|
Физическое образование
в вузах
Издательский Дом Московского Физического общества
Редколлегия журнала "Физическое образование в вузах"
Главный редактор
Крохин Олег Николаевич - академик, Московский инженерно-физический
институт (государственный университет), Физический институт им. П.Н.
Лебедева РАН, Москва, Россия.
Заместители Главного редактора
Гладун Анатолий Деомидович - Московский физико-технический институт
(государственный университет), Долгопрудный Московской области, Россия.
Николаев Владимир Иванович - Московский государственный университет
им. М.В. Ломоносова, Центр переподготовки научно-педагогических кадров МГУ,
Москва, Россия.
Суханов Александр Дмитриевич - Российский университет дружбы народов, Российский
научный центр физического образования, Москва, Россия.
Шапочкин Михаил Борисович - Московский энергетический институт
(технический университет), Московское физическое общество, Москва, Россия.
Редакционная коллегия
Кудрявцев Николай Николаевич - Московский физико-технический институт
(государственный университет), Долгопрудный Московской области, Россия.
Колесников Юрий Леонидович - Санкт-Петербургский государственный университет
информационных технологий, механики и оптики, Санкт-Петербург, Россия.
Лебедев Юрий Анатольевич - Объединённое физическое общество РФ, Москва, Россия.
Песоцкий Юрий Сергеевич - Российское научно-производственное объединение "Росучприбор",
Москва, Россия.
Рудой Юрий Григорьевич - Российский университет дружбы народов, Москва, Россия.
Светозаров Владимир Владимирович - НТЦ "ВЛАДИС", Московский инженерно-физический
институт (государственный университет), Москва, Россия.
Спирин Геннадий Георгиевич - Московский авиационный институт (технический университет),
Москва, Россия.
Трухин Владимир Ильич - Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова,
Москва, Россия.
Чернышев Виктор Викторович - Военно-воздушная инженерная академия им. профессора
Н.Е. Жуковского, Москва, Россия.
Ответственный секретарь
Калачев Николай Валентинович - Физический институт им. П.Н. Лебедева
РАН, Московское физическое общество, Москва, Россия.
Техническая редакция
Березин Павел Дмитриевич - Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН,
Москва, Россия.
Черткова Ирина Николаевна - Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Москва,
Россия.
© Издательский дом МФО, 2004 г.
Физическое образование в вузах
Т. 10, N 4, 2004
Содержание
3 Введение
А.Д. Гладун
5 О профанации в преподавании физики
А.Д. Гладун
8
Формирование научного мировоззрения при изучении физики
Г.А. Розман
17 О движении с постоянным ускорением в релятивистской механике
А.А. Лукьянов, А.А. Иванов
27
О возможности преподавания элементов общей теории относительности в курсе общей физики
А.В. Хрусталев
39
Особенности непрерывного физического образования
в системе лицей-вуз
Ю.М. Наследников, Ю.М. Вернигоров, С.И. Егорова,
В.К. Лебедев
49
Изучение обменного взаимодействия на примере магнитных свойств
гадолиния
А.Д. Гладун, Ф.Ф. Игошин, Ю.М. Ципенюк
61
Методика экспериментальной оценки момента силы трения
на крестообразном маятнике
С.Г. Каленков, В.Н. Сизякова
68 Фотометр на базе гамма-спектрометра
А.И. Овчинников
75
Определение отношения коэффициентов теплопроводности
и электропроводности методом Кольрауша
В.С. Булыгин
81
Компьютерная графика в сопровождении лекции "Собственная
и примесная проводимость полупроводников"
В.В. Леменкова, Ф.А. Сидоренко
89
Лекционный компьютерный эксперимент: спиновый транспорт
С.Н. Конев, А.С. Борухович
98 Видеозадачник: от наблюдения к измерению
А.И. Скворцов, А.И. Фишман
106
Физические основы курса электроники в педагогическом вузе
С.Д. Ханин, И.И. Хинич
115
Методические подходы к изучению физических основ электроники
в педагогическом вузе
С.Д. Ханин, И.И. Хинич
125 Аннотации
129 Информация
Physics in Higher Education
T. 10, N 4, 2004
The contents
3 Introduction
A.D. Gladun
5 Profanation in Physics Teaching
A.D. Gladun
8 Physics Reasoning and Teaching of Physics
G.A. Rozman
17
On the Motion with the Constant Acceleration
in the Relativistic Mechanics
A.A. Lukianov, A.A. Ivanov
27
On the Teaching Possibility of Basic General Relativity
in the Course General Physics
A.V. Khrustaliov
39
Features of Continuous Physical Education in System
Lyceum - High School
Yu.M. Naslednikov, Yu.M. Vernigorov,
S.I. Yegorova, V.K. Lebedev
49
Study of Exchange Interaction Using Magnetic
Properties of Gadolinium
A.D. Gladun, F.F. Igoshin, Yu.M. Tsipenyuk
61
The Experimental Estimation Technique of the Moment
of Friction on a Crosswise Pendulum
S.G. Kalenkov, V.N. Sizjakova
68
Photometer Constructed on the Basis
of Gamma-Spectrometer
A.I. Ovchinnikov
75
Measuring the Ratio of a Thermal Conductivity
and Conductance by a Method of the Kohlrausch
V.S. Bulygin
81
Lecture Presentation Technique with Computer Support "Intrinsic
and Impurity Semiconductors"
V.V. Lemenkova, F.A. Sidorenko
89 Lecture Computer Experiment: Spin Transport
S.N. Konev, A.S. Boruhovich
98
Book of Video problems: from Observation to Measurement
A.I. Skvortsov, A.I. Fishman
106
Physical Principles of Electronics in the System of Modern
Education in Pedagogical University
S.D. Khanin, I.I. Khinich
115
Methodical Approach to Teaching of Physical Principles
of Electronics in Pedagogical University
S.D. Khanin, I.I. Khinich
125 Abstracts
129 Information
Введение
Уважаемый читатель!
Очередной номер нашего журнала, как всегда, посвящен широкому спектру
вопросов физического образования.
Первый раздел "Концептуальные и методические вопросы преподавания общего
курса физики в вузе, техникуме, колледже" открывает статья А.Д. Гладуна,
в которой обращается внимание на острые проблемы современного преподавания
физики.
В статье Г.А. Розмана обсуждается мировоззренческая функция понятия "взаимодействие"
в курсе общей физики.
Статья А.А. Лукьянова, А.А. Иванова посвящена решению задачи о равноускоренном
движении тела в релятивистской механике.
В статье А.В. Хрусталева обсуждается возможность преподавания на младших
курсах вузов элементов общей теории относительности.
Второй раздел журнала "Вопросы преподавания курса общей физики в технических
университетах" содержит статью Ю.М. Наследникова et al., которая посвящена
вопросам непрерывного образования в системе лицей - вуз на базе технического
университета.
В третьем разделе "Современный лабораторный практикум по физике" представлены
четыре статьи.
В статье А.Д. Гладуна, Ф.Ф. Игошина, Ю.М. Ципенюка обсуждается лабораторная
работа общего физического практикума по изучению обменного взаимодействия
на примере ферромагнетизма гадолиния.
Статья С.Г. Каленкова et al. посвящена некоторым тонкостям в изучении
колебаний крестообразного маятника (маятника Обербека).
В статье А.И. Овчинникова показано как можно использовать гамма-спектрометр
в качестве фотометра для изучения распределения энергии импульсов лазерного
излучения.
В статье В.С. Булыгина предлагается постановка новой лабораторной работы
по проверке соотношения Видемана - Франца.
Четвертый раздел журнала "Демонстрационный лекционный эксперимент" содержит
две статьи. В статье В.В. Леменкова, Ф.А. Сидоренко обсуждается технология
компьютерного сопровождения лекции на тему "Собственная и примесная проводимость
полупроводников".
Статья С.Н. Конева, А.С. Борухович также посвящена компьютерному лекционному
эксперименту. Его тема: "Спиновой транспорт".
В пятом разделе "Информационные технологии в физическом образовании"
представлена статья А.И. Скворцова, А.И. Фишмана, в которой обсуждаются
основные особенности новой версии видеозадачника по физике.
В шестом разделе "Вопросы преподавания общего курса физики в педвузах
и специальных средних учебных заведениях" представлены две статьи С.Д.
Ханина и И.И. Хинича, в которых авторами исследуются возможности преподавания
физических проблем электроники для глубокого изучения курса электроники,
ориентированного на педагогическую практику.
Мы надеемся, что каждая статья этого номера найдет своего адресата.
Ответственный редактор
профессор МФТИ (ГУ) А.Д. Гладун
О профанации в преподавании физики
А.Д. Гладун
Московский физико-технический институт (государственный университет)
e-mail: gladun@mipt.ru
Обсуждаются актуальные проблемы преподавания физики.
Формирование научного мировоззрения при изучении физики
Г.А. Розман
Псковский государственный педагогический институт
180016, г. Псков, пл. Ленина 2
e-mail: rozman@psk.sovintel.ru
Формирование научного мировоззрения является одной из главных задач преподавания
физики. В статье показывается возможность решения этой проблемы при анализе
фундаментального понятия "Взаимодействия".
О возможности преподавания элементов общей теории относительности в
курсе общей физики
А.В. Хрусталев
Московский институт международных экономических отношений
Предложены новые методология и методика преподавания основ общей теории
относительности (ОТО) в курсе общей физики. Методология основана на упрощенном
описании движения частицы в статическом гравитационном поле в рамках
оригинальной концепции сжатого пространства. Методика включает элементарный
лагранжев формализм для решения стандартных задач ОТО. В качестве примера
дан расчет траектории ультрарелятивистской частицы в гравитационном поле
Солнца. Представлены результаты апробации курса в МФТИ.
Особенности непрерывного физического образования
в системе лицей-вуз
Ю.М. Наследников, Ю.М. Вернигоров, С.И. Егорова,
В.К. Лебедев
Донской государственный технический университет
344010, Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1.
e-mail: Stork@rspu.edu.ru
В статье показывается принципиальная значимость непрерывного формирования "понятийной сетки" физического знания в образовательной системе лицей-вуз
через субъект-субъектное взаимодействие преподавателя и обучаемого в
едином процессе обучения и мониторинга успешности образования. Делается
важный вывод о роли физико-математического образования в формировании
социально-культурного пространства непрерывного образования учащихся.
Изучение обменного взаимодействия на примере магнитных свойств гадолиния
А.Д. Гладун, Ф.Ф. Игошин, Ю.М. Ципенюк
Московский физико-технический институт
141700 г. Долгопрудный Московской обл., Институтский пер., д. 9
В описываемой лабораторной работе, проводимой студентами в рамках курса
общей физики, исследуется температурная зависимость магнитной восприимчивости
ферромагнетика в парамагнитной области - выше точки Кюри. По полученной
в работе температуре Кюри оценивается энергия обменного взаимодействия.
Объектом исследования является металлический гадолиний.
Методика экспериментальной оценки момента силы трения на крестообразном
маятнике
С.Г. Каленков, В.Н. Сизякова
Московский государственный технический университет "МАМИ"
107023, Б. Семеновская 38.тел.(095) 369 91 38
e-mail: kalenkov@mami.ru
В работе рассмотрена методика экспериментальной оценки момента силы трения
на крестообразном маятнике. Определятся также величина момента инерции маятника.
Фотометр на базе гамма-спектрометра
А.И. Овчинников
Сургутский государственный университет
628428 г. Сургут, Тюменская обл.,
ул. Энергетиков, 14, СурГУ
e-mail: ovchinnikov@surguttel.ru
Рассмотрены физические основы и техническое обоснование простого преобразования
гамма-спектрометра типа Роботрон 20050, работающего в режиме амплитудного анализа,
в фотометр для изучения распределения по энергии импульсов лазерного излучения.
Показаны возможности нового метода анализа светового излучения в научных исследованиях
и физическом образовании.
Определение отношения коэффициентов теплопроводности и электропроводности
методом Кольрауша
В.С. Булыгин
Московский физико-технический институт (государственный университет)
e-mail: bulygin@nm.ru
Получено выражение, позволяющее определять отношение постоянной Больцмана
k
и элементарного заряда e в эксперименте по стационарному нагреву проволоки
постоянным электрическим током.
Компьютерная графика в сопровождении лекции "Собственная
и примесная проводимость полупроводников"
В.В. Леменкова, Ф.А. Сидоренко
Уральский государственный технический университет - УПИ
620002, Екатеринбург, Мира, 19, кафедра физики
e-mail: lemvv@yandex.ru , fasid@bk.ru , fasid@mail.ustu.ru
Рассматриваются методические особенности анимированной компьютерной графики,
используемой для сопровождения лекции. Графический материал подготовлен с
использованием приложения Microsoft PowerPoint.
Лекционный компьютерный эксперимент: спиновый транспорт
С.Н. Конев, А.С. Борухович
Российский государственный профессионально-педагогический университет
Кафедра общей физики, e-mail: nich@rsvpu.ru
Екатеринбург
Компьютерная модель полупроводниковой структуры из магнитного и немагнитного
полупроводников демонстрирует физические эффекты, связанные с направлением
спинов электронов - носителей тока.
Видеозадачник: от наблюдения к измерению
А.И. Скворцов, А.И. Фишман
Казанский государственный университет
420008, Казань, ул. Кремлевская 18
e-mail: ais@hitv.ru
Обсуждаются основные особенности новой версии "Видеозадачника по физике" -
оригинального учебного пособия на компакт-диске для вузов и школ, связанные
с появлением возможности измерений ряда физических величин из видео и звукового
ряда, активным использованием компьютерных моделей при обсуждении сути явлений
и введением системы отбора задач по темам и урокам.
Физические основы курса электроники
в педагогическом вузе
С.Д. Ханин, И.И. Хинич
Российский государственный педагогический университет им. А.И.Герцена
Набережная. р. Мойки, 48, 191186, Санкт-Петербург, Россия
Анализируются возможности, которые открывает углубленное изучение физических
проблем электроники для постановки исследовательско- и практикоориентированного
обучения в педагогическом вузе.
Методические подходы к изучению физических основ электроники в педагогическом
вузе
С.Д. Ханин, И.И. Хинич
Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена
Набережная. р. Мойки, 48, 191186, Санкт-Петербург, Россия
Рассматриваются вопросы выбора содержания и организации исследовательско-
и практико-ориентированного обучения физическим основам электроники в
педагогическом вузе.
Profanation in Physics Teaching
A.D. Gladun
Moscow Institute of Physics Technology
Problems of today of physics teaching are discussed
Physics Reasoning and Teaching of Physics
G.A. Rozman
Pskov State Pedagogical Institute
The development of the physics methods of thinking and reasoning is the
one of the main goals of teachers of physics. The article considers the
process of this development when teaching students the fundamental concept
of "interaction".
On the Motion with the Constant Acceleration in the Relativistic Mechanics
A.A. Lukianov, A.A. Ivanov
Moscow Institute of Physics Technology
Moscow State Social University
RSC "Kurchatov Institute"
The problem of type of motion in arbitrary inertial reference frame (IRF),
which in some IRF is motion with constant acceleration, is considered.
On the Teaching Possibility of Basic General Relativity
in the Course General Physics
A.V. Khrustaliov
Moscow Institute of International Economic Relations
The new methodology and methods of teaching basic general relativity
(GR) are suggested. The methodology is based on simplified description
of particle movement in static gravitational field within the frames
of original compressed space conception (CSC). The methods include elementary
Lagrange formalism for solving standard problems of GR. As an example,
the trajectory of an ultrarelativistic particle in the gravitational
field of the Sun is calculated. The results of approval of the course
at MIPT (МФТИ) are presented.
Features of Continuous Physical Education in System Lyceum - High School
Yu.M. Naslednikov, Yu.M. Vernigorov, S.I. Yegorova, V.K. Lebedev
Don State Technical University, Rostov-on-Don
In article the basic importance of continuous formation of "a conceptual
grid" of physical knowledge in educational system lyceum - high school
is shown through subject - subject interaction of the teacher and student
trained in uniform process of education and monitoring of success of
education is shown. Draws the important conclusion on a role of physical
and mathematical education in formation of welfare space of continuous
education of pupils.
Study of Exchange Interaction Using Magnetic Properties of Gadolinium
A.D. Gladun, F.F. Igoshin, Yu.M. Tsipenyuk
Moscow Institute of Physics Technology
The presented laboratory work performed by students in the general physics
course studies temperature dependence of magnetic susceptibility of the
ferromagnetic in the paramagnetic region - above the Curie temperature.
According to the obtained value of the Curie temperature the energy of
exchange interaction is estimated. The sample used is metallic gadolinium.
The Experimental Estimation Technique of the Moment of Friction on
a Crosswise Pendulum
S.G. Kalenkov, V.N. Sizjakova
Moscow State Technical University "MAMI"
107023, B. Semenovskaja 38.Tel. (095) 369 91 38
e-mail: kalenkov@mami.ru
This work presents the experimental estimation technique of the moment
of friction on a crosswise pendulum. The amount of the moment of inertia
of a pendulum is defined.
Photometer Constructed on the Basis of Gamma-Spectrometer
A.I. Ovchinnikov
Surgut State University
Physical foundations and technical grounding of simple transformation
of gamma-spectrometer Robotron 20050 or a different one working in amplitude
analysis regime to the photometer for study of laser radiation impulses
distribution by energy have been considered. The possibilities of the
new light radiation analysis method for scientific researches and physical
education have been shown.
Measuring the Ratio of a Thermal Conductivity and Conductance by a
Method of the Kohlrausch
V.S. Bulygin
Moscow Institute of Physics Technology
(State University, Russia)
bulygin@nm.ru
The expression allowing measuring the ratio by a Boltzmann constant k
to a elementary charge e in experiment on a stationary heating of a wire
by a direct current is received.
Lecture Presentation Technique with Computer Support "Intrinsic
and Impurity Semiconductors"
V.V. Lemenkova, F. A. Sidorenko
Urals State Technical University - UPI, Ekaterinburg
e-mail: lemvv@yandex.ru , fasid@bk.ru , fasid@mail.ustu.ru
One can take into consideration didactical peculiarities of usage of
animated computer graphics for lecture support. Slides are prepared in
Microsoft PowerPoint.
Lecture Computer Experiment: Spin transport
S.N. Konev, A.S. Boruhovich
The Russian State Professional Pedagogical University
Ekaterinburg, E-mail: nich@rsvpu.ru
The computer model of semi-conductor structure from magnetic and not
magnetic semiconductors demonstrates physical effects connected to a
direction spins
of electrons - of carriers a current.
Book of Video problems: from Observation to Measurement
A.I. Skvortsov, A.I. Fishman
Kazan State University,
Kremlievskaia str. 18, Kazan, 420008, Russia
E-mail ais@hitv.ru
The main particular qualities of new version of the multimedia "Book of video
problems" are discussed. A tool kit for measuring of some physical values is
put into service. These are "Timer", "Ruler and protractor", "Microphone".
"Timer" is used for determine the time intervals, "Ruler and protractor" is
used for determine angles and distances between points on the clip. "Microphone"
is used for observe the changes of the loudness level.
Physical Principles of Electronics in the System of Modern Education
in Pedagogical University
S.D. Khanin, I.I. Khinich
Herzen's Russian State Pedagogical University
Moyka r. embankment, 48, 191186, St. Petersburg, Russia
Possibilities which detailed studying of physical principles of electronics
opens for organization of research- and practice- oriental education in
pedagogical university are analyzed.
Methodical Approach to Teaching of Physical Principles of Electronics
in Pedagogical University
S.D. Khanin, I.I. Khinich
Herzen's Russian State Pedagogical University
Moyka r. embankment, 48, 191186, St. Petersburg, Russia
Aspects of content selection and organization of research- and practice-
oriental teaching of physical principles of electronics in pedagogical
university are
observed.
|