|
Физическое образование в вузах Издательский Дом Московского Физического общества Редколлегия журнала "Физическое образование в вузах" Главный редактор Крохин Олег Николаевич - академик Российской Академии наук, Московский государственный инженерно-физический институт (технический университет), Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Москва, Россия. Заместители Главного редактора Гладун Анатолий Деомидович - Московский физико-технический институт (технический университет), Долгопрудный Московской области, Россия. Николаев Владимир Иванович -
Московский государственный университет Суханов Александр Дмитриевич -
Московский государственный университет Шапочкин Михаил Борисович - Московский энергетический институт, Московское физическое общество, Москва, Россия. Редакционная коллегия Бруццоне Орасио - Университет Буенос-Айреса, Буенос-Айрес, Аргентина. Быковский Юрий Алексеевич - Московский государственный инженерно-физический институт (технический университет), Москва, Россия. Врублевски Анжей - Варшавский университет, Варшава, Польша. Грибков Владимир Алексеевич - Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Московское физическое общество, Московский государственный инженерно-физический институт (технический университет), Москва, Россия. Кудрявцев Николай Николаевич - Московский физико-технический институт (технический университет), Долгопрудный Московской области, Россия Кунце Ганс Иохим - Рурский университет, Бохум, ФРГ. Кьянг Давид - Дальхаузи университет, Канада. Ли Синг - Наньянгский технический университет, Сингапур. 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 государственный инженерно-физический институт (технический университет), Москва, Россия. Сенашенко Василий Савельевич - Министерство образования РФ, Москва, Россия. Спирин Геннадий Георгиевич - Московский авиационный институт (технический университет), Москва, Россия. Трухин Владимир Ильич - Московский
государственный университет Чернышев Виктор Викторович - Военный авиационный технический университет, (Военно-воздушная инженерная академия им. Н. Е. Жуковского), Москва, Россия. Ответственный секретарь Калачев Николай Валентинович - Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Московское физическое общество, Москва, Россия. Техническая редакция Никулин Валерий Яковлевич - Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Москва, Россия. Перегудова Елена Нинелевна - Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Москва, Россия. г Издательский дом МФО, 2000 г. Физическое образование в вузах Т. 6, N2, 2000 Содержание 3 Введение В.И. Николаев 5 Силы инерции в общем курсе физики В.И. Николаев 18 Структурирование физической теории как способ систематизации знаний студентов Н.В. Акинфиева, А.А. Игнатьев 24 Методическая разработка для семинарских занятий по теме "Механические колебания связанных маятников" И.М. Сараева, А.С. Нифанов 37 Использование константы конверсии в курсе "Физика ядра и частиц" Н.Г. Гончарова 42 Нетрадиционная трактовка эффекта Доплера В.Н. Кологривов А.В. Бондаренко, Н.Г. Власов, Е.В. Лялина 52 Физический маятник: пути повышения точности измерения g А.И. Акимов, А.Н. Баранов, А.М. Салецкий 62 Функция распределения Максвелла в практикуме по физике А.П. Овчинников Н.Я. Молотков, А.В. Постульгин Ю.В. Горин, Л.И. Мокиевский, Б.Л. Свистунов, М.Б. Семенов. 80 Принцип профессиональной направленности обучения физике в медицинских институтах А.В. Коржуев, Е.Л. Рязанова 91 Physics in Modern Medical Science and Technology V.K. Koumykov 102 Байкальская молодежная научная школа по фундаментальной физике В.В. Котляр, С.П. Котова 113 Аннотации 117 Информация Т. 6, N2, 2000 The contents V.I. Nikolaev 5 Inertial Forces in General Physics Course V.I. Nikolaev 18 Formation of the Physical Theory as a Method of Student Knowledge Systematization N.V. Akinfieva, A.A. Ignat'ev 24 Methodical Recipes for Seminar Classes on "Mechanical Oscillations of Bound Endulums" I.M. Saraeva, A.S. Nifanov 37 The Use of Conversion Constant in the Course "Physics of Nuclei and Particles" N.G. Goncharova 42 Untraditional theory of Doppler's effect V.N. Kologrivov A.V. Bondarenko, N.G. Vlasov, E.V. Lyalina 52 Physical pendulum: Ways of Increasing the of Accuracy of Measurements of g A.I. Akimov, A.N. Baranov, A.M. Saletsky 62 The Maxwell Function Distribution A.P. Ovtchinnicov N.Ya. Molotkov, A.V. Postul'gin Yu.V. Gorin, L.I. Mokievskii, B.L. Svistunov, M.B. Semenov 80 The Principle of Professional Approach in Teaching Physics in Medical Institutes A.V. Korjuev, E.L. Ryazanova 91 Physics in Modern Medical Science and Technology V.K. Koumykov 102 The Baikal Youth Scientific School on Fundamental Physics V.V. Kotlyar, S.P. Kotova 113 Abstracts 117 Information Уважаемые читатели! Журнал <Физическое образование в вузах> продолжает в данном номере публикацию статей по актуальным вопросам преподавания физики. Авторы статей, преподаватели физики из различных вузов России, делятся накопленным опытом, предлагают пути совершенствования методики преподавания физики, развивают новые концептуальные идеи. Статья В.И. Николаева посвящена проблеме классификации сил инерции в общем курсе физики. В ней обсуждается вопрос о необходимости указания классификационных признаков, на основе которых проводилось бы разделение сил инерции на их разновидности. Дается обоснование классификации главных разновидностей сил инерции и их частных случаев - на основе традиционного представления <абсолютного> ускорения материальной точки в инерциальной системе отсчета в виде суммы слагаемых, соответствующих различным видам ее движения. В статье Н.В. Акинфиевой и А.А. Игнатьева обсуждается вопрос о важнейших аспектах системного подхода к изучению физики. Основное внимание уделяется проблеме структурирования физической теории как способа систематизации знаний. Статья И.М. Сараевой и А.С. Нифанова, посвященная механическим колебаниям связанных маятников, представляет собой детальную методическую разработку для семинарских занятий по теме <Механические колебания>. Основное назначение рассматриваемых задач по данной теме - помочь студенту на конкретных примерах уяснить себе отличительные особенности колебаний в связанных системах. Вопросам методики преподавания курса <Физика ядра и частиц> посвящена статья Н.Г. Гончаровой. В ней показывается, что использование константы конверсии при решении многих типовых задач этого курса позволяет существенно упростить путь решения. Нетрадиционная трактовка эффекта
Доплера в акустике дается в статье Статья А.В. Бондаренко, Н.Г. Власова и Е.В. Лялиной посвящена дифракции Фраунгофера для частично когерентного излучения на оптических неоднородностях. Рассмотрены случаи произвольно расположенных неоднородностей, как идентичных, так и отличающихся между собой. Описан спекл-эффект, наблюдаемый в белом свете. Следующие три статьи посвящены лабораторным работам физического практикума. В статье А.И. Акимова, А.Н. Баранова и А.М. Салецкого детально анализируется вопрос о точности измерения ускорения силы тяжести с помощью физического маятника в условиях учебной лаборатории. Даны формулы для оценки погрешностей определения этой величины. Указаны возможные пути повышения точности. Статья А.П. Овчинникова посвящена вопросу об изучении функции распределения Максвелла. В качестве объекта исследования предлагается использовать термоэлектроны радиоламп. Н.Я. Молотков и А.В. Постульгин описывают лабораторную работу для оптического раздела практикума. Работа посвящена изучению анизотропии отражения линейно поляризованной волны от одноосного кристалла в сантиметровом диапазоне электромагнитных волн. В качестве <кристалла> используется слоистая диэлектрическая структура в виде тонких слоев органического стекла. В статье Ю.В. Горина, Л.И. Мокиевского, Б.Л. Свистунова и М.Б. Семенова обсуждается вопрос о взаимовлиянии курсов <Физика> и <Концепции современного естествознания> в университетском образовании. В ней кратко излагается опыт использования принципов подобия и самоподобия в этих двух курсах, читаемых в Пензенском государственном университете. Статья А.В. Коржуева и Е.Л. Рязановой посвящена проблеме совершенствования курса физики, читаемого в медицинских вузах. Главное внимание авторы уделяют вопросу о необходимости перестройки курса с таким расчетом, чтобы он мог в максимальной степени способствовать подготовке высококвалифицированных специалистов в области профилактики, диагностики и лечения заболеваний. В статье, автор которой В.К. Кумыков, на многочисленных примерах показывается, сколь выдающейся была раньше и остается сейчас роль фундаментальных открытий физики в разработке и создании эффективных методов медицинской диагностики. В последнем разделе данного номера С.П. Котова и В.В. Котляр дают информацию о работе Байкальской молодежной научной школы по фундаментальной физике в 1998 и 1999 гг. Ответственный редактор В.И. Николаев Силы инерции в общем курсе физики В.И. Николаев МГУ им. М.В. Ломоносова, физический факультет Обсуждается вопрос о классификации сил инерции. Сравниваются различные подходы к этому вопросу в известных курсах механики. Обращается внимание на целесообразность указания классификационных признаков, на основе которых проводилось бы разделение сил инерции на их разновидности. Классификация сил инерции может быть достаточно полной, если она учитывает все возможные вклады в суммарное ("абсолютное") ускорение материальной точки в инерциальной системе отсчета. Структурирование физической теории как способ систематизации знаний студентов Н.В. Акинфиева, А.А. Игнатьев Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского, физический факультет г. Саратов, ул. Астраханская, д. 83 Методическая разработка для семинарских занятий по теме "Механические колебания связанных маятников" И.М. Сараева, А.С. Нифанов МГУ им. М.В. Ломоносова, физический факультет Предлагаются задачи для семинарских занятий в разделе "Механика" курса общей физики на тему "Колебания в системах с несколькими степенями свободы". Обсуждение, решение и анализ задач позволяет проиллюстрировать такие важные понятия, как нормальные колебания, нормальные частоты, моды нормальных колебаний, с которыми в дальнейшем студенты встретятся во всех разделах физики. Использование константы конверсии в курсе "Физика ядра и частиц" Н.Г. Гончарова Физический факультет Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова (ngg@srdlan.npi.msu.su) Обсуждается использование константы конверсии в курсе "Физика ядра и частиц". Показано, что рассмотрение задач физики ядра и частиц с помощью константы конверсии упрощает путь к решению. Нетрадиционная трактовка эффекта Доплера В.Н. Кологривов Московский институт тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова. 117571, Москва, пр-т Вернадского, 86. Предлагается рассматривать акустический эффект Доплера, используя теорию Гилла. Выведена общая формула. Рассмотрены случаи перемещающихся источника и приемника в неподвижной и движущейся среде, а также отражения звука от движущегося зеркала. Кроме того, рассмотрено возникновение эффекта в неоднородной, нестационарной среде при неподвижном источнике и приемнике. О дифракции частично когерентного излучения на случайно расположенных, идентичных и отличающихся оптических неоднородностях А.В. Бондаренко, Н.Г. Власов, Е.В. Лялина Московский государственный технологический университет "Станкин" Россия, 101472, Москва, Вадковский пер., д. 3а Рассматривается дифракция Фраунгофера для излучения с различной степенью когерентности. Описывается наблюдение спекл-эффекта в белом свете. Физический маятник: пути повышения точности измерения g А.И. Акимов, А.Н. Баранов, А.М. Салецкий Физический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова Обсуждаются пути повышения точности измерения величины ускорения силы тяжести с помощью учебного физического маятника. Получены формулы для оценки погрешностей определения g. Предложена методика повышения точности определения g в условиях учебной лаборатории. Функция распределения Максвелла в практикуме по физике А.П. Овчинников Московский физико-технический институт (государственный университет) 141700, МО, Долгопрудный, Институтский пер. 9, кафедра общей физики Описан метод получения и измерения функции распределения Максвелла для термоэлектронов радиоламп. Лабораторная работа по исследованию анизотропии отражения линейно поляризованной волны от одноосного кристалла Н.Я. Молотков, А.В. Постульгин Тамбовский государственный университет имени Г.Д. Державина Работа для студенческого практикума по оптике поставлена в сантиметровом диапазоне электромагнитных волн (l = 3,2 см). В качестве одноосного кристалла для радиоволн используется слоистая диэлектрическая структура, выполненная из тонких листов органического стекла. Исследуется индикатриса отражения и поворот линии поляризации отраженной волны. Наблюдаемые результаты эксперимента согласуются с теорией отражения линейно поляризованной волны от одноосного кристалла. Взаимовлияние курсов "Физика" и "Концепции современного естествознания" в университетском образовании Ю.В. Горин, Л.И. Мокиевский, Б.Л. Свистунов, М.Б. Семенов. Пензенский государственный университет Кратко изложен опыт использования принципов подобия и самоподобия в курсах физики и концепций современного естествознания в Пензенском государственном университете. Принцип профессиональной направленности обучения физике в медицинских институтах А.В. Коржуев, Е.Л.Рязанова Московская медицинская академия им. И.М. Сеченова В статье обсуждаются проблемы совершенствования содержания курса физики, преподаваемого на младшей ступени обучения в медицинских институтах и университетах, - в плане максимального приближения задач обучения физике к процессу подготовки высококвалифицированного специалиста в области профилактики, диагностики и лечения заболеваний. PHYSICS IN MODERN MEDICAL SCIENCE AND TECHNOLOGIES V.K. Koumykov Kabardino-Balkarian State University, Chair of General Physics 360003 Nalchik, Chernishevskogo, 173 e-mail: azamat@mailexcite.com Статья посвящена роли фундаментальных физических достижений в продвинутых технологиях, используемых сегодня в диагностике и лечении. Обзор содержит анализ диагностических и лечебных методов, основанных на физических явлениях в которых применяются: рентгеновские диагностики, ядерная медицина, ультразвуковые исследования, радиоспектроскопические методы, ядерный магнитный резонанс, компьютерная томография, эндоскопия, термография, электрокардиография, физиотерапия, биомагнетизм, и т.д. Байкальская молодежная научная школа по фундаментальной физике В.В. Котляр1, С.П. Котова2 1 Институт систем обработки изображений РАН 443001 Самара, ул. Молодогвардейская, 151 2 Самарский филиал Физического института им. П.Н. Лебедева РАН Статья посвящена результатам работы Байкальской молодежной научной школы по фундаментальной физике. Abstracts Inertial Forces in General Physics Course V.I. Nikolaev M.V. Lomonosov Moscow State University, Faculty of Physics The problem of classification of inertial forces in a general physics course is discussed. Various approaches to this problem in well-known courses on mechanics are compared. It is argued that it would be reasonable to show the classification criteria for differing inertial forces onto their varieties. The classification of inertial forces may be full enough only in the case if it takes into account all possible contributions to the net ("absolute") acceleration of a mass point in an inertial reference system. Formation of Physical Theory as a Method of Student Knowledge Systematization N.V. Akinfieva, A.A. Ignatiev Saratov State University, Physical Department; Saratov, Astrakhanskaya street, 83 The problem of physical theory formation, its gnoseological and methodological questions is described. The importance of the structural and principal elements of fundamental physical theories for the realization of conceptual generalization for the instruction of physics at high school level are revealed. The didactical and methodical directions to student knowledge systematization based on the structure of the theory of physics are offered. The physical notions must correspond to the generalizations of modern physical theory, which unites them into an indivisible picture of the world. Methodical Recipes for Seminar Classes on "Mechanical Oscillations of Bound Pendulums" I.M. Saraeva, A.S. Nifanov Moscow State University, Physics Department. Tasks are offered for seminar classes on the topic of "Oscillations in systems with several degrees of freedom" (course "General physics", part "Mechanics". Discussion, solution and analysis of these tasks make it possible to illustrate such important notions as normal oscillation, modes, and normal frequencies. Hereinafter, these notions will be met by students in all sections of physics. The Use of Conversion Constant in the Course "Physics of Nuclei and Particles" N.G. Goncharova Moscow State University, Department of Physics The usage of conversion constant in the course "Physics of Nuclei and Particles" is discussed. It shows that the research of nuclear and particle physics problems with the help of conversion constant simplifies the way to solution. Untraditional Theory of Doppler's Effect V.N. Kologrivov M.V. Lomonosov Moscow Fine Chemical Technology Institute The paper offers to consider the acoustical Doppler's effect by using the theory of Gill. The general formula is reduced. The particular cases of a moving source and receiver displaying in the stationary and moving medium are examined. The same is shown for the reflection of sound from a moving mirror. Further the origin of the effect taking place in the heterogeneous unstable medium located between the motionless source and receiver is discussed. On the Diffraction Pattern Produced with the Partial Coherent Light on the Random Located Identical and Difference Structures A.V. Bondarenko, N.G. Vlasov, E.V. Lyalina Moscow State Technology University "STANKIN" The work discusses the diffraction of a partial coherent light and the observation of the speckle-effect in white light. Physical pendulum: Ways of Increasing the Accuracy Measurements of g A.I. Akimov, A.N. Baranov, A.M. Saletsky M.V. Lomonosov Moscow State University, Faculty of Physics Ways of increase the accuracy of the measurement of the value of acceleration of force of weight ( g ) with the help of an educational physical pendulum are discussed. Formulas for estimation of errors calculation of g are presented. The technique to increase the accuracy of measuring g under educational laboratory conditions is offered. The Maxwell Function Distribution A.P. Ovtchinnicov Moscow Institute of Physics and Technology 9, Institutsky by-str., Dolgoprudny, Moscow Region 141700 The measurement method of the Maxwell function distribution is described and discussed in this work. The method measurer is the thermoelectron radio-tube. Laboratory Work on Research Anisotropy of Reflection of the Linearly Polarized Wave from an Uniaxial Crystal N.Ya. Molotkov, A.V. Postul'gin G.D. Derjavin's Tambov State University The work for a student's practice on optics is prepared in a centimetric range of electromagnetic waves (? = 3,2 cm). As an uniaxial crystal for radiowaves, the structure from thin sheets of an organic layered glass is used. The indicatrix of reflection and turn of a line of polarization of the reflected wave is investigated. The observable results of the experiment are coordinated with the theory of reflection of the linearly polarized wave from an uniaxial crystal. Mutual Influence of the Subjects "Physics" and "Concepts of Modern Natural Sciences" in University Education Yu.V. Gorin, L.I. Mokievskii, B.L. Svistunov, M.B. Semenov Penza State University The experience of similarity and selfsimilarity principles used in the teaching of the subjects "Physics" and "Concepts of modern natural sciences" in Penza State University is briefly analyzed. The Principle of Professional Approach in Teaching Physics in Medical Institutes A.V. Korjuev, E.L. Ryazanova Sechenov Moscow Medical Academy The principle of teaching physics optimization in medical institutes and universities are considered, that is closely related to the training high level specialists in prophylactic, diagnostics and treatment. Physics in Modern Medical Science and Technology V.K. Koumykov Kabardino-Balkarian State University, Chair of General Physics 360003 Nalchik, Chernishevskogo, 173 e-mail: azamat@mailexcite.com The paper is devoted to the role of fundamental physical achievements in advanced technologies used in diagnostics and treatment today. The review contains the analysis of diagnostic and treatment methods based on physical phenomena: X-ray examination, nuclear medicine, ultrasound test, radiospectroscopy, nuclear magnetic resonance spectroscopy, computer tomography, endoscopy, thermography, electrocardiography, physiotherapy, biomagnetism, etc. The Baikal Youth Scientific School on Fundamental Physics V.V. Kotlyar1, S.P. Kotova2 1Institute of Systems of Processing of the Images of RAS 2Samara Branch of P.N. Lebedev Physics Institute of RAS The paper is devoted to results of the work at "The Baikal Youth Scientific Schools on Fundamental Physics" took place near Baikal Lake in 1998 and 1999. |