Масса және күш ұғымдарын талдау Масса ұғымы – ғылымдағы ең күрделі әрі іргелі ұғымдардың бірі. Бұл ұғымды макро және микро әлем обьектілері үшін қолданады. Масса жөніндегі ұғымды тартылыс немесе гравмтациялық құбылыстар арқылы да келтіруге болады. Ондай жағдайда денелер арасындағы тартылыс күші гравитациялық массамен сипатталатын денелер қасиетімен анықталады. Масса ұғымын мектепте бұл тәсілмен ендірудің көптеген дидактикалық қиындықтары бар. Инерттік масса мен гравитациялық массаның өзара тепе-тең екендігін ескеріп, гравитациялық масса ұғымын тіпті ендірмеуге де болады. Масса ұғымын денелердің өзара әсері арқылы енгізіп, гравитациялық құбылыстарды өткеннен кейін массаны таразымен өлшеуге де болатындығын дәлелдесек жеткілікті. Масса ұғымы ендірілгеннен кейін күш ұғымы Ньютонның екінші заңымен байланысты ендіріледі, ол үшін мынадай идея басшылыққа алынады: күштердің арасында әсер жасайтын денесінің массасына тәуелді болмайтын бір күш бар, ол – серпімділік күші; серпімділік күшінің осы қасиетін пайдаланып, массасы әртүрлі денелерге кезекпен белгілі дәрежеде деформацияланған серіппемен әсер жасауға болады; сөйтіп, эксперимент көмегімен әсерді сипаттайтын шаманы анықтаймыз; тәжірибе жасау арқылы ол шаманың дене массасы мен сол әсер нәтижесінде дене алатын үдеудің көбейтіндісіне тең болатындығын дәлелдейміз, басқаша айтқанда, күшті мынадай формуламен жазуға болатындығы шығады:  .
Сонан соң серпімділік күші үшін алынған тұжырымдарды күштің басқа түрлеріне таратуға болады. Бұл тәсілде Ньютонның екінші заңы тәжірибеден алынған қорытынды ретінде ендіріледі де, оны күшті және күшті өлшеу әдісін анықтау үшін пайдаланамыз. Оқушылардың назарына мынадй мәселелерге мықтап аударған жөн: 1)күш материалды денемен байланысты - әсерді тек нақты дене жасайды, барлық уақытта оны көрсетуге болады. 2)еш уақытта жалғыз ғана күш әсер жасамайды – күштер жұбымен пайда болып, жұбымен жоғалып жатады (әсер және қарсы әсер). 3)денелер өзара әсерлескендегі күштердің тең болуы ол денелердің тыныштықта не қозғалыста екендігіне байланысты емес. Динамиканың негізгі ұғымдары мен заңдарын оқытудың жалғасымдылығы «Ньютонның қозғалыс заңдары» тақырыбын оқытуды, оқушылардың ғылыми көзқарасын қалыптастыру мақсатында, ол заңдардың қолданылу шекарасын түсіндірумен аяқтаған абзал. Қорыта келгенде тақырыпты мынадай жүйелілікпен оқытқан дұрыс: Ньютонның бірінші заңы түсідіріледі; масса ұғымы ендіріледі; өзара әсер арқылы күш ұғымы ендіріліп, Ньютонның екінші заңы өтіледі; одн кейін Ньютонның үшінші заңы айтылады; ең соңында Ньютон заңдарының қолданылу шекарасы жөнінде мағұлыматтар беріледі. Бұл жүйеліліктің негізінде масса ұғымын екінші заңға дейін ендіру, ал күшті екінші заңды өтумен байланысты ендіру идеясы жатыр. Айтылған жүйеліліктің өзіне тән қиыншылықтары болғанымен, ол күштің динамикалық сипатын, массаның физикалық мағынасын ашып беруге көмектеседі. Динамиканың негізгі заңдары мен негізгі ұғымдарын оқыту әдістемесі Динамиканың бірінші заңы Ньютонның бірінші заңының мазмұны сырт қарағанда қарапайым болып көрінгенімен, оның оқушылардың өмірден алған тәжірибесіне қайшы келуі заңның физикалық идеясын жете түсінуді қиындатып жібереді. Әрбір оқушының қозғалыс және оның күшпен байланысы жөнінде күнделікті тұрмыстан түйген түсінігі бар. Оқушының өзінің жеке тәжірибелері мен бақылаулары негізінде жасаған қорытындылары динамиканың бірінші заңына сәйкес келе бермейді. Допты теппесе, автомобильдің двигателін қоспаса, арбаға атты жекпесе, поезды тепловоз сүйремесе және т.б. жағдайларда дене өздігінен қозғалмайды деп есептейді, олар қозғалысты күшпен байланыстырады. Сондықтан, бірінші заңды өткенде оқушыларды тек оқытып ғана қоймай, қайта оқытуға тура келеді. Егер басқа денелер әсер жасамаса, болмаса олардың әсері өзара теңгерілген болса, дененің тыныштық күйін сақтайтындығына оқушылар әдетте күмән келтірмейді. Бірақ, мұндай жағдайда денелердің қозғалыс жылдамдығының тұрақты болатындығы, олардың бір қалыпты және түзу сызықты қозғалыс қалпын сақтап қалатындығын түсінуі едәуір қиындықтар туғызады. Оқушылардың күнделікті өмірден алған тәжірибелерді олардың «күш әсері тоқтағанда дене өзінен өзі тоқтайды» деген ойға жетелейді: доп, автомобиль, арба, поезд және т.с.с. басқа денелер әсері болмаса түбінде тоқтайды. Сондықтан, олардың зейінін денелердің өздігінен тоқтамайтындығына, тек басқа денелердің әсерінен тоқтайтындығына аудару керек: допқа – ауа, автомобильге, арбаға – жер беті, поезға – рельс беті, т.т. Инерция заңын оқытудың әдістемелік қиындығы – бұл заң дәл орындалатын идеал жағдай жасаудың мүмкін болмайтындығында. Ондай жағдайларды тек жуықтап жасауға болады немесе ойша жасалатын эксперименттерге жүгінуге тура келеді. Ньютонның бірінші заңын түсіндіруді жеңілдететін дәстүрлі тәжірибе – науамен шарикті домалату тәжірибесі. Демонстарциялық стол үстіне көлбеу қойылған науа бойымен шарикті домалатамыз. алдымен стол бетіне құм төсейміз; кедір-бұдырлы мата (мысалы, шұға) төселеді; өте тегіс бет (мысалы, шыны) алынады. Шариктің қозғалысына басқа дененің кедергісі қаншалықты аз болса, соншалықты оның қозғалысының ұзаққа созылатындығына оқушылардың назарын аударамыз. Осы тәжірибелердің негізінде мынадай қорытынды жасауға болады: денеге басқа денелердің әсері қаншалықты аз болса, соншалықты оның жылдамдығы баяу өзгереді. Ары қарай тәжірибені ойша жылғастырып, денеге басқа денелер тіпті әсер етпеген жағдайда оның жылдамдық векторының өзгермейтіндігі жөніндегі қорытындыға келеміз. Кейінгі кезде бұл мақсат үшін дененің құрғақ мұз бетінде немесе ауа жастығы үстінде қозғалуын көрсететін демонстарция қолданыла бастады. Сәл ғана түрткінің әсерінен ауа жастығының үстінде қозғалыстың бір қалыпты болатындығын анық байқауға болады және тәжірибе үлкен әсер қалдырады. Осы тәжірибелерден кейін Ньютонның біріші заңының тұжырымы айтылады.
Достарыңызбен бөлісу: |
