ПӘннің ОҚУ-Әдістемелік кешені «Стандартты емес физика есептерін шығару әдістері» 5В011000- «Физика» мамандығы үшін ОҚУ-Әдістемелік материалдары
жүктеу/скачать 0.51 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- ПӘННІҢ ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК КЕШЕНІ «Стандартты емес физика есептерін шығару әдістері» 5В011000- «Физика» мамандығы үшін ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК МАТЕРИАЛДАРЫ
- ПӘН БОЙЫНША ГЛОССАРИ Механика
- Практикалық сабақтарды өткізуге арналған әдістемелік нұсқаулар
- 2.1 . Көне ғылымының ерекше ескерткіші ретінде Лукреций Кардың
- 4.3. 1838 жылы Б.С. Якоби басшылығымен жасалған әлемдегі ең бірінші электроход Нева бойымен жүзуге шықты.
- 4.4 . 1898 жылы француз графы Гастон де Шасселю-Лоба электромобильде
ПӘННІҢ ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК КЕШЕНІ «Стандартты емес физика есептерін шығару әдістері» 5В011000- «Физика» мамандығы үшін ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК МАТЕРИАЛДАРЫ Семей
2014 Алғы сөз
1. ӘЗІРЛЕНГЕН Құрастырушы:_____ Мешетова Ж.С., аға оқытушы, физика кафедрасы 2. ТАЛҚЫЛАНДЫ 2.1 «Физика» кафедрасы отырысында « 11 » 09 2013ж., №1 хаттама Кафедра меңгерушісі, п.ғ.д., профессор С.С.Маусымбаев 2.2 Физика-математика факультетінің оқу-әдістемелік бюросының отырысында « 12 » 09 2013ж., № 1 хаттама Төрайымы Қ.А.Батырова 3. БЕКІТІЛДІ Университететің Оқу-әдістемелік Кеңесінің отырысында басып шығаруға мақұлданған және ұсынылған « » 2013ж., № хаттама ОӘК төрағасы Г.К.Искакова АЛҒАШ РЕТ ЕНГІЗІЛІП ОТЫР МАЗМҰНЫ 1.Глоссарий 2.Дәріс конспектілірі 3.Пәнді оқуға арналған әдістемелік нұсқаулар - Лабораториялық сабақтардың нұсқаулары - СОӨЖ ның әдістемелік нұсқаулары - СӨЖ ның әдістемелік нұсқаулары 4.Білімдерді бақылау-өлшеу құралдары ПӘН БОЙЫНША ГЛОССАРИ Механика - механикалық қозғалыстың заңдылықтарын және бұл қозғалысты туғызушы немесе өзгертуші себептерді қарастыратын физиканың бөлімі. Кинематика – денелердің қозғалысын осы қозғалысты туғызушы себеппен байланыстырмай зерттейді. Динамика – денелердің қозғалыс заңдарын және бұл қозғалысты туғызушы немесе өзгертуші себептерді зерттейді. Материалдық нүкте – берілген есептің шарттарында өлшемдерін есепке алмауға болатын массасы бар дене. Абсолют қатты дене – ешбір жағдайларда деформацияланбайтын және барлық жағдайларда екі нүктесінің (дәлірек айтса, екі бөлшегінің) ара қашықтығы өзгермейтін дене. Абсолют серпімді соққы – нәтижесінде толық механикалық энергия (потенциалдық және кинетикалық энергияның қосындысы) сақталатын соққы. Абсолют серпімсіз соққы нәтижесінде толық механикалық энергия (потенциалдық және кинетикалық энергиялардың қосындысы) сақталмайды және ол энергияның басқа түріне, мысалы жылулық энергияға ауысады. Дененің массасы – дененің инерттілігінің сандық өлшемі болып табылатын физикалық шама. Күш – денелердің өзара әсерлесуінің сандық өлшемі болып табылатын физикалық шама. Қозғалыс траекториясы – қозғалған материалдық нүктенің кеңістікте уақыттың өтуіне байланысты сызатын сызығы. Дененің импульсі – сан жағынан дененің массасының жылдамдығына көбейтіндісіне тең және бағыты жылдамдықтың бағытымен бірдей векторлық шама. Молекулалық физика – заттың құрылысы мен қасиеттерін барлық денелер үздіксіз хаосты қозғалыстағы молекулалардан тұрады дегенге негізделген молекулалық – кинетикалық түсініктерді басшылыққа лаып қарастыратын физиканың бөлімі. Моль – молекулаларының немесе атомдарының саны  Авогадро санына ( моль ) тең зат мөлшері.
Физикалық процесс – жүйенің бір күйден екінші күйге өтуі. Детальдың тепе – теңдік принципінің мәні мынада: тепе-теңдіктік макрожүйедегі кез келген микропроцесс оған кері процестің жылдамдығындай жылдамдықпен өтеді. Механикалық жүйенің еркіндік дәрежелер саны деп жүйенің кеңістіктегі орнын анықтайтын тәуелсіз шамалардың санын айтады. Бірінші текті мәңгі қозғалтқыш деп сыртттан алған энергиядан артық жұмыс жасайтын, периодты әрекет ететін қозғалтқышты айтады. Политроптық процесс деп дененің жылу сыйымдылығы тұрақты болып қалатын процесті айтады. Жылу сыйымдылық деп дененің температурасын бір кельвинге арттыру үшін оған жұмсалатын жылу мөлшеріне тең шаманы айтады. Барометрлік формула деп, атмосфералық қысымның биіктікке байланысты экспоненциалды кемуін өрнектейтін формуланы айтады. Еркін жүріс жолының ұзындығы деп газ молекуласының кезектес екі соқтығысуларының арасындағы уақыт ішінде жүріп өтетін өтетін жолын айтады. Электростатика деп қозғалмайтын зарядтардың кеңістікте туғызған электр өрістерінің қасиеттерін зерттейтін физиканың бөлімін айтады. Электр өрісі деп көмегімен кеңістікте зарядтар арасындағы өзара әсерлесу жүзеге асатын материалдық ортаны айтады. Электр өрісінің кернеулігі деп өрістің берілген нүктесіндегі бірлік оң зарядқа әсер ететін күшпен анықталатын шаманы айтады. Электр өрісінің потенциалы деп өрістің берілген нүктесіндегі бірлік оң зарядтың потенциалдық энергиясымен анықталатын шаманы айтады. Электр өрістерінің суперпозиция принциптерінің мәні электр зарядтары жүйесінің қорытқы өрісінің кернеулігі әрбір жеке заряд туғызған өріс кернеуліктерінің векторлық (геометриялық) қосындысына тең болатындығымен байланысты. Электрлік диполь деп бір-бірінен белгілі бір ара қашықтықта орналасқан шамалары тең, таңбалары қарама-қарсы екі зарядтың жүйесін айтады. Электр тогы деп зарядтың қандай да бір  бет арқылы өтуін айтады.
Сименс – электрлік кедергіге кері шама заттың электр өткізгіштігінің бірлігі. Тізбектің әр текті бөлігі деп электростатикалық күштермен бірге бөгде күштер әсер ететін бөлікті айтады. Тұрақты электр тогы деп шамасы мен бағыты уақыт бойынша өзгермейтін электр тогын айтады. Магнит өрісі құйынды өріс, себебі магнит өрісі индукциясының циркуляциясы нольден өзгеше. Магнит индукциясы векторының дивергенциясы әрқашан нольге тең, себебі табиғатта магнит зарядтары жоқ. Ортаның магниттік өтімділігі ортадағы магнит өрісінің индукциясы вакуумдағымен салыстырғанда неше есе артық екендігін көрсетеді. Кюри нүктесі деп температураның одан жоғары мәнінде заттың ферромагнетиктік қасиеттері жойылып, ол парамагнетикке айналатын мәнін айтады. Электромагниттік индукция құбылысы деп тұйықталған өткізгішконтурмен шектелген магнит ағыны өзгергенде осы контурда индукциялық электр тогы деп аталатын электр тогының пайда болу құбылысын айтады. Генри – контур индуктивтілігінің бірлігі. Тербеліс деп белгілі бір қайталану дәрежесімен сипатталатын процесті айтады. Тербеліс периоды – толық бір тербеліс уақыты. Герц (Гц) – уақыт бірлігі ішіндегі бір тербеліске сәйкес тербелістер жиілігінің бірлігі. Гармоникалық тербеліс деп синустық немесе косинустық заң бойынша өтетін тербелісті айтады. Математикалық маятник – салмақсыз. Созылмайтын жіпке ілінген және ауырлық күшінің әсерінен тербеле алатын материалдық нүкте. Толқын ұзындығы деп 2  -ге тең фазалар айырымымен тербелетін екі нүктенің ара қашықтығын айтады.
Жылулық сәуле деп денелердің ішкі энергиясы есебінен шығатын электромагниттік сәулені айтады. Дененің энергетикалық жарқырауы (немесе сәуле шығарғыштығы) деп дененің бірлік бетінен барлық бағытта шығатын энергия ағынын айтады. Абсолют қара дене деп кез келген температурада өзіне түскен жарықты оның жиілігіне, поляризациясы мен таралу бағытына байланыссыз жұтатын денені айтады. Планк гипотезасы электромагниттік сәуле жиілігіне пропорционал энергияның жеке үлестері (кванттары) түрінде шығады. «Ультракүлгін күйреуі» деп классикалық физиканың Кирхгоф функциясына арналған қара дененің сәуле шығарғыштығының жиілікке тәуелділігінің тәжірибелік мәліметтерін қанағаттандыратын өрнегін классикалық физика әдісімен іздеудің мүмкін еместігін айтады. Сыртқы фотоэффект (немесе фотоэлектрондық эмиссия) деп қатты және сұйық денелердің электромагниттік сәуле әсерінен электрондар шығаруын айтады. де Бройль гипотезасының мәні мынада: бөлшектердің корпускулалық қасиеттерімен бірге толқындық қасиеттері де болады. де Бройль толқыны – классикалық физикадағы толқындармен ұқсастығы жоқ, ерекше кванттық табиғаты бар толқын. Гейзенбергтің анықталмағандық принципінің мәні мынада: микробөлшектің координаталары мен оларға сәйкес импульстерінің анықталмағандықтарының көбейтіндісі Планк тұрақтысынан кем болмайды.
Шредингер теңдеуі – микробөлшектер қозғалысының заңдарын сипаттайтын релятивистік емес кванттық механиканың негізгі теңдеуі. Толқындық функция  - микробөлшектің күйін сипаттайтын функция.
Туннельдік эффект деп бөлшектің ені шағын потенциалдық бөгеттен энергиясы осы бөгеттің биіктігінен аз болғанда өтіп кету құбылысын айтады. Кванттық гармоникалық осциллятордың нольдік энергиясы деп оның толық энергиясының ең аз (ноль емес) мәнін айтады. Резерфорд атомының ядролық моделі атомның іс жүзінде барлық массасы шоғырланған оң зарядталған ядродан және ядроның маңайында айналатын электрондардан тұратын жүйе болып табылады. Электронның Бор орбиталары электронның байқалу ықтималдығы барынша үлкен болатын нүктелердің геометриялық орны болып табылады. Спин деп микробөлшектің классикалық физикада ұқсастығы жоқ меншікті механикалық моментін айтады. Фермион деп жарты спині бар бөлшекті айтады. Бозон деп нөлдік немесе бүтін санды спині бар бөлшекті айтады. Ядроның байланыс энергиясы деп ядроны құрайтын нуклондарға кинетикалық энергия бермей ыдырату үшін жасалатын жұмыспен анықталатын шаманы айтады. Радиоактивтілік деп бір атом ядроларының екіншілеріне элементар бөлшектер шығара отырып түрленуін айтады. Жартылай ыдырау периоды – ядролардың алғашқы мөлшерінің жартысы ыдырайтын уақыт. Ядролық реакция деп ядроны ( немесе ядроларды) түрлендіруге келтіретін атом ядросының элементар бөлшекпен өзара әсерлесу процесін айтады. Элементар бөлшек деп қазіргі кезде белгілі материяның ең ұсақ бөлшегін айтады. Аннигиляция деп нәтижесінде басқа бөлшектер түзілетін бөлшектер мен антибөлшектердің өзара әсерлесу процесін айтады. Кварктер – қазіргі кездегі түсінік бойынша адрондарды құрайтын іргелі бөлшектер. Өзара әсерлесудің біріңғай теориясы ( «ұлы бірігу») - өзара әсерлесудің төрт типін (гравитациялық, электромагниттік, күшті және әлсіз) біріктіретін теория. Практикалық сабақтарды өткізуге арналған әдістемелік нұсқаулар Практикалық сабақтарды өткізудің негізгі мақсаты теориялық материаларды бекіту және есеп шығару дағдыларын үйрену болып табылады. Есеп шығару кезінде мынандай мәселелерді ескеру керек:
Курстың әртүрлі тақырыптары бойынша ұсынылған әдеьиеттерді пайдаланып есеп шығаруды қарастырыңдар. Есеп шығарудың төмендегі үлгісін ұсынуға болады - Есептің қысқаша мазмұнын жазу керек , мұнда есепте кездесетін барлық мәліметтерді енгізу керек. Мәліметтерді әріппен белгілеу физикада алынған таңбаларға сәйкес болуы керек. Есепте келтірілген физикалық шамалардың сан мәндерін ХБ жүйесіне көшіру керек. В краткой записи условия также отразить искомые величины. Қандай шамаларды табу керек екенін көрсету керек. - Есеп шартына сәйкес сурет салу керек.Әдетте оның есеп шығаруда көмегі өте зор. Сурет кіші болмау керек. Оны мұқият жасау керек. - Егер есепте векторлық шамалар болса, санақ жүйесін таңдау керек. Координат жүйесі ретінде тік бұрышты жүйені таңдайды. - Математикалық векторлық шамалар кіретін жазулар осы есептегі физикалық процестерге сәйкес келуі керек.. - Көрсетілген қатынастарды таңдап алынған координат остеріне проекциялау керек. - Проекцияланған қатынастарды нақты физикалық параметрлер үшін (мысалы, нақтыуақыт үшін, жылдамдық және т.б.).жазу керек. - Векторлық алгебра элементтерін пайдаланып, векторлық шамалардың проекцияларын табу, оны табу үшін есеп шарты жеткілікті болуы керек - Алынған қатынастарды пайдалана отырып белгісіз шамаларды анықтау. - Алынған математикалық өрнектің дұрыстығын формула бойынша шыққан өлшем бірлікті сол шаманың өлшем бірлігімен салыстыру арқылы қнықтау керек. - Ең соңында соңғы формулаға сан мәндерін қойып есептеу керек. Ізделініп отыған шамалардың сан мәндерін сараптап, нақтылау керек. Егер ,мысалы, масаның массасы бірнеше тоннаға, ал автомобилдің жылдамдығы жарық жылдамдығына жуық болса, онда ең әуелі сандық есептеулердің дұрыстығын, одан кейін есеп шығару жолының дұрыстығын тексерген жөн.. Физика курсындағы тарихи есептер. Кәдімгі есептерден тарихи есептердің айырмашылығы олардың нақтылығында, сондықтан оларды шығару өте қызықты. Мұндай есептер материалдары арқылы физиканың даму тарихымен, әртүрлі даму кезеңіндегі ғалымдардың негізгі ғылыми-зерттеу әдістеріментанысу, көптеген физикалық процестер мен құбылыстардың мағнасын терең түсіну үшін, ғалым-физиктердің экспериментеріментаныс болу үшін, ғылым мен техниканың байланысын сезіну үшін қажет және т. б. Мұндай есептер, мысалы, «Физика есептер жинағы » А.П. Рымкевича (1992 г. басылған 1211 есептің 15 тарихи мазмұнды екен. Тарихи есептердің арасында әртүрлі сандық (есептеу), сапалық (есеп-сұрақтар), қалжың есептер, парадокс-есептер және т. б.
Сонымен , уақыт дегеніміз не? Уақыт ұғымына не кіреді? Қазіргі физикада уақытты қалай түсінеміз? 1.3. В классикалық физикада кеңістік пен уақыт түсінігі Ньютонның «Математических началах натуральной философии» еңбегінде берілген..: «Абсолютное пространство по самой своей сущности, безотносительно к чему бы то ни было внешнему, остается всегда одинаковым и неподвижным…» деп жазды Ньютон концепциясына сәйкес , кеңістік – бұл денелердің бостығы, абсолюттік қозғалыссыздық, біртектілік және изотроптыллық, ал уақыт – «вместилище» оқиғалардың жиынтығы өткеннен болашаққа қарай ағып жатқан. Ұлы ғалымдікі дұрыс па? 1.4. Зенон апориясы (Зенон Элейский – древнегреческий философ, V в. до н.э.). Бұл апория «дихотомия» (дихотомия по гречески – екіге бөліну). «Біздің қозғалыс ешқашан бастала алмайды,себебі қайсыбір аралықты жүріп өту үшін біз әуелі оның жартысын, ал жартысын жүру үшін оның ширегін, сөйтіп шексіздікке дейін созыла береді.». Зенон логикасы бойынша екіге бөлуді жалғастыра отырып, біз бөлуді ешқашан аяқтай алмаймыз, ендеше ешқашан қозғалысты бастамаймыз. Ал сіздер қалай ойлайсыздар? 1.5. Тағы да бір Зенон апориясын қарастыралық – «Ахиллес және тасбақа» ( 1- сурет). 
1-сурет. 2. Физикалық ұғымдардың мағғынасын ашатын есептер мен сұрақтар 2.1. Көне ғылымының ерекше ескерткіші ретінде Лукреций Кардың «О природе вещей» табиғаты туралы поэмасын алуға болады, ол б.э.д 50 ж. жазылған.Осы поэмасын Лукреций Кар былай деп жазады: «Кажется нам, что корабль, на котором плывем мы, неподвижен, Тот же, который стоит причаленный, мимо проходит; Кажется, будто к корме убегают холмы и долины, Мимо которых идет наш корабль, паруса распустивши». Лукреций не туралы айтқан? Лукрецийдің осы жолдарында механиканың қандай фундаментальді принципі жатыр? Оны кім тұжырымдаған және оның мағынасы қандай? 2.2. Галилей классикалық ой экспериментінде (2-сурет) қозғалып бара жатқан корабльден зеңбірек ядросының түсуін жағада тұрған бақылаушы тарапынан және корабль палубасында тұрған матрос тарапынан сыраптама жасады. Ғалым ядроның түсу траекториясы туралы қандай қорытындыға келу керек? 
Рис. 2.
2.3. «Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых отраслей науки» деген трактатында Галилей қозғалыстың 2 түріне анықтама береді: а) «…бірдей уақыт аралықтарында жүрген жолдары бірдей болуды қозғалыс деп атаймын»; б) «…тыныштық күйден шықаннан кейін бірдей уақыт аралықтарында бірдей жылдамдық өзгерістері қосылып отыруды қозғалыс деп атаймын». Бұл жағдайда Галилей қандай қозғалыс туралы айтып тұр? Екінші жағдайда ше? 2.4. Ньютон «Натурал философияның математикалық бастамалары» деген еңбегінде массаға мынандай анықтама берді: «материя мөлшері (масса) оның тығыздығы мен көлеміне пропорционалдық өлшемі». Қазіргі физикадағы масса анықтамасы қандай? 2.5. Ньютон «Бастамалар» деген еңбегінде күшке мынадай анықтама береді: «Денеге түсірілген күші оның тыныштық қалпын және бірқалыпты түзусызықты қозғалысын бұзатын әсер». Осы анықтаманы сараптап, қазіргі кезде күшті қалай анықтаймыз? 3. Әртүрлі физикалық құбылыстар мен процестерді зерттеу тарихы туралы есептер. 3.1. Үйкелісті ең алғаш зерттегендердің бірі Леонардо да Винчи болды. Амонтон тәжірибесінен 200 жыл бұрын ол «Үйкеліс күші жанасатын беттердің материалына, олардың өңделу дәрежесіне және аудандарына байланысты, ол жүк массасына тура пропорционал және жанасатын беттер арасына «роликтер» және майлану заттарын енгізу арылы азайтуға болады» деді. Бірақ Леонарда да Винчи еңбектері жарияланбай қалды. Ғалым үйкелістің пайда болу себептерін білмеді. Үйкеліс күшінің пайда болуын қалай түсінеміз? 3.2. Ертедегі грек ғалымы Птолемей (б.з.д 2ғ) ғалым Аристарх (б.з.д 3ғ ) Жер күнді және өз осінен айналады дегенмен келіспеді. Ол егер Жер өз осімен айалып кеңістікте қозғалса, онда ауадағы ұшып жүрген құстар және барлық заттар онда тұра алмас еді деді. Птоломейдің қатесі неде? 3.3. Тартылу табиғаты туралы Ньютон өзінің бір корреспондентіне былай деп жазды: «Дене, басқа денеден қайсыбір арақашықтықта орналасқан бос кеңістік арқылы әсерледі дегенге сенбеймін. Сондықтан тартылу қайсыбір «агент» арқылы жеткізілуі керек». Осы «агент» туралы сендер не айтасыңдар? IV. Техникалық мазмұны бар есептер 4.1. Ең алғашқы жолаушы пароходын «Клермонт» 1807 жылы АҚШ-та Р.Фультон жасады. Оның негізгі параметрлері: ұзындығы -50 м; ені – 5,5 м; су ығыстыруы -150 т; қуаты -13 кВт (18 а.к.); жылдамдығы - 8 км/сағ. Қазіргі судалардың сипаттмалары қандай? 4.2. I Петр 1917 жылы жазғы бақтағы фонтанның багына су толтыру үшін 12 м биіктікке насос орнатуды бұйырды. Егер ол «1 минутта 1 м3 су беретін болса, онда насостың қуаты неге тең? 4.3. 1838 жылы Б.С. Якоби басшылығымен жасалған әлемдегі ең бірінші электроход Нева бойымен жүзуге шықты. Оның двигателінің қуаты 180 Вт. Судна 3 сағатта 7 км жүреді. 7 км жолда судна қандай жұмыс атқарады? Двигательдің тарту күші неге тең? 4.4. 1898 жылы француз графы Гастон де Шасселю-Лоба электромобильде 57 секундта 63,158 км/сағ жылдамдықпен 1 км жол жүреді. Қандай автожарыстар басталды? Ал сіздің ұсынысыңыз қандай? V. Космостық маңызы бар есептер 5.1. К.Э. Циолковский былай деген: «Ракета массасы мен жарылңыш заттар массасы геоиетриялық прогрессия бойынша өссе, онда ракета жылдамдығы арифметикалық прогрессия бойынша өседі».Осыны Циолковский формуласынан дәлелдеңіз. Отынды ракета массасын тұрақты, ал ракетаны бірсатылы деп есептеңдер. 5.2. Американ астронавтары Эдвин Олдрин мен Майк Коллинз, Айға қонған, Ай радиусына тең Һ= 1700км дөңгелек орбитамен қозғалып жүрген базалық ракетаға қайту керек. Кабинаның базалық кораблмен соқтығысу мүмкіндігі туу үшін, Ай бетінде айлық кабинаға қандай алғашқы жылдамдық беру керек? (g=1.7 м/с2) VI. Политехникалық мазмұнды есептер техника, транспорт, байланыс, ауыл шарушылығы, тұрмыстық техникамен байланысты болып келеді. Олар физика мен техникаға деген қызығушылықты тудырады. 6.1. Маршруттық автобус күніне 60 л бензин жағады. Ол ауаны былғап қанша кубометр газ шығарады. Осы газдың 0ºС температурадағы тығыздығы 0,002 кг/м3. Атмосфералық ауаны ластанудан сақтаудың қандай жодарын білесіңдер? М. В. Ломоносов – автор мозаичной картины «Полтавская баталия». Картина складывалась из цветных стекол – мозаики. Вызывают удивление ее размеры; 12 аршин в ширину и 11 аршин в высоту. Каковы размеры картины в метрических единицах длины? 6.2. Буландырғыштарда топырақты қыздыру үшін ұзындығы 693 м, көлденең қимасы 7 мм2 болаттан, сымнан жасалған қыздырғыш элемент қолданылады. Егер оған 22,7А ток берілетін болса, онда оның әрбір саты сайын бөлетін энергиясы неге тең? Біздің планетадағы «булану эффектісінің» жылулық бланстағы ролі қандай? жүктеу/скачать 0.51 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
| ||||||||