Програма факультативу "Видатні вчені фізики"

Яготинський НВК «Спеціалізована школа –

загальноосвітня школа І-ІІІ ст. №2»

Яготинського району

Програма факультативу

«Видатні вчені фізики»

для 7-11 класів

Автор : Шевченко Алла Володимирівна

2020

Програма факультативу

«Видатні вчені фізики»

для 7-11 класів

Наше розуміння навколишнього світу в розквіт технологічної ери - все це, і багато іншого, є результатом роботи численних вчених. Ми живемо в прогресивному світі, який розвивається величезними темпами. Це зростання і прогресія - продукт науки, численних досліджень і експериментів. Все, чим ми користуємося, включаючи автомобілі, електрику, охорону здоров'я і науку - результат винаходів і відкриттів цих інтелектуалів. Якби не найвидатніші вчені людства, ми все ще жили б в Середньовіччі.

Факультатив «Видатні вчені фізики» спрямована на всебічну підготовку обдарованої молоді до науково-дослідницької діяльності у галузі природничих наук. Вивчення фізики є засобом пізнання природних явищ у всебічному розвитку учнів, значущими складовими якого є вміння ставити та розв’язувати проблеми, досліджувати та моделювати фізичні явища. Зміст програми спрямовано на розширення уявлень учнів про характер процесу наукового пізнання, розуміння фундаментальних закономірностей природи та відображення єдності науки і техніки, а також важливість фізичних винаходів у сучасному житті.

Програма факультативу підготовлена з урахуванням рівня сучасних досягнень науки і техніки та ґрунтується на Державному стандарті базової і повної загальної середньої освіти. Вона не передбачає послідовного вивчення шкільного курсу фізики, а розширює та поглиблює знання. Пропонована програма факультативу  «Видатні вчені фізики» розрахована на однорічне навчання учнів 7–11 класів. Середня кількість учнів у факультативі 10–12 осіб.

Спрямованість факультативу – розвивальна. Навчання орієнтоване не тільки на здобуття нових знань в області фізики, а й активізацію розумових процесів, формування й розвиток у школярів узагальнених способів діяльності, формування навичок самостійної пошукової роботи.

Завдання факультативу:

• Розширити і поглибити знання учнів про історичних особистостей, що зробили значний внесок в фізику.
• Формувати вільну з стійкими морально – вольовими якостями та силою духу особистість.
• Підвищити ефективність засвоєння фізики, а також пізнавальну активність учнів.
• Розкрити значення діяльності фізичних постатей.
• Глибше дізнатися про  життєві шляхи видатних осіб.
• Розвивати роботу учнів зі складання історичних портретів.
• Досліджувати найяскравіші  постаті в фізиці.
• Давати характеристику діяльності історичним особам.
• Виховувати в учнів повагу до визначних осіб фізики, та формувати в учнів, на прикладах видатних осіб України, які зробили значний внесок у розвиток фізики, почуття патріотизму, національної самосвідомості, любові до Батьківщини.

У процесі занять на факультативі учні повинні:

1. Знати визначних постатей фізики, їх внесок у розвиток науки.

2. Вміти:

• давати розгорнуту характеристику історичним постатям в фізиці, визначати їхнє місце і роль у становленні фізики як науки;
• самостійно працювати з різними  інформаційними джерелами та додатковою літературою;
• зіставляти різні погляди на діяльність відомих особистостей;
• аналізувати й узагальнювати матеріал;
• брати участь у дискусії, аргументувати свою позицію з посиланням на джерела;
• порівнювати, пояснювати, аналізувати, узагальнювати та критично оцінювати діяльність осіб, спираючись на набуті знання та враховуючи альтернативні погляди на проблеми;
• вміти аргументовано, на основі фізичних фактів відстоювати власні погляди на ту чи іншу проблему, виявляти розбіжності в позиціях, визна­чати помилки та прояви упередженості в міркуваннях.

3. Розвивати:

• інтерес до діяльності конкретних вчених фізики;
• вміння та навички пошукової роботи, оформлення учнівських наукових робіт.

Сучасні інформаційні технології учні опановують під час пошуку та систематизації матеріалу для науково-дослідницької роботи, а також під час обробки результатів спостережень. Велике значення відіграє індивідуальна робота під керівництвом науковця, яка передбачає: консультації з науково-дослідницької роботи (учень може отримати від викладача відповіді на конкретні запитання або пояснення певних теоретичних положень чи аспектів їх практичного застосування), самостійну роботу з літературними джерелами в бібліотеках та мережі Інтернет, підготовку до різноманітних конкурсів. Контроль та оцінювання знань учнів здійснюється під час проведення співбесід, виконання тестових завдань з теми, захистів власних розробок, написання рефератів, доповідей, участі у підсумкових тематичних конференціях. Програму факультативу можна використовувати на заняттях у групах індивідуального навчання, які організовуються відповідно до Положення про порядок організації індивідуальної та групової роботи у позашкільних навчальних закладах.

Програма факультативу

«Видатні вчені фізики»

Зміст навчального матеріалу та вимоги

до навчальних досягнень учнів.

35 годин; 1 година на тиждень.

Заняття 1.

Тема: Вступ. Аристотель – засновник фізики.

Мета: сформувати уявлення учнів про мету і призначення фізики, сучасні досягнення науки, відомості про життя та винаходи Аристотеля.

Обладнання: дошка, проектор, портрет Аристотеля, презентація до заняття.

Хід заняття

І Організаційний момент.

ІІ. Формулювання теми, мети й завдання заняття.

ІІІ. Ознайомлення з теоретичним матеріалом (додаток: презентація до заняття 1).

Аристотель (384 до н.е. — 322 до н.е.) — давньогрецький універсальний вчений, філософ і логік, засновник класичної (формальної) логіки. Народився в місті Стагіра. 367 до н.е. — 347 до н.е. вчився в академії Платона в Афінах, у 343 до н.е. — 335 до н.е. був вихователем сина царя Македонії Філіппа — Александра. У 335 до н.е. повернувся в Афіни, де заснував свою філософську школу — перипатетиків. Серед його творів — «Нікомахова етика», перша «Поетика».

Аристотель вплинув на весь подальший розвиток наукової і філософської думки. Його твори стосувалися практично всіх галузей знання того часу. Зібрав і систематизував величезний природничо-науковий матеріал своїх попередників, критично його оцінив, виходячи зі своїх філософських поглядів, і сам здійснив ряд глибоких спостережень. У фізичних трактатах «Фізика», «Про походження і знищення», «Про небо», «Про метеорологічні питання», «Механіка» і інших виклав свої уявлення про природу і рух. Фізика в нього в своїй основі умоглядна. Первинними якостями матерії він вважав дві пари протилежностей «тепле — холодне» і «сухе — вологе», основними (нижчими) елементами, чи стихіями, — землю, повітря, воду і вогонь (своєрідна «система елементів»), що є різними комбінаціями первинних якостей; з’єднанню холодного із сухим відповідає земля, холодного з вологим — вода, теплого із сухим — вогонь. П’ятим, найбільш зробленим елементом вважав ефір.

Погляди на світ виклав у своїй космології, що панувала в науці до М. Коперника. За Аристотелем, Всесвіт складається з ряду концентричних кришталевих сфер, що рухаються з різними швидкостями і приводяться в рух крайньою сферою нерухомих зірок; у центрі Всесвіту розташована нерухома Земля, навколо якої по концентричних колах обертаються планети. Область між орбітою Місяця і Землі (так званий підмісячний світ) є областю безладних нерівномірних рухів, а всі тіла в ній складаються з чотирьох нижчих елементів: землі, води, повітря і вогню. Земля, як найважчий елемент, займає центральне місце, над нею послідовно розміщаються оболонки води, повітря і вогню. Область між орбітою Місяця і крайньою сферою нерухомих зірок (так званий надмісячний світ) є областю вічних рівномірних рухів, а самі зірки складаються з п’ятого елемента — ефіру. Дослідження Аристотеля відносяться також до механіки, акустики й оптики. Зокрема, звук пояснював «струшенням» повітря звучним тілом, луну — відбиванням звуку, виступав проти деяких теорій Евкліда.

Фізика Аристотеля, заснована на принципі доцільності природи, хоча і містила окремі правильні положення, разом з тим відкидала прогресивні ідеї геліоцентризму.

Товариські відносини між Платоном і Аристотелем, як між добрим учителем і здібним учнем, не заважали Аристотелеві критично відноситись до слів учителя. Звідси пішла легендарна фраза: «Платон мені друг, але істина дорожча».

Аристотель жив і працював у той час, коли культура вільних грецьких держав-міст досягла найвищого розквіту і почала поширюватись разом із завойовницькими війнами Александра Македонського далеко за межі Балканського півострова. Культура Еллади проникає в Єгипет, Персію, Межиріччя Тигру і Євфрату, Середню Азію та Індію.

На долю Аристотеля випала місія підвести підсумок досягнень учених і філософів античної Греції і, узагальнивши їх працю, передати наступним поколінням. Тільки його геній був здатним виконати це титанічне завдання. Він був одним із великих енциклопедистів, відомих людству. Ним були закладені основи біології, фізики, етики, логіки, психології, соціології…

Великий філософ Аристотель у житті був малоприємною і різкою людиною. Тому, коли помер Александр Македонський — його вихованець і покровитель, — Аристотель зрозумів, що його може спіткати доля філософа Сократа, засудженого афінянами на смерть. Випереджуючи таку подію, Аристотель поспішив втекти з Афін. «Хочу позбавити афінян нового злочину проти філософії», — пояснив він друзям причину своєї втечі.

ДОСЯГНЕННЯ В ГАЛУЗІ ФІЗИКИ

«Фізика» Аристотеля, система світу в його уявленні, є підсумок античної науки і в основі своїй протрималася 1500 років. Якщо пізніше вона може й затримувала розвиток науки, то винен в цьому не Аристотель, — в перші часи вона була найновішою системою поглядів на світ. Світ Аристотель вважає обмеженим, в центрі стоїть земля. (Були в античності й теорії геліоцентричні, що припускали, що Земля рухається навколо Сонця, як це думали деякі піфагорейці, але цій теорії суперечили відомі тоді факти — напр. відсутність паралаксу зір). Світ складається з чотирьох елементів (земля, вода, повітря, вогонь), з яких має своє природне місце в космосі (від центру в тім порядку, як перераховано вище). Рухи тіл, наприклад, той факт, що важкі тіла падають, а легкі піднімаються догори, з’ясовується в тенденції елементів прийти до своїх природних сфер, інші рухи повстають під впливом сил. Поза межами «земного» («підмісячного») світу знаходяться планети (сім, рахуючи також Сонце та Місяць) і зорі. Вони всі рухаються шляхами, що є складеними комбінаціями кіл («опіцикли», 55 різних рухів). Рухи планет походять від постійної чинності «першого рухача», Бога. Ці уявлення, власне, є енциклопедією тодішнього знання, його, щоправда, Аристотель освітлює з певного філософічного пункту. Більше нового додає він у філософічному освітленні загальних питань: проблеми руху та зміни в «фізиці» (книзі під цією назвою).

Цікаві факти:

• Аристотель народився в аристократичній родині в 384 році до н.е.
• Батько Аристотеля був особистим лікарем короля Македонії, – цікавий факт.
• У 367 до н.е, Аристотель вступив до академії Платона, але пізніше сам став там викладати.
• Цікавий факт з життя Аристотеля: після смерті Платона в 347 до н.е, він став наставником сина короля –  Олександру Великому.
• На жаль до наших днів дійшла лише невелика частина (приблизно одна третина) листів Аристотеля.
• Цікавий факт про Аристотеля: він уклав два типи робіт, один розроблений для широкої публіки, інший спеціально розроблений для студентів і вчителів філософії.
• Існуючі роботи Аристотеля можуть бути розділені на п’ять категорій: логіка, фізика, роботи з психології, роботи з природознавства та філософії, – цікавий факт.
• Багато з цих робіт актуальні і в наш час, зараз використовуються в різних гуманітарних науках.
• Ось такі коротенькі, але цікаві факти про життя Аристотеля – видатного філософа всіх часів.

ІV. Закріплення вивченого.

• Розгадайте ребус.

1=Р                    

4=Т

• Створіть презентацію у програмі PowerPoint на тему: «Аристотель – засновник фізики».

V. Підсумки заняття.

Заняття 2.

Тема: Галілео Галілей. Телескоп.

Мета: сформувати уявлення учнів про життя та наукову діяльність вченого.

Обладнання: дошка, проектор, портрет Галілео Галілея, презентація до заняття.

Хід заняття

І Організаційний момент.

ІІ. Формулювання теми, мети й завдання заняття.

ІІІ. Ознайомлення з теоретичним матеріалом (додаток: презентація до заняття 2).

Галіле́о ді Вінче́нцо Бонаю́ті де Галіле́й (італ. Galileo di Vincenzo Bonaiuti de 'Galilei; 15 лютого 1564 — 8 січня 1642) — італійський мислитель епохи Відродження, засновник класичної механіки, фізик, астроном, математик, поет і літературний критик, один із засновників сучасного експериментально-теоретичного природознавства.

Вніс значні вдосконалення в конструкцію телескопа, а також за допомогою телескопічних спостережень довів правильність геліоцентричної теорії будови сонячної системи. Син музиканта Вінченцо Галілея.

 ДОСЯГНЕННЯ В ГАЛУЗІ ФІЗИКИ

Галілео Галілей був основоположником експериментально-математичного методу вивчення природи. Він залишив розгорнутий виклад цього методу й сформулював найважливіші принципи механічного світу. Його дослідження кардинально вплинули на розвиток наукової думки. Саме від нього бере початок фізика як наука. Найважливішим вкладом Галілео Галілея в науку була свідома й послідовна заміна пасивного спостереження активним експериментом. Результатами цих експериментів стали зроблені ученим наукові відкриття.

Механіка

Галілею людство зобов'язане двома принципами механіки, що відіграли велику роль у розвитку не лише механіки, але й усієї фізики. Сформулювавши принцип відносності руху для прямолінійного й рівномірного руху, закон вільного падіння тіл, механіку їхнього руху похилою площиною (1604 — 1609) і тіла, кинутого під кутом до горизонту, ідею про ізохронізм коливання маятника (1583), ідею інерції (1609), Галілей заклав основи механічної системи відліку, а другий принцип, пов'язаний із вільним падінням тіл, привів його до поняття інертної й гравітаційної маси. Альберт Ейнштейн поширив механічний принцип відносності Галілея на всі фізичні процеси, зокрема на світло, і вивів з нього наслідки про природу простору й часу (при цьому перетворення Галілея замінено перетвореннями Лоренца). Об'єднання ж другого галілеївського принципу, що Ейнштейн тлумачив як принцип еквівалентності сил інерції та сил тяжіння, із принципом відносності привело його до загальної теорії відносності.

Винаходи

   Першим серйозним винаходом Галілея були гідростатичні ваги для швидкого визначення складу металевих сплавів (1586); визначив питому вагу повітря. Винайшов термоскоп, що є прообразом термометра. Створив один із перших телескопів. Висунув ідею застосування маятника в годиннику. Здійснив фізичні дослідження присвячені також гідростатиці, міцності матеріалів.

Астрономічні дослідження

   Довідавшись про винайдену в Голландії підзорну трубу, Галілей 1609 року побудував свій перший телескоп із трикратним збільшенням, а трохи пізніше — зі збільшенням у 32 рази, як він сам писав згодом, «побудував собі прилад до того чудовий, що з його допомогою предмети здавалися майже в тисячу разів більші і більш ніж у тридцять разів ближчі, ніж під час спостереження простим оком». Із їх допомогою Галілей здійснив кілька важливих астрономічних відкриттів — гори і кратери на Місяці, розміри зірок та їхню колосальну віддаленість, фази Венери, кільця Сатурна, Чумацький Шлях як скупчення окремих зірок та ін. Галілей налагодив виробництво телескопів.

   У 1610–1614 роках, змінюючи відстань між лінзами, він створив також мікроскоп. Завдяки Галілею лінзи й оптичні прилади стали могутнім знаряддям наукових досліджень. Як відзначав С. Вавилов, «саме від Галілея оптика одержала найбільший стимул для подальшого теоретичного технічного розвитку». Оптичні дослідження Галілея присвячені також вченню про колір, питанням природи світла, фізичній оптиці. Галілею належить ідея скінченності швидкості поширення світла й постановка (1607) експерименту з її визначення.

 Цікаві факти:

• Галілео Галілей народився 1564 року в італійському місті Піза, відомому своєю похилою вежею. Він викладав у Падуанському університеті, а згодом жив і працював у Флоренції.
• Хоча Галілей не був винахідником телескопа, він значно збільшив його потужність, а відповідно і ефективність.
• Через свої погляди на будову Всесвіту Галілей двічі поставав перед інквізицією — судовим органом католицької церкви, який карав тих, хто відхилявся від церковних учень.
• Галілей, спостерігаючи кільця Сатурна, вирішив, що він відкрив супутники планети. Своє відкриття він зашифрував у анаграмі, яку через роки неправильно розшифрував Кеплер. Кеплер помилково прочитав, що Галілей відкрив супутники Марса.
• Обидві доньки Галілея стали черницями, причому Галілей сам віддав їх в монастир, коли їм було 13 і 12 років. Віргінія смиренно прийняла цей обов’язок, а от Лівія так і не змирилася з цим до кінця своїх днів.
•  Онук Галілея (по лінії сина) став затятим релігійним фанатиком, який вважав відкриття діда єрессю і в результаті спалив усі його домашні рукописи. Тільки в 1981 році Ватикан визнав, що Земля обертається навколо Сонця і що інквізиція була неправа, засудивши Галілея.
• 30 листопада 1609року Галілео Галілей представив складену ним першу карту місячної поверхні. Допоміг йому в цьому винайдений ним телескоп.

 ІV. Закріплення вивченого.

• Розгадайте ребус.

3

•  Створіть презентацію у програмі PowerPoint на тему: «Телескоп».

V. Підсумки заняття.