ПӘннің ОҚУ-Әдістемелік кешені «Физиканы оқыту әдістемесі» «5В011000 – Физика» мамандығы үшін ОҚУ-Әдістемелік материалдары

Физика курсының осы тұсында оқушылар өздерінің өмірден байқаған тәжірибелерін қайтадан ойлануы үшін тарихи мәліметтер келтірген орынды болған болар еді. Механиканы оқығанда олардың ойлау жүйесі көпшілігінде «күш әсер етпесе қозғалыс жоқ» дейтін аристотельдік идеяға жақын. Қозғалыс жөніндегі Аристотельдің көзқарасына Галилей-Ньютон механикасын қарсы қою – инерция заңының ғылыми дүниетанымында бетбұрыс жасаған ұлы жаңалықтардың бірі екендігін түсінуді жеңілдетеді.

1.Поезд вагонының еденінде жатқан доп вагон орнынан үдемелі қозғала бастағанда кері бағытта қозғалады, немесе бір қалыпты қозғалып келе жатқан вагонда тыныштықта болған доп вагон қозғалысы тежелгенде оның алдыңғы жағына қарай қозғала бастайды. Олай болса, үдемелі не кемімелі қозғалысқа түскен вагон инерциялық санақ жүйесі бола алмайды, ондай санақ жүйелерін инерциялық емес санақ жүйелері деп атайды.

2.Тыныштықтағы самолет ішіндегі столда кітап жатқан болсын. Самолет үдемелі жылдамдықпен қозғала бастағанда стол үстіндегі кітап сырғанап кері бағытта қозғала бастайды. Бұл жағдайда кітапқа басқа денелер әсер етіп тұрмаса да ол үдеумен қозғалады. «Үдемелі қозғалыстағы самолет» санақ жүйесінде Ньютонның бірінші заңы орындалмай тұр, ол – инерциялық емес санақ жүйесі.

Масса

Масса ұғымын 9-класта қалыптастыруды шартты түрде мынадай жүйелілікпен жүргізуге болады:

1)оқушылардың 7-8-кластарда масса жөнінде өткен барлық негізгі қағидаларын қайталау;

2)массаның денелердің инерттік қасиетінің сандық сипаты екендігін тәжірибелер көмегімен дәлелдеу. Алдымен физика кабинетіндегі кинематикалық жиынтықтан алынған буферлік серіппелі арбашалармен, сонан соң магниттер бекітілген арбашалармен тәжірибелер жасалады. Бұл тәжірибелердегі өзара әсерлердің сипаты лездік болғандықтан, денелер жылдамдықтарының өзгерісін өлшеу мүмкін болмайды. Дегенмен, өзара әсерлесуші денелердің алатын үдеулерінің модульдерінің қатынасы тұрақты болатындығын көрсетуге болады.

Мысал ретінде бірінің жүгі бар, екіншісі - бос, бірдей екі арбашаның өзара әсерін зерттейік. Егер әсерлесу нәтижесінде жүгі бар арбашаның алатын үдеуі бос арбашаның үдеуінен екі есе кем болатын болса, онда жүгі бар арбашаның инерттілігі жүгі жоқ арбашаның инерттілігінен екі есе артық болғаны. Денелер инерттілігін көрсететін шаманы масса деп атайды. Ондай жағдайда өзара әсер нәтижесінде денелердің алатын үдеулерінің қатынасын мына түрде жаза аламыз:

.

Осы тұста массаның аддитивтілігі – тұтас дененің массасы оны құрайтын бөліктердің массаларының қосындысына тең екендігін – талқылауға болады.

1. массаның өлшем бірлігін анықтау. Массаның бір өлшем бірлігімен (1кг) оқушылар 7-класта танысқан болатын. Тағы да оны анықтай түсу керек. Халықаралық конгресс 1889 ж. массаның халықаралық бірлігі ретінде платина мен иридийдің қоспасынан дайындалған цилиндрдің массасын алу жөнінде шешім қабылдады, оны 1 килограмм деп атады. Ол эталон қазір Франциядағы халықаралық өлшемдер мен салмақтар бюросында сақтаулы, кейбір елдерге оның көшірмесі берілген. Массаның өлшем бірлігінің ендірілуіне байланысты оқушыларды халықаралық бірліктер жүйесімен таныстыру қажет. Массаның еелік және үлестік бірліктері жөніндегі мәселе айтылады.

2. Массаны өлшеу тәсілдерін талқылау. Масса ұғымының анықтамасы толық болуы үшін оны өлшеу әдісі белгілі болуы тиіс. Ондай әдістің екі түрі бар.

а) біріншісі – кез келген дененің массасын , оның масса эталонымен өзара әсерлесу кезіндегі алатын үдеуін масса эталонының алатын үдеуімен салыстыру нәтижесінде анықтауға негізделген. Жоғарыда айтылған тұжырымымыз бойынша:

немесе масса бірлігі.

ә) екіншісі – оны статикалық деп атайды – рычагты таразылармен өлшеу әдісі. Бұл әдіс кейінгі «Табиғаттағы күштер» тақырыбын өткенде толық айтылады. Дегенмен бұл жерде ол туралы қысқаша мағұлымат беріп кеткен жөн.

Динамикалық әдісті микро- және макрооъектілердің массаларын анықтау үшін, ал статикалық әдісті күнделікті тұрмыста пайдаланатындығымызды ескерту орынды. Белгілі дененің массасын екі түрлі әдіспен өлшегенде бірдей қорытынды алатындығымызды айтуды ұмытпау керек.

б) масса ұғымының классикалық механикада қолданылу шекарасы. Бұл мәселені, тек динамика заңдарын оқып біткеннен кейін, классикалық механиканың қолданылу шекарасын түсіндірумен ұштастырған дұрыс.

Күш туралы алғашқы мағұлыматты оқушылар 7-класта алған болатын. Ол тұста мәселе тек сапа жағынан ғана қарастырылды. Ал 9-класта оқушылар дене үдеуді басқа денелердің әсерінен алатындығын ғана біліп қоймай, сонымен қатар ол әсердің сандық өлшемін, немесе күшті, қалай анықтауға болатындығын білуі тиіс. Ондай сандық өлшемді табу үшін алғашқы көрсетілетін тәжірибелер белгілі бір күштің массасы әртүрлі денелерге жасайтын әсерін зерттеуге арналған болуы керек.

Бірдей күшпен әсер жасағанда массасы әртүрлі денелердің әртүрлі үдеу алатындығын сапа жағынан мынадай тәжірибе көмегімен көрсетуге болады: массасы әртүрлі шариктер горизонталь қойылған науамен еркін қозғала алатындай болуы керек; белгілі дәрежеде деформацияланған серіппе ретінде ойыншық пистолеттердің серіппесін пайдаланамыз; науаның бір шетіне қойылған шариктерді бірінен кейін бірін пистолетпен атқылап, олардың алатын үдеулерінің денелер массасына тәуелді екендігін, массасы үдкен шариктердің алатын үдеуі аз, ал массасы аз шариктердің алатын үдеуі көп болатындығына оқушылардың нахарын аударамыз. Бұл тәжірибенің көмегімен массасы мен алатын үдеулерінің көбейтіндісі барлық шариктер үшін бірдей болатындығын дәлелдеу қиын, өйткені олардың алатын үдеулерін өлшеу мүмкін емес, бірақ бірдей күшпен әсер жасағанда денелердің алтын үдеуі мен массасы арасындағы қандй да бір байланыстың бар екендігі жөнінде сапалық қорытынды ғана жасауға болады.