
ұғымдардың
ойдағыдай
қалыптасуындағы маңызды шарттардың бірі. Зертханалық жұмыстарды
орындау барысында білім алушылар физикалық құбылыстарды және заңдарды
терең меңгереді, әрі олар білім алушылардың есінде ұзақ сақталады. Сондай-ақ
білім алушыларда құрал-жабдықтармен жұмыс жасай білу іскерліктері мен
дағдылары қалыптасады. Дұрыс ұйымдастырылған зертханалық сабақтар
оқушылардың ой белсенділігін арттырып, оларды қойылған сұраққа
эксперименттік жолмен ӛз бетінше жауап іздеуге үйренеді.
Зертханалық жұмыстардың мазмұнын оқушылар шапшаң түсініп және
оларды сапалы орындай алуы үшін, олар жұмыстарға қатысты теориялық
материалды жақсы білуі қажет. Сондықтан оқытушы сәйкес материалды
қайталауды алдын ала жоспарлауы тиіс. Ӛтілген материалды пысықтау үшін
қажетті жұмыстарды дайындауда оқушыларға ӛз бетінше қайталауға қажетті
мәселелерді дер кезінде кӛрсетіп беру керек.
Практикалық жұмыстар: жартылай ыдырау периодын есептеу (9 сынып)
[64], радиоактивті ыдырауды компьютерлік модельдеу, ядролық реакция моделі
(11 сынып) [77]. Тӛмендегі кесте 18-да «Атомдық және ядролық физика» курсы
бойынша зертханалық сабақтардың жоспары берілген.
78
Кесте 18 – Зертханалық сабақтардың жоспары және мазмұны
Зертханалық сабақта жүргізілетін жұмыстардың
атаулары
Сағат
саны
Семестр
аптасы
Кіріспе сабақ
1
1
Жартылай ыдырау периодын есептеу
1
2
Сәуле шығарудың тұтас және сызықтық спектрлерін
бақылау
1
3
Дайын фотосуреттер бойынша бӛлшектердiң ӛзара
әрекеттесуiн зерттеу
1
4
Радиоактивті ыдырауды компьютерлік модельдеу
1
5
Сутегі атомының сәулелену спектрін зерттеу
1
6
Газ атомының қозу және иондалу процесін Франк-
Герц әдісімен зерттеу.
1
7
Ауадағы еркін жүру ұзындығы арқылы альфа-
бӛлшектерінің энергиясын анықтау.
1
8
Электрондардың энергетикалық спектрі (β- ыдырау).
1
9
Сыртқы фотоэффектіні зерттеу және Планк
тұрақтысын анықтау.
1
10
Космостық сәулелерді зерттеу.
1
11
Иондаушы сәулелерді тіркеудің сцинтилляциялық
әдісі.
1
12
Жартылай ӛткізгіштердегі Холл эффектісін оқып-
зерттеу.
1
13
Жартылай ӛткізгіштердің электр ӛткізгіштігінің
температураға тәуелділігі.
1
14
Қорытынды сабақ
1
15
Барлығы:
15сағ.
Зертханалық, практикалық сабақтар кейде мұғалімнің жаңа тақырыпты
түсіндіру бағытында жүргізіледі, егер оған сағат бӛлінбеген болса, тарауды
қорытындылау кезінде ӛткізуге болады.
Зертханалық жұмыстарды орындауға қажетті құрал-жабдықтар болмаған
жағдайда оларды кӛрсетілімдермен немесе электрондық нұсқалармен
алмастыруға болады.
Зертханалық жұмыстарды орындауға арналған сабақты оның мақсаты мен
мазмұнына байланысты әртүрлі етіп құруға болады. Қазіргі уақытта
зертханалық жұмыстарды орындауға байланысты сабақтарды ӛткізудің
мынадай ең кең тараған схемасын ұсынуға болады: кіріспе әңгіме,
экспериментті білім алушылардың орындауы және ӛлшеу нәтижелерін
дұрыстау, жұмыстың қорытындысын шығару.
Кіріспе әңгіменің мақсаты білім алушылардың зертханалық жұмыстарды
саналы орындауға дайындығын айқындау, ал оған материал бойынша жаппай
79
сұрауды ӛткізу арқылы қол жеткізіледі, бұл білім жұмысты сапалы орындау
үшін қажет. Одан кейін жұмыстың мақсаты тұжырымдалады және оның
орындалу барысы (жоспар) талқыланады. Осыған байланысты құралдармен
материалдармен жұмыс істеу ережелері туралы, сондай-ақ есепті әзірлеу
туралы қысқаша нұсқаулар беріледі.
Зертханалық жұмысты орындауға кірісе отырып, білім алушылар
құралдармен танысады, қажетті нәрселердің бәрі үстелде бар ма, соны
тексереді. Оның соңынан тағайындалған жоспарға сәйкес олар ӛз бетінше
тәжірибелер және ӛлшеулер жүргізеді, ӛлшеулердің нәтижесін кестеге жазады.
Жұмыс нәтижелерінің дәлдігін арттыру үшін бір шаманы ӛлшеуді бірнеше (3-5)
қайтара жасап, оның орташа мәнін табуды ұсынған жӛн.
Оқытушы қатарлар бойымен ӛтіп жүріп, білім алушылардың жұмыс
барысын бақылайды, пратикалық нұсқаулар береді, қажетті жағдайларда жеке
білім алушыларға кӛмек кӛрсетеді. Ӛлшеу ережелерін сақтауға және
құралдарды пайдалана білуге ерекше кӛңіл аударған жӛн. Жұмыс кӛлемі
барлық білім алушылар асықпай, жұмысты аяғына дейін дұрыс орындап және
ӛлшеу нәтижелерін дұрыстау ісін жүргізетіндей болуы тиіс.
Орындалған зертханалық жұмыстар бойынша білім алушылар ӛз
дәптерлеріне қысқаша есеп жасайды. Бұл есептерді оқытушы мазмұны
жағынан, жазылу сапасы тұрғысынан мұқият тексеруі тиіс. Барлық зертханалық
жұмыстарды бағалау қажет.
Зертханалық жұмыстың соңында немесе келесі сабақта, жұмыс
нәтижелерін қысқаша талқылау керек. Бұл жұмысты қорытындылау, негізгі
жетістіктерді және ондағы кемшіліктерді айқындау, жіберілген қателердің
себептерін түсіндіру мақсатын қояды.
11-сыныптың
бағдарламасында (жаратылыстану-математика бағыты
бойынша) «Сәуле шығарудың тұтас және сызықтық спектрлерін бақылау»,
«Дайын фотосуреттер бойынша бӛлшектердiң ӛзара әрекеттесуiн зерттеу»
тақырыбында зертханалық жұмыстар жоспарланған. Кӛрсетілген жұмыстардың
әдістемелік нұсқаулығы тӛменде келтіріген.
1- зертханалық жұмыс. Сәуле шығарудың тұтас және сызықтық
спектрлерін бақылау
Құрал-жабдықтар:электр шамы; сынапты шам; сутек, гелий, криптон
толтырылған газразрядты түтікшелер; спектроскоп; түрлі түсті қарындаштар.
Жұмыстың теориясы
Шығару спектрі деп берілген зат шығаратын жарық құрамындағы барлық
толқын ұзындықтарының немесе жиіліктерінің жиынтығын айтады.
Спектр шығару спектрлері, тұтас, сызықтық және жолақ болып бӛлінеді.
Қатты немесе сұйық күйдегі заттардың спектрлері тұтас болып табылады.
Тұтас спектрдің құрамында кӛрінетін жарықтың барлық жиіліктері кездеседі,
сондықтан ол бір-біріне үздіксіз, біртіндеп ауысатын түрлі түсті жолақтар
түрінде кӛрінеді. Спектрдегі түстер қызыл, қызғылт, сары, жасыл, кӛгілдір, кӛк,
күлгін ретін сақтап алмасады.
80
Сызықтық спектрлерді атомдық газ күйіндегі заттар береді. Кез келген
заттың жеке атомдары тек сол затқа ғана тән жиіліктер жиынтығынан тұратын
спектрді береді. Әр адамның ӛзіне ғана тән саусақтарының таңбасы болатыны
сияқты, әрбір заттың атомдарының да тек сол затқа ғана тән сызықтық спектрі
болады. Сызықтық спектрлер аралары айқын бӛлінген, түрлі түсті жіңішке
сызықтар түрінде кӛрінеді.
Жолақ спектрлерді заттың бір-бірімен әлсіз байланысқан немесе мүлдем
әрекеттеспейтін молекулалары шығарады. Жолақ спектрлер қара аралықтармен
бӛлінген жарық жолақтар түрінде кӛрінеді.
Сурет 11 – Екі түтікті спектроскоп
Жұмыс барысы
Шығару спектрлерінің заңдылықтарын бақылау.
1-тапсырма. Тұтас шығару спектрін бақылау
1. Спектроскоптың окулярын кӛзге жақындатып,
күндізгі жарықтың спектрін қарап шығыңдар да,
кӛргендеріңді суретке салыңдар.
2. Спектрометр саңылауының алдына электр шамын орналастырып,
шамды жағыңдар.
3. Спектроскоптың саңылауын шамға бағыттай отырып, жарықтың айқын
шығару спектрін алыңдар. Оған зер салып, суретін дәптерге түсіріңдер.
2-тапсырма. Сызықтық шығару спектрлерін бақылау
1. Спектрометр саңылауының алдына оптикалық тұғырға сынап шамын
орнатып, оны жағыңдар. Кӛрінген сызықтық спектрдің бәрін қарап шығыңдар.
2. Сынап шамының
орнына газразрядты түтікшелерді кезегімен
орналастырып, олардың әрқайсысының сызықтық спектрлерін кӛріп
шығыңдар. Сутек спектрін сызыңдар.
2- зертханалық жұмыс. Дайын фотосуреттер бойынша бӛлшектердің ӛзара
әрекеттесуін зерттеу
Құрал-жабдықтар:
81
1. Зарядталған бӛлшектердің тректері түсірілген фотосурет.
2. Вильсон камерасында түзілген а-бӛлшектердің ағыны кӛрсетілген
фотосурет.
3. Сызғыш, мӛлдір қағаз (калька), циркуль.
1-тапсырма
Жұмыстың мақсаты: магнит ӛрісінде қозғалған зарядталған бӛлшектердің
тректері түсірілген фотосуретті сараптау, зарядталған бӛлшектің трегін
протонның трегімен салыстыра отырып осы бӛлшекті анықтау.
Жұмыстың теориясы:магнит ӛрісінде орналасқан Вильсон камерасында
түсірілген фотосуретте екі зарядталған бӛлшектің қозғалыс траекториясы
берілген. Бірінші I трек (із) протондыкі, ал екініші II трек анықтауға тиісті
бӛлшектікі.
Магнит ӛрісінің индукциясы фотосурет жазықтығына перпендикуляр.
Бӛлшектердің бастапқы жылдамдықтары бірдей және Фотосурет шетіне
перпендикуляр. Массасы m және заряды q болатын белгісіз бӛлшекті ұқсастыру
оның меншікті зарядын
Достарыңызбен бөлісу: |