Дидактическое обеспечение уроков физики десятого класса, с включением материалов по истории физики.

Тестовое  задание по теме «Вектора сил».

1. Укажите изменение скорости с течением времени при равномерном движении:

А: скорость растет. Б: скорость убывает.  В: скорость не изменяется. Г: скорость равна нулю. 

2. Укажите изменение скорости с течением времени при разгоне:

А: скорость растет.  Б: скорость убывает.  В: скорость не изменяется.  Г: скорость равна нулю. 

3. Каково значение проекции ускорения на ось, совпадающую с направлением движения тела,  при разгоне?

А: равно нулю.  Б: положительно.  В: отрицательно.  Г: для ответа не хватает данных. 

4. Каково значение проекции ускорения на ось, совпадающую с направлением движения тела,  при равномерном движении?

А: равно нулю. Б: положительно. В: отрицательно. Г: для  ответа не хватает

 данных. 

5. Каково значение проекции ускорения на ось, совпадающую с направлением движения тела,  при торможении?

А: равно нулю. Б: положительно. В: отрицательно. Г: для  ответа не хватает данных. 

6. Какой чертеж сил соответствует торможению автомобиля?  

7. Какой чертеж сил соответствует разгону автомобиля?

8. Какой чертеж соответствует равномерному движению автомобиля?

 

В ситуации обучения в случае затруднений возможным  является задавание наводящих вопросов: а чем существенно с точки  зрения физики отличаются данные здесь  рисунки (ситуации движения), какое значение имеет длина, обозначенных на рисунках векторов и их направление, и пр. 

Контрольно-диагностическое  задание к теме «Свойства паров, жидкостей и твёрдых  тел».

1. Влажность воздуха в комнате равна 100%. Каково соотношение температур влажного и сухого термометра?

А: t_в>t_с. Б: t_в=t_с. В: t_в<t_с Г: все эти случаи возможны. Д: среди этих ответов нет правильного.

2. В цилиндре под поршнем находятся вода и насыщенный пар. Как изменится давление пара под поршнем при уменьшении объёма? Температура неизменна.

А: увеличится. Б: остается неизменным. В: уменьшится. Г: может остаться неизменным, а может  уменьшиться. Д: может остаться неизменным, а может увеличиться.

З. Как изменится температура кипения воды при возрастании атмосферного давления?

А: повышается. Б: понижается. В: не изменяется. Г: кипение становится невозможным. Д: среди этих ответов нет правильного.

4. Каким из ниже перечисленных свойств обязательно обладает любой кристалл?

А: твердость. Б: анизотропия. В: прочность. Г: прозрачность. Д: среди этих ответов нет правильного.

5.Укажите на диаграмме растяжения, какая точка соответствует пределу прочности данного материала.

А: A. Б: B. В: C. Г: D. Д: E.

6. В капиллярной трубке жидкость поднялась на 4 мм. Чему будет равна высота подъёма жидкости с отверстием в трубке в 2 раза большего диаметра?

А: 16 мм. Б: 8 мм. В: 4 мм. Г: 2 мм. Д: 1 мм.

7. При подвешивании груза проволока удлинилась на 1 см. Каким будет удлинение проволоки, отличающейся от первой в 2раза большим сечением, при подвешивании того же груза?

А: 1 см. Б: 2 см. В: 0,5 см. Г: 4 см. Д: 0,25 см.

8. При подъёме из воды проволочки длиной 5 см образуется пленка поверхностного натяжения. При какой наименьшей силе произойдет разрыв пленки?

А: 0,72 Н. Б: 0,36 Н. В: 0,18 Н. Г: 0,0072 Н. Д: 0,0036 Н.

9. При каких значениях температуры возможно превращение пара в жидкость? Критическая температура этого вещества 195 С .

А:  меньше 195°С. Б: больше 195°С. В:  меньше 0°С. Г: больше 0°С. Д: среди этих ответов нет правильного.

10. Какой величины сила приложена к стержню с площадью поперечного сечения 2 кв.см, если в стержне возникло напряжение величиной 10⁷ Н/кв.м?

А: 2.10⁷ Н. Б: 2.10³ Н. В: 5.10^б Н. Г: 5.10¹⁰ Н. Д: 2.10^-7 Н. 
 

Контрольно-диагностические  задания(КДЗ) применяют для тестирования уровня усвоения текущего материала учащимися. Помимо обычной оценки учащихся результаты таких заданий требуют тщательного анализа для определения уровня овладения учащимися темой. Баллы, набранные по каждому типу заданий, суммируются. В результате появляется возможность определить, где ученики испытывают трудности, работа с графиками или зависимостями, числовые или качественные задачи, теория или практика, знание основных формул и т.д. Определяются причины неудач по каждому разделу (типу заданий) для принятия решений тактических (относительно текущих результатов) и стратегических (относительно всей системы вашей работы). Исподволь такие задания заблаговременно готовят наших учеников к ЕГЭ.

Задание включает в себя 4 варианта по 10 вопросов в  каждом/  
Первый вопрос проверяет понимание влажности воздуха. 
Второй - знание того, как ведет себя насыщенный и ненасыщенный пар в различных ситуациях. 
Третий - знание поведения температуры кипения при изменении давления. 
Четвертый вопрос понимание такого свойства, как анизотропия. 
Пятый проверяет знание графика растяжения. 
Шестой - знание явления капиллярности и формулы, его описывающей. 
Седьмой вопрос - умение использовать формулу закона Гука. 
Восьмой - то же самое, касаясь явления смачивания. 
Девятый вопрос проверяет сформированность понятия критической температуры. 
Десятый проверяет знание модуля Юнга.

Биография Густава Герца.

 

 Густав  Герц

(22.07.1887 г. –  30.10.1975 г.)

Нобелевская премия по физике, 1925 г. «за открытие законов соударения электрона с атомом» совместно с Джеймсом Франком

Немецкий физик  Густав Людвиг Герц родился в Гамбурге в семье адвоката Густава Герца  и Аугусты (Арнинг) Герц. Его дядя Рудольф Генрих Герц был одним  из наиболее выдающихся физиков конца XIX в. Получив среднее образование  в гамбургском Иоханнеуме, Герц в 1906 г. поступил в Геттингенский университет, где изучал математику и математическую физику у Давида Гильберта и Карла Рунге. Затем он учился в Мюнхенском университете у Арнольда Зоммерфельда, где познакомился с новой тогда квантовой теорией, и в Берлинском университете у Джеймса Франка и Роберта Поля. Там он заинтересовался экспериментальной физикой. В 1911 г.  защитил диссертацию в Берлинском университете об инфракрасном поглощении двуокиси углерода и получил докторскую степень.

В 1913 г. Герц  был назначен ассистентом в Физический институт при Берлинском университете, где вместе с Франком приступил к исследованию изменений энергии при столкновении атома с электроном. Их работа явилась прямым подтверждением правильности модели атома, предложенной незадолго до того Нильсом Бором, хотя они еще не были с ней знакомы.

Согласно теории Бора, электроны могли обращаться вокруг ядра только по «разрешенным»  орбитам, каждая из которых соответствует  определенному энергетическому  состоянию электрона. По Бору, электрон, поглощая дискретную порцию энергии, или квант, «перепрыгивает» на орбиту, соответствующую более высокой энергии и расположенную дальше от ядра. При переходе же с более высокой на более низкую орбиту электрон испускает квант. Энергия кванта равна разности энергий орбит. Модель Бора позволила частично объяснить загадочные до того линейчатые спектры элементов. Когда экспериментатор возбуждает газ, например, пропуская через него электрический разряд, атомы сбрасывают излишки энергии в форме излучения – света. Атомы каждого элемента испускают свет определенных цветов, соответствующих характерным для данного элемента частотам и длинам волн. Спектроскоп позволяет разделить эти частоты и получить серию цветных линий, или линейчатый спектр, характерный для элемента. Основатель квантовой теории Макс Планк в 1900 г. доказал, что частота пропорциональна энергии кванта света. Таким образом, по теории Бора, каждая спектральная линия соответствует разности энергий между двумя орбитами. Тем самым линейчатые спектры служат своего рода ключами к атомной структуре.

Прикладывая положительное  напряжение к электроду, противоположному источнику электронов, Герц и Франк  ускоряли электроны (отрицательно заряженные частицы) в запаянной трубке. Электроны, максимальная кинетическая энергия которых известна (она равна произведению разности потенциалов и заряда электрона) и может регулироваться, пролетали сквозь сильно разреженные пары ртути. Другой электрод мог детектировать потерю энергии электронов, обусловленную соударениями с атомами ртути. Было обнаружено, что потери энергии пренебрежимо малы, пока разность потенциалов не достигает 4,9 вольта. Это открытие, показав, что энергия поглощается атомом только определенными порциями, подтвердило один из аспектов теории Бора. Аналогичные результаты были получены и для других газов, например гелия и неона. Герц и Франк вычислили частоту, соответствующую кванту с энергией, равной энергии электрона 4,9 электрон-вольта, и обнаружили, что она совпадает с частотой одной из линий линейчатого спектра ртути (в ультрафиолетовом диапазоне). Но поскольку теории Бора в то время «исполнилось» всего лишь несколько месяцев и многое в ней было еще неясно, Герц и Франк ошибочно интерпретировали 4,9 вольта как потенциал ионизации, т.е. как энергию, необходимую для выбивания электрона из атома. Потеря электрона нарушает нейтральность атома – баланс между отрицательными электронами вне ядра и положительными протонами в ядре – и приводит к возникновению положительно заряженного иона. Герц и Франк полагали, что ультрафиолетовая линия ртути испускается при захвате ионом электрона и заполнении вакансии. Основная проблема состояла в том, что модель Бора предсказывала потенциал ионизации в 10,36 вольта.

После некоторого замешательства было достигнуто лучшее понимание модели Бора, и тогда выяснилось, что линия, о которой идет речь, соответствовала переходу электрона между двумя нижними орбитами в спектральной серии, а не потере внешнего электрона и его захвату. Величина 4,9 вольта оказалась не потенциалом ионизации, а потенциалом возбуждения, т.е. энергией (или квантом), необходимой для возбуждения электрона – его перехода с одного энергетического уровня на другой, более высокий, без отрыва его от атома. Усовершенствовав технику эксперимента. Герц, Франк и другие исследователи измерили несколько других (более высоких) потенциалов возбуждения. Выяснилось, что полученные значения потенциалов соответствуют линиям, наблюдаемым в спектре ртути. Удалось подтвердить и предсказанное Бором значение потенциала ионизации. Герц и Франк стали первыми физиками, которым удалось непосредственно измерить энергию кванта.

Позднее Франк  признался, что они «не оценили  по достоинству фундаментальное  значение теории Бора, настолько, что  даже не упомянули о ней в своей  статье». Однако Бор и его единомышленники поняли всю важность экспериментов Герца и Франка и неоднократно ссылались на них в подтверждение своих идей.

В 1926 г. Герцу и Франку была присуждена Нобелевская премия по физике 1925 г. «за открытие законов соударения электрона с атомом». Представляя лауреатов, К.В. Озеен из Шведской королевской академии наук заметил: «Еще недавно никто и не помышлял о том, что атом может существовать в различных состояниях, каждое из которых характеризуется определенным уровнем энергии, и что этими энергетическими уровнями определяются спектральные линии... Теория Бора выдвинула эти гипотезы; методы их экспериментальной проверки разработали Герц и Джеймс Франк».

Во время первой мировой войны Герц и Франк  служили в германской армии. В 1915 г. Герц был тяжело ранен. После длительного лечения он в 1917 г. стал внештатным преподавателем Берлинского университета. С 1920 по 1925 г. Герц работал в физической лаборатории на заводе ламп накаливания фирмы «Филипс» в Эйндховене (Нидерланды). «Филипс» была одной из первых частных компаний, финансировавших фундаментальные исследования. В 1925 г. Герц стал профессором физики университета в Галле и директором Физического института при том же университете. Три года спустя Герц вернулся в Берлин на пост директора Физического института при Шарлоттенбургском техническом университете. Из научных достижений Герц этого периода наиболее значительным является разработка газодиффузионного метода разделения изотопов неона.

Когда в 1933 г. к власти в Германии пришли нацисты, Герц отказался принести клятву на верность фюреру и в 1934 г. был вынужден уйти в отставку. До конца второй мировой войны он работал директором научно-исследовательской лаборатории фирмы «Сименс и Хальске» в Берлине. Неясно, почему Герц, отец которого был евреем, а первая жена выступала против нацизма, разрешили занимать столь важный пост.

После войны  Герц оказался в одной из групп  немецких ученых, которые были отправлены в Советский Союз по контракту, заключенному на десять лет. Во время своего визита в Соединенные Штаты в 1939 г. Герц сказал своим друзьям, что уровень физических исследований в Америке весьма высок, но он чувствует, что был бы более полезен в Советском Союзе. Герц надеялся, что его семье удастся влиться в советское общество. Но и Герц, и другие немецкие ученые были изолированы в лабораторном комплексе. В Советском Союзе Герц возглавлял исследования по атомной энергии и радарам в лаборатории, которая находилась в Сухуми. Свой метод разделения изотопов он усовершенствовал настолько, что стало возможным проводить разделение в промышленных масштабах. В 1955 г. Герц возвратился в Лейпциг, где стал профессором Университета Карла Маркса. В качестве директора Физического института при Лейпцигском университете Герц руководил строительством нового здания института взамен разрушенного во время войны. В 1961 г. Герц вышел в отставку и поселился в Восточном Берлине, где прожил последние 14 лет своей жизни.