Навчальні конференції та семінари з фізики.
Навчальні конференції, як правило, проводяться у старших класах під час одного – двох уроків фізики.
Під час навчальної конференції доцільно розглядати питання, що пов’язані з історією наукових відкриттів і винаходів, застосуванням фізичних законів на виробництві, принципами дій приладів та технічних пристроїв, технологічними процесами, тобто той матеріал, в якому учні в змозі самостійно розібратися, використовуючи підручники та науково-популярну літературу.
Підготовка до конференції передбачає 1) визначення її мети і задач 2) визначення питань, що будуть розглядатися 3) розподіл тем доповідей між учнями 4) інструктаж з підготовки учнями доповідей.
План конференції і список літератури, що рекомендується, повідомляються всім учням класу, їм надається загальне завдання підготуватися до обговорення, доповнення доповідей товаришів.
На кожне повідомлення відводиться до 7 хвилин.
Під час підготовки до конференції треба підібрати деякі демонстрації, виготовити схеми, таблиці.
Семінари також доцільно проводити у старших класах.
Заздалегідь учитель пояснює учням мету, задачі і план семінару, розподіляє між ними індивідуальні завдання, вказується література якою можуть скористуватися учні.
У плані семінару, як правило, вказують основні питання, що будуть розглядатися форми роботи під час його проведення.
У залежності від способу проведення семінари можуть мати форму співбесіди, обговорення рефератів і повідомлень, розв’язування задач та інші.
Поняття “фізична величина”. Узагальнений план діяльності з вивчення фізичних величин.
Фізичною величиною називають характеристику однієї з властивостей фізичного об’єкта (фізичної системи, явища, процесу), спільну в якісному відношенні багатьом фізичним об’єктам, але у кількісному відношенні індивідуальну для кожного об’єкту.
Властивість – філософська категорія, яка виражає один з моментів виявлення сутності речі по відношенню до інших речей те, що характеризує її схожість іншим предметам або відмінність від них.
Назва фізичної величини вказує на ту складову сутності фізичного об’єкта, яка характеризує її схожість іншим предметам і, водночас, відмінність від них.
Назва фізичної величини іноді співпадає з назвою певної властивості фізичного об’єкту. Наприклад, електричний заряд, робота тощо.
Назва фізичної величини має конкретний зміст, який не залежить від контексту. Тому, вживаючи даний термін, замінюють ним розшифровку змісту властивості фізичного об’єкта, який йому зіставляється. Наприклад, вживаючи у фізичному або технічному тексті термін сила замінюють твердження на дане тіло діє інше тіло, внаслідок чого виникає прискорення даного тіла або його окремих частин.
Отже, сама назва фізичної величини позначає фізичну характеристику предмета дослідження, спільну в якісному відношенні множині фізичних об’єктів.
Але інтенсивність виявлення окремих властивостей у фізичних об’єктів може бути різною. Тому виникає потреба у порівнянні інтенсивностей виявлення у даній множині фізичних об’єктів певної властивості, тобто їх кількісної оцінки.
Кількість – характеристика явищ, предметів, процесів за ступенем розвитку або інтенсивності притаманних їм властивостей, яка виражається в числах і величинах.
У зв’язку з цим, індивідуальність у кількісному відношенні фізичної величини слід розуміти у тому смислі, що інтенсивність виявлення даної властивості в об’єктів різна і для кожного об’єкта вона має конкретне значення, яке виражається у вигляді числа або величини.
Фізична величина, як кількісна характеристика певної властивості фізичного об’єкта, отримує конкретне значення в результаті вимірювань або обчислення.
Під вимірюванням фізичної величини розуміють послідовність операцій, які виконуються дослідним шляхом за допомогою технічних засобів, спеціально призначених для цієї мети, для знаходження з відомою точністю значення фізичної величини, яка характеризує об’єкт або явище, що досліджується. Якщо для визначення значення фізичної величини не застосовують експериментальних операцій, в яких технічні засоби приводяться у взаємодію з об’єктом, що досліджується (в результаті чого може виникнути сигнал вимірювання), то слід говорити не про вимірювання, а про визначення значення фізичної величини, наприклад, розрахунком.
Розрізняють такі види вимірювань прямі (вхідний вимірювальний сигнал вже містить інформацію про фізичну величину, що вимірюється) непрямі (шукане значення обчислюють за допомогою відомої залежності між шуканою величиною і величинами, які отримують шляхом прямих вимірювань) сукупні (вимірювання декількох однойменних фізичних величин, що складаються з прямих вимірювань різних сполучень цих величин) сумісні (складаються з прямих вимірювань декількох фізичних величин в умовах, що змінюються, і наступного знаходження залежності між цими величинами).
Крім того розрізняють вимірювання сталої або фізичної величини, яка мало змінюється, що мають назву статичних вимірювань, і вимірювання змінної з часом величини, які мають назву динамічних вимірювань.
Під час вимірювання визначається значення фізичної величини, тобто оцінюється її розмір у вигляді деякого числа одиниць, які прийняті для неї.
Не слід змішувати поняття розмір і значення фізичної величини.
Розмір фізичної величини – кількісна визначеність фізичної величини, яка властива матеріальному об’єкту, системі, явищу або процесу.
Розмір фізичної величини даного об’єкту існує реально і не залежить від того, знають про нього чи ні, виражають його у певних одиницях чи ні.
Значення фізичної величини з’являється тільки після того, як розмір величини даного об’єкту буде виражений за допомогою певної одиниці. Значення фізичної величини отримують у результаті вимірювань або обчислень.
Числове значення фізичної величини – абстрактне число, що входить у значен-
ня величини. Для конкретної фізичної величини її числове значення залежить від розміру обраної одиниці.
Одиниця фізичної величини – фізична величина фіксованого розміру, для якої умовно привласнюється числове значення, яке дорівнює одиниці, і яке застосовується для кількісного вираження однорідних фізичних величин.
Значення будь-якої фізичної величини одного роду може бути виражене добутком числового значення величини і одиниці цієї величини.
Числове значення фізичної величини та її одиниця знаходяться у оберненому відношенні, тобто у скільки разів більша одиниця даної величини, у стільки разів менше число, яким ця величина виражається.
Фізичні величини відображають реальні властивості навколишнього світу. Одиниці фізичних величин самі по собі не є об’єктами природи, а являють собою лише допоміжний апарат для її визначення. Закони природи не змінюються під час замін одних одиниць іншими.
Головною особливістю сучасних одиниць є те, що між одиницями різних величин встановлюються залежності за допомогою законів і визначень, якими пов’язані між собою величини, що вимірюються. Таким чином, з декількох умовно обраних, так званих основних одиниць, будуються похідні одиниці.
Метрологія розрізняє два види рівнянь, що встановлюють зв’язок між різними фізичними величинами рівняння зв’язку між величинами і рівняння зв’язку між числовими їх значеннями.
Перші являють собою співвідношення у загальному вигляді, незалежно від одиниць. Другі можуть мати різні вигляди у залежності від обраних одиниць для кожної величини.
У рівняннях зв’язку між величинами під буквеними позначеннями величин розуміють значення величин, тобто добуток числового значення на одиницю величини. Коефіцієнт пропорційності у рівняннях зв’язку між величинами майже завжди дорівнює одиниці. Ці рівняння є визначальними рівняннями – вони використовуються для визначення похідних одиниць і розмірностей фізичних величин.
Сукупність основних і похідних одиниць, що відносяться до деякої системи величин і побудованої у відповідності з прийнятими принципами утворюють систему одиниць.
Однією з важливих характеристик фізичної величини є її розмірність.
Розмірність фізичної величини відображає зв’язок даної величини з величинами, які прийняті за основні у даній системі одиниць. Вона являє собою вираз у формі ступеневого одночлена, що складається з добутку символів основних фізичних величин у різних ступенях із коефіцієнтом пропорційності, який дорівнює одиниці.
Формула розмірності основної величини співпадає з її символом.
Показник ступеня, до якого підноситься розмірність основної величини, що входить у степеневий одночлен, має назву показника розмірності.
Наприклад,
розмірність сили має вигляд MLT-2
(
),
Т – час, L
– протяжність, М – маса.
Розмірною фізичною величиною називають таку величину, в розмірності якої хоч один з показників розмірності не дорівнює нулю.
Безрозмірною фізичною величиною називають таку величину, у розмірності
якої всі показники розмірності дорівнюють нулю.
Безрозмірні величини можуть бути відносними і логарифмічними.
Відносні величини визначаються як відношення двох величин однієї і тієї ж природи.
Логарифмічну величину визначають як логарифм відносної величини.
Рід фізичної величини – якісна визначеність фізичної величини. Однорідні величини відображають одну й ту саму властивість. Вони відрізняються тільки числовими значеннями. Різнорідні величини відображають різні властивості об’єктів. Однорідні величини мають однакову розмірність, а різнорідні – різну.
Усі однорідні величини є однойменними. Різнорідні величини можуть бути однойменними і різнойменними.
Фізичні величини поділяються на скалярні й векторні.
Однорідні скалярні величини можна порівнювати між собою, над ними можна виконувати різні математичні дії.
Різнорідні скалярні величини можна множити і ділити, але не можна додавати, віднімати і порівнювати між собою.
Векторні величини можна множити (ділити) на число і скалярну величину. У першому випадку отримують векторну величину того ж роду, розмір якої більше або менше у кілька разів. У другому випадку отримують нову векторну величину.
У підручниках фізики ототожнюють поняття вектора і векторної величини.
Вектори (векторні величини) називають полярними, якщо їх напрям випливає природним чином з природи самих величин (швидкість, прискорення, сила тощо). Вектори, напрям яких пов’язують з напрямом обертання (або обходу) називають аксіальними.
Розрізняють аддитивні і не аддитивні величини.
Аддитивна величина – фізична величина різні значення якої можуть бути підсумовані, помножені на числовий коефіцієнт, поділені одна на одну (сила, тиск, довжина, маса, час та інші).
Таким чином, поняття фізична величина має безпосередній зв’язок з поняттями властивість і вимірювання.
Вивчення будь-якої фізичної величини повинно виходити з наступного
Існують групи фізичних об’єктів, які мають спільну властивість і, водночас, інтенсивність виявлення цієї властивості у різних об’єктів має відмінності.
Щоб охарактеризувати цю властивість вводиться фізична величина, яка, з одного боку, відображає її зміст, з другого – дозволяє оцінити цю властивість кількісно.
Фізичний зміст і межі використання назви фізичної величини визначаються змістом тієї властивості, яку характеризує дана величина.
Фізична величина, як кількісна характеристика певної властивості, повинна бути такою, щоб можна було визначити для неї одиницю, проводити вимірювання.
Одиниця фізичної величини – це фізична величина, яка характеризує властивість такого об’єкта, для якого значення величини приймають рівним одиниці.
Значення фізичної величини вказує скільки разів у ній міститься її одиниця.
Одиниці фізичних величин поділяються на основні, похідні, додаткові і, у своїй сукупності, утворюють систему одиниць.
Для визначення похідних одиниць фізичних величин використовують найпростіші зв’язки даної величини з іншими, які відображають відношення між різними фізичними властивостями об’єктів.
З фізичними величинами і позначеннями їх одиниць можна виконувати різні математичні дії, які визначаються їхнім поділом на однорідні й неоднорідні, скалярні й векторні.