Вивчення ефектів, пов’язаних з неоднорідністю поля, як ефективний засіб поглиблення знань студентів-фізиків про силове поле
Дата
2019
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
СумДПУ імені А. С. Макаренка
Анотація
Формулювання проблеми. У шкільному курсі фізики кількісні розрахунки робляться переважно для однорідних силових полів (рух тіл в однорідному гравітаційному полі Землі; використання моделі однорідного електростатичного поля плоского конденсатора для розрахунку руху зарядів та його електричних характеристик тощо). Проте, варто пам'ятати, що однорідне силове поле, є моделлю граничного переходу і реальні силові поля є суттєво неоднорідними.
Матеріали і методи. Узагальнення та системний аналіз літературних першоджерел з даної тематики; технологія задачного підходу у процесі вивчення фізики; методи математичного аналізу, системний підхід.
Результати. Ефекти, пов'язані з неоднорідністю силового поля, є дуже різноманітними і проявляються як у макро-, так й у мікросвіті. Наближення однорідного поля, зазвичай, є граничним випадком неоднорідного поля. Воно застосовується для малих областей простору. Проте, навіть, у цьому випадку існують ефекти, які неможливо пояснити в межах моделі однорідного поля. Такі ефекти становлять не лише фундаментальний інтерес, але й мають важливий прикладний характер.
Висновки. Проведене у даній роботі дослідження дозволило виокремити низку фізичних проблем, що виникають завдяки саме неоднорідного характеру силового фізичного поля. Така система фізичних задач дозволяє всебічно висвітлити реальну структуру різного роду полів і може бути з успіхом впроваджена в навчальний процес у вивченні відповідних тем студентами-фізиками.
Formulation of the problem. In the school course of physics, quantitative calculations are made mainly for homogeneous force fields (motion of bodies in a homogeneous gravitational field of the Earth; using of the model of a homogeneous electrostatic field of a plane capacitor for calculating the charge motion and its electrical characteristics, etc.). Nevertheless, the problem of forming the concept of a force field as a model with distributed parameters, in particular, for students of physical specialties is not considered at all. Materials and methods. Generalization and systematic analysis of literary primary sources on selected topics; the problem solving approach; the methods of mathematical analysis, system approach. Results. The effects associated with the non-uniformity of the force field are very diverse and manifest both in macro and in the micro world. The approximation of a uniform field is usually a limiting case of a non-uniform field and is applicable to the relatively small areas of space. There are always effects that, even qualitatively, can not be explained within the model of a uniform field. Such effects are not only of fundamental interest but also of an important applied nature. Conclusions. The physical problems analyzed in this paper allow to comprehensively highlight the spatially distributed character of real force fields and can be successfully introduced into the educational process when studying the corresponding topics by physics students.
Formulation of the problem. In the school course of physics, quantitative calculations are made mainly for homogeneous force fields (motion of bodies in a homogeneous gravitational field of the Earth; using of the model of a homogeneous electrostatic field of a plane capacitor for calculating the charge motion and its electrical characteristics, etc.). Nevertheless, the problem of forming the concept of a force field as a model with distributed parameters, in particular, for students of physical specialties is not considered at all. Materials and methods. Generalization and systematic analysis of literary primary sources on selected topics; the problem solving approach; the methods of mathematical analysis, system approach. Results. The effects associated with the non-uniformity of the force field are very diverse and manifest both in macro and in the micro world. The approximation of a uniform field is usually a limiting case of a non-uniform field and is applicable to the relatively small areas of space. There are always effects that, even qualitatively, can not be explained within the model of a uniform field. Such effects are not only of fundamental interest but also of an important applied nature. Conclusions. The physical problems analyzed in this paper allow to comprehensively highlight the spatially distributed character of real force fields and can be successfully introduced into the educational process when studying the corresponding topics by physics students.
Опис
Ключові слова
вишівський курс фізики, силове поле, неоднорідне поле, задачний підхід, university physics education, force field, non-uniform field, problem solving
Бібліографічний опис
Івченко, В. В. Вивчення ефектів, пов’язаних з неоднорідністю поля, як ефективний засіб поглиблення знань студентів-фізиків про силове поле [Текст] / В. В. Івченко // Фізико-математична освіта : науковий журнал / Міністерство освіти і науки України, Сумський державний педагогічний університет імені А. С. Макаренка, Фізико-математичний факультет ; [редкол.: М. П. Вовк, М. Гр. Воскоглу, Т. Г. Дерека та ін.]. – Суми : [СумДПУ імені А. С. Макаренка], 2019. – Вип. 1 (19). – С. 68–74.