Лекции по "Педагогике"

Наименования и обозначения  основных, дополнительных и производных единиц установлены соответствующими решениями Генеральных конференций по мерам и весам. Производные единицы, если они не имеют специальных наименований, именуются через наименования соответствующих основных или других производных единиц, через которые они выражаются. Например, единица скорости — метр в секунду — выражена через две основные единицы: метр и секунду.

Следует различать понятия: ФВ,  наименования ФВ,  единицы ФВ, наименования единиц ФВ, обозначения, определения ФВ, определения единиц ФВ. Сравнительные различия этих  понятий дано в табл. 1 по отношению к основным единицам СИ.

 

 

 

 

Таблица №1

Единица

Определение

Метр равен 1 650 763,73 длин волн в вакууме излучения, соответствующего переходу между уровнями 2p10 и 5d5 атома криптона-86

Килограмм равен массе международного прототипа килограмма

Секунда равна 9 192 63! 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133

Ампер равен силе неизменяющегося  тока, который при прохождении  по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 м один от другого, вызвал бы на каждом участке проводника длиной 1 м силу взаимодействия, равную 2-10“7Н

Кельвин равен 1/273,16 части  термодинамической температуры  тройной точки воды

Моль равен количеству вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде-12 массой 0,012 кг  При применении моля структурные элементы должны быть специфицированы и могут быть атомами, молекулами, ионами, электронами и другими частицами или специфицированными группами частиц

Кандела равна силе света, испускаемого с поверхности площадью 1/600000 м3 полного излучателя в перпендикулярном направлении, при температуре излучателя, равной температуре затвердевания платины при давлении 101 325 Па

ОСНОВНЫЕ ЕДИНИЦЫ  СИ (Болсун,1983)

Обозначение

русское

м

кг

с

К

моль

кд

междуна-родное

m

kg

s

A

К

mol

cd

Наимено-вание

метр

килограмм

секунда

ампер

кельвин

моль

кандела

Величина

Размер- ность

L

М

Т

I

N

J

Наименование ФВ

Длина

Масса

Время

Сила электрического тока

Термодина-мическая температура

Количество вещества

Сила света

 

 

 

Для обозначения единиц приняты правила сокращенного обозначения наименований единиц символами в виде одной, двух или трех» а иногда и четырех букв, входящих в наименование единиц. Укажем наиболее существенные правила написания единиц ФВ.

1. Обозначения единиц, наименования которых образованы от фамилий ученых, пишутся с прописной (заглавной) буквы (например, ампер — А, ньютон — Н, паскаль — Па), обозначения всех остальных единиц – со строчной буквы (например, метр — м, секунда — с, кандела — кд и т. д.).
2. В тексте обозначения единиц ничем не выделяются, а пишутся, как и все остальные буквы текста.
3. В обозначениях единиц точка как знак сокращения не ставится (за исключением тех случаев, когда единица стоит в конце предложения).
4. При написании обозначения единицы после числовых значений величин делается пробел. Причем переносить обозначение единицы на другую строку запрещается. Например: 50  Ом – правильно, 50Ом – неправильно;

15  °С – правильно, 15°С , 15° С – неправильно;

             Исключение составляют знаки, поднятые над строкой, перед которыми пробелы не  ставятся. Например, 20° или 20", но не 20 ° или 20 ".

5. Не допускается запись производных единиц ФВ в виде трёхэтажных дробей, то есть в записи применяется только одна черта (косая или прямая).

Пример: правильно: Дж ● кг^-1 ●К^--1         или                                                                                                             неправильно:                     Дж/кг/К    или     

При применении косой  черты обозначения ФВ в числителе и знаменателе помещаются в одну строку, а в случае произведения обозначений в знаменателе последнее заключается в скобки.

                                   Правильно:               Неправильно:

                        Дж/(кг*К)                                     Дж/кг*К

6. Не допускается комбинирование буквенных обозначений единиц с наименованиями единиц. Здесь имеется ввиду следующее : нельзя для одних единиц приводить обозначения , а для других – наименования .

                          Правильно :                                      Неправильно :

                            15 м/с                                            15 м/секунду

7. При написании значений величин с указанием погрешностей разрешаются две формы записей:

                           (12,3± 0,1) м или 12,3 м±0,1 м.

                Форма записи типа 12,3 ±0,1 м не допускается.

 

 

11. Форма записи обозначений ФВ производных единиц ФВ:              

                                       [F] = [m] • [а] =   кг • м • с-² = Н

12. Кроме температуры Кельвина (T), допускается применять также температуру Цельсия (t), определяемую выражением t = T-T₀ , где T₀ = 273,15 К по определению. Температура Кельвина выражается в кельвинах (К), температура Цельсия — в градусах Цельсия (обозначение международное и русское °С) . Разность температур Кельвина выражают в кельвинах. Разность температур Цельсия можно выражать как в кельвинах, так и в градусах Цельсия.
13. Десятичные кратные и дольные единицы образуются с помощью приставок, при этом необходимо соблюдать ряд правил, основные из которых изложены ниже.

а) Приставка  и ее обозначение пишется слитно с наименованием единицы или ее  обозначением: километр (км), гигаэлектронвольт (ГэВ).

        в) К единицам,    представляющим собой произведение или отношение единиц (например, ньютон-метр, вольт на метр и т. д.), приставки присоединяются к первой единице, входящей в произведение или отношение .

 

4. Проблемы формирования у учащихся физических понятий

 

Формирование у учащихся физических понятий является важной задачей учителя, однако, в её успешном решении существует ряд проблем.

Первая связана с качеством учебных текстов. Выше указывалось, что важнейшим свойством научного текста является экономия языковых средств. Однако, авторы учебников при определении физических понятий часто не руководствуются этим  важнейшим принципом. «Раскрыть содержание понятия – значит, перечислить его существенные признаки, т.е. признаки, необходимые и достаточные для отличия данного предмета от сходных с ним предметов» (Совр. словарь, 2001, c. 362). К сожалению, в курсе физики часто можно встретить трудные для восприятия и запоминания определения понятий, в которых в силу громоздкости сложно выделить существенные признаки. Трудны для понимания и запоминания формулировки некоторых физических законов. «Закон выражает определённый порядок причинной, необходимой и устойчивой связи между явлениями, повторяющими существенные отношения, при которых изменение одних явлений вызывает вполне определённое изменение других» (Совр. словарь, 2001, c. 230). Как следует из определения, формулировка закона не должна содержать второстепенные дополнения, уточнения, которые делают её запутанной, «тяжеловесной» и трудной для запоминания. Е.С. Кузьмина отмечает, что трудности понимания научного текста связаны с размером предложений и размерами словосочетаний, выражающих компоненты предложений.

В качестве отрицательного примера  она рассматривает формулировку закона Архимеда, которое содержит 27 слов, из них – 6 причастий: «На тело, находящееся в жидкости, действует выталкивающая сила, направленная вертикально вверх, равная весу жидкости, вытесненной телом, и приложенная в точке, являющейся центром тяжести в вытесненном объёме» (Кузьмина, 2002, с. 147). Кроме того, в формулировку включены второстепенные признаки – куда направлена сила, где находится точка приложения силы.

В пособии по физике О.Ф. Кабардина  о первом законе Ньютона говорится так. «В каких же системах отсчёта наблюдается явление инерции и существуют ли такие системы отсчёта? Ответ на этот вопрос даёт один из основных законов механики, который называется первым законом Ньютона (или законом инерции). Существуют такие системы отсчёта, относительно которых поступательно движущиеся тела сохраняют свою скорость постоянной, если на них не действуют другие тела» (Кабардин, 1996, с. 15).

Во-первых, конструкция этого предложения носит характер утверждения или постулата, а не закона, так как  начинается со слов «существуют…». Во-вторых, многие учащиеся не понимают смысла этого закона, сформулированного в таком виде. Достаточно задать вопрос: «Что происходит с телом, если на него не действует сила (другие тела)?» Учащиеся часто дают однозначный ответ: «оно находится в покое», забывая про равномерное прямолинейное движение. Сам И. Ньютон формулировал закон инерции  просто и ясно: «…всякое отдельно взятое тело, поскольку оно предоставлено самому себе, удерживает состояние покоя или равномерного прямолинейного движения» (Кудрявцев, 1982, с. 102).

Другой пример. Понятие одного моля в учебнике физики даётся так: «1 моль – это количество вещества, в котором содержится столько же молекул или атомов, сколько атомов содержится в углероде массой 0,012 кг» (Мякишев, 1994, с. 10). Это определение трудно для понимания и запоминания, так как в нем содержится еще определение числа Авогадро с использованием смысловой конструкции, обозначенной словосочетанием «столько же, сколько». Определение содержит излишнее растолковывание, и это делает определение также «тяжеловесным». Проще сначала дать определение числу Авогадро, чтобы учащиеся чётко уяснили, что в 12 граммах изотопа углерода С₁₂ содержится число Авогадро частиц (т.е. 6×10²³). Тогда формулировка одного моля существенно упрощается и становится понятной: 1 моль – это количество вещества, в котором содержится число частиц, равное числу Авогадро.

            

 

Второй проблемой является методологическая – плохая сформированность у учащихся представлений о физических понятиях. Результаты простейшего педагогического эксперимента показали, что учителя не ведут целенаправленную системную деятельность по формированию у учащихся физических понятий и  не ставит перед собой такой цели.

Значительную часть  определяемых понятий в курсе  физики занимают ФВ, выраженные формулами. Респондентам – студентам вузов, предлагалось выявить среди 30 формул законы (закономерности) или ФВ, отметить, к какому элементу знания относятся формулы выбрав один из трёх ответов:

1) закон (З); 

2) понятие о физической величине (П);

3) сомневаюсь (табл.2  ).

Опросник выявляет выявить  сформированность понятий  физических законах (З) и о физических величинах (П). Так как предлагался выбор из 3-х ответов, вероятность отгадывания правильного ответа составляла 33,3%.

Уровень знаний респондентов, позволяющий классифицировать формулы  на две категории – понятия  о физических  величинах и законах  (к какой категории относятся те или иные формулы), определялся следующим образом. Рассчитывался средний балл правильных ответов в группе. Затем определялся коэффициент обученности респондентов по  формуле (1).

Анкетирование проводилось среди студентов различных вузов: инженерно-физического факультета высоких технологий, механико-математического факультета УлГУ, факультета физики и информационных технологий МПГУ - 98 респ.. Были опрошены также 30 учителей школ Ульяновской области, проходивших курсы переподготовки в Институте повышения квалификации. Результаты опроса показали следующее. Средний коэффициент обученности 53,8% - у студентов и 75% -  у учителей физики при вероятности отгадывания правильного ответа 33,3%

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2.   Анкета студентов

                           

№        Формула

П – понятие о физической величине; З – закон (закономерность)

1.     p = m v 2.     A = F s cos  (F ^s) 3.     F тр =  k  N 4.     Fт  =  g  m 5.     M =  F  l  6.     q  =  C φ 7.     p =  | q | l 8.     Q = с  m Δ t0 9.     p = I S 10.   Ф = В S cos (B^n) 11.   L = mvr 12.    φ  = k  q / r 13.    FΔ t = m Δv 14.    F = В I1 sin a 15.   R = p l / S 16.    а = Δv / Δt 17.   E =  F / q 18.   Ф =  L I 19.    φ =  П / q 20.   C =  ε  ε0 S / d 21.    I  =  q / t 22.    Ф  =  L  I 23.    N =  A / t 24.   ε =  А* / q 25.    P =  F / S 26.    P =  p g h 27.   N = U2 / R 28.    ε  =  3/2   kT 29.    P = n к Т 30.    υ =  m / M

П       З          Сомневаюсь П       З          Сомневаюсь П       З          Сомневаюсь П       З          Сомневаюсь П       З          Сомневаюсь П       З          Сомневаюсь П       З          Сомневаюсь П       З          Сомневаюсь П       З          Сомневаюсь П       З          Сомневаюсь П       З          Сомневаюсь П       З          Сомневаюсь П       З          Сомневаюсь П       З          Сомневаюсь П       З          Сомневаюсь П       З          Сомневаюсь П       З          Сомневаюсь П       З          Сомневаюсь П       З          Сомневаюсь П       З          Сомневаюсь П       З          Сомневаюсь П       З          Сомневаюсь П       З          Сомневаюсь П       З          Сомневаюсь П       З          Сомневаюсь П       З          Сомневаюсь П       З          Сомневаюсь П       З          Сомневаюсь П       З          Сомневаюсь П       З          Сомневаюсь