Том 18, номер 3, 2012               ISSN 1609 - 3143

Физическое образование в вузах

Издательский Дом Московского Физического общества

Совет журнала

Крохин Олег Николаевич - главный редактор, академик РАН, научный руководитель Высшей школы физиков НИЯУ МИФИ, проф., доктор физико-математических наук
Гладун Анатолий Деомидович - заместитель главного редактора, проф. МФТИ (ГУ), доктор физико-математических наук Николаев Владимир Иванович -- заместитель главного редактора, проф. МГУ им. М.В. Ломоносова, директор ЦПНПК при МГУ, 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
Стриханов Михаил Николаевич -- ректор НИЯУ МИФИ, 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 при Правительстве РФ, кандидат физико-математических наук

Гороховатский Юрий Андреевич -- зав. каф. РГПУ им. А.И. Герцена, проф., доктор физико-математических наук
Завестовская Ирина Николаевна -- декан 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
Рудой Юрий Григорьевич -- проф. РУДН, доктор физико-математических 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 технических 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, 2010 г.

Физическое образование в вузах
Т. 18, N 3, 2012
Содержание

3 Геометрические идеи – как метод построения и изучения теоретической физики
К.М. Арынгазин, И.Ф. Васильева
15 Концептуальные основы естественнонаучного образования студентов гуманитарных направлений подготовки в рамках ФГОС ВПО
Л.А. Бордонская, С.Е. Старостина
27 Формирование матрицы компетенций как средство проектирования программы учебной дисциплины
О.С. Еркович, С.П. Еркович, А.А. Есаков, И.С. Голяк
32 Матричный метод формирования программы учебной дисциплины «Физика»
О.С. Еркович, С.П. Еркович, А.Н. Морозов, А.А. Есаков, И.С. Голяк
38 Комплекс учебно-методических пособий по формированию компетентностного выпускника общеобразовательной школы и механизм его реализации
Н.Б. Федорова
51 Несколько слов о роли преподавателя в общем физическом практикуме на младших курсах вузов
Т.М. Глушкова, А.С. Нифанов, И.М. Сараева
62 О первом законе Ньютона
И.Р. Мубаракшин
68 Эксперименты по обнаружению нулевых колебаний
Ю.М. Ципенюк
80 Волновые свойства электронов в нанообъектах
Е.В. Смирнов
92 К теореме о равномерном распределении энергии по степеням свободы
C.Г. Каленков
100 Лабораторная работа «Изучение спектра генерации непрерывного СО2  лазера»
Б.И. Васильев, В.В. Усков, А.Д. Тимченко
105 Формулы курса физики, визуально анализируемые в окрестности точки перегиба
А.Н. Лузин
111 Кинематические соотношения частицы жидкости при её деформационном движении
В.А. Бубнов
120 Мемристоры: суть, аналоги, имитаторы и перспективы создания
А.А. Батанова, Р.А. Браже
129 Обучение физике в техническом университете: от стандартных задач к формированию заданий на уровне проекта
В.В. Ларионов, А.М. Лидер, Г.Г. Спирин, И.П. Чернов
137 Методика преподавания студентам физико-технического института основ инерциальной навигации
В.Ф. Чуб
146 Учебный компьютерный эксперимент «изучение термоэлектронной эмиссии»
К.А. Бондарчук, А.М. Толстик
154 Некролог
156 Аннотации

Physics in Higher Education
V. 18, N 3, 2012
The contents

3 Geometrical Ideas as a Method of Theoretical Physics Construction and Study
K.M. Aryngazin, I.F. Vassilieva
15 Conceptual Foundations of Natural Science Education of Arts Students in Terms of the Federal State Educational Standard
L.A. Bordonskaya, C.E. Starostina
27 Formation Competence as a Mean a Matrix of Designing Program of Educational Discipline
O.S. Erkovich, S.P. Erkovich, A.A. Esakov, I.S. Golyak
32 Matrix Method of Forming the Program Disciplines «Physics»
O.S. Erkovich, S.P. Erkovich, A.N. Morozov, A.A. Esakov, I.S. Golyak
38 Study Guide Manual to Form and Implement Competences Oriented School Graduate Personality
N.B. Fedorova
51 A Few Words about Instructor’s Role for a Workshop on General Physics on the Junior Courses of the Universities
T.M. Glushkova, A.S. Nifanov, I.M. Saraeva
62 About Newton’s First Law
I.R. Mubarakshin
68 Experimental Observation of Zero-point Oscillations
Yu.M. Tsipenyuk
80 Wave Properties of Electrons in Nanoobjects
E.V. Smirnov
92 A Theorem on the Uniform Distribution of Energy over the Degrees of Freedom
S.G. Kalenkov
100 Lab «Study of Continuous Generation CO2 Laser Spectrum»
B. I. Vasiliev, V.V. Uskov, A.D. Timchenko
105 Physical Formulas Visually Analyzed in Point of Bend
A.N. Luzin
111 Kinematic Particle Liquid Ratio in its Deformation Moving
V.A. Bubnov
120 Memristors: Essence, Analogs, Imitators and the Perspectives of Creation
A.A. Batanova, R.A. Brazhe
129 Teaching Physics at the Technical University: from the Traditional Problems in the Formation of Jobs at the Project Level
V.V. Larionov, A.M. Leader, G.G. Spirin, I.P. Chernov
137 Inertial Navigation Teaching Methods for Students of Physical-Technical Institute
V.F. Chub
146 Computer Learning Experiment «Study of Thermal Electron Emission»
К.А. Bondarchuk, A.M. Tolstik
154 Obituary
156 Abstracts

Некролог

16 августа 2012 г. не стало заместителя главного редактора нашего журнала д.ф.- м.н., профессора Александра Дмитриевича Суханова. Его имя широко известно как физикам-педагогам, так и физикам-теоретикам. АД стоял у истоков нашего журнала– именно по его инициативе в 1993 году на конференции в Ватутинках возникла идея создания методического журнала для обсуждения преподавания физики в вузах. АД настойчиво продвигал идеи по улучшению качества статей в нашем журнале, активно привлекал авторов и находил актуальные статьи, сам неоднократно публиковался на наших страницах.
Много лет АД преподавал физику студентам, в том числе возглавляя кафедру физики в МИИГА; свой оригинальный взгляд на единство всех разделов физики АД изложил в «Фундаментальном курсе физики» (ФКФ) в 4-х томах (1996-2004 гг.), а его «Лекции по квантовой физике» выдержали два издания (1991 и 2006 гг.). Немало плодотворных усилий посвятил АД совершенствованию физического образования в нашей стране: в течение ряда лет он был зам. председателя НМС по физике, являлся одним из разработчиков новой программы по физике для вузов, создал и возглавил Российский научный центр ФО при МГУ, а также был бессменным членом Оргкомитета регулярной конференции «Физика в системе современного образования» (ФССО).
С именем АД неразрывно связана инновационная для российского образования дисциплина «Концепции современного естествознания» (КСЕ), до настоящего времени не имеющая аналогов за рубежом. В 1994 году АД возглавил созданный при поддержке Госкомвуза РФ Центр естественнонаучного образования (ЦЕНОГ) на базе РУДН и стал идеологом и автором учебной программы (1995, 2000 гг.) по этой дисциплине. Основал уникальный научно-методический журнал «Фундаментальное естественнонаучное образование» (ФЕНО), выходивший в течение 10 лет. В соавторстве с О.Н. Голубевой АД написал утвержденный Минобразования России учебник по КСЕ, выдержавший три издания (2000, 2004 и 2006 гг.).
Много сил и внимания АД уделял издательской деятельности в области физики и физического образования, прежде всего в качестве переводчика и титульного редактора ряда лучших научных, учебных и научно-популярных зарубежных изданий. Особое место занимает 4-томное издание научных трудов Поля Дирака (2002-2004 гг.), по своей полноте превосходящее изданное ранее в Англии.
Однако настоящим гражданским подвигом АД стало инициированное им и – во многом благодаря его усилиям – получившее поддержку Научно-издательского совета РАН издание 12-томного «Собрания научных трудов» Н.Н. Боголюбова. В этом издании, начатом в 2005 году и завершенном к 100-летию Н.Н. Боголюбова (2009 год), АД выступил как лидер большого коллектива, приняв на себя обязанности организатора издания, переводчика, научного редактора и автора комментариев. Это издание стало достойным увековечиванием памяти Н.Н. Боголюбова в качестве выдающегося ученого и основателя научной школы, к которой принадлежал АД.
АД активно проявил себя в науке, опубликовав свою первую научную статью в 1958 г., за год до окончания физфака МГУ. С тех пор им было написано около 400 работ, более половины из которых посвящены разным разделам теоретической физики. АД защитил докторскую диссертацию 1971 г. в МГУ, посвященную весьма специальной области квантовой теории поля.
В дальнейшем в сферу интересов АД вошли также прикладные вопросы физики, вопросы ее истории и методологии, а также проблемы физического образования, причем он всегда активно отстаивал и пропагандировал свои взгляды. Можно сказать, что АД неуклонно искал тему, в которой можно было бы выразить свое понимание целостности физики как науки и учебной дисциплины. Последние годы он был увлечен поиском оснований для синтеза статистической термодинамики и квантовой теории.
Многие начинания АД получили признание в научно – педагогическом сообществе, за что он был удостоен высоких почетных званий и наград – от премии Президента России в области образования до премии им. Н.Н. Боголюбова Национальной академии наук Украины за научные работы. АД был избран членом Международной академии науки и высшей школы.

Редколлегия журнала «Физическое образование в вузах» скорбит в связи с кончиной Александра Дмитриевича Суханова и выражает глубокие соболезнования его родным и близким.
Редакционная коллегия

УДК 530.145
Геометрические идеи – как метод построения и изучения теоретической физики
Канапия Мубаракович Арынгазин, Ирина Федоровна Васильева
Карагандинский государственный университет им. Е.А. Букетова,
e-mail: a-rina-75@mail.ru

В настоящей статье рассматривается применение метода геометрических идей в методике преподавания классической механики, классической физики и квантовой механики. Подробно анализируется соответствие различных механик конкретным пространственным многообразиям.
Ключевые слова: теоретическая физика, методика преподавания теоретической физики, геометрические идеи.

УДК 378.14:5
Концептуальные основы естественнонаучного образования студентов гуманитарных направлений подготовки в рамках ФГОС ВПО
Лидия Александровна Бордонская, Светлана Ефимовна Старостина
Чита, Россия, Забайкальский государственный гуманитарно-педагогический
университет им. Н.Г. Чернышевского; e-mail: gsbord@chitaonline.ru

В статье представлена концепция естественнонаучного образования (ЕНО) студентов гуманитарных направлений подготовки. Определены цели ЕНО, являющегося составной частью профессиональной подготовки выпускников, с точки зрения компетентностного подхода. Выделены ведущие идеи, основополагающие принципы, основные положения концепции. Предложенная модель ЕНО конкретизирует содержательный, технологический и организационно-методический аспекты,
предполагает изменение системы оценки запланированных результатов.
Ключевые слова: естественнонаучное образование (ЕНО), студенты гуманитарных направлений подготовки, концепция ЕНО, цели ЕНО, модель ЕНО, содержание и технологии реализации ЕНО.

УДК 378.14
Формирование матрицы компетенций как средство проектирования программы учебной дисциплины
Ольга Станиславовна Еркович, Станислав Павлович Еркович, Артем Александрович Есаков, Игорь Семенович Голяк
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана
105005, г. Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, кафедра физики; e-mail: a.esakov@inbox.ru

В работе приводятся результаты применения компетентностного подхода к формированию программы дисциплины «Физика» с условием преемственности с ранее принятыми стандартами, а также предложена методика разработки программы дисциплины с использованием матрицы компетенций. Использование для построения программы матрицы компетенций позволяет получить объективную оценку роли конкретной учебной дисциплины в процессе подготовки бакалавра и наиболее полно использовать ее возможности при формировании современного инженера.
Ключевые слова: матрица компетенций; компетенции; программа дисциплины.

УДК 378.14
Матричный метод формирования программы учебной дисциплины «Физика»
Ольга Станиславовна Еркович, Станислав Павлович Еркович, Андрей Николаевич Морозов, Артем Александрович Есаков, Игорь Семенович Голяк
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана
105005, г. Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, кафедра физики; e-mail: a.esakov@inbox.ru

В работе предложен метод формирования дисциплины на основе матрицы компетенций и проанализирована связь между содержанием модулей и дисциплинарными компетенциями. Использование для построения программы матрицы компетенций позволяет получить объективную оценку роли конкретной учебной дисциплины в процессе подготовки бакалавра и наиболее полно использовать ее возможности при формировании современного инженера.
Ключевые слова: матрица компетенций; компетенции; программа дисциплины.

УДК 53(07)
Комплекс учебно-методических пособий по формированию компетентностного выпускника общеобразовательной школы и механизм его реализации
Наталья Борисовна Федорова
Рязанский государственный университет имени С.А. Есенина; e-mail: n.fedorova@rsu.edu.ru

В статье представлен разработанный автором комплекс учебно-методических пособий, в основу которых положены личностно ориентированные подходы в обучении, и его влияние на формирование компетенций выпускников общеобразовательной школы. Автором статьи разработана методика организации и управления учебным процессом, как в основной, так и старшей школе, и наглядно представлено поэтапное ведение учебного процесса, а так же предусмотрены возможности возврата на каждом из этапов в предыдущий, для корректировки процесса обучения и контроля.
Ключевые слова: комплекс учебно-методических пособий, личностно ориентированный подход, межпредметная интеграция, профильное обучение, дифференцированное обучение, компетенции выпускников общеобразовательной школы, управление образовательным процессом.

УДК 53:372.8+531.382
Несколько слов о роли преподавателя в общем физическом практикуме на младших курсах вузов
Татьяна Михайловна Глушкова, Александр Семенович Нифанов, Ирина Макаровна Сараева
Физический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова, кафедра общей физики;
119991, Москва, ГСП(1, Ленинские горы, Физический факультет МГУ; e-mail: nifanov@mail.ru

В статье изложены взгляды авторов на роль преподавателя в современном физическом практикуме. Основная идея статьи – показать, что практикум действительно дает возможность преподавателю, проявляющему себя как воспитатель, педагог и физик-исследователь, участвовать в формировании творческой личности студента как будущего научного работника.
Ключевые слова: преподаватель, студент, общий физический практикум, механика.

УДК 531.11
О первом законе Ньютона
Искандер Рахимович Мубаракшин
Марийский государственный университет, кафедра теоретической и прикладной
физики, e-mail: mubair@mail.ru

Обсуждается содержание 1_го закона Ньютона и критика формулировки, в которой изложил закон сам Ньютон. Показано, что основные дискуссионные вопросы снимаются, если последовательно применять концепцию относительности движения. При этом оригинальная формулировка закона, как сформулировал его сам Ньютон, раскрывается как более логичная, содержательная, методологически последовательная. Альтернативная формулировка закона, предложенная с целью улучшения, с точки зрения относительности движения оказывается физически бессодержательной.
Ключевые слова: 1 закон Ньютона, инерциальные системы отсчета, относительность движения.

УДК 530.1
Эксперименты по обнаружению нулевых колебаний
Юрий Михайлович Ципенюк
Московский физико-технический институт; e-mail: tsipenyuk@kapitza.ras.ru

Приводятся результаты экспериментов по электронно-колебательным спектрам молекул с разными изотопами (изотоп-эффект), однозначно свидетельствующие о существовании нулевой энергии гармонического осциллятора. Показывается, что существование нулевых колебаний отчетливо обнаруживается по измерению рентгеновского дифракционного рассеяния в кристаллах и температурной зависимости вероятности эффекта Мессбауэра.
Ключевые слова: нулевая энергия, нулевые колебания, дифракция рентгеновских лучей, изотоп-эффект в молекулярных спектрах, эффект Мессбауэра.

УДК 539.1(075.8)
Волновые свойства электронов в нанообъектах
Евгений Васильевич Смирнов
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана;
105005, Москва, 2-я Бауманская, 5; e-mail: seva09@rambler.ru

В настоящей работе дан обзор экспериментальных исследований волновых свойств электронов с помощью приборов нанотехнологий. Обсуждаются возможности сканирующего туннельного микроскопа (СТМ) в создании на поверхности проводников двумерных квантовых структур – квантовых загонов, состоящих из отдельных атомов. Отмечается важная роль СТМ в исследовании поверхностных электронных волн, волн де Бройля, наблюдаемых в этих структурах. Указывается на необходимость включения разделов, посвященных физическим основам нанотехнологий, в курс общей физики технических вузов.
Ключевые слова: сканирующий туннельный микроскоп, волна де Бройля, квантовый загон, квантовый мираж.

УДК 536.13; 536.3
К теореме о равномерном распределении энергии по степеням свободы
Сергей Геннадьевич Каленков
Московский государственный технический университет «МАМИ»,
107023, Москва, ул. Б. Семеновская, 38; e-mail: kalenkov@mami.ru

На модели двухатомного идеального газа рассмотрен механизм установления равновесного распределения энергии по степеням свободы. При ударе двухатомной молекулы (ротатора) об стенку термостата силы реакции, действующие на  молекулу, изменяют скорость поступательного движения центра масс молекулы, ее  угловую скорость вращения и скорость внутреннего движения атомов молекулы, что приводит к определенным связям  между изменениями соответствующих скоростей. Оказывается, что эти связи не зависят от конкретного вида ударных сил, они вытекают из самых общих принципов механики. По существу, ударные силы  «связывают»  различные степени свободы, что, в конечном итоге,  приводит к корреляции между энергиями, связанными с различными степенями свободы.
Ключевые слова: энергия, степень свободы, распределение, уравнение движения, среднее значение.

УДК 535.338.1
Лабораторная работа «Изучение спектра генерации непрерывного СО2 лазера»
Борис Иванович Васильев1, Владимир Владимирович Усков2, Алексей Дмитриевич Тимченко2
1 ФИАН, Москва, Ленинский проспект,53; e-mail: bvasil@sci.lebedev.ru
2 МФТИ, Долгопрудный, МО, Институтский пер., 9; ouskov-vladimir@yandex.ru

Данная статья предназначена для преподавателей кафедр физики технических университетов для организации более глубокого изучения студентами принципов работы лазеров на примере непрерывного СО2 лазера. Лабораторная работа «изучение спектра генерации непрерывного СО2 лазера» была разработана и поставлена на кафедре общей физики МФТИ и может быть воспроизведена с небольшими
материальными затратами в физической лаборатории любого технического вуза.
Ключевые слова: СО2, лазер, излучение, спектр.

УДК 53
Формулы курса физики, визуально анализируемые в окрестности точки перегиба
Александр Николаевич Лузин
Сибирская государственная геодезическая академия; e-mail: tyushev@nqs.ru

Обсуждается метод преобразования формул функциональной зависимости к виду, визуально анализируемому в окрестности точки перегиба. Метод применен к уравнению Ван-де-Ваальса и к распределению Ферми-Дирака. Демонстрируется полезность преобразований.
Ключевые слова: формула, визуально анализируемая; точка перегиба; уравнение Ван-дер-Ваальса; распределение Ферми-Дирака.

УДК 532.5
Кинематические соотношения частицы жидкости при её деформационном движении
Владимир Алексеевич Бубнов
МГПУ (кафедра естественнонаучных дисциплин);
129226 2_ой Сельскохозяйственный проезд, д.4; e-mail: Vladimbubnov@yandex.ru

В работе анализируются все аспекты вывода уравнения неразрывности на основе представлений Н.Е. Жуковского о модели частицы жидкости. В частности показано, что введение изменения плотности жидкости в уравнение неразрывности некорректно с позиции кинематических соотношений материальной точки, имеющих место в классической механике.
Ключевые слова: частица жидкости, гидродинамическая скорость, деформационное движение, изменение объема, площади частицы жидкости.

УДК 537.312.8
Мемристоры: суть, аналоги, имитаторы и перспективы создания
Анастасия Александровна Батанова, Рудольф Александрович Браже
Ульяновский государственный технический университет; е-mail: brazhe@ulstu.ru

Показано, что истинная мемрезистивность, в смысле Чуа, реализуется в системе связанных колебательных контуров, добротность и время релаксации которой зависят от частоты и силы воздействия на систему. Проанализированы механические аналоги мемрезистивности и различные ее имитаторы, в том числе мемристор Уильямса. Сделан вывод о мемрезистивном поведении ДНК. Материал может быть использован в учебном процессе.
Ключевые слова: мемристор, мемрезистивность, время релаксации, искусственный синапс, ДНК.

УДК 531/534+530.1(075)
Обучение физике в техническом университете: от стандартных задач к формированию заданий на уровне проекта
Виталий Васильевич Ларионов, Андрей Маркович Лидер, Геннадий Георгиевич Спирин, Иван Петрович Чернов
Томский политехнический университет; e-mail: lvv@tpu.ru

В работе на конкретных примерах рассматривается модель обучения физике по методу проектов. В результате реализации модели конструктивно-проектировочная деятельность студентов носит практический характер и ориентирована на создание практически значимого технического и педагогического продукта.
Ключевые слова: проблема, объект исследования, стандартные задачи, проектно-ориентированное обучение физике, компьютерная модель, классификация компьютерных моделей, обучение физике, цели обучения.

УДК 530.12
Методика преподавания студентам физико-технического института основ инерциальной навигации
Василий Филиппович Чуб
Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им. С.П. Королёва; e-mail: post@rsce.ru

Рассмотрены методические аспекты преподавания спецкурса по физико-математическим основам теории инерциальной навигации. Спецкурс предназначен для одной учебной группы Московского физико-технического института (МФТИ) до её разделения на подгруппы по выпускающим кафедрам.
Ключевые слова: физтех, кватернионы и бикватернионы, группа Галилея, группа Пуанкаре, инерциальная навигация.

УДК 537.621; 004.942
Учебный компьютерный эксперимент «изучение термоэлектронной эмиссии»
Константин Александрович Бондарчук, Александр Михайлович Толстик
Томский государственный университет; e-mail: tolstik@phys.tsu.ru

В работе описывается созданный авторами учебный компьютерный эксперимент по изучению термоэлектронной эмиссии. Рассматривается модель вылета термоэлектронов с поверхности металла, создание объёмного заряда и влияние вылетевших электронов на электрическое поле в межэлектродном промежутке. Описывается применение компьютерного эксперимента для создания нескольких студенческих лабораторных работ.
Ключевые слова: компьютерный эксперимент, термоэлектронная эмиссия, диод, катод, метод Монте-Карло, пространственный заряд, потенциал, лабораторная работа.

Abstracts

Geometrical Ideas as a Method of Theoretical Physics Construction and Study
K.M. Aryngazin, I.F. Vassilieva
Karaganda State university named after E.A. Buketov, e-mail: a_rina_75@yandex.ru

In this article the application of the method of geometric ideas in the methodic of teaching of classical mechanics, classical physics and quantum physics is considered. The correspondence of different kinds of mechanics to specific space manifolds is analyzed in details.
Keywords: theoretical physics, methods of theoretical physics teaching, geometrical ideas.

Conceptual Foundations of Natural Science Education of Arts Students in Terms of the Federal State Educational Standard
L.A. Bordonskaya, C.E. Starostina
N.G. Chernyshevsky Zabaikalsky State Humanitarian and Pedagogical University,
e-mail: gsbord@chitaonline.ru , sestarost@mail.ru

The article deals with the concept of natural science education of arts students. The purposes of natural science education, which is the part of graduates’ professional training, are determined according to the competence-based approach. The leading ideas, the basic principles, and the basic points of the concept are emphasized. The presented model specifies informative, technological, organizational and methodological aspects of natural science education, involves the change of the assessment system of expected results.
Keywords: natural science education, arts students, the concept of natural science education, purposes of natural science education, the model of natural science education, the content and realization techniques of natural science education.

Formation Competence as a Mean a Matrix of Designing Program of Educational Discipline
O.S. Erkovich, S.P. Erkovich, A.A. Esakov, I.S. Golyak
Bauman Moscow State Technical University. 105005, Moscow,
2th Baumanskaya, 5; e-mail: a.esakov@inbox.ru

The paper presents the results of applying the competency approach to establish a program of discipline «Physics» with the condition of continuity with the previously adopted standards, as well as the technique of developing a program of discipline with a matrix of competencies. Use the program to build a matrix of competencies enables an objective assessment of the role of a specific discipline in the preparation of undergraduate and best use of its opportunities in the formation of the modern engineer.
Keywords: a matrix of competencies; competence; discipline program.

Matrix Method of Forming the Program Disciplines «Physics»
O.S. Erkovich, S.P. Erkovich, A.N. Morozov, A.A. Esakov, I.S. Golyak
Bauman Moscow State Technical University. 105005, Moscow,
2th Baumanskaya, 5; e-mail: a.esakov@inbox.ru

In this paper we propose a method for the discipline, based on a matrix of competencies and analyzed the relationship between the content of the modules and disciplinary competencies. Use the program to build a matrix of competencies enables an objective assessment of the role of a specific discipline in the preparation of undergraduate and best used to enjoy its features in the formation of the modern engineer.
Keywords: a matrix of competencies; competence; discipline program.

Study Guide Manual to Form and Implement Competences Oriented School Graduate Personality
N.B. Fedorova
S.A. Esenin Ryazav State University; e-mail: n.fedorova@rsu.edu.ru

The article considers the academic guide based on the personality-centered approach of the teaching craft and its influence on the school graduate skills. The author came up with methods of organization and educational process management either for the secondary school or the high school. There is a visual step-by-step educational process and the opportunities at every level to return to the previous one for the teaching process adjustment and control.
Keywords: academic guide, personality-oriented approach, interdisciplinary integration, specialist education, differentiated education, school graduate competences, educational process management.

A Few Words about Instructor’s Role for a Workshop on General Physics on the Junior Courses of the Universities
T.M. Glushkova, A.S. Nifanov, I.M. Saraeva
M.V. Lomonosov State University, Physics Department, 19991, Moscow, Lenin’s Hill; e-mail: nifanov@mail.ru

The article expounds the authors’ views on the instructor’s role in the contemporary physics workshop. The central idea of the publication is that the physics workshop actually allows to the instructor, regarded as educator, pedagogue and research physicist, to participate in formation of creative personality of the student as a future research scientist.
Keywords: instructor, student, general physics workshop, mechanics.

About Newton’s First Law
I.R. Mubarakshin
Mari State University, Department of Theoretical and Applied Physics, e-mail: mubair@mail.ru

The contents of 1st law of Newton and the critic of Newton’s own formulation of the low are discussed. It is shown that the basic debatable questions are removed if consistently to apply the concept of a relativity of motion. Thus the original formulation of the law as Newton has formulated, reveals as more logical, substantial, methodologically consecutive. The alternative formulation of the law offered for the purpose of improvement, from the point of view of a movement relativity appears physically empty.
Keywords: the 1-st Newton’s law; inertial frame of reference; relativity of motion.

Experimental Observation of Zero-point Oscillations
Yu.M. Tsipenyuk
Moscow Institute of Physics and Technology; e-mail: tsipenyuk@kapitza.ras.ru

Results of experiments on electron-vibrational spectra of molecules with different isotopes (isotope-effect) are presented, that unequivocally testifying to existence of zero-point energy of harmonic oscillator. It is also shown that existence of zero-point oscillations is distinctly found out in measurements of X-ray diffraction scattering from crystals and in temperature dependence of the probability of the Mossbauer effect.
Keywords: zero-point energy, zero-point oscillations, X-ray diffraction, isotope-effect in molecular spectra, Mossbauer effect.

Wave Properties of Electrons in Nanoobjects
E.V. Smirnov
Bauman Moscow State Technical University. 105005, Moscow,
2th Baumanskaya, 5; e-mail: seva09@rambler.ru

The purpose of this paper is to give an overview of experimental investigations of the wave properties of electrons using nanotechnology devices. Opportunities of a scanning tunneling microscope (STM) to create on the surface of the conductors two-dimensional quantum structures – quantum corrals consisting of individual atoms are discussed. The important role of STM in the study of surface electron waves, the de Broglie waves observed in these structures is noted. Necessity to include sections on physical principles of nanotechnology in General Physics course in Technical Universities is indicated.
Keywords: scanning tunnel microscope, the de Broglie wave, quantum corral, quantum mirage.

A Theorem on the Uniform Distribution of Energy over the Degrees of Freedom
S.G. Kalenkov
Moscow State Technical University «MAMI»,
107023, Moscow, B. Semenovskay st., 38; e-mail: kalenkov@mami.ru

In the model of a diatomic ideal gas considered the mechanism of establishing the equilibrium distribution of energy over the degrees of freedom. Upon impact of a diatomic molecule (rotator) the wall thermostat reaction force acting on the molecule, changing the velocity of translational motion of the center of mass of the molecule, its angular velocity and speed of the internal motion of atoms in the molecule, which leads to certain relations between changes in the velocities. It turns out that these relations do not depend on the specific type of shock forces, they derive the most general principles of mechanics. In essence, the strike force “bind” various degrees of freedom, which ultimately leads to a correlation between the energies associated with various degrees of freedom.
Keywords: energy degrees of freedom, the distribution, the equation of motion, the mean value.

Lab «Study of Continuous Generation CO2 Laser Spectrum»
B.I. Vasiliev, V.V. Uskov*, A.D. Timchenko*
LPI, Moscow, Leninskiy prospect, 53, e-mail: bvasil@sci.lebedev.ru
*MIPT Dolgoprudny, Moscow region, Campus Lane, 9; email: ouskov-vladimir@yandex.ru

This article is for the technical university professors of physics for organization of student more deep knowledge of laser function using cw CO2 laser. The laboratory work was developed by researchers of MIPT general physic department. It may be reproduced in student laboratory of any high technical school.
Keywords: CO2 laser, radiation, spectrum.

Physical Formulas Visually Analyzed in Point of Bend
A.N. Luzin
Siberian state academy of geodesy, 630108, Novosibirsk, Plahotnogo, 10

The method of transformation of formulas of functional dependence to type visually analyzed in point of bend is discussed. The method is applied to the van der Waals equation and the Fermi-Dirac distribution.
Keywords: formula, point of bend , van der Waals equation, Fermi-Dirac distribution.

Kinematic Particle Liquid Ratio in its Deformation Moving
V.A. Bubnov
Moscow City Pedagogical University (Faculty of Science)
129226 Moscow, 2-nd Agricultural proezd, 4, e_mail: Vladimbubnov@yandex.ru

In the work are analyzed all aspects of the conclusion of the equation of indissolubility on the basis of ideas N.E. Zhukovskiy about the model of the particle of liquid. It is in particular shown that the introduction of a change of the density of liquid into the equation of indissolubility is incorrect from the position of the kinematic relationships of material point, which occur in the classical mechanics.
Keywords: particle fluid hydrodynamic velocity deformation movement, change in volume, square particles of liquid.

Memristors: Essence, Analogs, Imitators and the Perspectives of Creation
A.A. Batanova, R.A. Brazhe
Ulyanovsk State Technical University Department of Physics, 32 Severny Venetz st.,
USTU, Ulyanovsk 432027, Russia; e-mail: brazhe@ulstu.ru

It is demonstrated that the real memresistivity, in the sense of Chua, is realized in the system of coupled oscillating contours, wich figure of merit and relaxation time are depended from the frequency and the power of influence. The mechanical analogs of memresistivity and its different imitators, in particular, Williams’s memristor are considered. The conclusion is made on the memristive behavior of DNA. The point of issue may be used at the education.
Keywords: memristor, memresistivity, relaxation time, artificial synaps, DNA.

Teaching Physics at the Technical University: from the Traditional Problems in the Formation of Jobs at the Project Level
V.V. Larionov, A.M. Leader, G.G. Spirin, I.P. Chernov
Tomsk Polytechnical university; e-mail: lvv@tpu.ru

On concrete examples the technique of projects based on common tasks at seminars in physics at the Technical University. As a result of the proposed model design-projecting activity of students is a practical and focused on creating some semblance of technical and pedagogical product.
Keywords: the problem, research facility, common tasks, project-oriented learning physics, computer model, the classification of computer models, teaching physics, learning objectives.

Inertial Navigation Teaching Methods for Students of Physical-Technical Institute
V.F. Chub
Korolev Rocket and Space Corporation «Energia»; e-mail: post@rsce.ru

Methodological aspects of the special course on physical-mathematical fundamentals of inertial navigation theory are considered. The special course is intended for students of one whole group of Moscow Institute of Physics and Technology (MIPT) before it’s divided into subgroups on the basis of graduating departments.
Keywords: phystech (student of MIPT), quaternions and biquaternions, Galilean group, Poincare group, inertial navigation.

Computer Learning Experiment «Study of Thermal Electron Emission»
К.А. Bondarchuk, A.M. Tolstik
Tomsk State University; e-mail: tolstik@phys.tsu.ru

In this paper we describe the learning computer experiment on thermal electron emission: model of emission from surface of metal, creating of volume change and electric field in the interelectrode space. We describe the employment of this computer experiment to create of multiple student labs.
Keywords: thermionic emission, volumetric charge computer experiment, students' laboratory work.