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
Гладун Анатолий Деомидович - заместитель главного редактора, зав. каф. МФТИ (ГУ), проф.,
доктор физико-математических наук
Николаев Владимир Иванович - заместитель главного редактора, проф. МГУ им. М.В. Ломоносова,
директор ЦПНПК при МГУ, доктор физико-математических наук
Суханов Александр Дмитриевич - заместитель главного редактора, проф. РУДН, директор Центра естественнонаучного образования Минобрнауки РФ при РУДН., доктор физико-математических наук
Шапочкин Михаил Борисович - заместитель главного редактора, председатель Правления МФО, проф.,
доктор физико-математических наук
Колесников Юрий Леонидович - проректор СПбГУ ИТМО, проф., доктор физико-математических наук
Кудрявцев Николай Николаевич - ректор МФТИ (ГУ), член-корреспондент РАН, проф., доктор физико-математических наук
Трухин Владимир Ильич - декан физфака МГУ им. М.В. Ломоносова, проф., доктор физико-математических наук

Редакционная коллегия

Ответственный секретарь
Калачев Николай Валентинович - старший научный сотрудник отдела ученого секретаря ФИАН, доцент МГТУ им. Н.Э. Баумана и Финансового университета, кандидат  физико-математических наук

Гороховатский Юрий Андреевич - зав. каф. РГПУ им. А.И. Герцена, проф., доктор физико-математических наук
Завестовская Ирина Николаевна - зам. декана Спецфака МИФИ, доц., кандидат  физико-математических наук
Калашников Николай Павлович - зав. каф. НИЯУ МИФИ, проф., доктор физико-математических наук
Лебедев Владимир Сергеевич - зав. каф. МФТИ (ГУ), проф., доктор физико-математических наук
Лебедев Юрий Анатольевич - зам. Председателя Правления Объединённого физического общества РФ, доктор физико-математических наук
Песоцкий Юрий Сергеевич - ген. директор ООО "Марпут", проф., доктор педагогических наук
Пурышева Наталия Сергеевна - зав. каф. МПГУ, проф., доктор педагогических наук
Салецкий Александр Михайлович - зав. каф. МГУ им. М.В. Ломоносова, проф., доктор физико-математических наук
Спирин Геннадий Георгиевич - зав. каф. МАИ (ГТУ), проф., доктор физико-математических наук
Рудой Юрий Григорьевич - проф. РУДН, доктор физико-математических наук
Чернышев Виктор Викторович - зав. каф. ВА им. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина, проф., кандидат технических наук

Техническая редакция

Березин Павел Дмитриевич - руководитель РИИС ФИАН.
Алексеева Татьяна Валерьевна - инженер РИИС ФИАН.
Алексеева Татьяна Викторовна - редактор РИИС ФИАН.

Издательский дом МФО, 2009 г.

 

Физическое образование в вузах

Физическое образование в вузах
Т. 16, N 3, 2010
Содержание
3 Преподавание курса "Основы нанотехнологий" студентам естественнонаучных факультетов и учащимся старших классов
Н.И. Анисимова, В.П. Соломин, В.П. Пронин, И.И. Хинич
9 Некоторые проблемы формирования содержания курса "Концепции современного естествознания"
Ж.В. Уманская
20 Элементы дифференцированного обучения на кафедре физики МИСиС. Опыт выявления и обучения талантливых студентов
С.М. Курашев
31 Методологическая концепция организации самостоятельной работы в курсе общей физики технического университета
А.И. Мамыкин, М.Н. Шишкина
40 Самостоятельная работа под руководством преподавателя как самообучение физике студентов технического университета
А.В. Купавцев
54 Понятие события в классической и релятивистской механике
А.В. Хрусталев
62 Изложение понятия массы в специальной теории относительности в рамках курса общей физики
А.А. Мамалуй, Е.С. Сыркин, А.А. Човпан
70 Принцип соответствия в оптике
В.И. Цой, Л.А. Мельников
79 Что есть фаза и что есть поляризация монохроматической световой волны? Новая концепция освещения этого вопроса в рамках курса оптики для студентов физических факультетов университетов
Л.М. Кочарян, А.М. Кечиянц, Ю.С. Чилингарян
87 Теоретическое и экспериментальное изучение явления параметрического резонанса в вузовском курсе общей физики
А.С. Красников, Д.Н. Лукичев, С.В. Фомин
94 Электролитическая ванна со ступенчатым дном
Т.М. Глушкова, Д.Ф. Киселёв
105 Лабораторная установка для измерения скорости света в диэлектриках
С.М. Курашев
113 Исследование газоразрядной плазмы
А.А. Теврюков, В.В. Усков
117 Аннотации
122 Реклама


Physics in Higher Education
V. 16, N 3, 2010
The contents

3 Teaching of "Nanotechnology Fundamentals" to Science Students and High School Students
N.I. Anisimova, V.P. Solomin, V.P. Pronin, I.I. Khinich
9 Problems of Formation of the Maintenance of a Course "Concepts of Modern Natural Sciences"
J.V. Umanskaya
20 Elements of Differentiated Teaching Physics at the Department of Physics MISIS. Experience of Identifying and Teaching Gifted Students
S.M. Kurashev
31 Methodological Concept of Solitary Work in High School General Physics Course
A.I. Mamykin, M.N. Shishkina
40 Unassisted Work by Teacher Leadership is Self_learning on Physics of Students in Technical University
A.V. Kupavtsev
54 Notion of the Event in Classical and Relativistic Mechanics
A.V. Khrustaliov
62 Mass in Special Relativity in General Physics Course
A.A. Mamaluy, E.S. Syrkin, A.A. Chovpan
70 Principal of Correspondence in Optics
V.I. Tsoy, L.A. Melnikov
79 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
L.M. Kocharyan, A.M. Kechiantz, Yu.S. Chilingaryan
87 Theoretical and Experimental Studying Parametric Resonance in a Course of General Physics
A.S. Krasnikov, D.N. Lukichev, S.V. Fomin
94 Electrolytic Bath with a Step_like Bottom
T.M. Glushkova, D.F. Kiselev
105 The Laboratory Installation for Measuring the Speed of Light in Dielectrics
S.M. Kurashev
113 Investigation of Gas Discharge Plasma
A.A. Tevrukov, V.V. Ouskov
117 Abstracts
122 Information

 

УДК 53:001.92; 53:372.8; 539.23; 539.216.1
Преподавание курса "Основы нанотехнологий" студентам естественнонаучных факультетов и учащимся старших классов
Надежда Ивановна Анисимова, Валерий Павлович Соломин,
Владимир Петрович Пронин, Иосиф Исаакович Хинич
Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена
Набережная р. Мойки, 48, 191186, Санкт'Петербург, Россия
E-mail: khinitch@gmail.com

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
Некоторые проблемы формирования содержания курса "Концепции современного естествознания"
Жанна Владимировна Уманская
ГОУ ВПО Российский университет дружбы народов
E-mail: ogol@oldi.ru

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
Элементы дифференцированного обучения на кафедре физики МИСиС. Опыт выявления и обучения талантливых студентов
Сергей Михайлович Курашев
Национальный исследовательский технологический университет МИСиС
119049, Москва, В-49, Ленинский пр-т, д.4, МИСиС
E-mail: sku@starnet.ru

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
Методологическая концепция организации самостоятельной работы в курсе общей физики технического университета
Александр Иванович Мамыкин, Марина Николаевна Шишкина
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет
"ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина); кафедра физики
E-mail: alex_mamykin@mail.ru , marinash06@mail.ru

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 под руководством преподавателя как самообучение физике студентов технического университета
Анатолий Владимирович Купавцев
МГТУ им. Н.Э. Баумана
E-mail: avkup@bk.ru

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
Понятие события в классической и релятивистской механике
Александр Васильевич Хрусталев
Московский институт мировой экономики и международных отношений
E-mail: jupiter5500@yandex.ru

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
Изложение понятия массы в специальной теории относительности в рамках курса общей физики
Андрей Александрович Мамалуй1, Евгений Соломонович Сыркин2, Анна Алексеевна Човпан1

1Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", г. Харьков, ул. Фрунзе,4 (Украина),
e-mail: chovpan_s@ukr.net
2Физико-технический институт низких температур им. Б.И. Веркина НАН Украины, г. Харьков, пр. Ленина, 47 (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 в оптике
Валерий Иванович Цой1, Леонид Аркадьевич Мельников2
1Саратовский государственный университет, 410026 Саратов, Россия
2Саратовский государственный технический университет, 410054 Саратов, Россия
E-mail: TsoyVI@info.sgu.ru , lam-lels@yandex.ru

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
Что есть фаза и что есть поляризация монохроматической световой волны? Новая концепция освещения этого вопроса в рамках курса оптики для студентов физических факультетов университетов
Левон Мусаелович Кочарян1, Ара Микаелович Кечиянц2, Юрий Сергеевич Чилингарян1
1Ереванский государственный университет, физический факультет, кафедра оптики, ул. А. Манукяна 1, Ереван 0025, Армения
2Институт радиофизики и электроники Национальной АН Армении, Аштарак 0203, Армения
E-mail: levkoch@yahoo.com

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
Теоретическое и экспериментальное изучение явления параметрического резонанса в вузовском курсе общей физики
Анатолий Сергеевич Красников, Дмитрий Николаевич Лукичев, Сергей Викторович Фомин

Рязанский Государственный Университет имени С.А. Есенина
E-mail: dmitluk@mail.ru

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
Электролитическая ванна со ступенчатым дном
Татьяна Михайловна Глушкова, Дмитрий Фёдорович Киселёв

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
Лабораторная установка для измерения скорости света в диэлектриках
Сергей Михайлович Курашев
Национальный исследовательский технологический университет МИСиС
119049, Москва, В-49, Ленинский пр-т, д.4, МИСиС
E-mail: sku@starnet.ru

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
Исследование газоразрядной плазмы
Алексей Андреевич Теврюков, Владимир Владимирович Усков
Московский физико-технический институт (Госуниверситет), кафедра общей физики, 141700 Московская обл., г. Долгопрудный., Институтский пер., д. 9, E-mail: ouskov@nm.ru

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


Teaching of "Nanotechnology Fundamentals" to Science Students and High School Students
N.I. Anisimova, V.P. Solomin, V.P. Pronin, I.I. Khinich
Herzen State Pedagogical University of Russia Moyka r. emb., 48, 191186, St. Petersburg, Russia
E-mail: khinitch@gmail.com

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"
J.V. Umanskaya
State Technology University of Moscow "STANKIN", Russia
E-mail: ogol@oldi.ru

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
S.M. Kurashev
National University of Science and Technology “MISIS” (MISIS) MISIS, 4, Leninsky Avenue, Moscow, 119 049, Russia
E-mail: sku@starnet.ru

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
A.I. Mamykin, M.N. Shishkina
St.-Petersburg State Electro-technical University
E-mail: alexmamykin@yandex.ru

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
A.V. Kupavtsev
Bauman Moscow State Technical University
E-mail: avkup@bk.ru

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
A.V. Khrustaliov
Moscow Institute of World Economics and International Relations
E-mail: jupiter5500@yandex.ru

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
A.A. Mamaluy1, E.S. Syrkin2, A.A. Chovpan1
1National Technical University “Kharkov Polytechnic Institute”; g. Kharkov, ul. Frunze, 4, Ukraine
2Physical-technical Institute of Low Temperatures named by B.I. Verkin NAS of the Ukraine; g. Kharkov, Lenin pr., 47, Ukraine
E-mail: chovpan_s@ukr.net

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
V.I. Tsoy and L.A. Melnikov
Physics Department, Saratov State University,
83 Astrakhanskaya Str., 410012, Saratov, Russia
E-mail: TsoyVI@info.sgu.ru, lam_lels@yandex.ru

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
flows localization.

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
1L.M. Kocharyan, 2A.M. Kechiantz, 1Yu.S. Chilingaryan
1Yerevan State University, the Physics Department, the Department of Optics, ul. A. Manukyan 1, Yerevan 0025, Armenia
2Institute of Radiophysics and Electronics of the National Academy of Sciences of Armenia, Ashtarak 0203, Armenia
E-mail: levkoch@yahoo.com

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
A.S. Krasnikov, D.N. Lukichev, S.V. Fomin
S.A. Esenin Ryazan’ State University
E-mail: dmitluk@mail.ru

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
T.M. Glushkova, D.F. Kiselev
M.V. Lomonosov Moscow State University, Physical Department
E-mail: gmv@smp.gpi.ru

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
S.M. Kurashev
National University of Science and Technology “MISIS” (MISIS) MISIS, 4, Leninsky Avenue, Moscow, 119 049, Russia
E-mail: sku@starnet.ru

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
A.A. Tevrukov, V.V. Ouskov
Moscow Institute of Physics and Technology 141700, Dolgoprudny, Moscow region, Institutsky pereulok, 9
E-mail: ouskov_vladimir@yandex.ru

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.