Методические рекомендации, направленные на формирование понятия массы в школьном курсе физики

Размещено на http://www.allbest.ru/

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ, НАПРАВЛЕННЫЕ НА ФОРМИРОВАНИЕ ПОНЯТИЯ МАССЫ В ШКОЛЬНОМ КУРСЕ ФИЗИКИ

Сиделов Дмитрий Ильич, Киян М.В.

Аннотация

масса тело физика школа

В данной статье рассматривается путь развития и формирования понятия массы тела на всех этапах изучения физики в основной и средней школе. Рассматривается соблюдение основных положений теории и методики процесса формирования физических понятий. А именно основополагающие признаки массы и процесс ее формирования: масса - это мера инертных свойств материи; масса - это мера гравитационных свойств материи; инертная и гравитационная массы - эквивалентны; масса относительна; масса - мера полной энергии материального объекта; масса неаддитивна; масса - характеристика материи, как в форме вещества, так и в форме поля.

Ключевые слова: масса, инертные свойства, аддитивность, энергия материального объекта, эквивалентность.

Annotation

This article examines the way of development and formation of the concept of body weight at all stages ofstudying physics in primary and secondary schools. The observance of the basic provisions of the theory and methodology of the process of formation of physical concepts is considered/ Namely, the fundamental signs of mass and the process of its formation: mass is a measure of the inert properties of matter; mass is a measure of the gravitational properties of matter; inert and gravitational masses are equivalent; mass is relative; mass is a measure of the total energy of a material object; mass is non -additive; mass is a characteristic of matter, both in the form of matter and in the shape of the field.

Keywords: mass, inert properties, additivity, energy of a material object, equivalence.

Основная часть

Историческое происхождение понятия массы уже давно беспокоит ученых. Первоначально рассматриваемое как количество материи, его определение было предметом споров с XIX века. Определение Ньютона, связывающее массу с объемом и плотностью объекта, подверглось критике, что привело к появлению различных альтернативных определений.

Для введения понятия массы использовались различные подходы. Вопрос определения или введения массы обсуждался в XIX и XX веках и актуален до сих пор.

В настоящее время формирование понимание понятия массы развивается на протяжении всего курса физики [2, с. 66]. Обучающиеся школы постепенно усваивают важнейшие аспекты массы, выявляют новые связи с другими концепциями и развивают способность эффективно применять эти знания на текущем этапе обучения.

Понятие массы - это одно из наиболее сложных и фундаментальных понятий в области физики, химии, биологии и многих других наук. Данное понятие, а именно понятие массы, используют как для объектов макромира (вещественных и полевых), так и для объектов микромира (частиц вещества и частиц поля).

Понимание массы является сложной задачей для многих школьников как основной, так и средней школы, поскольку она представляет различные аспекты материи - как инерционные, так и гравитационные. Во многих физических процессах, где решающее значение имеет учет определенного количества материи, масса служит мерой, напрямую связанной с количеством присутствующей материи [3, с. 221].

Поскольку понятие массы демонстрирует разнообразные формы, определить ее четко и полно сложно. Кроме того, ее различное представление в курсах физики еще больше усложняет задачу для преподавателей и учителей, которые должны знакомить учащихся с многочисленными аспектами этого понятия на протяжении всего изучения курса физики в школе.

Основная цель и главная задача -- это ясно объяснить и научно определить ключевые аспекты концепции в рамках современного понимания физической картины мира. Процесс разработки концепции массы включает постепенное выявление, изучение и применение ее основных атрибутов на протяжении многих лет изучения физики.

Дети впервые узнают о понятии масса ещё в начальной школе примерно в возрасте 7 лет. Именно тогда они начинают понимать концепцию измерения массы и практиковаться в использовании соответствующей терминологии.

Учителя предоставляют детям различные объекты для сравнения, например, предметы похожей формы, но разной массы или предметы одинаковой формы и размера, но разной массы, чтобы помочь им отличить массу от других свойств [1, с. 122]. Учитывая такие факторы, как цвет и материал, учителя гарантируют, что школьники смогут различать размеры, формы и вес. Обычно учащиеся изначально изучают такие единицы массы, как килограмм и грамм.

Но прежде, чем ввести эти единицы измерения массы, организуется работу по уточнению их представлений об этой величине.

В 7-8 классах школьной программы физики понятие массы формируется посредством изучения массы тела, единиц массы, измерения массы, скорости тела после взаимодействия, инерции, эталонов массы, а также проведения первоначальных экспериментов по измерению массы с помощью весов. Заключительный этап предполагает понимание массы как меры силы тяжести посредством взвешивания.

Развитие понятия массы в девятом классе строится на вводных уроках в 7-8 классах, закладывая основу для его изучения в последующих разделах школьной программы физики.

Условно выделяются основные этапы изучения понятия массы на уроках физике в 9 классе:

1 этап заключается в обобщении ключевых понятий, связанных с массой, рассматриваемых в классах 7-8.

2 этап заключается в экспериментальном подтверждении массы как измеримого свойства инертных характеристик тела, демонстрируется посредством эксперимента с использованием стержня, удерживающего два тела, соединенных нитью. Массы находятся в соотношении 1:3, и когда их помещают на ручную центробежную машину, тела движутся по круговым траекториям, не соскальзывая. Радиусы их орбит находятся в соотношении 3:1.

3 этап заключается в обобщении экспериментальных результатов и определения массы как меры инертных характеристик тела в механической системе.

4 этап предполагает объяснение единиц измерения массы. Учащимся уже знакома одна единица (1 кг) с 7 класса, признанная на международном уровне с 1889 года и изготовленная из платино-иридиевого сплава в Бюро мер и весов во Франции. Примечательно, что это единица СИ. Знакомство с единицами массы также способствует пониманию системы механических единиц, включая ключевые величины, такие как длина, масса и время, в международной системе единиц.

На этом этапе курса понимание концепции преобразования между различными единицами массы, включая кратные и дольные, имеет важное значение с помощью практических упражнений.

На 5 этапе обсуждаются методы измерения массы:

1) через взаимодействие тел (сравнение ускорений тела известной массы с телом неизвестной массы);

2) с помощью рычажных весов для взвешивания. Данный способ является практическим способом измерения массы, который наиболее часто применяется в практических работах и решениях учащихся.

6 этап - это обсуждение границ применимости понятия массы, введенной в классической механике.

В 10-м классе учащиеся постигают понятие массы, осознавая эквивалентность инерциальной и гравитационной масс. Они изучают закон Ньютона, гласящий, что сила гравитации между объектами связана с их инерционными массами, то есть инерционная масса пропорциональна гравитационной массе.

Связь между массой и относительностью очевидна в программе 11 -го класса при изучении основ теории. Ключевым аспектом является относительность массы, указывающая на ее зависимость от выбора наблюдателем системы отсчета. Рекомендуется подкрепить эту концепцию экспериментальными доказательствами, чтобы повысить обоснованность теории и эффективно применить существующие знания по электродинамике.

При формировании понятия массы по шестому существенному признаку также необходима система упражнений, показывающая на конкретных примерах порядок величины разницы массы покоя целого и суммы масс покоя компонентов начиная с макроуровня и заканчивая ядерной физикой.

Окончательное понимание массы возникает благодаря изучению принципов квантовой физики. Школьники узнают о современных экспериментальных данных, которые проливают свет на то, как кванты электромагнитного поля, такие как фотоны, интерпретируются с точки зрения массы. Анализ включает изучение того, как фотоны движутся как в поперечном, так и в гравитационном поле.

Таким образом, были созданы рекомендации по углублению пониманию массы в физике и релятивистской теории в рамках школьных программ. Выбор конкретного методического подхода к формированию понятия массовости зависит от выбранной образовательной программы вуза с учетом соответствия федеральным образовательным стандартам по предмету.

Литература

1. А.В. Перышкин. «Физика. 7 класс»: учебник для общеобразовательных учреждений. 10-е изд., доп., М.: Дрофа, 2006.

2. Методика преподавания физики в 6-7 классах средней школы / [В.П. Орехов, А.В. Усова, К.В. Альбин и др.] ; Под ред. В.П. Орехова и А.В. Усовой. 3-е изд., перераб. М., «Просвещение», 1976. 384 с.:

3. Перышкин А. В. Физика. 9 кл.: Учеб. для общеобразоват учеб. заведе-ний. М.: Дрофа, 2008

4. Стурман, В.И. Курс общей физики (в вопросах и задачах): Учебное пособие / В.И. Стурман. СПб.: Лань КПТ, 2016. 320 с.

5. Схиртладзе, А.Г. Курс физики: Учебник / А.Г. Схиртладзе, В.А. Гречишников и др. СПб.: Лань П, 2016. 672 с.

6. Фальковский, О.И. Курс общей физики: Учебник / О.И. Фальковский. СПб.: Лань П, 2016. 480 с.

Размещено на Allbest.ru