ісак регев революція в навчанні фізика

ісак регев революція в навчанні фізика

Наведені їх переваги, недоліки, класифікація, мета та клас, у якому доцільна така компютерна підтримка для вивчення курсу фізики, на основі цього аргументовано доцільність використання майбутніми вчителями фізики програмних засобів в навчальному процесі. Наведен ух переваги, недол жи, класифiкацiя, мета та клас, у якому до^льна така компютерна тдтримка для вивчення курсу фiзики, на основi цього аргументовано доцiльнiсть використання майбутшми вчителями фiзики програмних засоб>в в навчальному процеа. Розробники програмного забезпечення пропонують рiзного рiвня, наповненост та шструментарш середовища, покликан унаочнити або змоделювати процес, вiалiзувати залежносп, автоматизувати розрахунки.

Знайомство с такими засобами наразi вважаемо актуальною навчальною задачею майбутнього вчителя, осктьки повсюдне захоплення i використання шдл^ками штернет - технологш спонукае використовувати таку актившсть в оргашзаци навчального процесу.

Особливо це стосуеться питань подготовки вчителiв фiзики, вивчення якот у школi асощюеться у тому чи^ з проблемою небажання вивчати склады шкмьш предмети, i розв язанню якот може сприяти залучення спецiалiзованих комп ютерних засобiв. Шут та шшк у працях вчених розглядаються питання удосконалення шкiльного фiзичного експерименту засобами шформацшно - комушкацшних технологiй, поеднання традицшних засобiв навчання, зокрема пiдручника з фiзики, з електронними, розробки програмно - педагопчних засобiв з вивчення окремих тем шктьного курсу фiзики.

Удосконалення таких засобiв обумовлено активним розвитком шформацшних технологiй та програмного забезпечення, що забезпечуе осучаснення шкшьного курсу фiзики.

Водночас вщсутшсть уявлення про розвиток таких засобiв та тх класифiкацiю збiднюe професшну пiдготовку сучасного вчителя фiзики, а тому актуальним вважаемо знайомство студенев, майбутнiх вчителiв фiзики з ретроспективним аналiзом таких засобiв, що i складае мету данот статтi. Для вчителя фiзики важливо орiентуватися в основних програмних засобах, тх призначенш, а також знати, для яких дидактичних цтей вони можуть бути використаш. Зокрема x використання актив1зуе сприйняття ф1зичних закон1в, понять, процеав учн1в за рахунок використання звукових i зорових демонстрац1й; зменшуе матер1альн1 витрати на демонстрац1йне обладнання; дозволяе у будь - який момент повернутися до вивченого рашше матерiалу, отримати необхщну допомогу, перервати процес навчання в будь - якому мкщ, а потiм до нього повернутися; сприяе контакту вчителя з аудиторiею; надае можливiсть вщтворення на екранi великого обсягу.

Водночас до недолiкiв використання пз вщнесемо перевтому зору, точкове дотримання норм дсанпж, загрозу для учшв втрати чгткоу границi мiж вiртуальним i реальним свiтом, природним явищем i фiзичною моделлю. Також нами розглянуто програмш засоби, якi дозволяють органiзувати моделювання, емуляцiю та фiзичний експеримент i не вимагають при цьому додаткового спецгального обладнання. Вiртуальна лабораторiя являе собою програмно - апаратний комплекс, який дозволяе проводити експерименти без безпосереднього контакту з реальною установкою або за повноу вщсутносл такоу.

Цл складаються з цифрових датчишв для вимгрювання фгзичних, хгмгчних, бюлопчних параметргв в процес проведення дослав, i шдтверджують необхщшсть практичних експерименлв та важливгсть точност кшьмсних вимгргв у фгзицк. Також варто зауважити про орiентацiю засобiв на точнiсть вимiрювання у проведеннi великот кiлькостi експериментальних випробувань, що дозволяе пiдтвердити статус фiзики як експериментальнот науки.

Найбільш оптимальний шлях розвитку пізнання і вміння в кожній окремій людині співпадає в загальних рисах з шляхом, який пройдений історичним людством при розвитку даного роду пізнання і вміння. Фізика посідає важливе місце серед навчальних предметів основної школи, оскільки в процесі навчання фізики формується науковий світогляд учня, розвиваються його інтелектуальні та творчі здібності. Знання, отримані під час вивчення фізики, стають основою технічної грамотності людини, дозволяють використовувати результати фізичних досліджень і відкриттів для задоволення матеріальних та духовних потреб особистості. Формування в учнів міцних знань з фізики вимагає пошуку нових та вдосконалення вже відомих методичних прийомів і засобів навчання, вдосконалення організації навчального процесу.

Однак іноді “цікавість” історії фізики бачать в історичних курйозах та легендах, в потішних та цікавих відомостях про окремих вчених і зовнішньо ефективних історичних епізодах. Щоб пробудити стійкий інтерес у школярів до фізики - науки, потрібно розкрити еволюцію фізичних ідей, причини, що спонукали прийняти ту чи іншу ідею, механізм наукового пошуку, атмосферу творчого процесу.

А в змісті історичних повідомлень головну увагу потрібно звертати не стільки на те, хто, що, коли відкрив, скільки на те, чому і як виникла у вченого та чи інша ідея, який хід його думки при обґрунтуванні ідеї, який його метод дослідження. Отож, говорячи, наприклад, про створення теорії відносності, потрібно не просто повідомити про ті висхідні постулати, які були покладені в її основу ейнштейном, а й пояснити, чому ейнштейн вірив в універсальність принципу відносності; чому лоренц і пуанкаре не побачили в нових перетвореннях координат і часу вираження реальних властивостей простору і часу, а ейнштейн побачив це, тобто показати учням, якого відображення набуло сприймання ейнштейна в тих ідеях, які склали зміст теорії відносності. Вони можуть зробити розповідь більш живішаю, але стійкий інтерес мають породжувати і самі процеси пошуку істини з їх внутрішньою логікою, неминучими зиґзаґами і навіть поверненням назад з неминучим знаходженням істини.

Адже те, до чого пожвавлений інтерес, засвоюється завжди краще, ніж те, що вивчається лише із зовнішніх спонукань, тому історизм сприяє і кращому розумінню фізики.

Порівнюючи погляди аристотеля і галілея, ми застерігаємо учнів від можливих помилкових уявлень про те, що важкі тіла падають швидше, що причина руху - сила. Розповідаючи про розвиток уявлень про природу світла, ми узагальнюємо і систематизуємо знання учнів і тим самим робимо їх більш глибокими, усвідомленими і міцними.

історичні огляди, в яких розкривається еволюція ідей, дозволяють продемонструвати, що наукові знання - це не застиглі догми, що наукові знання розвиваються. Але кожне наукове твердження справедливе лише в певних умовах і є неповним і неточним для знання про світ, тобто є істиною відносною, що містить, як правило, елементи абсолютної істини.

Показуючи еволюцію фізики, ми відкриваємо роль практики (виробництво і науковий експеримент) як джерела знань і критерію істини, а поступове все більш глибоке осмислення законів природи, з якими нас знайомить історія, означає осмисленість світу і всесильність людського розуму.

Ознайомлюючи школярів з історією науки, ми показуємо, як створюються фізичні теорії, яка роль гіпотез в розвитку фізики, в чому особливості наукового експерименту і т. В цьому випадку мислення вже не є напівінтуїтивним та поверхневим, а відрізняється якостями, характерними для наукового діалектичного стилю осмислення дійсності. і саме матеріали історії науки дозволяють хоча б в певній мірі сформувати окремі елементи наукового мислення, такі, наприклад, як повага до фактів, здоровий скептицизм, всебічність розгляду явища, вміння засумніватися в “очевидному” і т. Ознайомлення учнів з життям, діяльністю та поглядами видатних вчених як вітчизняних, так і зарубіжних, дозволяє поставити на уроці ряд важливих проблем. Але враховуючи, що навчання повинно бути виховуючим, потрібно вважати необхідним ознайомлення учнів з науковою діяльністю, поглядами, духовним світом видатних представників фізичної науки.

Адже серед кінцевих результатів навчання в школі є явні - це знання, вміння - і є неявні, які не вимірюються в балах, - це погляди на життя, на своє в ньому, етичні переконання, риси характеру, інтереси.

” як показує досвід викладання, учні допускають такі помилки в розумінні важливих фізичних понять та ідей, які є аналогічними помилками, що мали місце в історичному процесі формування цих понять та ідей (згадаємо уявлення про силу як причину руху, уявлення про енергію як вид матерії, абсолютизацію однієї якої - небудь системи відліку, частіше всього тієї, що пов язана з землею і т. і це можна пояснити, так як логічне (навчальне пізнання) і історичне (суспільно - історичне пізнання) знаходяться в єдності і мають загальність в тому, що в пізнанні будь - якого об єкта є дещо об єктивно складне як для зрілого розуму вченого, так і тим більше для розуму школяра, що тільки формується. Знаючи, на чому конкретно “спіткнулися” фізики в трактуванні тих чи інших понять та ідей, можна побудувати методику викладання так, щоб на цьому ж не “спіткнулися” учні, тобто можна скорочувати навчальне пізнання в порівнянні з історичним. Таким чином, сутність історичного підходу до вирішення проблем викладання полягає в тому, що під час розробки методики вивчення фізичних понять та ідей необхідно. 2) виявити конкретні причини цих помилок в історичному процесі розвитку фізики (тобто встановити, в чому виявилась недіалектичність мислення, що конкретно перебільшувалось, розумілося однобоко, ігнорувалося, незнання яких питань створювало труднощі пізнання і т. ); 3) побудувати методику викладання цих питань так, щоб при їх трактуванні були усунені причини, які могли б виникнути в учнів помилки (тобто усунути ту недіалектичність, однобокість, неповноту знань по даному питанню, які можуть породити помилки). Застосування в методиці фізики принципу історизму як метода дослідження дозволяє побудувати таку методику викладання важливих фізичних понять та ідей, за якої можна буде запобігати можливості виникнення в учнів помилкових уявлень, аналогічним тим, що були в історії науки.

Розуміння того, як стали можливими і навіть необхідними ці кроки, досягається лише, якщо прослідкувати за розумовим розвитком особистостей, які сприяли виявленню напрямку цих кроків. ” таким чином історія фізики є не лише складовою частиною змісту шкільного курсу фізики, що дозволяє вирішувати багато завдань освіти і виховання, але і важливим джерелом педагогічних ідей, які дають можливість удосконалювати методи викладання і збагачувати методику новими підходами та рішеннями.

Проблематика ж сучасної фізики пов язана з рядом фундаментальних фізичних принципів та ідей, до яких відносяться такі, як ідея збереження, відносності, єдності перервності та неперервності, елементарності, необоротності, симетрії і ін. Звертаючись до історії фізики, можна побачити, що ці фундаментальні ідеї виражали головні напрями розвитку фізичної думки протягом всього існування фізичної науки, і історичний процес її розвитку можна представити як процес становлення і розвитку цих фундаментальних фізичних ідей. Тому якщо ми хочемо представити історію фізики в шкільному курсі головними питаннями, а не другорядними фактами і подіями, то історичний матеріал, який включається в зміст шкільного курсу, повинен перш за все показати еволюцію фундаментальних фізичних ідей. Отже, основний історичний матеріал, що заслуговує в першу чергу на внесення в шкільний курс, - це ті питання історії, які забезпечують розкриття еволюції найважливіших ідей історії фізичної науки.

В результаті з нього відбирається не лише найсуттєвіше з точки зору розвитку фізики і її сучасного стану, але і найкорисніше в освітньому і виховному відношенні, найпереконливіше та зрозуміле для учнів. А це, зокрема, означає, що в історичному матеріалі в першу чергу виділяється те, що показує, якою була епоха, коли було зроблено відкриття, як отримали той чи інший висновок, чому фізика прийшла до тієї чи іншої ідеї, яким був хід думки вченого, якою людиною він був і в яких умовах працював, яка загальна логіка розвитку фізичної ідеї. В такій педагогічній обробці наявних історичних матеріалів та в їх адаптації до потреб і можливостей навчання фізики в школі потрібно компонувати свою діяльність. При переході до практики постає питання про форми використання історичного матеріалу у викладанні фізики, про типи історичних матеріалів за характером їх використання, про методи та прийоми роботи вчителя на уроці. Здійснити це можливо, на нашу думку, на спеціальних уроках - лекціях, присвячених історичним оглядам основних етапів розвитку поглядів на найважливіші фізичні проблеми.

Щоб учень засвоїв нові знання, він повинен перш за все повірити в їхню істинність, а для цього вчитель повинен обґрунтувати нові відомості, переконати школярів у факті існування того чи іншого явища, в справедливості тієї чи іншої ідеї. Відсутність чи непереконливість нових знань породжує у школярів елементи догматичного стилю мислення, легковірності, звичку не вдумуватися в ті основи, на яких базується те чи інше твердження, вбиває допитливість думки, здоровий скептицизм. Можливо, неувагою до проблеми обґрунтування знань і пояснюється та обставина, що під час навчання у школяра зникають ті “сто тисяч чому”, якими відрізняються діти в ранньому віці. Таким чином, обґрунтування нових знань необхідне для того, щоб привчити школярів не брати нічого на віру і сформувати в них допитливість та анти догматизм як риси стилю мислення. Природно, що в силу особливостей сприйняття школярів найбільш переконливим для них є експериментальний спосіб обґрунтування нових знань, коли новий факт чи ідея випливають з результатів навчального досліду (експерименту). Другим засобом обґрунтування нових знань в процесі навчання є математичний вивід відношення чи закону, який буде переконувати учнів в силі теоретичного мислення і, зокрема, в пророчій силі математичного апарата. Але не завжди можна використати математичний апарат або експеримент для виведення нового, і тоді теоретичне обґрунтування нових знань здійснюється шляхом логічних роздумів. Залишається єдиний шлях - розповісти учням про те, як в історії науки формувалась і стверджувалась концепція близькодії, тобто використати історичний спосіб обґрунтування. З аналогічною ситуацією ми зіштовхуємося під час вивчення висхідних постулатів теорії відносності, розмова про які стає для учнів виправданою з самого початку, якщо розповісти їм про передісторію теорії відносності. Досить часто історичний спосіб обґрунтування нових знань використовується не для розкриття фундаментальної фізичної проблеми, а для того, щоб ознайомити учнів з новими фактами та явищами, що не відтворюються експериментально в шкільних умовах. Так, наприклад, переконавшись шляхом нескладних міркувань вчителя в існуванні тиску світла, учень не зрозуміє, яку роль в розвитку фізики відіграло це відкриття, і воно буде здаватися школярам малозначущим, несуттєвим фактом. Лише розповідь про передісторію відкриття тиску світла, про неймовірні тонкощі дослідів лебедєва та їх роль в утвердженні електромагнітної теорії дозволить переконати школярів у фундаментальності цього відкриття. Слід зауважити, що чим більше зміст шкільного курсу фізики буде наближатися до сучасної фізики, тим частіше ми будемо звертатися до історії науки, як до засобу обґрунтування ідей, так як переважну більшість відкриттів сучасної фізики ми не можемо відтворити експериментально і обґрунтувати математично. Якщо в кінцевому результаті в учнів обґрунтування і доведення фактів не збережуться у пам яті, то все ж вони виконають головну роль - формування допитливого, анти догматичного стилю мислення. По - перше, у вигляді історичного розвитку поглядів з приводу якої - небудь фундаментальної фізичної проблеми; і, по - друге, у вигляді історичного матеріалу, який містить опис окремих фундаментальних фізичних експериментів. Прикладами першої форми використання історизму є такі ввідні історичні огляди, як “історія виникнення і ствердження концепції поля”, історія встановлення закону збереження і перетворення енергії”, “історія створення основ теорії відносності” і ін. Прикладами другої форми є такі описи окремих важливих історичних подій, як “відкриття тиску світла”, “досліди герца по виявленню електромагнітних хвиль та їх властивостей”, “досліди резерфорда по встановленню будови атома”, “відкриття радіоактивності” і ін. Маючи всі достоїнства звичайних задач, вони знайомлять учнів з історичними подіями, фактами, методами досліджень і тим самим навчають школярів самим своїм змістом, а не лише отриманими при їх розв язку результатами.

Вчителі фізики справедливо вважають, що всі найважливіші положення, які розкриваються на уроці, повинні бути обґрунтовані і переконливо доведені і саме цим цілям служить навчальний експеримент. Однак, як правило, з цією метою не можна користуватися навчальним експериментом, так як історичні досліди і установки важко, а інколи і неможливо відтворити в шкільних умовах. Форми його можуть бути різними - це схеми, фотографії установок - оригіналів, фільми; дані, що характеризують масштаб установок і точність вимірювання; вислови та справжні формулювання самих вчених; описи епохи, умов праці вчених, а іноді і художній опис того чи іншого відкриття, що відтворює з допустимою долею домислу атмосферу відкриття. Можна провести урок у формі гри - реконструкції історії відкриття винаходу, основною метою якого є як можна глибше ознайомити учнів з історією здійснення відкриттів, з життям та дійсністю вчених, з шляхами та методами наукових знань. Наприклад, під час вивчення різниці потенціалів у класах зі спеціалізацією “ фізика, хімія, біологія” можна повторити дослід гальвані на препарованих жабах, проведений ним у 80 - х роках xviiiст. На бронзовому кронштейні, прикрученому до залізної перекладини, підвішувалась лапка жаби так, що вона доторкалась до основи перекладини і кожного разу доторкаючись до основи, лапка посмикувалася. Все це дозволяє ввести учня в умови, в обставини, за яких здійснювалося відкриття, забезпечити в якійсь мірі “ефект присутності” під час відкриття, переконати учнів в достовірності історичної інформації. ” йому не вистачає для відповіді на питання узагальнюючого характеру не конкретно змістовних знань, а їх системності і узагальненості, він не усвідомлює структури знань. Так як логіка розгортання навчального матеріалу в курсі фізики, як правило, не відповідає історичному розвитку фізики, то узагальнення знань здійснюється вчителем зазвичай в логічному, а не в історичному перерізі, що є досить правомірним. Дійсно, узагальнюючий матеріал в кінці курсу одинадцятого класу про фізичну картину світу повинен містити відомості про еволюцію наукових уявлень про світ. Лише за цих умов картина світу, яку малює сучасна наука, постане перед учнями як закономірний результат розвитку фізики, наслідуючий з минулого всі елементи абсолютного знання, як процес, а не як щось застигле і вічне.

Виключіть з цього матеріалу відомості про механічну і електромагнітну картини світу як етапи еволюції фізики - і сучасна картина світу не буде вже виглядати такою вражаючою; зникне суть розкриття цього навчального матеріалу.

Узагальнюючі огляди історичного характеру можуть бути присвячені таким темам, як “історія розвитку атомізму”, “історія розвитку ідей дискретності (відкриття електрона)”, “ історія розвитку ідеї близькодії (поля)”, “еволюція фізичної картини світу” і ін. При цьому мало перерахувати ці етапи з коротким поясненням і коментуванням суту кожного етапу, а необхідно розкрити механізм наукового пізнання, що спонукають до видвигання тих чи інших ідей, причини заміни однієї ідеї іншими, методи обґрунтування нових поглядів, труднощі, які поставали на шляху утвердження нових ідей. Якщо в процесі попереднього вивчення матеріалу курсу учням не повідомлялися відомості про вчених, з іменами яких пов язане те чи інше формування нової ідеї. Під час побудови кожного такого огляду відкривається можливість познайомити учнів із загальним шляхом наукового пізнання і з методами фізичного дослідження. По суті, кожний огляд будується однотипно, так як кожного разу послідовно розглядаються такі етапи загального шляху наукового пізнання, як накопичення фактів, висування модельної гіпотези або вихідних принципів, виведення з них наслідків та їх експериментальна перевірка. Кожен огляд повинен показувати як відбувається поглиблення та уточнення знань по певній проблемі, а це дає можливість поступово привчати школярів до думки про те, що кожне наукове знання є об єктивна істина, яка містить елемент абсолютного і відносного; що знання розвиваються, що світ пізнається. Отже, розгляд історії розвитку поглядів дозволяє ненав язливо та природно ознайомити учнів з діалектикою процесу пізнання, що відіграє велику роль у формуванні наукового світогляду.

Саме використання історичного матеріалу дає можливість представити повною мірою процес розвитку фізики в цілому та її окремих розділів як суперечний процес руху пізнання до абсолютної істини через істини відносні. Він повинен бути таким, щоб під час його викладу можна було продемонструвати суперечний характер пізнання, який виражається в тому, що в процесі розвитку науки відбувається боротьба між старим і новим, між вже існуючими і виникаючими теоріями та уявленнями; що в процесі розвитку відбуваються революційні перевороти в поглядах вчених, які змінюють докорінно основні уявлення, загальні концепції і т. Складнішим є питання про те, що і як потрібно сказати про того чи іншого вченого, враховуючи той мінімум часу, який має вчитель для повідомлення не програмного матеріалу.

Оцінка біографічного матеріалу з точки зору педагогічного ефекту, який він повинен викликати, означає перш за все, що біографія вченого будується не як хронологія подій і дат, яка дозволяє в хронологічній послідовності простежити за життям вченого, а як своєрідний етюд, що дозволяє кількома фактами виявити найбільш притягуючи в житті і поглядах даної людини, “оживити” його образ, зробити його пам ятним, близьким для учнів. Тут іноді достатньо кількох штрихів, кількох фактів з життя вченого, відгуку про нього колег, одного - двох афористичних висловлювань вченого ((“ кожна людина може зробити те, що може зробити інша. Отже, навчальна біографія вченого - це не хроніка подій його життя, а “біографія” його думок, поглядів і вчинків на фоні тих соціально - політичних умов, в яких він жив і працював. Тому потрібно вибирати з біографії вчених ті відомості, які є найбільш актуальними для сучасної молоді і які можуть допомогти їм звільнитися від шкідливих звичок. Враховуючи окремі факти, які говорять про існування у деяких людей “культу речей”, слід було б частіше показувати, на скільки невимогливими були до зовнішніх атрибутів життя люди науки, які вимірювали своє щастя не предметами комфорту, а тим, в якій мірі вони змогли “звільнитися від власного я “ і віддатися зовсім нелегкій справі - служінню людям на шляху істини.

Самі розповіді про те, який великий внесок в розвиток світової науки зробили вітчизняні вчені, безперечно буде сприяти розвиненню в школярів почуття національної гідності. Ознайомлюючи учнів з тим, як думали, як шукали істину кращі представники науки, ми повинні озброїти учнів хоча б деякими елементами наукового мислення. Це означає, що в біографію вченого треба включити не лише відомості про те, що він зробив і який його внесок в науку, але і те, що його змусило звернутися до цієї проблеми, чому він вибрав саме таке її вирішення, чому він думав так, а не інакше.

Образ вченого стає яскравішим і притягуючим не через величні слова на його адресу (тим більше, що людство вже витратило весь свій запас метафор та епітетів щодо таких людей, як і. Звичайно, слід повідомити, наприклад, відому епітафію на могилі ньютона, бо, дійсно, “нехай смерті радіють, що існувала така прикраса роду людського”, але велич ньютона буде відчутною тоді, коли буде продемонстровано, що було в механіці та оптиці до ньютона і якими вони стали після нього. Не слід малювати вчених людьми, які не мають недоліків, людьми, якими залишається лише захоплюватись і які неспіврозмірні зі звичайними смертними, що наслідування їм здається безперспективною справою. Розкриваючи це загальне під час ознайомлення школярів з біографічними відомостями, ми поступово формуємо в свідомості учнів узагальнений образ, свого роду “колективний портрет” вченого - фізика. До числа таких документів відносяться, наприклад, малюнки та фотографії “смерть ріхмана” картина “смерть ріхмана” грішить по відношенню до історичної істини (ломоносов не був присутнім при смерті ріхмана, проводячи подібні досліди окремо). Французький вчений жан даламбер (1717 - 1783) в своїй книзі “динаміка” (1743) висловлює думку, що механіку потрібно вивчати, починаючи з руху як такого. “науку, яка розглядає самі по собі рухи, які ми спостерігаємо в оточуючих тілах і, особливо, в пристроях, які називають машинами, я називаю кінематикою. ” в “досвіді філософії наук” ампер стверджує, що кінематика повинна бути і частиною теоретичної механіки, прикладною дисципліною, в якій вивчаються різноманітні механізми.

“щоб скласти собі яскраве уявлення про ту зубчатку, за допомогою якої хвилинна стрілка годинника здійснює дванадцять обертів, тоді як годинна лише один, чи потрібно займатися силою, яка приводить годинник в рух. Хіба дія зубчатого зчеплення, так як воно регулює відношення швидкостей цих двох стрілок, не залишається тією ж самою, коли рух викликається якою - небудь силою, що відрізняється від сили звичайного двигуна, наприклад, коли ми повертаємо стрілку пальцем. ” вперше розділ кінематики був чітко виділений в курсі “фізичної та експериментальної механіки” генерала понсле, який читав його в паризькому університеті з 1837 до 1848 року.

Механічний рух - зміна положення тіла в просторі, і для вивчення цього виду руху матерії першочергову важливість мають поняття системи відліку, траєкторії, суперпозиції (незалежності) рухів. Так, наприклад, збереження горизонтальної компоненти вектора швидкості тіла, кинутого під кутом до горизонту, неможливо без посилання на перший закон ньютона. Під приводом важкої хвороби очей батьку вдається забрати галілея з монастиря і дати йому хорошу домашню освіту, ввести його в коло музикантів, письменників, художників. Перша наукова праця галілея - “маленькі терези” - відноситься до 1586 і присвячена опису винайдення ним гідростатичних терезів, за допомогою яких можна було швидко визначати склад металевих сплавів. Галілей, телескоп якого до того часу давав вже збільшення в 32 рази, вперше відкрив западини та узвишшя на поверхні місяця, спостерігав плями на сонці. Лише після 1623 р коли папою став кардинал барбенії, який товаришував з галілеєм і особливо високо оцінював його досягнення, галілей вирішив, що прийшов час, коли він знову може вільно говорити про свої наукові ідеї. Астрономічні відкриття галілея, захист коперніканських поглядів в епоху церковної реакції, його ореол мученика науки - все це затьмарило на час інші галузі діяльності великого мислителя і, зокрема, його праці в області механіки.

Галілей у праці “міркування про тіла, перебувають у воді, і ті, які в ній рухаються” застосував до виведення умов рівноваги в рідких тілах розвинений ним принцип рівних моментів архімеда. Він підсумував свої відкриття в області механіки у відомому “діалозі про дві головні системи світу” - творі, який, окрім свого великого значення в історії астрономії, відіграв не меншу роль і в розвитку механіки.

ідеї галілея в області механіки отримали свій подальший розвиток в класичний праці “бесіди і математичні доведення, що стосуються двох нових галузей науки, що відносяться до механіки і місцевого руху”. Крім сина та невістки, а також трьох учнів - кастеллі, вівіані та торрічеллі, біля смертного ложе великого перетворювача фізики невідступно знаходилися два представники інквізиції. У випадку вільного падіння на тіло постійно діє сила тяжіння і результати цієї дії неперервно сумуються, бо відповідно до закону інерції, викликана одноразово дія зберігається. Коли через рік занять внаслідок матеріальної скрути взяли додому, щоб привчити до господарства, ньютон виявив таку байдужість і нездібність до подібного роду занять, що в 1660 р. відкрив явище, яке носить назву “кільця ньютона”, був близьким до відкриття поляризації, одним з перших висловив думку про механічну природу тепла, дав теорію фігури землі, правильно вказавши, що вона повинна бути стиснута біля полюсів. З наукових досліджень ньютона в цей останній період його життя слід відзначити захоплення теплофізикою, зокрема відкриття закону охолодження тіл (1705р. Ньютон своїми працями завершив важливий період в історії розвитку сучасного природознавства, розпочатий галілеєм, - період створення класичної механіки.

Нарешті, завдяки геніальним математичним відкриттям ньютона і лейбніца, фізика була озброєна таким міцним апаратом дослідження, як диференціальне та інтегральне числення. “ не знаю, чим я можу здаватися світу, але сам собі я здаюся лише хлопчиком, який грається на березі моря, розважається тим, що іноді відшукує камінець більш яскравий, кольоровий, ніж звичайно, або красиву черепашку, в той час, коли великий океан істини розстеляється переді мною недослідженим. Якщо на тіло, що рухається під дією деякої сили, подіє нова сила, то новий рух буде складатися з попереднього та з того руху, який отримало б тіло під дією нової сили, перебуваючи в стані спокою. інертність проявляється в тому, що якби тіло рухалося в якому - небудь напрямку зі швидкістю, і нова сила надає йому швидкість в іншому напрямку, то новий рух буде відбуватися зі швидкістю. Ньютон в цьому законі розглядає добуток маси на прискорення як особливу механічну величину - кількість руху (імпульс) і ефект дії сили оцінює саме за зміною цієї величини.

Лише в окремому випадку, коли маса тіла не залежить від швидкості і не змінюється з часом, ми можемо записати і, поділивши обидві частини рівності на, перейти до окремої власної форми закону.

Можна стверджувати, що сила - причина зміни кількості руху тіла і пов язана завжди із взаємодією тіла, що рухається, з іншими тілами при зіткненні чи на відстані. “ якби деяке тіло могло притягувати інше, розташоване поблизу нього, але не притягувалося саме з такою ж силою з цим останнім, то тіло притягуючи менш сильно, погнало б інше перед собою (відповідно до іі закону), і обидва вони б почали рухатись з прискоренням до нескінченності, що протирічить і закону.

” якщо в цьому міркуванні вказаними тілами будуть земля і місяць або земля і сонце, то неважко бачити, що невиконання законів динаміки призведе до руйнування сонячної системи.

Однак дослід показав, що обидві пробки з вантажами пливуть назустріч одна одній, і, якщо маси їх рівні, то сили притягання надають їм однакових прискорень. “ на стінах фізичних аудиторій вищих навчальних закладів справедливо висять відомі “ аксіоми або закони руху “ ньютона поряд з періодичною системою елементів. Ці закони зовсім не історична пам ятка або прикраса аудиторії; це фундамент того, що повинен засвоїти студент в області фізики, схема розв язку всіх фізичних і механічних задач в наш час. Елементарні частинки; аналіз руху всіх тіл на землі потребує врахування цього закону; планети сонячної системи притягуються до сонця і одна до іншої; зоряні скупчення пояснюються притяганням. і якщо говорити про те, кому ми зобов язані тим, що людина нині з успіхом освоює космос, то в довгому ланцюжку імен одним з перших повинно стояти ім я ньютона. Після того, як галілей встановив, що за відсутності дій тіло буде рухатись рівномірно і прямолінійно, припущення про те, що нерівномірний рух по криволінійним траєкторіям обумовлений дією якихось сил, ставали все більш реальними.

Галлей намагався обчислити її траєкторію, виходячи із закону оберненого квадрату, але не міг перебороти математичні труднощі і звернувся за допомогою до ньютона. Якщо сила тяжіння землі з віддаленням зменшується за законом оберненого квадрата, то на відстані, рівній відстані від землі до місяця, тіло набуло б, притягуючись до землі, прискорення меншого, ніж. Адже місяць, притягуючись до землі і рухаючись навколо неї по орбіті, близькій до колової, набуває під дією притягання до землі доцентрове прискорення. Його справедливість для більш широкого кола можна вважати доведеною лише тоді, коли, виходячи з його універсальності, отримати для ряду явищ наслідки, і ці наслідки будуть відповідати дослідним даним. В цьому суть метода ньютона - на основі даних досліду знайти узагальнююче ствердження (принцип “начала”) і надавши йому математичної форми вивести з нього ряд наслідків, перевірка яких і буде перевіркою твердження. ”виведення двох чи трьох загальних начал руху з явищ і після цього викласти, яким чином властивості і дії всіх речей випливають з цих начал, було б дуже важливим кроком в філософії. Спостереження за рухом планети уран показали, що уран приходив в певне місце простору то раніше, то пізніше того моменту, в який він повинен був би прийти за розрахунками, що ґрунтувалися на законі тяжіння. Два математики - адамс в англії та лаверчє у франції - припустили, що ці відхилення викликані дією на уран якоїсь іншої планети і поставили завдання - знайти, де повинна бути ця планета. Повідомлення лаверчє потрапило в берлін, і того ж вечора астроном галле повернув телескоп в ту частину неба, яку вказував лаверчє, і виявив там нову планету, названу потім нептун. Хоча в підручнику “фізика - 9” викладення закону ведеться частково в історичному плані, але, на нашу думку, історія проблеми тяжіння повинна бути представлена ширше.

Згадування про закони кеплера в 9 класі може здаватися передчасним, але воно дозволяє обґрунтувати закон оберненого квадрату, звичайно нічим немотивований. Звичайні посилання на те, що залежність сили тяжіння від маси випливає з ііі закону динаміки, нічого не роз яснюють учням, тому експеримент із взаємодією куль, маса однієї з яких змінюється, хоча і не взятий з історії науки, але пояснює, чому в законі з являються маси взаємодіючих тіл. історичний характер викладу дозволяє, окрім цього, ознайомити учнів з важливим методом сучасної фізики, який бере свій початок від ньютона, - методом принципів. Необхідно також розповісти про відкриття планет нептун і плутон - факт, який демонструє важливу передбачуваність теоретичних знань та здійснює великий вплив на формування наукового світогляду школярів. Якби земля дійсно рухалася, то літаючі пташки відставали від рухомої землі, дальність пострілів на захід і схід були б різними, важкі тіла не падали б по вертикалі. “ потрібно усамітнитися з одним із друзів у сторонньому приміщенні під палубою якого - небудь корабля, запастися мухами, метеликами і іншими подібними дрібними літаючими комашками; нехай буде у вас також посудина з водою і плаваючими в ній рибками; далі підвісьте вгорі відерце, з якого вода буде крапати крапля за краплею в іншу посудину з вузькою шийкою, підставлену знизу.

Поки корабель стоїть нерухомо, спостерігайте уважно, як дрібні літаючі комахи з однією і тією ж швидкістю рухаються у всі сторони приміщення; риби, як ви побачите, будуть плавати байдуже у всіх напрямках, усі падаючі краплі потраплять у підставлену посудину, і вам, кидаючи товаришу який - небудь предмет, не доведеться кидати його з більшою силою в одну сторону, ніж в іншу, якщо відстані будуть одні і ті ж; і якщо ви будете стрибати відразу обома ногами, то зробите стрибок на однакову відстань в будь - якому напрямку.

Якщо тепер ви примусите корабель рухатися з будь - якою швидкістю, то тоді (якщо тільки рух буде рівномірним і без качки в ту і іншу сторону, у всіх названих явищах ви не виявите жодної зміни і по жодному з них ви не зможете встановити, чи рухається корабель, чи стоїть нерухомо. і причина узгодженості всіх цих явищ в тому, що рух корабля загальний для всіх предметів, які знаходяться на ньому, так як і повітрю; тому я і сказав, що ви повинні знаходитись під палубою. Як ми тепер знаємо, неінерціальність, викликана добовим обертанням землі, дає дуже слабкі ефекти, які можуть бути зафіксовані пристроями типу маятника фуко. Поступово фізики прийшли до необхідності експериментального обґрунтування неможливості виявити інерціальний рух системи за допомогою будь - якого фізичного експерименту.

Це середовище не заважає рухові планет, але воно в той же час пружне, бо його коливання передаються зі швидкістю світла і створюють оптичні і електромагнітні ефекти.

Поняття кількості руху як спеціальної механічної величини, яка виражається добутком маси тіла на швидкість його руху, ввів ньютон в “математичних началах натуральної філософії”. “ коли одна частинка матерії рухається вдвічі швидше іншої, а ця остання вдвічі по величині більша першої, то в меншій стільки ж руху, скільки і в більшій з частинок; і що на скільки рух однієї частинки сповільнюється, на стільки ж рух якої - небудь іншої зростає. Лейбніц почав дискусію про міру руху в праці з цікавою назвою “ коротке доведення дивовижної омани декарта та інших в питанні про один закон природи, за яким вони передбачають, що дякуючи господу зберігається завжди одна і таж кількість”. Він робить перший крок до відкриття закону збереження енергії, але безнадійно заплутує питання про співвідношення законів збереження кількості руху та енергії. Важливо підкреслити, що ми маємо справу не з виведенням закону збереження кількості руху, як це часто уявляють, а з вираженням внутрішнього зв язку між законами динаміки і законами збереження. Ціолковський розробив принципи практичного використання реактивного руху лише в 20 - х роках минулого століття, перші реактивні літаки з явилися наприкінці великої вітчизняної війни, а перший штучний супутник землі був запущений в 1957р. Слід мати на увазі, що питання про міри руху, про зв язки законів збереження з іншими законами природи з ясоване лише в зв язку з розвитком принципу теорії відносності ейнштейна і законів симетрії. Під час своїх дослідів з падінням тіл по похилій площині галілей виявив, що швидкість, яку має тіло біля основи площини не залежить від кута її нахилу, отже, і від довжини шляху, а залежить лише від висоти, з якої падає тіло. Це вражаюче відкриття зацікавило галілея, і він поставив завдання дослідити, чи існує незалежність швидкості від довжини шляху для криволінійних форм шляху.

“ якщо які - небудь важкі тіла рухаються внаслідок дії на них сили тяжіння, то їх загальний центр тяжіння не може піднятися вище того рівня, на якому він знаходився на початку руху.

Лейбніц (1646 - 1716) звернув увага на те, що із законів вільного падіння випливає пропорційність висоти, якої досягло тіло, що коливається, при незмінній масі, квадрату його швидкості. Безпосередній досвід показав, що сила може бути викликана тілом, що знаходиться в спокої, наприклад, стисненою пружиною, тілом, яке тисне на опору і т. Природньо було в першому статичному випадку говорити просто про силу (мертву), а у другому, щоб підкреслити її належність до руху, зміни, про силу живу.

Слід відмітити, що в деяких курсах теоретичної механіки до цих пір зберігається цей термін, і закон збереження механічної енергії фігурує під назвою “ теореми про живі сили”. У відомій 11 - й теоремі про співудар тіл гюйгенс писав “ при ударі двох тіл сума добутків їх мас на квадрати їх швидкостей однакова до удару і після нього. ” він підкреслює, що “жива сила” зберігається вічно, що цей всезагальний закон природи дійсний в тому випадку, коли на перший погляд спостерігаються відхилення від нього. “ якщо, наприклад, - пише бернуллі, - тіла не абсолютно пружні, то здається, що при їх стисненні, яке не супроводжується поверненням до початкового стану, частина живих сил втрачається. Але ми повинні собі уявити, що стиснення відповідає згинанню пружної пружини, якій перешкоджають розігнутися, так що вона не віддає тих живих сил, які були їй надані, але зберігає їх в собі. Однак до чіткого уявлення про потенціальну енергію і чіткого формулювання закону збереження механічної енергії фізиці потрібно було ще більше 100 років. “ кількість роботи, яку отримуємо чи затрачаємо, може бути, як відомо, виражена як робота підняття на певну висоту h вантажу m; робота рівна mgh…щоб піднятись вільно на висоту h, тіло повинне мати початкову швидкість; цю ж швидкість тіло отримує під час зворотнього падіння на землю. Робота прискорюючої сили призводить до виникнення рівної кількості “живої сили” - кінетичної енергії, робота проти сил тяжіння чи пружності призводить до появи потенціальної енергії, робота проти сили тертя - до приросту внутрішньої енергії. Хотілось би, щоб кожен вчитель відчув, як багато може дати історія фізики школярам, як вона може розвинути властиву юності допитливість розуму, як вона може допомогти вчителю пробудити в учня таке необхідне для пізнання світу хвилювання - хвилювання від спілкування з людьми науки, від колізій тих пошуків істини, які були загально поглинаючою жагою основоположників фізичної науки.

Хотілось би, щоб вчитель, забувши про тягар перевантаження, захотів розмовляти з учнями про те, як людина пізнавала природу, як думали, як шукали істину кращі представники фізичної науки, якими вони були.

А можливо, дізнавшись про те, якими людьми були основоположники фізичної науки, учень зуміє зрозуміти саме життя і своє місце в ньому, зрозуміє, що є добро і зло, в чому істинні цінності життя. Хотілось би, щоб вчитель зрозумів, що історизм у викладанні фізики не самоціль, а засіб, який дозволяє краще пояснити школярам, що собою представляє світ природи і захоплюючий процес її поступового пізнання. Хочеться побажати всім колегам - педагогам успіху в нелегкій праці залучення школярів до драми ідей, що розгортається на арені історичного процесу розвитку фізики.