Том 16, номер 3, 2010 ISSN 1609 - 3143
Физическое образование в вузах
Издательский Дом Московского Физического общества Совет журнала Крохин Олег Николаевич - главный редактор, академик РАН, проф. НИЯУ МИФИ, доктор физико-математических наук, руководитель отделения квантовой радиофизики ФИАН Редакционная коллегия Ответственный секретарь Гороховатский Юрий Андреевич - зав. каф. РГПУ им. А.И. Герцена, проф., доктор физико-математических наук Техническая редакция Березин Павел Дмитриевич - руководитель РИИС ФИАН. Издательский дом МФО, 2009 г.
Физическое образование в вузах Физическое образование в вузах 3 Teaching of "Nanotechnology Fundamentals" to Science Students and High School
Students
УДК 53:001.92; 53:372.8; 539.23; 539.216.1 Обсуждаются возможности, которые открываются при преподавании курса "Основы нанотехнологий" школьникам старших классов, учителям физики, студентам-физикам и студентам других естественнонаучных факультетов педагогических вузов. Ключевые слова: обучение физике, нанотехнологии, сканирующая зондовая микроскопия, сканирующая электронная микроскопия. УДК 536.7 Рассмотрены проблемы формирования содержания курса "Концепции современного естествознания", описаны критерии отбора учебного материала, выделены возможные ключевые содержательные линии, способные интегрировать курс в единую целостность. Ключевые слова: естественнонаучное образование, государственные стандарты образования, содержание курса "Концепции современного естествознания". УДК 53:007;53:331.108;53:372.8 В рамках дифференцированного обучения курсу физики предложены методы селекции и формы работы с одаренными студентами младших курсов. Ключевые слова: дифференцированное обучение; олимпиада по физике; двухуровневый практикум; проблемные задачи; одаренные студенты. УДК 378.147 Развивается оригинальный инновационный научно-методический подход к организации самостоятельной работы в курсе общей физики. Основой методической концепции является многомерная геометрическая ячеистая структура, в рамках которой могут быть реализованы различные образовательные траектории самостоятельной работы. Выбор траектории осознанно осуществляется самим обучающимся в зависимости от степени подготовки и уровня притязаний. Ключевые слова: высшее профессиональное образование, курс общей физики, образовательные стандарты, самостоятельная работа, непрерывное самообразование. УДК 378.147 Самостоятельная работа, основанная на воплощенных в физике видах деятельности, превращает учебно-познавательную деятельность студентов в самообучение, интеллектуальную, личностную и коммуникативную образовательную рефлексию учебного процесса. Раскрыты методические основы фронтальной самостоятельной работы под руководством преподавателя по физике студентов технического вуза. Ключевые слова: деятельностный подход; субъектность; учебная проблема в познавательной деятельности студентов по физике; фронтальная самостоятельная работа. УДК 530.1 + 372.853 Рассмотрено содержание понятия "событие" в пространственно-временных моделях классической и релятивистской механики. Показано, что традиционная трактовка события в СТО является, по существу, классической. Предложена концепция подобных (соответственных) событий, регистрируемых в различных инерциальных системах отсчета в СТО. Ключевые слова: специальная теория относительности (СТО); физическая картина мира; пространство и время; пространственно-временная модель; событие; подобные (соответственные) события; неевклидова геометрия. УДК 53.07.07 1Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", г. Харьков, ул. Фрунзе,4 (Украина), При изложении специальной теории относительности в курсе общей физики предлагается использовать понятие инвариантной массы, не зависящей от скорости ее движения. Эта величина инвариантна во всех инерциальных системах отсчета, но не обладает свойством аддитивности при скоростях, сравнимых со скоростями света. Ключевые слова: специальная теория относительности, инвариантная масса.
УДК 535 Принцип соответствия является не только ранним эвристическим методом квантовой теории, но и хорошим учебно-методическим инструментом. В данной работе приведены примеры использования принципа соответствия в оптике: элементарный вывод закона Рытова вращения плоскости поляризации и объяснение затруднений в интерпретации вектора Пойнтинга как плотности потока энергии. Ключевые слова: принцип соответствия, вращение плоскости поляризации, интерференция, локализация потоков энергии.
УДК 535_46 Показано, что параметры, которыми определяется поляризационное состояние монохроматической электромагнитной волны, можно найти непосредственно из исходных уравнений для вектора поля волны, не прибегая при этом к рассмотрению уравнения для эллипса поляризации. Предлагается соответствующая методология, в которой нахождение параметров, определяющих поляризацию монохроматической световой волны, предшествует выводу уравнения для эллипса поляризации. Ключевые слова: фаза, поляризация, монохроматическая электромагнитная волна.
УДК 53.07 Рязанский Государственный Университет имени С.А. Есенина В данной статье рассматривается теория параметрического резонанса и выводится условие наблюдения данного явления. Также описывается эксперимент, позволяющий студентам наблюдать явление параметрического резонанса. Ключевые слова: маятник, колебания маятника, параметрический резонанс, раскачка.
УДК 537.212 Физический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, кафедра общей физики 119991, Москва, ГСП-1, Ленинские Горы, Физический факультет МГУ E-mail: gmv@smp.gpi.ru Показана и обоснована возможность использования метода электролитической ванны для анализа изменения геометрии электростатического поля на границе двух диэлектрических сред (явления преломления силовых линий поля). Граница моделируется изменением глубины слоя электролита, по которому пропускается стационарный ток, за счет формирования ступенчатого дна ванны. Ключевые слова: моделирование; электростатическое поле; электролитическая ванна; ступенчатое дно; стационарный ток; граница диэлектрических сред; преломление силовых линий.
УДК 535.3 На базе типового лабораторного оборудования фирмы-производителя PHYWE создана экспериментальная установка для измерения скорости света в твердых, жидких и газообразных диэлектриках при комнатной температуре. Отличительной особенностью установки является использование короткого (от 0,2 до 1,5 м) опорного светового луча, что позволяет разместить все оборудование на стандартном лабораторном столе. Ключевые слова: скорость света; газообразные, жидкие, твердые диэлектрики; фигуры Лиссажу; фаза; сдвиг фаз; электромагнитная волна; показатель преломления; групповая и фазовая скорость волн.
УДК 539.21:539.12.04 Приведено описание лабораторной работы по исследованию плазмы высокочастотного разряда с использованием зондовой методики и спектрального анализа плазменных колебаний. Ключевые слова: газовый разряд, низкотемпературная плазма, лабораторная работа.
Abstracts
Perspectives of teaching “Nanotechnology Fundamentals” to high school students, physics teachers, physics students and science students in pedagogical Universities are discussed. Key words: teaching physics, nanotechnologies, scanning probe microscopy, scanning electron microscopy. Problems of Formation of the Maintenance of a Course "Concepts of Modern Natural Sciences" Problems of formation of the maintenance of a course "Concepts of modern natural sciences" are considered, criteria of selection of a teaching material are described, the possible key substantial lines, capable to integrate a course in uniform integrity are described. Key words: natural-science education, state standards of education, maintenance of a course "Concepts of modern natural sciences". Elements of Differentiated Teaching Physics at the Department of Physics MISIS. Experience of Identifying and Teaching Gifted Students Methods for selecting and forms of working with gifted students of junior courses are suggested within the differentiated education course of physics. Key words: differential education (teaching); competition in physics; two-level workshop; problematic task; gifted students. Methodological Concept of Solitary Work in High School General Physics Course There has been the novel theoretically innovative scientific-methodological approach to solitary work in general physics course considered. The methodological origin of the concept appears like multidimensional cellated geometric structure in which one can realize various educational trajectories of solitary work. The individual path has been chosen with student consciously in dependence on development of competence and the level of aspiration. Key words: high school education, general physics course, educational standards, selftraining, continuous self-education. Unassisted Work by Teacher Leadership is Self-learning on Physics of Students in Technical University Active learning at the methods of action basic turns self-learning action of students on physics into self-education, intellectual personal and communicative reflects of study process. Basics of methodical system of collective student’s works were written. Key words: activity approach; Subjection; Learning problems of studying activity of students on physics; Collective unassisted work. Notion of the Event in Classical and Relativistic Mechanics The content of notion “the event” in space-time models of classical and relativistic mechanics is considered. The traditional treating of the event in Special Relativity Theory (SRT) is shown to be essentially a classical one. The conception of similar (corresponding) events registered in different inertial frames in SRT is suggested. Key words: special relativity theory (SRT); physical picture of world; space and time; space-time model; event; similar (corresponding) events; non-Euclidian geometry. Mass in Special Relativity in General Physics Course During the explanation special relativity we propose to use the conception of united mass, independent from velocity of its motion - the mass is invariant in all inertial systems, but has not additive property in velocities near velocity of light. Key words: special relativity, conception of united mass. Principal of Correspondence in Optics Principal of correspondence is not only well-known early heuristic method of quantum theory, but a good teaching methodology tool. The use in optics are proposed in the context of both, Rytov’s polarization plane rotation, and energy flow localization using Poynting’s vector. Key words: correspondence principal, polarization plane rotation, interference, energy What is the Phase and what is the Polarization of Monochromatic Light Wave? New Conception of Elucidation of this Question in the Frame of Optics Course for Students of Physics Departments of Universities It has been shown that the parameters, by means of which the polarization state of monochromatic electromagnetic wave is determined, can be found directly from the starting equations for vector of field without consideration of equation for polarization ellipse. The appropriate methodology is offered in which the finding of parameters determining polarization of monochromatic light wave precedes the derivation of equation for polarization ellipse. Key words: polarization state, monochromatic light wave, polarization ellipse. Theoretical and Experimental Studying Parametric Resonance in a Course of General Physics In this article we consider the theory of parametric resonance and the condition of observation of this event hatches. FN experiment, allowing students to look after the event of parametric resonance, is also described. Key words: pendulum, swing of pendulum, parametric resonance, swinging. Electrolytic Bath with a Step-like Bottom The possibility of using the method of electrolytic bath for the analysis of the electrostatic field geometry on the boundary of two dielectric media (the phenomenon of the field line’s refraction) is demonstrated and proved. The boundary is modeled by changing the depth of an electrolytic layer, through which the steady-state current flows, by forming a step-like bottom of the bath. Key words: electrostatic field; electrolytic bath; step-like bottom; steady-state current; boundary of two dielectric media; refraction of the field lines. The Laboratory Installation for Measuring the Speed of Light in Dielectrics It’s created an experimental setup for measuring the speed of light in solid, liquid and gaseous dielectrics at room temperature on the basis of model laboratory equipment provided with by manufacturer PHYWE. A distinctive feature of the installation is to use a short (from 0.2 to 1.5 m) of the reference light beam, which allows you to put all the equipment on a standard laboratory bench. Key words: speed of light; gaseous, liquid, solid dielectrics; Lissajous figures; phase; phase shifting; electromagnetic wave; refractive index; group and phase velocity of waves. Investigation of Gas Discharge Plasma The description of the laboratory work to study the plasma frequency discharge using a probe method and spectral analysis of plasma oscillations. Key words: gas discharge, low temperature plasma, laboratory setup. |