Петрова Марина Александровна, учитель физики МОУ СОШ № 4 г. Краснослободска, Среднеахтубинского района, Волгоградской области. 
В статье показаны три методических подхода по введению понятия «напряжение» в курсе физики основной школы. Проанализированы различные методики введения понятия «напряжение» в современных учебниках по физике для 8 класса. В статье прослеживается логика построения объяснений учителем тем по изучению приведенных понятий, обращено внимание на важные физические моменты, о которых необходимо помнить учителю и обращать внимание обучающихся. Подобраны вопросы и задачи, которые эффективно покажут учителю глубину понимания изученных понятий обучающимися. Помогут провести коррекцию знаний школьника по изучаемым темам.

Дата публикации: 27.06.2018

Статья «Методика формирования физических понятий: «напряженность», «потенциал», «разность потенциалов», «напряжение»

Введение

       Физика, как и любая наука, представляет собой систему определенных понятий, связанных между собой законами и теориями. Успешность изучения физики зависит от того, насколько правильно и глубоко сформировано то или иное понятие у обучающегося.

     Понятие – это форма мысли, в которой отражены существенные признаки предмета, явления или класса предметов и группы явлений.

     Понятия, возникнув на определенной ступени развития научных знаний, не остаются без изменений. По мере развития науки и углубления знаний о явлениях природы и свойствах тел, понятия изменяются. Одни из них углубляются, уточняются, расширяются и поднимаются на более высокий уровень абстракций, другие – заменяются новыми. В природе все явления и тела находятся во взаимосвязи и взаимозависимости. Понятия, отражающие реальную действительность, также находятся в определенной связи друг с другом и взаимообуславливают друг друга. Так, взаимосвязаны понятия сила тока, сопротивления и напряжения.

     Формирование понятий в сознании учащегося – сложный и длительный процесс последовательного раскрытия качественных и количественных особенностей предметов и явлений.

     Основой для формирования понятий в сознании учащихся служит создание у них определенных восприятий и соответствующих им представлений, в результате которых образуется временная связь, или условный рефлекс. Каждая новая образуемая связь включается в сложившуюся ранее в жизненном опыте систему временных связей.

     В статье показана методика формирования самых сложных понятий в электродинамике, как «напряженность», «напряжение», «потенциал» и «разность потенциалов». Осуществлен анализ методик введения понятия напряжения в учебниках по физике для 8 класса разных авторов на начальном этапе знакомства обучающихся с электрическими явлениями.

Содержание понятия «напряжение» и   методика его

формирования в основной школе

           Аналих трех подходов к ведению понятия «напряжение» в 8 классе

           Рассмотрим вопрос о последовательности изучения этих понятий и о методике введения понятия «напряжение» до изучения понятий «потенциал» и «разность потенциалов».  

           Впервые с понятием «напряжение» школьник встречается в 8 классе в главе «Электрические явления».

        Методисты И.И. Соколов (учебник по физике, год издания 1938),                   А.В. Перышкин и В.В. Крауклис в учебнике «Курс физики» в трех частях (год издания 1952) рекомендуют вводить напряжение исходя из понятия энергии. Единицу напряжения 1 вольт определяют как напряжение, при котором на перемещение заряда в 1 кулон требуется 1 джоуль энергии. Такое чисто энергетическое толкование напряжения трудно усваивается учащимися на первом этапе обучения.  

          Целесообразнее, следуя таким принципам дидактики, как доступность и связь практики с теорией, формирование понятия напряжения осуществлять на основе большого числа опытов, аналогий и сравнений.

      Методистами С.Е. Каменецким, В.П. Ореховым и И.К. Турышевым («Методика преподавания физики в восмилетней школе», пособие для учителя, год издания 1965) рекомендуется напряжение раскрывать как характеристику источника тока, а потом – как характеристику участка электрической цепи, на котором электрическое поле совершает работу при перемещении единицы электрического заряда.

     На первом этапе учащиеся на опыте с двумя одинаковыми электроскопами с шарами, где один из них заряжен, убеждаются, что если соединить его с другим незаряженным электроскопом металлической проволокой, ток электрических зарядов быстро прекращается.   Можно сделать вывод, что электрический ток не может существовать длительное время без источника, непрерывно пополняющего потери энергии на различные действия тока. Поэтому необходимо как-то характеризовать «способность» источника создавать ток в цепи.

       В первом опыте следует собрать цепь из лампочки рассчитанной на напряжение 3,5 В и гальванического элемента на 1, 5 В. Лампочка, очевидно, не горит. Во втором опыте в цепь включают два элемента по 1,5 В – лампочка горит, но тускло. В третьем опыте лампа будет гореть ярко, если взять три гальванических элемента. Можно предложить сделать вывод по наблюдаемым опытам ученикам, а затем учитель делает обобщение. В этом случае говорят, что источник тока таков, что в состоянии создать необходимый для свечения лампочки ток. Учитель проговаривает, что каждый источник тока можно характеризовать особой величиной – напряжением. Эти три источника тока создают различные напряжения, каждый из них совершает разную работу. Большую работу совершает источник тока в третьем опыте.

     Чтобы разобраться в сущности явлений, происходящих в электрической цепи, методисты советуют обратиться к её гидродинамической аналогии, которая состоит из водяного насоса, гидродинамической вертушки, соединительных трубок и кранов. Электрический ток следует представлять как поток воды. Водяной насос – аналог источника тока, гидродинамическая вертушка – аналог потребителей электрической энергии, трубки, наполненные водой – соединительные провода, кран – выключатель. Подобная аналогия помогает объяснить ряд сложных вопросов для обучающихся. Например, при замыкании цепи с лампой, последняя загорается сразу. Почему так происходит? Ведь электроны движутся по проводнику достаточно медленно, примерно 1 метр за 30 секунд. Объяснением является огромная (300 000 км/с) скорость распространения электрического поля, которое приводит в движение электроны по всей цепи в течение очень короткого промежутка времени после ее замыкания. Аналогией является давление воды во всей водопроводной системе. При открытии крана вода сразу начинает течь.

     Подобно тому, как в гидродинамической системе насос создает разность давлений – напор (чем больше напор, тем больше ток воды в системе), так чем больше напряжение источника тока, тем больший ток создается в цепи, конечно, при прочих равных условиях. После чего следует пояснить, что источник тока создает электрическое поле и чем больше напряжение источника тока, тем сильнее и поле, созданное им. Таким образом, напряжение характеризует электрическое поле, действующее в электрической цепи и вызывающее в ней электрический ток.

 Открыть полностью...