2. Методика изучения кинематики в теме «Механическое движение и взаимодействие тел» курса физики 7 класса.

Взаимодействие тел — одно из общефизических понятий, лежа­щеев основе материалистического миропонимания. Учащиеся должны прочно усвоить, что причина изменения состояния тел — взаимодействие тел. Именно взаимодействие, а не действие силы на тело. Подмена одного другим часто приводит к формированию у учащихся мировоззренческой ошибки — сила начинает высту­пать для них в роли самостоятельной сущности, некоего самостоя­тельного материального объекта. Само же «воздействующее те­ло» как материальный объект вообще исчезает.

К понятиям «взаимодействие тел» и «сила» учащихся подводят постепенно. Сначала вводят понятие «механическое движение» и характеристики движения — траекторию и пройденный путь. Да­лее рассматривают равномерное движение и его характеристику — скорость движения. Объясняют, что условие, при котором механи­ческое движение тела может быть равномерным и прямолиней­ным,— отсутствие действия на него других тел (рассматривается явление инерции). Однако в реальной жизни тела находятся во взаимодействии друг с другом, и это является причиной измене­ния их скорости движения. При взаимодействии тел обнаружива­ется их новое свойство — инертность, которое характеризуется фи­зической величиной — массой тела (сам термин «инертность» не вводят). В тех случаях, когда нас интересует изменение скорости движения не обоих взаимодействующих тел, а только одного из них, говорят о действии на данное тело другого тела. Для харак­теристики действия вводят физическую величину — силу. Далее рассматривают: 1) взаимодействие с Землей тел, лишенных опор и подвесов, и вводят понятие «сила тяжести» как силы, с которой Земля притягивает тела; 2) взаимодействие тел, находящихся вблизи Земли, с опорами и подвесами. Для характеристики этого взаимодействия вводят две силы, имеющие разные названия: вес и сила упругости; 3) взаимодействие тел, находящихся вблизи Земли, соприкасающихся друг с другом и находящихся друг от­носительно друга в движении (для характеристики этого взаимо­действия вводят силу трения); 4) рассматривают случай, когда на тело действуют несколько сил, и вводят понятие равнодейст­вующей силы, но ограничиваются только частным случаем — рав­нодействующей сил,, направленных по одной прямой.

После изучения темы «Взаимодействие тел» учащиеся должны уметь: определять, сколько сил действует на тело; изображать си­лы на чертеже в заданном масштабе, вычислять силу тяжести по формуле, измерять силу с помощью динамометра; определять массу тела с помощью весов, пользоваться таблицей плотностей веществ, вычислять плотность вещества по известным массе и объему тела. Для приобретения этих умений необходимо органи­зовать самостоятельную работу учащихся.

3. Методика изучения инерции и понятия массы тела в курсе физики 7 класса.

Инерция. Опираясь на опыт учащихся, показывают, что ско­рость тела может меняться только при действии на него другого тела. Подтверждают это экспериментально. Тележка, скатившая­ся с наклонно поставленной доски, останавливается, встретив на пути препятствие — горку песка. Постепенно готовят учащихся к мысленной идеализации условий, при которых тело может дви­гаться равномерно и прямолинейно. Разровняв песок, скатывают тележку с доски с той же высоты и замечают, что в этом случае тележка, прежде чем остановиться, проходит большее расстояние, чем в первом случае. Далее песок убирают и отмечают, что по сто­лу тележка проходит еще больший путь. Этот путь станет ещебольшим, если поверхность, по которой движется тележка, сде­лать более гладкой (взять, например, стекло). Совокупность этих опытов и подготавливает школьников к ответу на вопрос: а как будет двигаться тележка, если она на своем пути совсем никаких препятствий не встретит? Далее учащимся сообщают, что явление сохранения скорости тела при отсутствии действия на него других тел называют инерцией. Это понятие было введено Г. Галилеем. Следует разобрать с учащимися примеры проявления инерции в быту и технике.

Масса тела. Формирование понятия массы тела следует на­чать с того, что уже известно учащимся: скорости, с которыми покоящиеся вначале (до взаимодействия) тела будут двигаться после взаимодействия, могут или значительно отличаться друг от друга, или быть почти одинаковыми. Возникает необходимость выяснить, от чего это зависит. Для этого обычно демонстрируют опыт с двумя тележками, между которыми помещена сжатая пру­жина (связанная нитью). Когда нить пережигают, тележки разъ­езжаются в разные стороны. Учащиеся видят, что если тележки одинаковые, то они после пережигания нити разъезжаются на равные расстояния, а если тележки разные,- то и пройденные ими расстояния оказываются различными. Оценку скоростей дают на качественном уровне, с опорой на сложившиеся у учащихся пред­ставления о том, что если одно из тел за какое-то время прошло больший путь, чем другое тело за то же время, следовательно, оно двигалось с большей скоростью. Поэтому учащимся должно быть понятно следующее рассуждение. Тележки после пережига­ния нити прошли одинаковые пути, это значит, что при взаимо­действии их скорости изменились одинаково. В этом случае гово­рят, что тележки обладают одинаковыми массами. Тележка, ко­торая после взаимодействия движется с меньшей скоростью (она пройдет и меньшее расстояние), имеет большую массу. Никакого определения массы не дается. Для понимания данного понятия необходимо потренировать учащихся в правильной трактовке на­блюдаемых явлений, связанных с изменениями скоростей тел при их взаимодействии.

На основании проведенных опытов вводят и способ измерения массы тела: сравнивать мас­сы тел можно по скоростям, при­обретенным покоящимися телами при их взаимодействии. В IX классе учащиеся узнают, что массы тел сравнивают по ускорениям, которые приобретают тела после взаимодействия. Надо иметь в виду, что оба подхода справедливы (в одном слу­чае используют закон сохранения импульса, в другом—третий закон Ньютона).

Никакого математического выражения способа измерения мас­сы тела в VII классе не дают. (Это будет сделано далее, при изу­чении механики в IX классе.) Учащимся сообщают, что за едини­цу массы принят килограмм, килограмм — это масса эталона.

Учащихся знакомят и с другим, более простым и удобным спо­собом определения массы тела — с помощью весов.