Методика и техника физического эксперимента Т.1 - Горячкин Е.Н.

Author: Горячкин Е.Н.

Tags: физика научный метод методическое пособие учпедгиз преподавание физики

Year: 1948

Similar

Методика преподавания физики в 6-7 классах средней школы

К истории развития передовых идей в русской методике математики

Общая методика преподавания биологии

Учебное оборудование по химии

Text

Illlllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllll
МЕТОДИКА ПРЕПОДАВАНИЯ
ФИЗИКИ
В СЕМИЛЕТНЕЙ ШКОЛЕ
TOM I
ОБЩИЕ ВОПРОСЫ
МЕТОДИКИ ФИЗИКИ

llliilliliillllilllliliiiiiiiliiiillliimiiiiiiiiiiiiiiiiiiliiiiiiiiiiiiiiiiliiiiiiiiiiiiniiililiiiiina
АКАДЕМИЯ ПЕДАГОГИЧЕСКИХ НАУК РСФСР
ИНСТИТУТ МЕТОДОВ ОБУЧЕНИЯ
Е. Н. ГОРЯЧКИН
МЕТОДИКА ПРЕПОДАВАНИЯ
ФИЗИКИ
В ОЕМИЛЕТНЕЙ ШКОЛЕ
ТОМ I
ОБЩИЕ ВОПРОСЫ
МЕТОДИКИ ФИЗИКИ
Пособие для учителей
и руководство для студентов
учительских институтов
ГОСУДАРСТВЕННОЕ
УЧЕБНО-ПЕДАГОГИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
МИНИСТЕРСТВА ПРОСВЕЩЕНИЯ РСФСР
МОСКВА * 1948
Scan AAW
Тридцатилетию советской школы
серию руководств по методике физики
посвящает автор.
Москва, 1947 г.
ПРЕДИСЛОВИЕ АВТОРА
Настоящее пособие в его целом является серией руководств
по методике преподавания физики в семилет-
ней общеобразовательной школе, составленных автором к трид-
цатилетию советской школы на основе его двадцатипятилетнего
опыт.а работы в средней школе и работы в педагогических вузах
со студентами, а также с преподавателями физики по повышению
их квалификации.
Назначением серии является ознакомление будущих педагогов
(студентов педагогических вузов и учительских институтов) и на-
чинающих преподавателей по возможности со всеми специальными
видами знаний и навыков, которые необходимы для
успешного преподавания физики в советской школе.
Эти виды знаний и навыков столь многочисленны, разнообразны
и разнохарактерны, что для подготовки к преподаванию физики
приходится затрачивать безусловно много больше времени и, глав-
ное, усилий, чем для преподавания любой из других дисциплин,
излагаемых в средней школе. Действительно, советский препода-
ватель физики помимо отчётливого знания своего огромного
по объёму предмета, т. е. физики и математики, должен прежде
всего в совершенстве владеть основами учения
диалектического материализма, так как его
задачей служит не только обучение физике, но и формирование
у учащихся на основах одной из важнейших естественных наук —
физики — соответствующего мировоззрения. Помимо этого, пре-
подавателю необходимо быть хорошо знакомым с энциклопедией
современной техники, а также оценивать роль и значение тех-
ники в нашехМ отечественном, социалистическом обществе.
Поскольку преподавание физики в семилетней школе строится
целиком на основе опыта и наблюдения физических
явлений, протекающих в естественных условиях, постольку пре-
подаватель должен в совершенстве владеть методикой и техникой
физического эксперимента — специального вида методи-
ческих знаний, требующего сравнительно длительного и трудоём-
кого изучения. Если преподаватель сам умеет наблюдать, видя
4
«физику на каждом шагу», знает методику демонстрационного экс-
перимента и владеет его техникой, проводит в должной мере ла-
бораторные работы с учащимися, осуществляет систематически и
в полном подчинении задачам преподавания физики внеклассные
мероприятия, то он может быть совершенно твёрдо уверен, что
приобретённые учащимися под его руководством знания не будут
заключать никаких даже малейших намёков на формализм.
' Кроме экспериментальной части, преподаватель должен вла-
деть методикой и техникой применения графики, т. е. рисун-
ков и чертежей, для правильного и полного обеспечения процесса
преподавания физики и повышения его эффективности. Наконец,
преподаватель является хозяином, а иногда и организатором ф и-
зического кабинета школы и поэтому должен обладать
рядом специальных знаний и навыков по лабораторной
технике и элементам разнообразных ремёсел, чтобы
вести кабинет к его дальнейшему развитию и усовершенствованию;
в противном случае развал даже хорошо налаженного кабинета
явится неизбежностью.
К приобретению последних из указанных знаний и навыков
обязывает также необходимость руководить работой в ученических
кружках по физике и по техническому моделированию. Нельзя
забывать также, что в условиях послевоенного времени ремеслен-
ные знания и навыки нужны преподавателю для восполнения Своими
силами и средствами пробелов в коллекции аппаратуры кабинета
и для полного обеспечения преподавания экспериментом. На-
конец, преподаватель — творец педагогического процесса, ищу-
щий и прокладывающий новые пути в методике, как правило,
конструирует свои оригинальные приборы или их детали,
более ценные в методическом отношении по сравнению с теми, ко-
торые выпускаются промышленностью.
Таковы в общем специальные виды знаний и навыков препода.-
вателя. Настоящая работа в её целом представляет попытки созда-
ния практического руководства преподавания физики в семилет-
ней школе с рассмотрением этого процесса во всём его многообра-
зии и с научным обоснованием главнейших положений, соответ-
ствующих «методике сегодняшнего дня». При этом работа построена
не только на основе личного опыта, но и изучения и учёта опыта
массовой школы, а также лучших преподавателей физики.
В состав серии входят:
Том I. Общие вопросы методики физики. См. оглавление.
Том II. Методика и техника физического'эксперимента.
Часть 1-я. Физический кабинет семилетней школы.
Основные положения методики и техники физического экспе-
римента. Оборудование физического кабинета. Физические приборы
(классификация приборов; обеспечение видимости демонстраций;
5
подсобные приборы; приборы для проектирования; технические
модели; измерительные приборы; приборы для лабораторных ра-
бот;'источники электрического тока; источники теплоты; хранение
приборов и инвентаризация).
Часть 2-я. Демонстрационные опыты.
Методические указания преподавателям и студентам о занятиях
по методике и технике эксперимента. Проектирование на экран
диапозитивов и приборов (диаскоп, эпископ, теневое проектиро-
вание). Обзор и описание демонстраций по всем темам программы.
Часть 3-я. Лабораторные занятия.
Методические замечания к лабораторным работам. (Исполь-
зование результатов лабораторных работ. Ошибки при измере-
ниях и их влияние на. вычисление. Методические указания пре-
подавателям и студентам об изучении методики и техники поста-
новки лабораторных работ.) Обзор и описание лабораторных
работ по темам программы.
Приложение. Зарядка аккумуляторов. Ветросиловая
электростанция в школе. Библиография.
Том III. Самодельные и упрощенные приборы при преподава-
нии физики. (Соавтор С. Н. Жарков.)
Часть 1-я. Изготовление приборов и техническое моделиро-
вание- в кружках. Домашние опыты и научные развлечения.
Методика кружковых занятий по физике (тема, план, форма
работы кружков, ремесленные навыки учащихся, примерные
планы кружков). Роль и значение самодельных приборов при
преподавании физики. Упрощенные приборы при занятиях в
классе.
Часть 2-я. Лабораторная техника. Конструирование прибо-
ров; ремесленные навыки (обработка дерева, стекла, металла,
пробки; пайка; электромонтаж; работы из бумаги и картона и
др.). Специальные виды навыков (кинопроектирование; приго-
товление растворов; очистка ртути; мытьё и сушка посуды
и др.).
Часть 3-я. Обзор упрощенных и самодельных приборов и
опытов с ними по темам программы.
Том IV. Рисунки и чертежи на уроках физики.
Часть 1-я. Методика и техника рисования на уроках физики.
Роль и значение рисунков. Виды рисунков. Развитие рисунка
в процессе объяснения. Изображение последовательных фаз
6
явления. Значение рисунков для запоминания пройденного и по-
вторения. Рисунки при опросе и решении задач. Научная и гра-
фическая грамотность. Техника воспроизведения рисунков
(технические средства при рисовании; особенности рисования
мелом "и чернилами; перспективные изображения; ортогональная
параллельная проекция; построение правильных геометрических
фигур; объёмный вид; условные обозначения веществ и мате-
риалов; унифицированные условные изображения опор и шкал;
унифицированные изображения посуды, нагревателей, штати-
вов; обозначение размеров и надписи; разрезы; аксонометриче-
ская проекция; воспроизведение сложных рисунков). Диаграммы.
Графики.
Часть 2-я. Обзор и примеры выполнения рисунков приме-
нительно к темам программы.
Основной задачей, поставленной автором в этих томах, было
ознакомление с наиболее совершенными приёмами преподавания
физики в школе и с научным обоснованием этих приёмов, по-
скольку это возможно для состояния современной методики
физики. При этом автор намеренно не ограничивался изложением
минимума, но стремился познакомить со всеми имеющимися
возможностями при изложении курса физики, с тем, чтобы пре-
подаватель, как истинный творец педагогического процесса,
мог сделать выбор соответствующих материалов и приёмов
преподавания применительно к своим методическим взглядам
и к местным условиям.
Самое серьёзное внимание было обращено автором на подбор
иллюстративного материала. Для настоящего издания в его
целом выполнено более 2000 фотографий, рисунков и чертежей,
из которых подавляющее число .являются оригинальными, а не
заимствованными. Наибольшее количество рисунков и чертежей
для настоящего издания выполнено художником М. В. Ша-
ма р и н ы м.
Как при описании опытов, так и изображении соответствую-
щих приборов учитывалось действительное оборудование наших
школ, почему описывалась и изображалась только та аппаратура,
которая выпускается или выпускалась ранее нашей отечествен-
ной промышленностью.
Так как дацный труд предназначен i^e только для системати-
ческого изучения, но и для справок, то автор намеренно допускал
повторения уже изложенного в книге выше, в особенности при
рассмотрении общих вопросов методики физики (§§1—51). Это
способствовало некоторой самостоятельности и законченности из-
ложения отдельных вопросов и позволило значительно уменьшить
количество ссылок, оставшихся несмотря на это многочисленными.
Особенностью данной книги является обилие ссылок как
в пределах одного тома, так и всех других томов этого же труда.
7
Чтобы читатель мог без затруднений пользоваться принятой
системой справок, необходимо учесть всю структуру книги.
Каждый том, кроме «частей», разбит на «главы», которые
подразделяются на «параграфы». Каждый параграф делится на
«разделы», нумерация и заголовки которых набраны жирным
шрифтом.
Раздел состоит обычно из нескольких пунктов; их подзаго-
ловки набраны разрядкой и нумерация снабжена скоб-
ками, стоящими после числа.
Каждый том имеет свою сквозную нумерацию параграфов,
поэтому в ссылках указываются: номер тома (римской цифрой),
номер параграфа (жирным шрифтом) и номер раздела, например:
т. II, § 5, 2; пункты в ссылках обычно не упоминаются.
Если ссылка даётся в пределах одного и того же тома, то номер
том£ не указывается. При ссылках в пределах одного параграфа
пропускается и номер параграфа: «раздел 3» или «в разделе 5».
При ссылках на литературу применяются сокращённые
условные обозначения, именно:
Ф. Э. — Галанин, Горячкин, Жарков, П а в-
ша, Сахаров, Физический эксперимент в школе, т. L—VI.
X. Э. — Верховский, Техника и методика химического
эксперимента в школе, т. I—II.
Ст. уч. — Фалеев и Пёрышкин, Физика. Учеб-
ник для 6—7 классов, ч. 1 и 2, изд. 9-е, 1940.
Знаменский, Лаб. зан. — Лабораторные занятия по
физике в средней школе, ч. I—III, изд. 3-е, 1934.
Горячкин «Проводка» — Как самому рассчитать и
сделать электрическую проводку, изд. 3-е, 1935.
Сахаров — Физика. Учебник для школ взрослых,
изд. 8-е, 1940.
Цингер — Начальная физика, изд. 12-е, 1928 г.
Буквенные обозначения, принятые в книге:
1 — длина I —сила тока
ь — ширина U —напряжение, Э.Д.С.
h — толщина, высота R —сопротивление
г — радиус А — работа
d — диаметр N — механическая мощность
S — площадь Р —мощность тока
V — объём А, а — ампер
т — масса V, в — вольт
D — плотность, уд. вес W, вт — ватт
Р — сила, вес kW, кет —киловатт
Q — количество теплоты 2, ом — ом
г — единица массы, результата взвешивания на рычажных весах
Г- — единица силы и веса, результата взвешивания на пружин-
ных весах
8
При составлении настоящего издания значительную помощь
автору оказал ряд русских методистов. Так, принципиальная
сторона общей части методики физики, изложенная в §§ 1—11
тома I, была разработана автором совместно с Д. Д. Г а л а н и-
н ы м, 'библиографическая часть во всех томах — совместно
с С. Н. Жарковым, глава «Планирование и учёт работы по
физике» — совместно с А. В. П ё р ы ш к и н ы м. Огромный
труд по редактированию томов I и II был выполнен С. Н. Ж а р-
ковым и IV — В. В. Крауклисом.
Просьба к преподавателям высшей и средней школы, а также
к студентам, пользовавшимся данным изданием при своей работе,
сообщать автору о всех недочётах и неясностях в изложении
по адресу: Москва, Чистые пруды, Лобковский пер., д. 5/16,
Институт методов обучения АПН, Е. Н. Горячкину.
Москва Е. Н. Горячкин
Июль 1947 г.
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ
ОБЩИЕ ВОПРОСЫ МЕТОДИКИ ФИЗИКИ
Глава первая
ЗАДАЧИ МЕТОДИКИ ФИЗИКИ
§ 1. Физика как наука
«Движение материи, — говорит Энгельс, — не сводится
к одному ^только грубому механическому движению, к простому
перемещению; движение материи — это также теплота и свет,
электрическое и магнитное напряжения, химическое соединение
и разложение, жизнь и, наконец, сознание».
Исходя из этого изложения Ф. Энгельса, можно определить
физику как науку о нескольких формах движения материи,
объединённых под общим названием физических. Физическими
формами движения в порядке усложнения их являются: меха-
ническая, тепловая, электромагнитная, лучистая. Новейшая
физика раскрыла особую форму движения — внутриатом-
ную.
Для разрешения задач преподавания весьма важно отметить
характерную особенность физики, заключающуюся в её ме-
тоде.
Физика — наука экспериментальная. Однако, эксперимент
не есть ‘только собирание и классификация фактов или наблю-
дений. Эксперимент, как это уже хорошо сознавал основатель
современной физики — Галилей, всегда основывается на
некотором предварительном теоретическом -предположении.
Эксперимент задумывается физиком для проверки этого пред-
положения и ведёт в случае его успеха к новому предположению
и от Него опять к новому эксперименту.
Логические рассуждения на основе экспериментальных фак-
тов не менее важны для построения науки физики, и только'
они сообщают физическим законам присущую им всеобщ-
ность.
Источниками марксистско-ленинской философии естество-
знания являются:
1. Ф. Энгельс, Диалектика природы; Антидюринг.
2. В. И. Л е н и н, Материализм и эмпириокритицизм; Фило-
софские тетради.
3. И. В. Сталин, О диалектическом и историческом мате-
риализме; Анархизм или социализм?
10§J
§ 2. Физика как учебный предмет
Физика — как наука — является системой знаний в непре-
рывно растущем объёме.
Содержание науки, так же как и её объём, подвергается непре-
рывным изменениям, разрастается как вширь, так и вглубь,
и поэтому в частности поддаётся определению только в некотором
приближении.
Для учебного предмета характерно большее или меньшее огра-
ничение по объёму и содержанию, определяемое задачами, по-
ставленными перед школой.
Задачи образования, стоящие перед нашей советской
школой, чрезвычайно велики. Они* все время усложняются,
ибо наука идет вперед и беспрерывно обогащается новыми
данными.
Для нашей, советской, школы весьма характерно, что между
содержанием науки и учебного предмета нет и не может быть про-
тиворечия. Содержание предмета, конечно, не может полностью
совпадать с наукой, но должно соответствовать ей. Поэтому
в советской школе надлежит, как это указывает В. И. Ленин,
изучать именно «основы наук». Таким образом, физика как учеб-
ный предмет должна представлять собой не что иное, как основы
науки физики. Отсюда следует необходимость построения в школе
такого курса физики, который создавал бы определённую систему
физических знаний и приводил бы к выработке основ научного
мировоззрения.
Содержание и объём этой системы определяются в соответ-
ствии с задачами данного вида школы (семилетняя, ремесленная,
средняя), а также в зависимости от знаний, уровня развития
и возрастных особенностей учащихся.
Согласно принятому положению об изучении в школе основ
науки физики, весьма важно, чтобы содержание предмета явля-
лось научно правильным, несмотря на ту или иную
степень своей элементарности.
«Преподавание в средней школе, как, впрочем, и всякое иное
преподавание, не может быть, конечно, исчерпывающим. Однако,
его необходимо строить таким образом, чтобы в дальнейшем уча-
щийся мог и должен был бы доучиваться, но никогда не был вы-
нужден переучиваться^1.
Таким образом, учебный предмет ни й коем случае не должен
сообщать искажённых знаний, хотя и вынужден давать неполные
знания.
Научность изложения отнюдь не достигается приведением
различных уточнений и оговорок или обращением внимания на
все самые мелкие детали. Изложение будет научным, если оно
1 «Курс физики» под ред. Г. С. Ландсберга, т. I, Предисловие,
1944, стр. 6.
§ 3
11
построено в соответствии с глубокими и руководящими науч-
ными воззрениями. Так, основой цри изложении химии должен
быть периодический закон Д. И. Менделеева; при изло-
жении ботаники или зоологии — идея эволюции, развитие и
борьба за существование; при изложении физики — закон со-
хранения энергии и молекулярно-кинетические представления.
Однако, из сказанного никак не следует, что с этих отвле-
чённых идей надо начинать изложение; речь идёт о том, что эти
идеи необходимо всё время иметь в виду при изложении. Педа-
гогическое изложение не может быть только «компиляцией»
и только «упрощением»; оно должно быть проникнуто единством
проводимых точек зрений и отличаться своеобразием, близким
к научному творчеству.
§ 3. Методику физики и её задачи
Методика физики, опираясь, с одной стороны, на методологию
науки физики, а с другой — на педагогику и психологию, ставит
своими основными задачами определение содержания учебного
предмета физики и выяснение наиболее эффективных способов
сообщение знания учащимся.
Поскольку физика изучается в разных ступенях нашей, со-
ветской школы, постольку построение соответствующих курсов
физики должно быть таково, чтобы помимо достижения целей,
стоящих перед данным видом школы, обеспечивалась преем-
ственность этих курсов физики по восходящей линии. Таким
образом, обеспечение этой преемственности является также
одной из задач методики (§§ 52—54).
В настоящем руководстве излагается методика физики,
соответствующая первой ступени знаний (§ 54), являющихся
предметом изучения в семилетней общеобразовательной школе.
Рассмотрим те конкретные задачи, которые стоят перед
методикой физики школы-семилетки:
1) Первой задачей является определение содержания курса
физики или, иными словами, того учебного материала, который
должен составлять первый круг сведений по физике. Эта задача
определяется теми общими целями преподавания, которые стоят
перед школой-семилеткой (§ 4), и разрешается в соответствии
с требованиями, выдвигаемыми общеобразовдхелььным значением
физических знаний, научностью изложения и доступностью для
учащихся (§§ 5 и 6).
Первая ступень образует тот минимум физических сведений,
который оказывается нужным и достаточным для создания
определённой системы физических знаний, выработки у учащихся
элементов научного миропонимания и мышления, а также для
приобретения ими ряда некоторых навыков практического харак-
тера.
12
§ 3
2) Второй задачей методики физики служит установление
последовательности в изучении учебного материала. Эта после-
довательность, с одной стороны, может определяться методоло-
гическими соображениями (например, изучение форм движения
в последовательности их усложнения, § 1) и, с другой, навыками,
знаниями и развитием учащихся, а также их возрастными осо-
бенностями^ Материал должен быть расположен в такой после-
довательности, чтобы степень трудности нара-
стала постепенно и чтобы сложность того или иного
вопроса в должной мере облегчалась предыдущим
изучением. Одни и те же вопросы могут оказаться различ-
ными по трудности для учащихся в зависимости от последо-
вательности их изучения, а тем более от подготовки к этому
изучению.
3) Третья задача методики — это определение методов или
приёмов наиболее эффективного изучения и усвоения учащимися
учебного материала. Эта эффективность обусловливается, с одной
стороны, глубиной и полнотой изучения и, с дру-
гой, сокращением до возможного минимума затрат труда
и времени на изучение и усвоение.
Методы преподавания физики многочисленны ич разнооб-
разны; рассмотрение их тем более важно, что правильное при-
менение их в весьма значительной степени способствует эффек-
тивности изучения. При этом оказывается, что нельзя пользо-
ваться каким-либо одним методом, но различные вопросы по
физике требуют для лучшего уяснения и усвоения их учащи-
мися то одних, то других методов преподавания (§ 12, 4).
4) Четвёртую задачу методики составляет определение тех
воспитательных мероприятий, проведение которых возможно
и нужно в процессе изучения физики.
5) Пятой задачей методики является определение той мате-
риальной технической базы, которая нужна для преподавания
физики. Уменье оборудовать школьный физический кабинет и
лабораторию и вести их хозяйство служит необходимым условием
для успешной работы преподавателя.
6) Шестой задачей методики физики служит обучение пре-
подавателя в специальнохМ практикуме методике и технике физи-
ческого эксперимента, т. е. создание у него знаний и навыков,
необходимых для проведения демонстрационных опытов* и поста-
новки лабораторных работ.
Это один из важнейших разделов методики физики, так как
эксперимент является основой, на которой строится всё препо-
давание физики в семилетней школе.
7) .Седьмой задачей методики физики служит рассмотрение
вопросов о графическом материале, т. е. рисунках и чертежах
как демонстрируемых, так и воспроизводимых преподавателехМ на
классной доске и учащимися в тетрадях.
§§4-5
13
8) Наконец последней, весьма важной задачей является раз-
работка вопросов методики внеклассных занятий, предпринимае-
мых в углубление и усовершенствование преподавания физики
в классе, а также в воспитательных целях.
Глава вторая
ЗАДАЧИ И СОДЕРЖАНИЕ КУРСА ФИЗИКИ СРЕДНЕЙ
ШКОЛЫ
§ 4. Общие задачи школы-семилетки
Основной задачей школы-семилетки, как и всякой другой
советской школы, является подготовка будущих активных
строителей коммунистического общества, способных укреплять
силу и могущество Советского государства. Эта задача разре-
шается разными способами и приёмами, образующими единое
органическое целое.
Конкретные задачи обучения в школе-семилетке могут быть
сведены к следующим:
1) Усвоение учениками точно очерченного круга системати-
ческих знаний.
2) Создание у учащихся правильного мировоззрения и эле-
ментов диалектико-материалистического мышления.
3) Подготовка к дальнейшему продолжению образования
в средней школе, техникуме, различных профессиональных
курсах и т. п.
4) Сообщение некоторых знаний и навыков, определяемых
Программами и необходимых для практической работы в сель-
ском хозяйстве, промышленности, транспорте и т. п.
Эти задачи соединяют в себе как обучение, так и воспитание.
Однако, само обучение в советской школе должно иметь воспи-
тывающий характер (§§ 10 и 11).
Особенности физики как науки, её определяющая роль как
основы для естественных и других наук и техники придают ей
огромное значение в общем и политехническом образовании.
§ 5. Задачи начального курса физики
Из общей задачи, стоящей перед школой, вытекают и те зада-
чи, которые поставлены* перед преподаванием физики.
Преподавание начальной физики в соответствующей мере
должно:
1) Сообщить знания о самых распространённых, самых важ-
ных для об^щего образования физических явлениях. Эти знания
должны быть элементарны, просты и понятны для учащихся.
Они должны заключать в себе: опытные факты, слова и термины,
14
§ 6
необходимые для их описания; величины и единицы, нужные,
для измерения и для установления связей между фактами в виде
простейших количественных физических законов.
2) Научить: а) пониманию и знанию связи между изучаемыми
физическими явлениями и б) уменью приложить знание этих
законов для объяснения простых явлений, встречающихся
в быту, в природе, в промышленности.
3) Ознакомить учащихся с применениями физики в технике,
в частности военной, сообщив им в ограниченном размере зна-
ние наиболее важных чисто технических подробностей.
4) Развить не только ум ученика, но и до известной степени
его руки, научив его обращаться с физическими приборами
и измерительными инструментами для воспроизведения физи-
ческих опытов и основных измерений, а также сообщить ему
некоторые навыки политехнического характера (§ 10, 4).
5) Показать учащимся возможность, на основе имеющихся
знаний и навыков, производить самостоятельное эксперимен-
тальное исследование и научить пользоваться таким экспери-
ментом в посильных для них случаях.
6) Привить учащимся навыки мышления, которые, развивая
способности к анализу, искореняли бы предрассудки и тради-
ционные нелепости при объяснении явлений природы и подго-
товили бы к усвоению диалектико-материалистического миро-
воззрения.
7) Разрешение этих задач в процессе обучения должно вос-
питывать учащихся (§ 11) в соответствии с общей задачей школы
(коммунистическое воспитание).
Решение всех этих задач, стоящих перед преподава-
нием начальной физики, проводится совместно, на всём
протяжении курса, так как, решая одну из перечисленных
задач, неизбежно приходится в той или иной мере разрешать
и некоторые другие.
Рассмотрение вышеприведённых проблем позволяет определить
как содержание курса начальной физики и последовательность
изложения, так и методы преподавания, т. е. решить основные
задачи методики физики.
§ 6. Содержание знаний учащихся по физике
Рассмотрим, каково должно быть содержание знаний уча-
щихся, успешно прошедших курс начальной физики.
Знания и уменья учащихся по физике складываются из сле-
дующих отдельных элементов:
1) Знание физических фактов (явлений), т. е.
а) знакомство сфактами и уменье описать их и
б) знание устройства аппаратуры, нужной для
воспроизведения явлений, и уменье привести её в действие.
§ 6
15
2) Знание эмпирически устанавливаемых (обнаруживаемых
опытами) отдельных фактов и уменье сделать элементарное
сопоставление причин и следствий, т. е. совершать индуктивное
умозаключение.
3) Знание основных физических понятий и соответствующей
терминологии.
4) Знание формулировок качественны! правил и закономерно-
стей, обобщающих найденные связи. Понимание необходимости
некоторого упрощения и схематизации свойств наблюдаемых
явлений.
5) Уменье выделить в изучаемых явлениях физические вели-
чины и знание приёмов определения их и сравнения.
6) Знание единиц, принятых для измерения величин и приё-
мов их измерения.
7) Понятие о функциональной связи величин, знание коли-
чественных физических законов и выражение их графиком или
формулой.
8) Уменье произвести посильные исследования графика или
формулы, т. е. сделать простейшие дедуктивные умозаключения
или вывести следствия из изученного закона.
9) Уменье самостоятельно рассмотреть явления, анало-
гичные изученным, и решать экспериментальные, качественные
и количественные физические задачи.
10) Знание технических и научных применений изученных
материалов.
11) Понятие о создании, на основе изученных эмпирических
материалов и умозрительных заключений, «учений о тех или
иных явлениях».
12) Понятие об образовании из нескольких «учений» одного
общего принципа или представления, т. е. физической теории.
13) Подготовка к возникновению у учащихся связной фи-
зической картины мира.
Все эти отдельные элементы знаний физики создаются посте-
пенно по каждому разделу физики, исходя сначала из совершенно
конкретных тем, содержание которых указывается программой.
В этих элементах знаний приходится соединять «материальную» и
«формальную» стороны обучения. Далеко недостаточно, чтобы уча-
щиеся только «запомнили», необходимо, чтобы всё изученное было
ими «понято» и «усвоено», в результате чего знания оказались бы
«действенными», т. е. учащиеся умели использовать их в
различных случаях и для разнообразных целей. Элементы знаний
по физике, как это показано в вышеприведённом перечне, должны
постепенно всё более и более расширяться; первоначально изу-
ченные факты одной ^области объединяются с фактами
других областей, создавая шаг за шагом в сознании учащихся
знание науки физики доступного для их возраста размера и глу-
бины. При этом нельзя забывать основного положения, что все
16
§ 7, 1
обобщения возможны только при хорошем усвоении первоначаль-
ных определяющих фактов и что весь процесс прохождения всего
курса должен строиться именно на этом принципе.
Место и взаимоотношение опыта и теории разъяснено в § 7.
В результате изучения курса начальной физики у учащихся
должна складываться, если не сама единая связная физическая
картина мира, то во всяком случае они должны получить пред-
ставление о такой картине.
Конкретное содержание курса начальной физики опреде-
ляется программой школы. Это содержание достаточно полно
раскрыто в методических указаниях, изложенных в §§ 52—111
и кратком обзоре программы (§ 54).
§ 7. Опыт и теория в курсе физики
1. Опыт в курсе физики. В преподавании физики физический
эксперимент играет определяющую роль, являясь основой изло-
жения физики. Особо важное значение имеет эксперимент в курсе
начальной физики при формировании первых и основных поня-
тий. Теория же, вследствие возраста учащихся и малого запаса
их знаний, не может получить такого широкого развития, к* к это
оказывается возможным во втором концентре физики средней
школы, т. е. в 8—10 классах. Однако, было бы совершенно не-
правильно считать, что в 6 и 7 классах учащиеся знакомятся
с физикой только как с экспериментом. Опыты превратились бы
тогда в занимательные фокусы и пустые манипуляции с приборами,
если их содержание не раскрывалось бы разъяснением связи
явлений между собой, т. е. не сопровождалось
бы известными теоретическими предположе-
ниями. На основе же эксперимента производится обобщение
и установление физических положений и законов.
Для всякого обобщения, в первую очередь, необходимо знание
соответствующих фактов, и чем шире и глубже выводимые на
их основе теоретические сведения, тем большим количеством
фактов должны располагать учащиеся.
1) В начале курса физики учащиеся, ранее не изучавшие её,
всё же обладают знанием некоторого количества физических
фактов, почерпнутых ими из их обыденной жизни и при началь-
ном обучении в школе. С некоторыми физическими явлениями
учащиеся оказываются знакомыми настолько, что они становятся
для них привычными, а их объяснения, иногда неправильные,
само собой разумеющимися. Однако, этот жизненный опыт
очень неполон и несистематичен', а объяснения его часто
могут быть совсем неверны. ОбъёхМ и глубина этого жизнен-
ного опыта зависят от окружения учащихся и от постановки
преподавания в начальных классах. С наличием этих сведений
нельзя не считаться, но на них нельзя всецело опираться при
§ 7, 1
17
изучении физики. Кроме того, одних жизненных наблюдений
далеко недостаточно для построения курса физики; по некоторым
же разделам наблюдения могут совершенно отсутствовать.
Поэтому на жизненный опыт учащихся надо смотреть
как на вспомогательный материал; его надо
обязательно привлекать на уроках физики и уточнять,
прибегая к 'повторным наблюдениям в классе при посредстве
эксперимента. Основным же источником фактов служат опыты,
непосредственно воспроизводимые учителем или самими учащи-
мися. При этом, как бы ни были просты физические явления,
всё же их надо обязательно воспроизвести и на основе наблю-
дения их учащимися построить соответствующие объяснения или
обобщения.
2) При всяком опыте, будет ли он поставлен как демонстра-
ционный (показываемый преподавателем) или лабораторный
(выполняемый самими учениками), можно различить три стадии:
а) Ознакомление с аппаратурой, рассмотрение её,
название и описание частей аппаратуры и разъяснение назна-
чения.
б) Осуществление явления или показ самого опыта.
в) В ы в о д ы из опыта, установление связей явлений,
участвующих в опыте.
Первая стадия является подготовительной; в ней производится
объяснение устройства применяемой аппаратуры для того,
чтобы учащийся узнал, при помощи каких средств может быть
воспроизведено данное физическое явление. Назначение и устрой-
ство всех частей применяемой аппаратуры должно быть объяс-
нено; их следует назвать соответствующими терминами. В резуль-
тате преподаватель должен получить полную уверенность, что
с каждым названием у учащихся соединяются совершенно опре-
делённые и правильные представления. Проделывая такую
работу систематически с самого начала обучения, преподаватель
получит полную гарантию, что ученики станут всегда понимать
его при описании опыта и сами будут сознательно его описывать.
Вторая и третья стадии естественно переходят друг в друга
и иногда меняются местами, т. е. преподаватель может преду-
предить о результате опыта до того, как он его воспроизведёт.
Объяснения опыта имеют целью переход от конкрет-
ных «единичных» восприятий тех явлений, которые
в данное время показываются, к абстрактному по-
ниманию. Ученик должен рассматривать опыт, который
он наблюдает, только как пример большого количества
аналогичных опытов, производимых при подобных же условиях.
Объяснения преподавателя должны те восприятия, ко-
торые получаются у учащихся, перевести в понятия, имею-
щие «всеобщий» характер. В частности, в значительном коли-
честве физических опытов нужно бывает выделить в явлениях
2 Е. Н. Горячкин, том I
18
§ 7, 2
особые понятия — величины и найти их соотноше-
ния. Это и будет значить, что ученик не только будет «смотреть»
на опыт, но и «поймёт» его назначение. Таким образом, при фи-
зическом эксперименте элементы абстрактного мышления
неотделимы от непосредственных впечатлений.
В процессе прохождения курса физики всё чаще и чаще в пер-
вую стадию опыта или даже до неё будет входить элемент
«предвидения» результатов опыта. Опыт не должен ста-
виться как бы случайно, наоборот, он должен иметь опре-
делённую цель. Упражнения учащихся в проектиро-
вании опыта или в отыскании вариантов показанного опыта
крайне важны, так как в значительной мере способствуют не
только лучшему усвоению, но и развитию мышления.
В самом начале курса или в начале каждого нового отдела в
течение некоторого периода опыты служат, главным образом, для
накопления фактического материала, но по мере развития темы
сейчас же следует переходить от обдумывания уже проделанных
опытов к задумыванию новых, побуждая к этому самих учащихся.
По мере прохождения курса и ознакомления учеников с боль-
шим количеством экспериментов у них должна вырабатываться
способность «вообразить» себе тот или иной эксперимент по
рисунку или по описанию. Эта способность, имеющая
очень важное значение для облегчения усвоения физики, не
создаётся у учеников сразу. Нельзя все существующие на свете
эксперименты показать и тем более самому проделать; о многих
придётся только прочесть или услышать. Если у учащихся имеется
уже в прошлом знакомство с экспериментом, то они могут «во-
образить» новый, невиданный эксперимент, пользуясь аналогиями.
Это обстоятельство повышает значение первой стадии озна-
комления с экспериментом и делает особо важным показ большого
количества опытов в начале курса физики.
2. Назначение и способы постановки опытов. Из изложенного
в предыдущем параграфе вытекает возможность различной поста-
новки опыта как со стороны техники его осуществления, так и его
использования в процессе обучения физике. При этом надо иметь
в виду, что целевое назначение опыта, сопровождающие его объ-
яснения и внешнее оформление опыта в значительной мере свя-
заны между собой. Прежде чем определить целевое назначение
и способ постановки опыта, следует подчеркнуть неразрыв-
ную связь опыта и теории. Эта связь будет
выяснена при рассмотрении значения теоретического элемента
в процессе обучения физике (§ 8).
Опыты в процессе преподавания можно разделить на три
группы:
а) Опыты для ознакомления с явлениями, например: плавание,
кипение, теплопроводность, конвекция и т. п., или с аппарату-
рой, создающей те или иные физические условия (например,
§ 8, 1
19
рассмотрение действия воздушного насоса, устройства гальвани-
ческого элемента и т. д.).
б) Основные опыты, устанавливающие новые связи между
явлениями, или закономерности, ещё не знакомые учащимся
(например, прогибание упругой плёнки; магдебургские полу-
шария при изучении атмосферного давления; действие электри-
ческого тока и т. д.).
в) Опыты, служащие для вывода следствий из изученной зако-
номерности или показывающие применение закономерности
(например, горение электрической лампочки как следствие тепло-
вого действия тока; водяные насосы; электрический звонок и т. д.).
В связи с приведённой классификацией находятся способы
постановки опытов в процессе обучения, а именно:
а) Опыт ставится для обнаружения того или иного
физического явления как известного, так и незна-
комого учащимся, или для установления закономерностей; при
этом опыт сопровождается такими манипуляциями с аппаратурой
и объяснениями преподавателя, в результате которых учащиеся
получают исчерпывающее представление о явлении
или связи явлений. Преподаватель сам показывает опыт, объяс-
няет его, делает выводы, всецело руководя мыслью учащихся,—
таков распространённый способ обучения физике, который
можно условно назвать «догматическим».
б) Поставив опыт, можно подготовить почву для вывода,
но всё же не делать этого вывода; такая постановка назы-
вается эвристической. Она позволит учащимся самим найти вывод
в посильных для них условиях.
в) Опыт ставится с целью показать те или иные явления без
предупреждения учащихся о том, как будет протекать
явление или идти его объяснение. Наблюдение, объяснение и не-
которые последующие выводы должны по замыслу преподавателя
сделать сами учащиеся, которые таким образом ставятся
в положение исследователей. Такая постановка называется услов-
но исследовательской.
Вопрос о назначении эксперимента и его видах рассмотрен
более подробно в т. II, §§ 1—3. Здесь же следует отметить, что
каждый из пунктов первой и второй классификации самих опытов
и способов их постановки вносит совершенно особые черты в те
объяснения, которые сопровождают опыт, благодаря чему одна
и та же аппаратура, почти одинаково используемая, может быть
применена с различными целями.
§ 8. Элементы физических теорий в курсе начальной физики
1. Физические понятия как элементы научного мышления.
При рассмотрении вопроса об эксперименте в курсе физики (§ 7)
было указано, что смысл показа физических опытов заключается
2*
20
§ 8, 1
не столько в применении той или иной физической аппаратуры
для воспроизведения явлений, сколько в содержании тех объяс-
нений, какие даёт преподаватель ученикам, показывая опыт.
Несмотря на свой элементарный характер, курс начальной
физики не может не содержать некоторых элементов физических
теорий.
1) Первым элементом теории при изучении физики является
введение научных терминов и определений при объяснениях экс-
перимента. Обращая внимание на те или иные наблюдаемые
явления, обозначая их всегда одними и теми же словами, мы уже
имеем дело с элементами научного мышления, с самыми перво-
начальными элементами физической теории.
2) Обычный язык, особенно разговорный, редко-бывает точ-
ным; очень часто слова в их смысловом значении употребляются
одно взамен другого и не имеют точно определённого содержания.
Научный язык, в отличие от разговорного, не допускает такой
неясности смысла любого применяемого слова. Так, на-
пример, в обыденном языке мы очень часто употребляем слово
«вес» с двумя совершенно различными значениями. Иногда под
этим словом мы понимаем ту силу, с которой тело притягивается
к Земле, а иногда — то свойство самого тела, которое является
причиной притяжения. Это свойство в физике определяется тер-
мином «масса» тела, которая проявляется не только как тяготе-
ющая, но и как инертная. В обыденном языке понятию о теплоте
противопоставляется субъективное понятие о холоде; последнее
в науке отсутствует. В физике для степени нагретости тел приме-
няется термин «температура».
Однако, и в науке, по причинам исторического характера, иногда
встречается некоторая «спутанность» терминологии. Примером
того, как иногда термин изменяет своё значение при развитии
науки, может служить значение слова «сила» в таких терминах,
как «сила тока», «силы природы». В первом случае слово «сила»
соответствует понятию «количество», во втором — имеет энер-
гетический смысл.
О возможном расхождении смысла слова в обыденном
и научном языке никогда нельзя забывать при изложении физики.
Преподавателю всегда следует проверять, как учащиеся понимают
научные термины и, даже более того, — общеупотребительные
слова.
3) Определениями научных понятий, с которыми связано
твёрдо установленное содержание, могут быть не только отдель-
ные слова, но и целые фразы или предложения. В этом случае
очень важно не только понимание учащимися существа
дела, но и уменье выразить понятие в грамматически построен-
ном предложении, передающем наблюдаемую на опыте связь
между явлениями.
Так, например, когда говорят: «по проводнику проходит элек-
§ 8, 2
21
трический ток», то в этой фразе учащиеся должны ясно сознавать,
что такое «проводник», что означает Глагол «проходить» в отно-
шении электрического тока, что надо подразумевать под слова-
ми «электрический ток». Эта краткая фраза заключает в себе
очень обширное содержание и является также определённым
сочетанием научных терминов для выражения связи между фак-
тами, изученными на опыте.
2. О процессе формирования понятий. Процесс формирования
понятий у учащихся длителен и 'сложен. Понятие создаётся
отнюдь не сразу, а развивается лишь постепенно. Поня-
тие, возникающее у учащегося в своём первоначальном виде,
обычно является лишь некоторым приближением к действитель-
ному его содержанию и в известной мере суженным или односто-
ронним. Затем по мере увеличения наблюдений над физическими
явлениями понятие уточняется, расширяется,
и, наконед, только после определённого числа этих наблюдений
и некоторого периода мышления в сознании учащихся вскры-
вается основная сущность понятия.
1) В начальном курсе физики введение понятий и окончатель-
ное формирование их производится на основе наблюдений над
физическими явлениями, т. е. на основе опытов. Для построения
научных понятий по физике характерно допущение некоторого
упрощения наблюдаемых явлений, иными словами, извест-
ная «идеализация». Из многочисленных чувственных впечатле-
> ний, возникающих при наблюдении физических явлений и прибо-
ров, применяемых для воспроизведения последних, для образо-
вания понятия нужны далеко не все, а только некоторые строго
определённые черты. Отбор этих основных характерных черт для
выявления сущности понятий и представляет из себя упрощение
или идеализацию.
Чтобы показать, насколько сложным для учащихся является
возникновение у них понятий, приведём такие примеры:
Ученик наблюдает явления, происходящие около проводника,
который присоединён к гальванической батарее; из этих наблюде-
ний у него должно образоваться понятие об электрическом токе.
Ясно, что представления, возникшие в сознании ученика
в результате этих наблюдений, немногочисленны и недостаточны,
чтобы на основании их могло возникнуть сразу понятие об элек-
трическом токе. Это понятие станет формироваться постепенно
и сформируется (и, кстати сказать, не в полной, а лишь в изве-
стной мере) только после изучения всего курса электричества.
Учащийся наблюдает нагревание различных тел в различных
условиях. Он видит, что одни тела при равенстве других условий
нагреваются быстрее других. Опыт работы в школе показывает,
что необходимо значительное число этих наблюдений, отлича-
ющихся разнообразием, чтобы у учащегося могли создаться пра-
вильные понятия о количестве теплоты, теплоёмкости и удельной
22
§ 8, 2
теплоёмкости и установиться ясные представления об отличии
этих понятий от температуры. Добиться же правильности этих
понятий совершенно необходимо, так как они в связи с по-
нятием температуры должны составить одну систему понятий,
позволяющую создать некоторое общее учение о тепловых явле-
ниях, некоторую «теорию» тепловых явлений, объединяющую
наблюдаемые факты нагревания различных тел.
2) Рассмотрим опять некоторые примеры с целью раскрыть
дальнейшие стадии образования элементов физических теорий.
На основании ряда наблюдений, получаемых при опытах, можно
определить, что называется электрическим током. Можно ска-
зать: «По проводу течёт электрический ток, если провод нагре-
вается», или «по проводу течёт электрический ток, если магнитная
стрелка, помещённая вблизи провода с током, отклоняется от
своего первоначального положения». Следовательно, в физике
понятия получаются в результате определённых наблюдений
над происходящими явлениями. Но это только самая первая
стадия физической теории, за которой следуют дальнейшие.
Так, понятие о количестве теплоты приобретает в дальнейшем
смысл некоторого особого вида энергии; электрический ток рас-
сматривается как движение «электричества». Наконец, может
быть ещё более широкое обобщение, которое в теплоте выразится
в представлениях о движениях молекул в нагретом теле, а в элек-
трическом токе—в виде представления о движении в проводнике
элементарных электрических частиц — электронов.
Так теоретическое представление о явлениях, наблюдаемых
при опытах, всё более и более расширяется; однако оно всё же
остаётся некоторым «упрощением» действительности, имею-
щейся в реальном физическом явлении.
Преподавателю следует обратить самое серьёзное внимание
прежде всего на твёрдое обоснование основных понятий при по-
мощи непосредственных опытов и восприятий их учащимися
и не упускать из вида постепенность образования связей между
наблюдаемыми явлениями. Кроме того, необходимо производить
проверку, насколько понятия правильно усвоены учащимися.
Нельзя допускать, чтобы ученик при рассуждениях пользо-
вался понятиями, корни или происхождение которых ему н е
вполне ясны. В случае, если бы преподаватель заметил
этот отрыв теории от практики, необходимо повторное обращение
к опыту, с новым, в случае надобности, его толкованием.
G другой стороны, нельзя думать, что теоретические представ-
ления могут быть «открыты» преподавателем и его учениками
самостоятельно на уроках физики только с помощью тех экспе-
риментов, которые показаны в классе или произведены учениками
на лабораторных работах. О физических теориях ученик узнаёт
из рассказа преподавателя, причём изложение часто может иметь
почти догматический характер.
§ 8, 3 23
Однако, у ученика должна быть полная уверенность,
что если ему и не сообщается всей цепи фактов и умозаключений,
которые необходимы для установления определённых теорети-
ческих положений, то это только оттого, что такой путь чересчур
долог и сложен и что такая цепь положений, исчерпывающе до-
казанных экспериментом, установлена наукой.
В этом случае догматическое изложение не является вредным
и не будет приучать ученика к догматическим приёмам мышления.
Конкретные вопросы методики введения понятий рассмотрены
в методических указаниях к программе (§§ 52—111).
3. Физические теории в курсе начальной физики. Мы рас-
смотрели те элементы физической теории, которые связаны с объ-
яснением эксперимента и введением основных понятий, так как
именно эти элементы находят себе « значительное применение
в начальном курсе физики. Однако, собственно под физической
теорией обычно подразумеваются гораздо более отвлечённые
и широкие обобщения экспериментальных фактов.
В начальном курсе физики сравнительно глубокое изучение
физических теорий* находит себе место только по отношению
к понятию энергии. Именно это всеобъемлющее учение современ-
ной физики должно быть основой той физической картины мира,
к образованию которой учащиеся должны быть подведены в ре-
зультате прохождения всего курса начальной физики. О том, как
это может, быть достигнуто, сказано в методических указаниях
по отдельным темам программы (§§ 52—111).
Вопрос о введении в, курс начальной физики молекулярно-
кинетической и электронной теорий, вернее их элементов, нельзя
считать окончательно разрешённым. В последние годы программа
различно решала этот вопрос для курса семилетней школы. Нам
представляется ясным, что включение элементов этих теорий
является совершенно необходимым по следующим при-
чинам:
1) Мощное развитие современной науки и техники и их бурный
рост в нашей стране социализма требуют от общеобразователь-
ной школы, чтобы учащиеся, оканчивающие её, имели хотя бы
некоторые представления о строении вещества, т. е. располагали
понятиями о молекуле, атоме и его главных слагающих
частях — ядре и электронах. Разрешение этой задачи
возможно совместными усилиями преподавателей физцки и химии.
Особенно это становится важным «на сегодняшний день», в связи
с открытием использования внутриатомной энергии.
2) Введение элементов молекулярно-кинетической и электрон-
ной теорий будет способствовать в некоторых случаях облегчению
установления связей между явлениями. Основное же значение
элементов этих теорий заключается в том, что учащиеся в целом
ряде случаев получают объяснение физической сущ-
ности изучаемых явлений. В качестве примеров достаточно
24
§ 9, 1
указать явления: сцепления, давления газа, плавления, испаре-
ния, кипения и т. п. Кроме того, некоторые понятия, как, напри-
мер, температура, количество теплоты и пр., получают определе-
ния по существу, а не только формальные. Элементы электронной
теории значительно упростят введение понятий о заряде, силе
тока, сопротивлении и т. п. и свяжут эмпирически установленные
факты в определённую систему.
Вопрос о методике введения и использования молекулярно-
кинетической и электронной теорий изложен ниже в методических
указаниях по темам программы (§§ 69, 76 и 88).
§ 9. Элементы истории физики и техники в преподавании
физики
1. Значение истории физики при её преподавании. Английский
философ Бэкон говорит: «Знание должно быть внедрено тем
путём, которым оно было открыто».
На первый взгляд может показаться весьма заманчивым в про-
цессе преподавания начальной физики вступить именно на этот
путь, подводя учащихся в каждом отдельном случае к знанию
через изучение сначала первоначального открытия и затем даль-
нейшей эволюции экспериментальных исследований и взглядов
на данное явление. Для этого пришлось бы прежде всего знакомить
не только с первоначальным экспериментальным фактом, но и рас-
суждениями учёного, впервые открывшего явления, в той форме,
как он их высказывал.
Однако, значение того или иного открытия оказывалось не
всегда ясным как для современников, так и для самого учёного.
Так, например, открытие Гальвани не было правильно по-
нято и оценено не только современниками, но и самим учёным.
Гальвани обнаружил возникновение электризации при
соприкосновении разных металлов, но не сумел надлежащим об-
разом развить своё открытие. Движение мельчайших частиц,
открытое в 1827 г. Броуном, получило объяснение через
50 лет и приобрело значение одного из основных физических
явлений только в 1907—1910 гг., после работ Эйнштейна,
Перрена и Смолуховского. Галилей на опы-
те убедился в тяжести воздуха, накачивая воздух в сосуд
и взвешивая его; однако, он не мог полностью понять значение
давления воздуха для действия водяных насосов.
Таких примеров можно привести много. Поэтому изложение
самим учёным своего открытия и высказанные им объяснения не
всегда оказывались правильными. Изучение же отвергну-
тых современной наукой положений не может иметь
места в преподавании начальной физики.
Кроме того, история показывает, что наука идёт к познанию
истины далеко не всегда прямым путём. Для развития науки
.§ 9, 2
25
характерно «зигзагообразное» приближение к истине, иногда со
значительными уклонениями с прямого пути. Судьба Многих
физических гипотез была такова, что вновь открываемые факты
заставляли в лучшем случае перестраивать их, а то и вовсе отбра-
сывать, заменяя новыми. К числу таких гипотез, например, от-
носятся учения о невесомых жидкостях: «теплороде», электри-
ческих и магнитных жидкостях и др.
Если в преподавании идти непосредственно теми сложными
путями, которыми то или иное представление о явлениях внед-
рялось в систему науки, то учащиеся должны были бы без боль-
шого смысла тратить силы и время на изучение всего этого из-
вилистого пути.
Прошлое науки становится более ясным и простым, если на
него смотреть с точки зрения её достижений. Таким образом, уже
на основании приведённых соображений положение Бэкона
оказывается далеко не всегда верным. Наконец, кроме указанных
принципиальных соображений, изучение физики через её исто-
рию оказывается невозможным ввиду крайней ограниченности
времени.
Основным назначением включения в преподавание элементов
истории физики являются открывающиеся при этом возможности
показать учащимся, как эволюционировали современные науч-
ные взгляды с той целью, чтобы научные истины не казались
установленными раз и навсегда в том виде4, как их изучают.
Наука живёт, изменяется, растёт, и показать
это развитие крайне важно для подготовки учащихся к пони-
манию диалектического материализма. Именно
с этой целью элементы историзма вводятся в изучение основ
не только физики, но и других наук.
Правильную историческую перспективу учащиеся могут по-
лучить только в том случае, если известный этап в истории
физики или техники будет изложен им достаточно подробно и кон-
кретно.
Отказываясь от полного и систематического исторического
изложения физики, следует ограничиться рассмотрением истори-
ческих вопросов по отношению к некоторым темам, наиболее
для этой цели подходящим (§ 9, 2).
История физики и техники может с большой пользой служить
предметом внеклассных занятий в физических кружках и темой
внеклассного чтения учащихся (§ 9, 3).
2. Историческая тематика в основном курсе. В курсе физики
для 6 и 7 классов развитие науки рационально показать в сле-
дующих случаях:
1) История установления метрической системы мер. Замена
старых национальных мер со сложным отношением (сажень =
3 аршинам, аршин = 16 вершкам и т. д.) интернациональными
с десятичным подразделением.
26
§ 9, 2
2) История открытия атмосферного давления Галилеем,
его учениками Торичелли и Вивиан и, Отто Ге-
рике и Паскалем.
3) История техники передвижения тяжести, водяных двига-
телей ит. п. в древности и средние века в связи с распространением
простых механизмов.
4) История изобретения паровой машины от греческого инже-
нера Г и е р о н а через работы Папена, Ньюкомена
к Ползунову и Джемсу Уатту.
Рис. 1. Вид одной из первых колхозных электростанций.
5) История открытия атмосферного электричества (Франк-
лин, РихманиЛомоносов).
6) История открытия гальванического элемента и электриче-
ского тока (Гальвани, Вольта, Петров, Деви).
7) История открытия электромагнитной индукции М. Ф а< р а-
д е е м.
8) Отдельные вопросы из истории электротехники, где
особенно ярко можно показать огромное значение работ русских
учёных для науки и техники:
Электрическое освещение (Петров, Яблочков, Лодыгин) (§ 99, 2).
Телеграф (Шиллинг, Якоби) (§ 100, 7).
Электродвигатель (Якоби) (§ 101, И).
Электрогенератор (Ленц) (102, 7).
з
27
Передача электрической энергии на расстояние (Яблочков,
Усагин, Доливо-Добровольский) (§ 103, 7).
История электрификации в Советском Союзе (рис. 1 и 2
(§ ЮЗ, 6).
Кроме перечисленных исторических сведений, весьма важным
является ознакомление учащихся с биографическими сведениями
о наиболее замечательных учёных. Более подробному изучению
подлежат биографии Архимеда, Галилея, Л о м о-
Рис. 2. Вид машинного зала одной из гигантских электро-
станций (Днепрогэс).
носова и Фарадея, как наиболее ярких представителей
различных и притом характерных эпох в истории науки.
3. Историческая тематика на внеклассных занятиях. В допол-
нение к основному курсу физики для изучения при внеклассной
работе (кружки по технике) может быть рекомендовано рассмот-
рение следующих вопросов:
1) История жилища.,
2) История корабля и парохода.
3) История воздухоплавания.
4) История двигателя внутреннего сгорания и автомобиля.
5) История железнодорожного транспорта (рис. 3).
6) История источников света (лучина, масло, газ, керосин^
электричество).
7) История трамвая и электрической железной дороги.
Рис. 3. Монтаж рисунков из журналов по истории паровоза, выполненный в школе.
§ 4
29
8) История звуковоспроизведения и звукозаписи.
9) История оптических инструментов и т. п.
Из области военной техники важны следующие темы:
10) История огнестрельного оружия.
11) История подводной лодки.
Изучение всех этих тем, помимо исторических сведений, при-
ведёт к расширению и углублению знаний учащихся по физике.
Особого внимания заслуживают рассказы о русских учёных и
изобретателях и о судьбе как их самих, так и работ их в условиях
дореволюционной России. К числу таких людей принадлежат:
Ломоносов, Ползунов, Петров, Яблочков,
Лодыгин, Кибальчич, Попов, Циолковский
и др.
Благодаря чрезвычайному обилию имён иностранных учёных,
упоминаемых при изучении физики, у учащихся может возникнуть
превратное представление о том, что наука физика создавалась
трудами только одних западноевропейских учёных, без участия
русских. G этим надо решительно бороться, показывая на кон-
кретных примерах, сколько замечательных открытий было сде-
лано именно русскими учёными. Одни из этих открытий оказали
непосредственное влияние на развитие мировой науки вообще,
другие были позднее вновь самостоятельно обнаружены иност-
ранными учёными, так как в условиях царской России с её пре-
клонением перед западноевропейской наукой труды русских
учёных в подавляющем большинстве случаев не получали долж-
ной моральной и материальной поддержки и должного обнародо-
вания. Анекдотично, но факт, когда правящая клика с удивле-
нием узнавала о крупной значимости некоторых работ русских
учёных из иностранных источников. Наконец, крупнейшие
русские изобретения становились известными заграничным учё-
ным и бессовестно выдавались ими за свои собственные. Прямая
обязанность преподавателя физики, воспитывающего советских
патриотов, об изложенном ставить в известность учащихся и
систематически при прохождении каждой из тем, поскольку это
оказывается возможным, знакомить с работами русских учёных.
Конкретные положения по этому поводу приведены в методиче-
ских указаниях (§§ 52—111).
Истории русской физики и техники рационально посвятить
специальные внеклассные занятия. В связи с этим в т. III, §§ 2, 7,
приведён план занятий кружка: «Русские электротехники XVIII
и XIX веков».
4. Методика введения’исторического материала. Классные за-
нятия на указанные темы (раздел 2) по истории физики и техники
могут служить не только введением к изучению соответствующих
вопросов физики, но и образовать органическую связь с изложе-
нием последних. Задачу преподавания нельзя считать выполнен-
ной, если сообщение исторических сведений приобретёт характер
30
§ 9, 4
изложения, обособленного от вопросов физики, подлежащих
изучению. Необходимо, чтобы история прежде всего помогала
учащимся уяснить, как возникновение и решение некоторых на-
учных проблем определялось задачами практической жизни.
К числу таких наиболее ярких примеров относятся: введение мет-
рической системы (развитие торговых международных отношений);
изобретение паровой машины («универсальный двигатель») и др.
Кроме того, введение исторического материала должно быть
сделано так, чтобы оно отнюдь не усложняло, а, наоборот, упро-
щало уяснение учащимися сущности изучаемого вопроса физики.
В целях удовлетворения этих обоих требований и сделан
приведённый выше (в разделе 2) подбор тем исторического харак-
тера. Конкретные указания по методике изложения исторического
материала приведены в методических указаниях.
При изложении исторических вопросов следует руководство-
ваться ещё следующими положениями:
1) Открытия в физике и изобретения в технике нужно сопо-
ставлять с другими событиями всемирной и русской
истории. Надо пытаться дать представление о той общественной
среде, в которой это открытие или изобретение произошло.
2) Для этих сопоставлений можно использовать сведения уча-
щихся по отечественной и всемирной историй. Хронологические
даты следует давать не только от принятой эры, но и указывая
период времени, прошедший с тех пор. Так, например, говоря об
открытии закона Архимеда, нужно не только указать, что Архи-
мед жил с 287 до 212 г. до н. э., но и сказать, что он жил примерно
(250-|-1947), или более 2200, лет назад.
3) Весьма важно обращать внимание учащихся на герои-
ческий эпос научных открытий, на замечательные черты в био-
графии учёных (юность М. Фарадея, биография Ломоно-
сова, «отречение» Галилея, опыты Г е р и к е на площади
города, и т. д.). При рассказе надо стремиться, чтобы замечательные
учёные вставали перед учащимися, как живые люди с их инди-
видуальными характерами, как бойцы за научное знание. Следует
всячески способствовать, чтобы ученики стремились п о д р а-
ж а т ь настойчивости учёных, их энтузиазму, заражались пафосом
научной работы.
4) Не следует забывать о некоторой ценности исторического
«анекдота», т. е. не совсем достоверного факта, в форме корот-
кого, выразительного и занимательного рассказа. Эти рассказы
иногда больше доходят до учеников и лучше запоми-
наются, чем более отвлечённые и сложные исторические сопостав-
ления. Эти рассказы хорошо передают иногда конкретную исто-
рическую действительность, а иногда те впечатления, которые
о давнопрошедших событиях сложились в памяти последующих
поколений. К числу таких «анекдотов» относится, например,
рассказ об Архимеде, якобы открывшем свой закон, ку-
§ 9, 4
31
паясь в ванне, и затем побежавшем по улицам Сиракуз, крича:
«Эврика» (Нашёл!); рассказ о Галилее, топнувшем ногой
после отречения и воскликнувшем: «А всё-таки вертится», и других.
5) Повышению интереса учащихся и оживлению изложения
способствует также приведение отрывков из подлин-
ных сочинений классиков науки и некоторых других доку-
ментов.
Характерным примером таких отрывков могут служить вы-
держки из письма (26 июля 1753 г.)М. В. Ломоносова пре-
зиденту Академии наук
Шувалову:
«Однако, пока куша-
нье на стол ставили,
дождался я нарочитых
Електрических из про-
волоки искор, и к тому
пришла жена моя и
другие; и как я, так
и оне безпрестанно до
проволоки и до при-
вешенного прута доты-
кались, за тем, что я
хотел иметь свидетелей
разных цветов огня,
против которых покой-
ный Профессор Рихман
со мною споривал. Вне-
запно гром черезвычай-
но грянул в то самое вре-
мя, как я руку держал
у железа и искры тре-
щали. Все от меня прочь
побежали. И жена просила, чтобы я прочь шол. Любопытство
удержало меня ещё две или три минуты, пока мне сказали, что
щти простынут, а при том и Електрическая сила почти
перестала. Только я за столом просидел несколько минут,
внезапно дверь отворил человек покойного Рихмана, весь в сле-
зах и в страхе запыхавшись. Я думал, что его по дороге кто-ни-
будь бил, когда он ко мне был послан; он чуть выговорил: «Про-
фессора громом зашибло»...
6) Следует учитывать особую ценность демонстрации фотогра-
фий и рисунков сподлинных исторических памятников и документов.
Эти демонстрации в значительной мере помогают учащимся полу-
чить представление об исторической эпохе и условиях жизни и ра-
боты учёных. К числу таких исторических документов относятся,
например, рисунки и картины: водяного барометра Паскаля; маг-
дебургских полушарий Отто Герике (рис. 4); шара Монгольфье;
32
§9, 5
перевозки Гром-камня (рис. 5); паровых машин Ползунова и
Уатта; паровозов (рис. 3); смерти Рихмана (рис. 6)1; Вольта,
демонстрирующего свой столб Наполеону, и т. п. Поставленную
задачу решают также беллетристические произведения на исто-
рические темы. Кроме того, в тех же целях необходимо показы-
вать хорошие портреты учёных1 2.
7) Исторический элемент должен найти особенно большое
место во* внеклассной работе и в чтении учеников.
Ученики могут на занятиях кружка подготовить рассказ о био-
Рис. 5. Перевозка «Гром-камня» для постамента памятника императору
Петру Великому.
графин учёного, перерисовать его портрет в большом размере для
украшения физического кабинета.
В отдельных случаях можно научные события представить на
сцене, драматизировать. Такое мероприятие применялось не-
которыми преподавателями и давало благоприятные результаты.
5. Литература по истории физики. Наиболее полезными для
преподавателя являются следующие основные пособия по истории
физики:
I. Лакур и Аппель, Историческая физика, пер.
с нем., 1-е изд., 1908, стр. 432+435.
1 Картина «Смерть Рихмана» грешит в отношении исторической истины
(Ломоносов при смерти Рихмана не присутствовал, производя подобные
же опыты отдельно), но ценна тем, что даёт яркое представление о траги-
ческой гибели учёного.
2 Портреты учёных, приводимые в учебниках, являются нередко зна-
чительно искажёнными.
§9, 5
33
История физики изложена по отделам физики, что в значи-
тельной мере упрощает преподавателю пользование книгой. Осо-
бая часть посвящена истории астрономии. При пользовании
дореволюционным изданием (1908 г.) книги следует иметь в ви-
ду, что её некоторые идеологические положения не соответствуют
диалектико -материалисти-
ческому мировоззрению.
II. Ф. Розенбергер,
История физики, цер. с
нем., под ред. И. Сечено-
ва. Часть первая, История
физики в древности и в
средние века, 1934, стр.
142. Часть вторая, Исто-
рия физики в новое время,
1933, стр. 342. Часть
третья, История физики
за последнее XIX столе-
тие, вып. I — до 1840 г.,
1935, стр. 302: вып. II —
до 1880 г., 1936, стр. 44.
Книге немецкого авто-
ра предпослано весьма
обстоятельное предисловие
С. Ф. Васильева, где дана
подробная оценка книги
с точки зрения современ-
ной советской историче-
ской науки и указано то
критическое отношение, с
каким читатель должен по-
дойти к высказываниям
автора. С. Ф. Васильев Рис. 6. Смерть Р и х м а я а.
отмечает положительные
качества книги, называя её одним из наиболее серьёзных и
капитальных общих исследований истории эволюции физики.
Автор довольно правильно указывает основные вехи в про-
цессе эволюции физики и знакомит с ходом развития физического
мышления. К достоинствам книги редактор относит решение ав-
тора провести через всю книгу одну общую принципиальную
точку зрения, показывающую зависимость развития физики от эво-
люции общего научного философского мировоззрения. Редактор
видит основное положение автора ясно и полно выраженным
в следующих его словах: «Идеал физики заключается в сочетании
опытного исследования, математики и философии. Там, где
тот или другой метод преобладает над остальными, в развитии
рано или поздно замечается застой. Но когда эти три фактора со-
3 Е. Н. Горячкин, том I
34
§ 9, 5
единяются в должном соотношении в одном человеке, появляется
гений, создающий новую эпоху в истории науки».
Современный читатель должен всегда помнить о тех недостат-
ках, очень существенных, какими обладает произведение
Розенбергера. Автор далёк от марксистского подхода к истори-
ческому исследованию и, конечно, не создаёт материалистического
понимания исторического развития физики. Все социальные ус-
ловия, направляющие ход развития научных знаний, автором
игнорируются. Часть материала, написанного более 60 лет назад,
устарела. К этому следует добавить, что исследование доведено
лишь до 80-х годов XIX в.
III. К у д р.я в ц е в, История физики (в двух томах), т. I —
От античной физики до Менделеева, Учпедгиз, 1948.
IV. С. Я. Лурье, Архимед, изд. Академии наук СССР,
1945, стр. 272.
Автор даёт яркую характеристику Архимеда не только как
учёного и мыслителя, но и как гражданина и патриота. Осо-
бая же ценность книги заключается в разборе научного наследия
Архимеда.
V. Ф. В е й т к о в, Летопись электричества, Госэнергоиздат,
изд. 2-е, 1946, стр. 319.
Книга излагает в самой популярной форме историю развития
знаний об электричестве, начиная с Фалеса Милетского и
кончая открытиями наших дней. По характеру изложения книга
предназначена для учащихся. Автор в погоне за беллетристиче-
ской формой изложения и занимательностью строит всё изложе-
ние на анекдотах и на диалогах, будто бы происходивших в
действительности, но при таком способе передачи исторического
материала автор допускает неточности, вольную трактовку исто-
рической обстановки, неверную характеристику действующих
лиц. Всё это сильно снижает достоинства книги, в общем заду-
манной хорошо. Все отмеченные многочисленные недостатки
бросаются в глаза специалисту и останутся незамеченными ря-
довым читателем, который прочтёт книгу с болышш интересом.
Большое внимание авт^р уделяет характеристике работ русских
электриков и учёных, а также излагает историю электрификации
нашей страны. Книга содержит в себе значительное количество
интересных иллюстраций и портретов.
VI. И. И. Р у д о м е т о в, Русские электротехники, Госэнер-
гоиздат, 1947, стр. 128.
Книга состоит из 18 кратких очерков жизни и деятельности
русских электротехников, начиная с Ломоносова
(1711—1765) и кончая Долив о-Д обровольским
(1862—1919).
Заслуги некоторых из деятелей окажутся неизвестными ши-
рокому кругу читателей. Книга в популярном изложении отчёт-
ливо передаёт громадную, но мало ещё изученную роль русских
§ 5
35
электротехников в деле практического применения электрических
явлений. Преподаватель найдёт в книге много материала для спра-
ведливой оценки заслуг русских учёных и для воспитания патрио-
тизма среди учащихся.
VII. Лев Гумилевский, Железные дороги, Трансжел-
дориздат, 1946, стр. 459.
В книге содержится история железнодорожного транспорта,
но при этом главным образом русского. Изложение ведётся в бел-
летристической, занимательной форме в виде отдельных рассказов
об открытиях и изобретениях в железнодорожном транспорте.
Большое внимание уделяется биографиям, личности и деятель-
ности исследователей и изобретателей в деле создания, развития
и усовершенствования железных дорог, вплоть до их современ-
ного состояния. Книга обильно и достаточно хорошо иллюстри-
рована.
VIII. К. Е. В е й г е л и н, Очерки по истории лётного дела.
Книга первая. От ковра-самолёта к воздушному флоту, Оборон-
гиз, 1940, стр. 458.
В этой книге охвачен период с древнейших времён до войны
1914—1918 гг. и затронуты все стороны и средства, позволяющие
человеку летать в воздухе: воздушные шары, управляемые аэро-
статы, дирижабли, парашюты, планёры, самолёты. Автор стре-
мится показать, как человечество, используя все доступные ему
технические возможности, всегда неуклонно старалось осуществить
вековую мечту — летать в воздухе. Автор даёт яркую картину
постепенного завоевания воздуха и особенно останавливается на
деятельности лиц, которые проявили беззаветную преданность
делу и готовность пойти на любую жертву в поисках новых дости-
жений в способах летания. Книга написана понятным и ярким язы-
ком и не требует какой-либо особой подготовки, поэтому доступна
для учащихся средней школы. Снабжена многочисленными иллю-
страциями, прекрасно исполненными.
IX. Лев Гумилевский, Русские инженеры, «Молодая
гвардия», 1947, стр. 446.
«Книга цосвящена очень важной и актуальной теме о высо-
ком достоинстве русской научно-технической мысли, о смелой
творческой инициативе в инженерном деле, столь присущей дея-
телям русской техники в прошлом и настоящем. В форме жи-
вого и художественного повествования, на примерах жизни и
деятельности выдающихся русских инженеров различных исто-
рических эпох автор показывает широту и размах, глубину и
тонкость русской инженерной мысли, шедшей во все времена в
первых рядах мировой техники и во многих основных отраслях
опередившей западноевропейскую инженерию. Читатель увидит
в книге величину, значение, а часто и тяжесть инженерной ра-
боты, узнает горечь поражений и радость побед». (Из предисло-
вия к книге, написанного академиком И. П. Бардиным.)
3*
36
§ 9. 5
X. В. В. Данилевский, Русская техника, Ленинград, 1947.
стр. 484.
Материал по истории техники, изложенный в книге, обнимает
длительный период — от древней Руси до конца XIX в. и раз-
бит на следующие темы: 1) Русский металл. 2) Горнозаводская
техника. 3) Русская механика. 4) Машины и машиноведение.
5) Русская технология. 6) Гидросиловые установки. 7) Русский
свет. 8) Промышленная электроэнергетика. 9) Русские крылья.
10) Народ-техник. При создании своей книги автор пользо-
вался «письменными и вещественными историческими источни-
ками, изученными им в архивах, книгохранилищах, музеях, а
также непосредственно на местах, где происходили те или
иные знаменательные события в истории русской техники».
Преподаватель физики найдёт в книге обильный и ценный ма-
териал.
XI. Значительный интерес представляют книги из серии «Жизнь
замечательных людей», содержащие биографии и популярные ха-
рактеристики научной деятельности учёных и изобретателей.
Книги могут быть использованы для чтения учащимися; осо-
бую же пользу они принесут преподавателю при подготовках его
к урокам.
В этой серии имеются биографии:
1. Ф. Араго, Биографии знаменитых астрономов, физиков и
геометров, 1859.
2. А. Бачинский, Характеристика Н. А. Умова как учё-
ного, как мыслителя и как человека, 1926.
3. И. И. Б о р г м а н, П. Н. Лебедев, СПБ, 1912.
4. В. Г о л у б е в, Н. Е. Жуковский (1847—1921), 1941.
5. В. Л. Грановский и др., Герман Гельмгольц,
1930.
6. Л. Г у м и. л е в с к и й, Н. Е. Жуковский, 1943.
7. П. Забаринский, Ампер, 1938.
8. В. Кокосов, Михаил Фарадей, 1935.
9. П. П. Лазарев, П. Н. Лебедев, 1935.
10. В. И. Лебедев, Великие физики, 1935.
11. В. Лебединский, Вильям Томсон — Лорд Кельвин
(1824-1887), 1934.
12. Н. Н. М а р а к у е в, Ньютон, его жизнь и труды.
13. Я. В. А б р а м о в, М. Фарадей, 1832.
14. М. И. Радовский, Вениамин Франклин, 1941.
XII. Статьи .в журнале «Физика в средней школе»:
Кацнельсон, Роберт Майер, 1938, № 2.
Кацнельсон, К трёхсотлетию классической работы
Галилея, 1938, № 4.
Ф а й н б о й м, Петр Николаевич Лебедев, 1939, № 1.
Ф а й н б о й м, Николай Егорович Жуковский, 1939, № 3.
Шишаков, К истории барометра, 1939, № 3.
§ 10, 1 — 2
37
Магнитов, К истории полёта, 1939, № 5.
Радовский, Томас Альва Эдисон, 1939, № 6.
Радовский, Открытие электромагнитной индукции,
1940, № 5.
Радовский, Изобретение электромагнитного генера-
тора, 1941, № 3.
Литературу о русских электриках (Ломоносов, Рихман, Пет-,
ров, Шиллинг, Якоби, Ленц, Яблочков, Лачинов, Лодыгин,
Доливо-Добровольский, Усагин, Попов и др.) см. в т. III,
? 2, 7.
§ 10. Политехническое образование и задачи преподавания
физики
1. О задаче политехнического образования. Ознакомление
«с основными принципами всех процессов производства» невоз-
можно без изучения основ различных наук. «Всякая попытка
оторвать политехнизацию школы от систематического и проч-
ного усвоения наук, особенно физики, химии и математики...
представляет собою грубейшее извращение идеи политехниче-
ской школы». (Постановление ЦК ВКП(б) от 25/VIII 1932 г.)
Таким образом, путь к действительному ознакомлению с основ-
ными принципами производства, т. е. к действительному поли-
техническому образованию, лежит через систематическое изу-
чение ряда основ наук, в том числе и физики. Следовательно,
изучение основ науки физики само по себе уже является частью
политехнического образования.
Важно отметить также, что политехническое образование
далеко не ограничивается пределами школы-семилетки, но про-
должается в 8—10 классах и далее в вузе. Поэтому по отношению
к школе-семилетке правильнее говорить не о политехническом
образовании, а о некоторой части этого образования, т. е. об
элементах политехнического образования.
2. Иллюстративная роль техники. Развитие техники и её
значение в современной жизни оказывают своё влияние на по-
строение системы курса физики в школе. Действительно, ряд
вопросов физики приобретает актуальное значение благодаря
важности применения их в технике, и поэтому их приходится
вводить в курс физики. Некоторые вопросы техники, или, вернее,
технической физики, прочно вошли в систематический курс,
отчасти оказывая влияние на самую систему изложения физики.,
К числу таких вопросов относятся, например, насосы, воздухо-
плавание, машины-двигатели, электрификация и др.
Таким образом, современная программа курса физики в школе-
семилетке, являясь строго систематической, включает ряд раз-
делов, посвящённых вопросам техники.
В основном вопросы техники вводятся в следующих це-
лях:
38
§ 10, 3
1) Иллюстрирование физических законов и положений при*
мерами из различных областей техники, чтобы показать исполь-
зование физики для целей практики и тем самым способствовать
лучшему изучению физики.
2) Разбор некоторых технических примеров, облегчающих
установление физических закономерностей.
Подбор вопросов техники определяется принятой целевой
установкой: на конкретных примерах установить связь
между физикой — наукой и техникой и показать применение
физики и её значение для техники. Рассмотрение технических
примеров приводит к тому, что физические законы и положения
постепенно теряют для учащийся свою «отвлечённость» и приоб-
ретают смысл действенного средства для подчинения человеку
окружающей природы.
Можно сказать, что изучение почти каждого из вопросов
физики сопровождается или же заканчивается рассмотрением
вопросов техники.
Приведём еще несколько примеров из различных отделов
физики:
Давление твёрдого тела — лыжи, танк, трактор.
Жидкости — гидравлический пресс, водопровод, канализа-
ция, артезианский колодец, шлюзы, водолазное дело, плавание
судов и подводная лодка, подъём затонувших судов, применение
поплавков и т. п.
Газы — насосы, пневматический тормоз, альтиметр, аэро-
стат, дирижабль и т. п.
• Не меньшее, если не большее количество технических мате-
риалов содержат в себе и все другие отделы курса физики. Под-
робные указания по данному вопросу приведены в методических
указаниях (§§ 52—111).
3. Способы ознакомления с техникой. Сообщение политехни-
ческих знаний на уроках физики осуществляется различными
способами.
1) Наиболее часто применяемым способом является соответ-
ствующий рассказ самого преподавателя, сопровождаемый
демонстрацией дополнительных физических опытов и различных
учебных пособий. Физические опыты ставятся в том случае,
когда они способствуют объяснению того или иного технического
вопроса. Применяемые учебные пособия состоят из диаграмм
(рис. 42—47), настенных картин (рис., 35—39), диапозитивов
(рис. 48—51) и кинофильмов (рис. 53—56) на технические темы.
Кроме того, широкое использование находят себе модели
различных машин (рис. 24—29) и механизмов (рис. 30—31),
служащие для объяснения устройства и действия их.
В §§ 16—23 дана подробная характеристика различных учеб-
ных пособий. Методические указания об их применении в отдель-
ных темах программы приведены в §§ 52—111.
§ 10, 4
39
2) Решение специально подобранных задач является одним
из средств для ознакомления с элементами технических расчётов.
Кроме того, часто применяются задачи, в условиях которых
учащиеся знакомятся с вопросами техники. Характеристика
таких задач и методика их применения дана в § 34 и в методи-
ческих указаниях.
3) Методы физических измерений, применяемых в некоторых
лабораторных работах, являются одновременно и методами,
используемыми в технике. К числу таких работ относятся, на-
пример, измерения длин, удельных весов, напряжения, силы
и мощности электрического тока, сопротивления и т. п. Поэтому
такие лабораторные работы, при соответствующих пояснениях
учителя, способствуют разрешению задачи политехнического
образования.
4) Ни один из рассмотренных выше приёмов, применяемых
непосредственно на уроках, не может дать учащимся таких
наглядных и полных представлений, какие они получат, осмат-
ривая производство и знакомясь с различными техническими
объектами в натуре. Поэтому в целях политехнизации знаний
посещение учащимися фабрик, заводов, мастерских, техниче-
ских сооружений и т. п. должно быть признано необходимым.
Такие посещения организуются в форме экскурсий.
Вопросы тематики экскурсий, методики их, подготовки и про-
ведения подробно освещены в §§ 29—31.
5) Так как вопросы техники возбуждают значительный ин-
терес к ним у значительной части учащихся, то для расширения
и углубления этих сведений следует периодически проводить
внеклассные занятия (§§ 48—50). Наибольшая польза и наиболь-
ший интерес достигаются, когда занятия сопровождаются про-
ведением соответствующей экскурсии.
4. Навыки политехнического характера. Некоторые навыки
политехнического характера учащиеся получают на уроках фи-
зики при проведении лабораторных работ. Действи-
тельно, обучение применению различных инструментов для
измерений длины, объёма, веса, температуры, силы, напряжения
тока, силы TOfta, мощности и энергии тока и т. п. вооружает
учащихся навыками, которые с полным правом могут быть
названы политехническими. Ряд навыков по обращению с элек-
трическими проводами, с некоторой монтажной аппаратурой,
с источниками тока и т. п. дают лабораторные работы по элек-
тричеству.
Наибольшие же возможности для обучения навыкам откры-
ваются при проведении внеклассных занятий (см.
т. III, §§ 1-6).
В кружковой работе при подготовке и проведении опытов,
при постройке всякого рода моделей и т. п. совершенно неиз-
бежным является применение учащимися различного рода и н-
40
§ Ю, 5
струментов для обработки картона, дерева, металла,
стекла и т. п. Руководителю такого кружка необходимо показать
правильные приёмы обработки и пользования для
этого инструментами, давая при этом посильные для учащихся
сведения технологического порядка. Уменье забить гвоздь,
завернуть шуруп, отвернуть гайку ключом, отпилить и обстру-
гать дерево, опилить и просверлить металл, согнуть и растянуть
стеклянную трубку — всё это важнейшие навыки для целей
практики.
К числу важных навыков, для сообщения которых совершенно
необходима организация соответствующего кружка, относятся
также электромонтажные. Уменье устранить послед-
ствия короткого замыкания электрической сети, сделать электро-
проводку для электрического звонка, срастить и изолировать
провода, зарядить электромонтажную аппаратуру (вилку,
патрон, штепсельную розетку, выключатели), отремонтировать
электроплитку и т. п. безусловно обязательно для участников
электротехнического кружка?
О методике обучения техническим навыкам — см. т. III,
§§ 10-21.
5. Литература по технике. Количество популярных книг
и брошюр по технике, выпущенных в свет, столь велико, что
привести перечень хотя бы важнейших из них не представляется
возможным (§ 46).
Из книг по военному делу, кроме указанных в § 47, 4, для
преподавателя весьма полезными будут:
I. Ред. Внуков, Артиллерия, изд. 2-е, Воениздат,
1938.
Богато иллюстрированная книга, написанная хорошим обще-
доступным языком, знакомит с историей и современным состоя-
нием артиллерийского дела. Заслуживает самой горячей реко-
мендации. В значительной части своего изложения вполне
доступная для учащихся 7 класса.
II. д. д. г аланин, Физика и военная техника, Учпед-
гиз, 1945. Брошюра полезна для преподавателя, желающего
ознакомиться с физическими основами некоторых вопросов
военной техники.
Как более подробно указано в § 47, 4, нужно считать журнал
«Техника — молодёжи» совершенно необходимым для препода-
вателя.
По вопросам методики обращаем внимание на статьи в жур-
налах:
Галанин, Общеобразовательное значение физики и про-
граммы по физике для средней школы, «Советская педагогика»,
1944, № 10.
Скатки н, О политехническом обучении в общеобразо-
вательной школе, «Советская педагогика», 1946, № 6.
§ И
41
П о л ин о в ский, Физика в школе и техника, «Физика
в средней школе», 1940, № 4.
Значительное количество книг по изготовлению технических
моделей указано в т. III.
§ 11. Воспитательные задачи преподавания физики в школе
Идейно-политическое воспитание является одной из главней-
ших задач школы. В процессе преподавания каждого предмета
и в частности физики должна непрерывно проводиться воспита-
тельная работа.
«Молодому советскому поколению, — говорил тов. Жда-
нов1, — предстоит укрепить силу и могущество социалистического
советского строя, полностью использовать движущие силы совет-
ского общества для нового невиданного расцвета нашего благо-
состояния и культуры. Для этих великих задач молодое поколение
должно быть воспитано стойким, бодрым, не боящимся препят-
ствий, идущим навстречу этим препятствиям и умеющим их прео-
долевать. Наши люди должны быть образованными, высокоидей-
ными людьми, с высокими культурными, моральными требова-
ниями и вкусами».
В решении этой важнейшей и огромной задачи должны при-
нимать участие преподаватели всех дисциплин, в том числе
и физики. Задачи воспитания, стоящие перед преподаванием
физики, можно разделить на две основные группы:
а) задачи, разрешение которых по существу связано с изу-
чен и е м самого предмета, и
б) задачи, решение которых достигается путём воспита-
тельных мероприятий, легко связываемых с орга-
низацией преподавания.
Эти две группы воспитательных задач нельзя понимать изо-
лированно, так как они в конце концов относятся к единой
личности обучаемого и воспитываемого ученика.
По отношению к преподаванию физики и других естествен-
ных наук воспитывающее значение их изучения заключается
прежде всего в изменении восприятия окружающих явлений.
На уроках физики учащийся научается в раньше для него
раздробленных «единичных» явлениях природы наблюдать общие
черты — связи явлений. Явления перестают быть для
него «таинственными» и «непонятными»; он улавливает их
закономерности, научившись их измерять. Учащийся
постигает возможность ‘управлять явлениями природы
в желательном отношении или овладевать, как прежде говорили,
«силами природы».
Совершенно понятно, что это должно дисциплинировать со-
1 Доклад тов. Жданова о журналах «Звезда» и «Ленинград»,
Огиз, 1946, стр. 37—38.
42
§ И
знание учащегося, подготовлять его к выработке таких приёмов
мышления, которые в конце концов приводят его к усвоению
основ диалектико-материалистического мировоззрения.
Этой задаче, конечно, способствует изучение не только фи-
зики, но и других естественных наук. Но физика, как наука,
имеет в этом отношении исключительное значение:
1) Изучение физики позволяет распознать в явлениях при-
роды диалектику, развитие, переход количественных изменений
в качественные скачки, открывать связи и сходства между крайне
непохожими с первого взгляда явлениями и этим убеждает во
взаимосвязи их. Физика помогает найти пути не только к объ-
яснению явлений, происходящих й природе, но и к прило-
жению их в промышленности (в машинах-двигателях
и машинах-орудиях).-
Правильно поставленное изучение физики должно возбуждать
активное отношение к природе, стремление изменить окружающие
нас природные условия, а не только их созерцать. Это одна из
главных воспитательных задач коммунистического воспитания.
«Философы, — говорит К. Маркс, — до сих пор только
изучали мир, задача заключается в том, чтобы его изменить».
2) Знания, полученные по физике, облегчают понимание
книг и статей по физике и технике, а это развивает стремление
к продолжению своего образования, уверенность в своих
силах, помогает разобраться в различных профес-
сиях и выбрать из них ту, которая наиболее соответствует
способностям.
3) Изучение физики связано с применением разного рода
приборов, аппаратов. Обращение с ними развивает уменье
и навыки, имеющие большое воспитательное значение. Изуче-
ние физики, особенно при наличии лабораторных работ, приучает
к аккуратности, к обращению с точными инструментами,
к находчивости и уверенности в своих дейст-
виях.
В нашем общественном строе техника всё более и более цели-
ком основывается на точнейшем знании законов природы, и поэ-
тому воспитательное влияние точности эксперимента, которую
даёт изучение физики, имеет значение, на которое не раз указы-
вали многие педагоги и учёные.
Сведения из истории физики и техники, биографии знамени-
тых учёных, с одной стороны, способствуют пониманию развития
науки, с другой — вызывают стремление к подражанию этим
героям науки. Значение научных исследований, в частности
исследований по физике, в социалистическом обществе чрезвы-
чайно велико, почему будущие строители коммунистического
общества должны не только понимать значение науки, но и сами
стремиться к научной работе.
Особенно важное воспитательное значение имеет знакомство
§ И
43
учеников с историёй русской науки, с советской наукой и дости-
жениями советской техники (§ 9, 3).
Надо пользоваться каждым случаем, чтобы дать учащимся
представление об успехах физики и техники в Советском Союзе,
с целью воспитания в них советского патриотизма. Различие в
отношениях к науке в царской России и в СССР, столь рази-
тельно, что .его нетрудно ярко выявить даже при прохождении
начального курса физики. Даже при беглом ознакомлении с
биографиями русских дореволюционных учёных обнаруживается
пропасть между условиями работы в царское время и в нашем
социалистическом обществе.
4) Поскольку в процессе преподавания физики производится
рассмотрение её приложений в технике, постольку учащихся,
будущих строителей коммунистического общества, совершенно
необходимо ознакомить с ролью и значением науки и техники
в деле социалистического строительства в нашей стране. Препо-
давание физики в несравненно большей степени, чем какой-либо
другой науки, даёт возможность показать учащимся значение
великих сталинских пятилеток, превративших нашу страну из
отсталой аграрной в могучую индустриальную.
«Центральный Комитет партии, — говорил т. Жданов, —
хочет, чтобы у нас было изобилие духовной культуры, ибо в этом
богатстве культуры он видит одну из главных задач социализма».
Знание физики даже в начальной её ступени при огромном
проникновении самой совершенной техники во все стороны
жизни является неотъемлемой частью расцвета культуры.
ЧАСТЬ ВТОРАЯ
МЕТОДЫ ПРЕПОДАВАНИЯ ФИЗИКИ
Глава третья
ОРГАНИЗАЦИЯ УРОКОВ ПО ФИЗИКЕ
§ 12. Структура уроков по физике
1. Постановление- ЦК ВКП(б). При организации уроков
по физике следует прежде всего руководствоваться постановле-
ниями ЦК ВКП(б) от 5/IX—1931 г. и 25/VIII — 1932 г. о работе
средней и начальной школ. В этих постановлениях имеется
совершенно отчётливо сформулированное положение о необхо-
димости в процессе преподавания пользоваться не каким-либо
одним методом, а разнообразными.
Постановление ЦК ВКП (б) от 25/VIII —1932 г. содержит такое
указание о форме организации учебного процесса:
«А. Основной формой организации учебной работы в началь-
ной и «средней школе должен являться урок с данной группой
учащихся со строго определённым расписанием занятий и твёр-
дым составом учащихся.
Эта форма должна включить в себя, под руководством учи-
теля, общегрупповую, бригадную и индивидуальную работу
каждого учащегося с применением разнообразных методов обу-
чения. При этом должно всячески развивать коллективные формы
учебной работы, не практикуя организации постоянных обяза-
тельных бригад.
Б. Преподаватель обязан систематически, последовательно
излагать преподаваемую им дисциплину, всемерно приучая де-
тей к работе над учебником и книгой, к разного рода самостоя-
тельным письменным работам, к работе в кабинете, в лаборатории,
учебной мастерской и широко применяя, наряду с этими основ-
ными методами, различного рода демонстрации опытов и прибо-
ров, экскурсии (на завод, в музей, в поле, в лес и т. д.). При этом
преподаватель должен всемерно помогать детям при затрудне-
ниях в их учебных занятиях. Надо систематически приучать
детей к самостоятельной работе, широко практикуя различные
задания в меру овладения определённым курсом знаний (решение
задач и упражнений, изготовление моделей, работа в лабора-
ториях, собирание гербариев, использование пришкольных
участков в учебных целях и т. п.)>.
2. Виды уроков по физике. Урок является основной
§ 12, 2 45
формой организации учебной работы. Урочная система обу-
чения хорошо организует усвоение, позволяя со-
общать знания учащимся строго определёнными «порциями»
и таким образом постепенно вести их вперёд. Кроме того, она
меньше утомляет учащихся благодаря частой смене предметов.
Наконец, она дисциплинирует учащихся, приучая их
не только сосредоточивать своё внимание на одном каком-либо
предмете, но и переключать его на другой.
Основным требованием к уроку является необходимая ц е-
лостность и законченность каждого урока. Уча-
щийся должен после урока ясно сознавать, что именно получил
он на данном уроке, и иметь некоторую перспективу дальнейших
уроков, т. е. представление об общем*плане последующей работы,
в который как необходимый элемент должна входить его домаш-
няя работа.
Для получения наилучших результатов урок должен быть
соответствующим образом построен и надлежащим образом
проведён. Построение и проведение уроков оказываются раз-
личными в зависимости от их целевой установки или
назначения. Поэтому прежде всего следует указать, на какие
виды могут быть разделены уроки.
Уроки по своему назначению могут быть разделены на два
основных вида, отличающихся по своей методике друг от друга:
уроки с изложением нового материала и уроки повторительного
характера. Количество уроков, всецело посвящённых повторе-
нию, невелико, так как они применяются в основном только после
прохождения целых отделов физики, а также в конце четвертей
учебного года и перед экзаменами.
Наиболее часто встречаются уроки с изложением нового ма-
териала, но в них в той или иной форме и мере входят и занятия
повторительного характера. На уроках первого вида главной
задачей является научить чему-то новому, сообщить знания. На
уроках второго вида ужё полученные учениками знания должны
быть углублены и, главным образом, закреплены, причём препо-
даватель обязан проверить, насколько учащиеся усвоили знания,
которые были сообщены цм ранее.
Эти две задачи — сообщение знаний и закрепление их —
могут быть разделены только условно. Такое разделение задач,
однако, весьма полезно, так как оно помогает, в особенности
малоопытному преподавателю, не упустить из внимания задачу
закрепления знаний.
Существует также ещё третий вид уроков с характерными
особенностями своего построения и проведения, именно: уроки,
целиком посвящённые решению задач. Методика при-
менения задач при изучении физики рассмотрена в §§ 33—40.
В некоторых случаях уроки приходится целиком отводить на
проведение лабораторных работ (§§ 36—28).
46
§ 12, 3
3. Схема построения урока. Нельзя наметить такую общую
схему построения и проведения урока, которая соответствовала
бы всем урокам без исключения. Поэтому рассмотрим типичную
схему достаточно единообразных по своей форме уроков с изло-
жением нового материала.
Каждый урок: а) является очередным звеном в общем процессе
сообщения учащимся знаний и б) в то же время характеризуется
своей целостностью и законченностью. Поэтому можно наметить
такую общую схему построения урока:
1) Восстановление в памяти учащихся пройденного.
2) Установление связи содержания текущего урока с преды-
дущим изложением.
3) Ознакомление с новый материалом.
4) Занятия тренировочного характера для лучшего уяснения
учащимися разобранных вопросов.
5) Определение перспектив дальнейшего развития изученных
вопросов.
Наметим теперь в общих чертах цели и содержание каждой
из этих слагающих частей урока. Для конкретизации возьмём
в качестве примера урок, посвящённый изучению закона Архи^
меда.
1) Восстановление в памяти учащихся из пройденного
исключительно того материала, который оказывается непосред-
ственно необходимым для построения текущего урока.
Этому повторению придаётся обычно форма опроса учащихся.
Задача преподавателя при этом заключается в том, чтобы мате-
риал оказался восстановленным в памяти в той определённой
системе, которая, во-первых, непосредственно подводила бы
к теме текущего урока и, во-вторых, облегчала бы объяснение
нового материала (§ 44, 1).
Поэтому круг затрагиваемых при этом вопросов далеко не
всегда может оказаться соответствующим материалу, изученному
только на предыдущем уроке; нередки случаи, когда приходится
касаться тем, изученных много ранее.
При опросе учащихся весьма важным является такая его по-
становка, которая не позволяла бы «сбиться» в сторону проверки
знаний учащихся вообще, безотносительно к дальнейшему изло-
жению нового материала. Очевидно, что при подготовке к уроку
преподаватель должен обратить • серьёзнейшее внимание на
подбор вопросов, подлежащих повторению, и также на их после-
довательность. Более подробные указания о методике такого
повторения даны в § 43.
2) Повторение, проведённое указанным образом и сопровож-
даемое кратким заключительным обзором преподавателя, со-
здаёт естественный переход к постановке того нового
вопроса, который явится предметом изложения на текущем уроке.
Этот вопрос формулируется преподавателем, причём учащимся
§ 12, 3
47
даётся самое общее представление о содержании их последующей
работы на данном уроке.
Для рассматриваемого примера вопросом, подводящим, к за-
кону Архимеда, является давление «тяжёлой» жидкости, завися-
щее от её тяжести, и как следствие — давление снизу вверх.
В большинстве дальнейших методических указаний приведены
вопросы, служащие для установления связи с предыдущим из-
ложением (§§ 52— Ш).
3) Рассмотренные две части урока составляют необходимое
введение к изложению нового материала. Успех всей даль-
нейшей работы во многом зависит от того, насколько изучение
темы урока подготовлено как содержанием изученного в преды-
дущем материале, так и усвоением его учащимися. Поэтому на
введение к первым темам курса или отдела надо отводить больше
времени; они наиболее трудны как для преподавания, так и для
учащихся. На первом уроке нового отдела физики введение обычно
принимает характер такого широкого изложения значения и целей
предстоящего изучения, что может занять весь урок целиком.
В основу плана ознакомления учащихся с новым материалом
должна быть положена формулировка В. И. Ленина, харак-
теризующая процесс научного познания и всецело приложимая
к педагогическому процессу обучения физике:
«От живого созерцания к абстрактному мышлению
и от него к практике...»1.
При этом под «живым созерцанием» следует понимать:
а) опыт и знания, приобретённые учащимися в их обыденной
ЖИЗНИ, И
б) эксперименты, воспроизводимые учителем или самими
учащимися.
На основе такого «живого созерцания» производится абстра-
гирование, т. е. переход от ознакомления с непосредственно
наблюдаемыми фактами к их систематизации и обоб-
щению, что соответствует установлению тех или иных физи-
ческих положений или законов.
Заключительной частью является изучение приложения уста-
новленных закономерностей и их следствий как к объяснению
физических явлений, совершающихся в природе, так и для исполь-
зования их в практических целях.
Методика проведения данной части урока подробно разрабо-
тана в дальнейшем изложении (§ 12, 6—8).
4) Последующей частью урока являются занятия, которые
с полным правом могут быть названы тренировочными,
поскольку целью их служат разъяснение изученного
1 Ленинский сборник, IX, стр. 183.
48
§12, 4
и закрепление в возможной мере сообщённых учащимся
знаний и навыков. Формами работы для этого являются: а) о т-
в е т ы на вопросы учащихся, б) опрос учащихся по изложен-
ному материалу, в) повторные разъяснения и дополнительные
демонстрации преподавателя иг) решение задач.
Вопрос о методике таких занятий рассмотрен в §§ 33 и 43;
5) В заключающем урок обзоре преподавателя подводятся
не только итоги изученного, но в самых общих чертах наме-
чаются ближайшие перспективы дальнейшего изучения
вопроса. Так, для рассматриваемого примера преподавателем
указывается, что закон Архимеда позволяет выяснить причины
плавания тел, на чём построена вся техника водного транспорта.
Намётка дальнейшей перспективы оказывается особенно важной
в тех случаях, когда домашние работы учащихся используются
не только для усвоения пройденного, но и для самостоятельной
рабЬты над новыми вопросами (§ 43).
4. Способы сообщения новых знаний. При сообщении новых
знаний учащимся можно использовать различные спосрбы, из
которых наиболее характерными являются: 1) лекционный,
или информационный, 2) исследовательский и 3) эвристический.
1) Лекционный способ изложения. Харак-
терной чертой лекционного способа изложения является дли-
тельный рассказ, не перебиваемый ни вопросами преподавателя
к учащимся, ни вопросами, возникающими по инициативе уча-
щихся. В чистом виде лекционный способ редко применяется
в 6 и 7 классах, но умеренное его применение не исключено.
«Лекция» по физике сопровождается обычно демонстра-
циями. Задачей лекции является сообщение всех элементов
познания, относящихся к теме лекции. Учащийся, слушая и вос-
принимая лекцию, учится установлению связи между фактами,
их сопоставлению, выводу закономерностей. Таким образом,
задача преподавателя заключается в том, чтобы сообщаемые им
сведения оказались настолько доступными для учащегося,
что воспринимались бы им без особо напряжённого мыслитель-
ного процесса. Задача же учащегося сводится лишь к восприятию
и последующему запоминанию изложенного; поэтому для лек-
ционного метода характерна относительная пассивность
мышления учащегося, со всеми вытекающими отсюда послед-
ствиями, так что этот способ, имея много достоинств, обладает
и крупными недостатками, особенно в начальных ступенях
обучения. Хорошим дополнением к этому способу является про-
ведение беседы, когда и сам преподаватель сопровождает
своё изложение вопросами к учащимся и они останавливают
преподавателя, задавая ему вопросы в случае непонимания или
недостаточного усвоения прослушанного материала.
2) Исследовательский способ. Полной про-
тивоположностью лекционному способу является исследова-
§ 12, 4
49
тельский, который в крайнем своём развитии не укладывается
в урочную систему обучения, так как ставит своей главной зада-
чей предоставить ученику совершенно полную самостоятельность
в познании и усвоении. Основная идея этого способа, ставящего
своей целью пробуждение инициативы и активности
ученика, а также развитие самостоятельности, правильна; нелепы
только крайние формы, в которых относительно верное положение
.доводится до абсурда. В рамках урочной системы допустимо
прибегать в нужное время и в должной мере к исследовательскому
способу, чтобы развить в необходимой дозе инициативу и само-
стоятельность ученика. Надо не только «с голоса» обучать уче-
ника, но и организовать для него работу, требующую самостоя-
тельности.
3) Эвристический способ. Для эвристического
способа характерно обучение через постановку преподавателем
перед учащимися ряда вопросов, на которые они должны
давать ответы. Ответы на вопросы учащиеся могут находить
в результате постановки или наблюдения соответствующих
опытов, проведения лабораторных работ, на
основании анализа имеющихся у них знаний или самостоятельного
изучения литературы. Эвристический способ в весьма
значительной мере активизирует преподавание, как и исследова-
тельский, но благодаря заранее подготовленной системе вопросов
направляет мысль учащегося при его исследованиях по нужному
пути и тем самым позволяет руководить учеником. Харак-
тером и содержанием вопросов определяется степень самостоя-
тельности работы учащихся. В одном крайнем случае эвристи-
ческий метод явится по существу лишь незначительным изме-
нением исследовательского и в другая — может выродиться
в форму, сводящую «на-нет» самостоятельность мысли и .действия
(при экспериментальных работах) учащихся.
Практика работы школ доказала, что в преподавании
нельзя пользоваться каким-либо одним способом. Надле-
жит использовать самые разнообразные способы, подбирая
в каждом отдельном случае такой, который даёт наиболь-
шую эффективность в отношениях: развития мышления
учащихся, прочности усвоения приобретаемого знания и экономии
времени.
Указание о необходимости использования различных мето-
дов и осуждение пользования исключительно одним из методов
(способов) имеются в постановлении ЦК ВКП(б) о работе началь-
ной и средней школы (§ 12, 1).
В процессе преподавания физики наиболее правильно строить
урок в виде беседы, чередуя лекционное, или информационное,
сообщение с приёмами, активизирующими мышление
учащихся. В частности в целях такой активизации следует при-
бегать к «способу вопросов-ответов», ставя перед учащимися
4 Е. Н. Горячкин, том I
50
§ 12, 3
посильные для разрешения ими на основе полученных знаний
проблемы, т. е. вопросы, на которые они должны отвечать с а-
мостоятельно.
Беседа должна сочетать в себе все возможные способы; её
задача — изложить содержание темы и возбудить самостоятель-
ную мысль ученика, помочь этой мысли зародиться, окрепнуть
и сделаться основой усвоения.
В беседе формы взаимодействия между преподавателем и уче-
никами очень многообразны и должны естественно возникать
во время её проведения, хотя в целом и определяются планом
преподавателя.
Во время беседы преподаватель должен всё время наблю-
дать за учениками и по их ответам на его вопросы и даже по
Рис. 7. Демонстрационная установка для урока на тему: «Преломление
света».
выражению их лиц представлять себе те психические процессы,
которые протекают в сознании учеников, участвующих в беседе.
Поскольку установится психический контакт и появится
взаимное понимание между учителем и учеником, постольку
передача знания ученикам будет идти успешно. Внешние формы
этой передачи •— лекция, вопросы, пояснения к ответам, — всё
тогда найдёт своё надлежащее место и приобретёт действенный
характер. Если ученики будут понимать, что происходит на уроке,
то они будут внимательны; поскольку они будут внимательны,
они хорошо запомнят фактическую сторону урока. Урок будет
для них интересен и вызовет меньше утомления.
5. Наглядные приёмы сообщения знаний. Особенность беседы
по физике заключается в том, что не только слова, а и «живые»
ощущения при наблюдении опытов — физических явлений — слу-
жат факторами обучения. Из этого вытекают и трудности про-
ведения уроков по физике; в этом же заключается и выигрышная
сторона преподавания. На уроках физики, кроме словесного
сообщения новых знаний в виде .беседы, в широкой мере исполь-
зуются следующие наглядные приёмы или способы:
§ 12, 5
51
1) Демонстрации преподавателем опытов или, иными
словами, экспериментов (рис. 7) (§ 15) (см. т. II, § 3).
2) Самостоятельное воспроизведение явлений учащимися
в виде лабораторных работ (рис. 8) (§§ 26—28) (см. т. II,
§ 58).
3) Ознакомление учащихся со способами измерения
физических -величин на лабораторных занятиях (§§ 26—28)
(см. т. II, §§ 58 и 59).
Рис. 8. Лабораторная работа на уроке — измерение электрического
сопротивления.
4) Демонстрации различных учебных пособий
(моделей, диапозитивов, картин, кинофильмов и т. п.) в целях
обеспечения наглядности преподавания (§§ 17—23).
5) Воспроизведение и демонстрация графических
изображений (рисунков и чертежей), приборов и физических
явлений (§§ 24 и 25).
6) Построение и демонстрации всякого рода графиков
и диаграмм для выяснения изменений физических величин
и их соотношений между собой (§§ 20 и 21).
7) Решение задач, в том числе и экспериментальных
(§§ 33—40).
Так как в некоторых случаях совокупность всех этих приёмов
оказывается всё же недостаточной с точки зрения целей обуче-
ния, то приходится организовывать уроки особого типа в виде
экскурсий для осмотра производства, различных техни-
4*
52
§ 12, 6
ческих сооружений, музеев и т. д. Методика построения и про-
ведения экскурсий разработана в §§ 29—31.
6. «От живого созерцания...» В § 12, 3 было указано, что в осно-
ву построения и проведения .основной части урока, посвящён-
ной сообщению учащимся новых знаний, должно бвггь поло-
жено первое звено определения В. И. Лениным процесса
познания.
Уровень знаний, возрастные особенности и степень развития
учащихся школы-семилетки делают единственно правиль-
ным путь приобретения ими научных знаний.на основе «живого
созерцания» конкретных фактов. При этом под научными знаниями
следует понимать не только запоминание фактов, определений
и законов, но и усвоение, в посильной мере, метода науки,
развитие мышления..
«Начальной фазой мыслительного процесса, — говорит
G. Л. Рубинштейн, — является более или менее отчёт-
ливое осознание проблемной ситуации. Осознание проблемной
ситуации может начаться с чувства удивления... впечатлением
необычайности» Ч
Для создания проблемной ситуации даются конкретные пред-
ставления о тех физических явлениях, о которых на уроке пой-
дёт речь. Для этого прежде всего должны быть показаны
или воспроизведены самими учащимися особо доходчивые,
а может быть и «эффектные» опыт ы, чтобы вызвать то самое
«удивление», которое служит поводом к возникновению мышле-
ния в определённом направлении. Эти опыты должны в возможно
большей мере выражать только самые основные или харак-
терные черты изучаемой группы явлений.
Не только опыты, однако, должны быть использованы для
создания проблемной ситуации, а также знания учащихся
многйх физических фактов, приобретённые ими в обычной жиз-
ненной обстановке. Но эти жизненные знания являются формаль-
ными, так как, хотя факты оказываются хорошо известными
учащимся, но не осознанными ими в смысле их физической сущ-
ности или причинной связи (§ 7, 1). Восстановление таких фактов
в памяти учащихся путём наводящих вопросов преподавателя,
наряду с опытами, усугубит возникновение проблемной ситуации.
Такими жизненными и общеизвестными фактами при изуче-
нии, например, закона Архимеда могут явиться: плавание неко-
торых тел на поверхности жидкости; кажущееся уменьшение
веса тела в жидкости; незначительность усилий для поддержания
человеческого тела при плавании и др.
Опыты могут быть или продемонстрированы преподавателем,
или же воспроизведены самими учащимися в форме лабораторной
работы. Так, например, преподаватель в качестве вводного явле-
1 «Основы общей психологии», стр. 293.
f 12, 6
53
ния может показать опыт с уменьшением показания динамометра
при погружении в жидкость подвешенного к нему тела (рис. 9, I),
или же учащиеся сами обнаружат это явление исследовательским
путём в ответ на поставленный им преподавателем вопрос
(рис. 9, II).
При лабораторной работе необходимо также дать возможность
учащимся не только косвенным образом убедиться в существо-
вании выталкивающей силы, но и непосредственно ощутить её
Рис. 9, II. Обнаружение
учащимся силы,выталки-
вающей тело из жидкости.
Рис. 9, I. Демонстрация препода-
вателем силы, выталкивающей тело
из жидкости.
действие, проявляющееся при погружении в воду куска дерева
или пробки, укреплённых на спице. Заметим кстати, что в дан-
ном случае лабораторная работа как для запоминания наблюдае-
мых фактов, так и для ’их осознания оказывается много более
эффективной, чем демонстрация преподавателя. Кроме того, такая
работа позволяет вскрыть вопрос полнее и упростить вывод,
приводящий к уверенности в существовании выталкивающей силы.
Таким образом, на основе «живого созерцания» возникает
перед учащимися проблемная ситуация, требующая для своего
разрешения дальнейшего изучения.
54
? 12, 7
Рис. 10. Применение рычага для срав-
нения величины выталкивающих сил,
действующих на тела (равной массы),
погружённые в жидкость.
В зависимости от сложности трактуемого вопроса
приходится производить дальнейшее расширение про-
блемной ситуации или же переходить ко второй стадии
работы — «абстрактному мышлению». Так, в случае изучения
закона Архимеда приходится сначала поставить ещё несколько
опытов, которые качественно показали бы зависимость вытал-
кивающей силы от объёма погружённого в жидкость тела и от
удельного веса последней, т. е. продолжать работу по накопле-
нию фактов (рис. 10). Для наблюдений можно воспользоваться,
например, равноплечим рыча-
гом и воспроизвести опыты с
погружением: 1) тел равного
веса и объёма в одинаковые
жидкости, 2) тех же тел в раз-
личные жидкости и 3) тел
равного веса, но разного
объёма в одинаковые жидко-
сти.
В рассмотренной подгото-
вительной или вводной стадии
работы, давая словесные объяс-
нения, необходимо употреб-
лять по возможности опи-
сательные выражения,
разнообразными путями под-
ходить к описанию, намеренно
избегая введения точной тер-
минологии. Явления описы-
вают так, чтобы учащиеся
получили наиболее конкрет-
ное о них представление. Ко-
нечно, если возможно, необ-
ходимо пользоваться ранее
изученными терминами.
7. «...к абстрактному мышлению...». Следующая стадия работы,
соответствующая абстрактному мышлению, является основ-
ной, или центральной. В этой стадии показываются опыты
или проводятся лабораторные работы, на которых вскрывается
главная физическая сущность явлений, вводится точная
терминология, определяются физические величины
и их функциональная связь, формулируются законы.
Процесс формулировки физических положений и законов ока-
зывается в некоторой мере подобным доказательству теоремы,
доказываемой частью опытным путём, частью логическими
рассуждениями.
Задача преподавателя заключается в том, чтобы у учащихся
создались научные знания об изучаемых явлениях,
§ 12, 7
чтобы учащиеся впоследствии, после соответствующей доработки,
оказались в состоянии описывать изучаемое «научными»
словами (терминами) и сознательно формулировать
законы.
Для рассматриваемого примера в этой стадии суммируются
наблюдения, произведённые ранее (обнаружение выталкивающей
силы, её зависимость от объёма тела и удельного веса жидкости)
и на основе демонстрации опыта с ведёрком устанавливается
закон Архимеда (рис. И).
Рис. И, I. Основная демонстра-
ция при помощи динамометра на
закон Архимеда.
Рис. И, II. Основная демонстра-
ция с помощью демонстрацион-
ных весов на закон Архимеда.
Для учащихся семилетки данная стадия, заключающаяся
в индуктивном процессе «от частного к общему» или, другими
словами, от «живого созерцания к абстрактному мышлению»,
является наиболее сложной частью урока. Важно, ч'тобы
обобщение не было воспринято учащимися «формально» и не ока-
залось впоследствии просто заученным без отчётливого представ-
ления о том сопоставлении фактов и том логическом пути рас-
суждений, которые позволили сформулировать положение или
закон.
Формулирование физического положения или закона без
уменья его «доказать», т. е. без уменья описать и проанализи-
ровать факты, которые привели к установлению закона, никак
56
§ 12, 8
Спирт Вода .Рассол
Рис. 12. Демонстрация различной
глубины погружения тела (ареомет-
ра) в жидкостях неодинаковой плот-
ности.
и законов. Знания в этом случае
нельзя считать за «знания», сообщение которых является задачей
школы.
Следует ещё раз подчеркнуть совершенную необходимость
проведения первой подготовительной стадии работы (§ 12, 6),
основная задача которой заключается в том, чтобы учащиеся
в последующем индуктивном процессе оказались способными мыс-
лить «активно», предугадывая выводы из очередных предпосылок
преподавателя на пути его логических рассуждений, а не воспри-
нимали рассуждения пассивно. Учащийся «не понимает», если его
собственное мышление не приводит к тем же заключениям, кото-
рые получает преподаватель в
своём рассказе.
8.«.«практике..:Физиче-
ское исследование явлений толь-
ко тогда может считаться за-
вершённым, когда станет ясна
его истинность, т. е.
когда будет показана при-
менимость его результатов
к другим явлениям, а не только
к тем, из которых оно выведено.
Этим будет доказана его всеобщ-
ность. Критерием истинности,
согласно положению диалекти-
ко-материалистического миро-
воззрения, служит проверка
практикой.
Как бы ни был для учащих-
ся ясен путь, приведший к уста-
новлению физического закона,
всё же этот закон будет являть-
ся для них «отвлечённостью» до
тех пор, пока они не окажутся
способными к рассуждениям и
заключениям дедуктивно-
г о характера. Задача препода-
вания физики никак не может
ограничиваться только установ-
лением физических положений
окажутся только формальными,
сами же законы «мёртвыми». Задачу преподавания можно счи-
тать выполненной только в том случае, когда учащиеся научатся
прилагать установленные закономерности к посильному для
них объяснению физических явлений в природе, а также позна-
комятся с использованием их в практических целях, в быту и
в технике. Если это не будет достигнуто, то по существу знания
явятся «никчёмными», по меткому определению самих учащихся.
§ 12, 8
57
Третья, заключительная стадия процесса сообщения знаний
учащимся имеет своей непосредственной задачей обучение на ряде
примеров уменью прилагать закон к «жизни» или, иными словами,
«к практике».
В этой же стадии, если изучаемый вопрос является сложным,
производится его доработка, т. е. сообщаются некоторые
подробности; дорисовывающие основную картину и придающие
ей известную стройность и завершённость. В част-
ности, что часто оказывается нужным, закономерность исполь-
зуется для установления соответствующих физических
Рис. 13. Устройство простейшего картезианского
водолаза из плавающей пробирки А (см. также
рисунок 112, IV).
Рис. 14. Плавание
картофелины на гра-
нице жидкостей раз-
личной плотности
(вода и раствор соли).
Для достижения указанной выше цели приходится давать
описание приложений закона в бытовой и производственной тех-
нике, прибегая к демонстрациям наглядных пособий
(модели, картины, диапозитивы, кинофильмы) (§§ 17—23),
а также дополнительных опытов. Огромное значение в этом
же отношении имеет решение задач (§§ 33—40).
В продолжение одного урока удаётся рассмотреть целиком
по приведённой схеме только сравнительно простые вопросы
(§ 64); изучение же «следствий» законов, их приложений в тех-
нике требует обычно ряда последующих уроков.
Так, например, после установления закона Архимеда на том
же уроке оставшееся время позволит только решить одну или
две задачи и наметить дальнейшие перспективы развития вопроса
58
§ 18
(рис. 12, 13 и 14); рассмотрение же следствий закона (условия
плавания) и различных приложений [ареометр, подводная лодка,
применение поплавков в военном деле, подъём затонувших судов
(рис. 15) и т. п.] производится на последующих уроках. Кроме
показа опытов и картин по вопросу о законе Архимеда, жела-
тельна демонстрация кинофильма.
Если в течение одного урока возможно изучение того или иного
вопроса целиком, то урок следует заключить занятиями трени-
Рис. 15. Одна из картин для иллюстрации технических приложений закона
Архимеда: «Подъём затонувшего судна при помощи понтонов (поплавков)»,
ровочного порядка для лучшего усвоения изученного, прибегая
в частности к опросу учащихся по только что изученному.
Конкретные указания по методике проведения уроков при-
ведены в методических указаниях(§§ 52—111).
§ 13. Подготовка урока по физике1
Определение целевой установки и содержания, а также со-
ставление рабочего плана и конспекта урока возможны только
после разработки общего плана всей темы. Как это будет выяснено
далее (§ 42, 3 и 4), составление тематического плана является наи-
более ответственной задачей, определяющей методику изложения
1 Перед чтением настоящего параграфа следует ознакомиться с изло-
женным в § 42.
§ 13
59
темы в её целом, а следовательно, и методику составляющих
её уроков. До тех пор, пока не разработан план всей темы, нельзя
и думать, а тем более планировать методику отдельных уроков.
Материал, подлежащий изучению при прохождении темы, рас-
пределяется по отдельным урокам. Это распределение,
однако, не может производиться механическим путём, а должно
быть сделано с учётом степени трудности данного вопроса
для учащихся и; в частности, с учётом времени, необходи-
мого на проведение тренировочных занятий для должного разъ-
яснения вопроса учащимся и его усвоения ими. Поэтому может
оказаться, что материал по отдельным урокам по своему объёму
будет распределён неравномерно. Очевидно, что чем сложнее
и труднее для понимания, вопрос, тем большего времени он по-
требует для своего изучения.
Затем, первым делом производится определение непосред-
ственной целевой установки урока, т. е. решается,
какие и какого характера знания должен получить учащийся
именно на данном уроке и в каком взаимоотношении эти знания
должны оказаться как к предыдущему, так и к последующему
изучению темы. Для такого определения безусловно нужен более
детальный, чем это делалось при составлении тематического
плана, просмотр преподавателем соответствующих разделов
в фундаментальном курсе физики и в методике физики и нужно
ознакомление’с изложением данного вопроса в некото-
рых наиболее типичных учебниках начальной физики (§ 45, 2).
При подготовке преподаватель должен уточнить также, какие
материалы исторического характера необходимо затро-
нуть при изложении, и наметить вопросы о важнейших прило-
жениях изучаемого в технике и, в частности> в военном деле.
Только после того, как преподаватель хорошо восстановит в своей
памяти научную трактовку данного вопроса и ознакомится с раз-
нообразными путями обучения, возможно перейти к отыска-
ний) того конкретного методического пути, который по отношению
к изучению данного вопроса оказывается наиболеее эффективным.
Как это подробно выяснено в § 45, нет никакой нужды стре-
миться к тому, чтобы круг сведений, полученных учащимися,
и методика изложения полностью соответствовали учебнику,
но совершенно необходимо, чтобы учащиеся на основе получен-
ных знаний на уроке могли при своей домашней работе исполь-
зовать учебник. Изложение преподавателя не может
полностью соответствовать учебнику уже потому, что препода-
ватель пользуется самыми разнообразными методами и ведёт
не словесное, а наг л.я д н о е обучение.
После своей подготовки преподаватель должен набросать
краткий ориентировочный план, который подвергается
в дальнейшем уточнению и разработке, а в случае надобности —
и переделке. В этом предварительнохМ плане вопрос, подлежащий
60
§ 13
изучению, расчленяется на составные части, причём определяется,
что именно составляет главное или существо вопроса и что
является менее существенным. Так, например, на уроке, посвя-
щённом изложению теплопроводности, ориентировочная намётка
плана может быть следующая:
а) наблюдение явления теплопередачи; б) вывод основного
положения о распространении теплоты — от горячего к холод-
ному; в) обнаружение особенностей теплопроводности у твёрдых
тел, жидкостей и газов; г) отсутствие явления теплопроводности
через вакуум; д) практическое значение плохой и хорошей тепло-
передачи; е) особое значение плохой теплопроводности воздуха;
ж) применение к технике сведений о теплопроводности.
В этой намётке произведён перечень существенных вопросов
и предрешена в основном последовательность их изучения.
Следующей задачей является определение методов пре-
подавания и намётка примерного оснащения демонстра-
циями. В зависимости от специфических качеств вопроса,
а также от плана работы по теме в её целом выясняются методы
и форма построения урока.
В §' 12, 6 был приведён пример применения двух различных
способов при изучении закона Архимеда. Точно так же и по во-
просу о теплопроводности возможны различные варианты в отно-
шении постановки и назначения демонстраций и лабораторных
работ. Например, в лабораторной работе может быть «исследова-
‘тельски» обнаружено явление теплопроводности или же будет
произведено «наблюдательное», т. е. повторяющее демонстрацию
преподавателя, сравнение теплопроводностей металлов, воды
и воздуха. Наконец, лабораторная работа по тем или иным со-
ображениям может отсутствовать, и изложение станет строиться
только на основе демонстрационного опыта. Рациональность
применения тех или иных методов по отношению к различным
вопросам физики выясняется в методических указаниях к темам
программы (§§ 52—111).
После изучения по литературе различных вариантов демон-
страций и лабораторных работ (применительно
к оборудованию и возможностям физического’кабинета) твёрдо
устанавливается перечень тех из них, которые могут полностью
обеспечить нормальное развёртывание и проведение всего про-
цесса обучения на данном уроке. Кроме того, выясняется, какие
из наглядных учебных пособий (диаграммы, графики,
диапозитивы, кинофильмы) должны быть применены при изло-
жении (§§ 17—23).
Далее преподаватель переходит к уточнению плана
в части изложения нового материала, принимая во внимание
необходимость, с одной стороны, установления непосредственной
связи с материалами предыдущего изучения и, с другой стороны,
обеспечения дальнейшего развития темы. При уточнении плана
§ 14
61
преподаватель должен представить себе процесс изложения в том
виде, в каком он предполагает провести его на уроке; начинаю-
щему же педагогу необходимо составлять более или менее раз-
вёрнутый конспект, отражающий в себе все стороны и приёмы
работы. Наиболее рекомендуемым и эффективным способом яв-
ляется устройство своеобразной репетиции рассматриваемой
части будущего урока. Для этого воспроизводится словесное
изложение, формулируются вопросы к учащимся, проводятся
демонстрации и лабораторные работы, а также выполняются
эскизы рисунков, которые преподаватель начертит во время
урока на доске (§§ 24—25). Подробное репетирование следует
особенно рекомендовать начинающему педагогу, тем более, что
вся намеченная к выполнению работа должна занимать на уроке
строго определённое время, рассчитанное чуть ли не с точ-
ностью до одной минуты. Из-за соображений времени нередко
приходится изменять способы построения и проведения урока,
чтобы проработать весь нужный материал, изыскивая при этом
такие пути, которые' привели бы к наилучшему эффекту
в наименьшее время. Для неопытного педагога при осу-
ществлении своего плана на уроке может возникнуть ряд не-
ожиданностей. Эти неожиданности заключаются в том, что неко-
торые стороны вопроса окажутся более трудными для
учащихся, чем того ожидал педагог, и, наоборот, предполагаемые
трудности будут сравнительно легко преодолены.
Поскольку урок складывается из двух основных частей:
ознакомления с новым вопросом физики и затем из тренировки
для лучшего уяснения и усвоения изученного, не менее важное
значение приобретает также планирование и этой последней
части. Для её проведения преподавателем прежде всего наме-
чаются вопросы, которые позволили бы ему получить пред-
ставление о том, в какой мере «дошли до сознания» учащихся
сообщённые им сведения. Планируются также сообщение д о-
полнительных сведений, решение задач, постановки
экспериментов и т. п.
В заключение намечается содержание задания учащимся
н а д о м в виде домашних работ, состоящих из подготовки по
учебнику, решения задач и проведения домашних лабораторных
работ и наблюдений.
Глава четвёртая
ДЕМОНСТРАЦИИ ПО ФИЗИКЕ
§ 14. Виды демонстраций
Под демонстрациями по ,физике понимают такие показы пре-
подавателем физических явлений и связей между ними, которые
предназначаются для одновременного восприятия учащимися
62
§ 15
всего класса; отсюда вытекают методические и технические особен-
ности демонстраций.
Демонстрации могут быть разбиты на две группы, значитель-
но отличающиеся друг от друга: демонстрации экспериментов,
или опытов, служащих для воспроизведения физических
явлений,, и демонстрации наглядных пособий
(модели, диапозитивы, кинофильмы, настенные картины), пред-
назначенные для ознакомления с внешним видом и устройством
технических объектов и некоторых физических
приборов, а также демонстрации разного рода графи-
ческих изображений, в частности диаграмм и гра-
фиков. Как было уже выяснено в §§ 7 и 12, демонстрации опытов
являются основой для построения педагогического процесса
урока и поэтому имеют определяющее значение; роль же нагляд-
ных пособий в подавляющем большинстве случаев сводится
к иллюстрированию изучаемого. Поэтому демонстрации
опытов и наглядных пособий взаимно дополняют друг друга при
изложении того или иного вопроса. Как правило, подмена под-
линного эксперимента демонстрацией наглядных пособий недо-
пустима по методическим соображениям, но к этому иногда при-,
ходится прибегать, когда демонстрация сложных опытов по тех-
ническим причинам невозможна.
§ 15. Значение демонстрации экспериментов
Значение физического эксперимента при преподавании было
выяснено раньше (§§ 7 и 12); вопросу о методике и технике экспе-
римента, ввиду его особой важности, посвящён том II. Поэтому
мы здесь ограничимся общими указаниями принципиального
значения.
1) Преподавание физики без демонстрирования опытов являет-
ся совершенно немыслимым. Никогда никакое сколь угодно
живое и яркое описание отнюдь не может заменить восприятие
подлинного опыта. Это похоже, как если бы мы пытались словами
дать представление о цветах спектра слепому от рождения.
Ученикам, никогда не видавшим приборов и опытов, никак нельзя
дать представление о подавляющем большинстве физических
явлений.
Изложение физики без демонстраций опытов принимает ха-
рактер догматического, а полученные учащимися зна-
ния являются сплошь формальными, нежизненными,
неприложимыми и поэтому ненужными. Преподавателю,
не применяющему эксперимент при преподавании, нет оправда-
ния, и такому преподавателю не может быть места в советской
школе.
2) Преподаватель должен уметь излагать предмет не только
словами и показом физических явлений, не только рассказывать
§ 15
63
об явлениях, но и найти способы настолько приблизить
эти явления к ученикам, чтобы они стали вместе с ним иссле-
дователями этих явлений.
Конечно, нельзя убеждать учеников, что открыть законы
физики можно без большой затраты усилий, средств и труда,
но всё же в учениках также нужно воспитывать стремление
самим отыскать закономерности в изучаемых явлениях.
Преподавателю физики необходимо всегда помнить, что его
речь должна существенно дополняться «языком фактов». '
Демонстрации должны быть вплетены в ткань словесного
изложения для образования с ним органической связи. Поэтому
надо показывать опыт
не до рассказа о нём и
не после рассказа, а
одновременно с ним.
Это труднейшая задача,
требующая, в особенно-
сти от малоопытного
преподавателя, дл ител ь-
ной и вдумчивой подго-
товки. Трудности уве-
личиваются ещё тем,
что зарисовка на клас-
сной доске прибора или
явления производится
I II
Рис. 16. Вводная демонстрация к изучению
сообщающихся сосудов.
не раздельно от опыта
и сопровождающего его рассказа, а одновременно с ними (§ 24).
3) Преподаватель в методических целях производит демон-
страции так, чтобы дать ученикам представление сначала не обо
всех изучаемых сторонах физических явлений, а только о н е ко-
то р ы х. При этОхМ необходимо, чтобы ученики, смотря на демон-
страцию, увидели только то, что на данной • стадии изучения
должно стать предметом рассмотрения. Такие демонстрации,
как это было выяснено в § 12, 6, являются подготовитель-
ными, или вводными (рис. 7, 9, 10 и 16).
Указанное выше требование ставит перед техникой демонстра-
ции определённые задачи. Демонстрации должны быть так по-
ставлены, чтобы никакие второстепенные стороны
явления, а тем более побочные впечатления не отвле-
кали учащихся от основной цели данной демонстрации.
После вводных проводится основная демонстрация, показы-
вающая в целом все стороны изучаемого явления, поскольку это
возможно. На основании этой демонстрации производится
формулировка положения или закона в окончательном
виде (рис. 11 и 17). Далее могут следовать демонстрации иллю-
стративного характера в разъяснение самого закона,
его следствий или приложений (рис. 12, 15 и 18). В некоторых
64
§ *15
случаях оказывается необходимым прибегать к подбору несколь-
ких таких демонстраций, которые позволили бы познакомить
учащихся постепенно и в определённой последовательности
с нужными сторонами явления.
Несмотря на всю значимость демонстраций, следует, однако,
опасаться перегружать ими урок. Нужно ограничиваться
только необходимыми демонстрациями. В случае сравнительно
___________ ______ простых вопросов оказывается
Рис. 17, I. Основная демонстрация:
«Сообщающиеся сосуды».
достаточным проведение толь-
ко о д н о й хорошо поставлен-
ной демонстрации.
Рис. 17, II. Широко распространён-
ный в школах прибор: сообщаю-
щиеся сосуды.
4) При демонстрации один и тот же опыт хорошо повто-
рить несколько раз, особенно если при этом возможно его
несколько видоизменить. Учащиеся 6 и 7 классов с одного
раза обычно Me успевают заметить всего нужного и запомнить его.
Рекомендуется также всячески поощрять рассматривание при-
боров учащимися на перемене после уроков.
Очень полезно некоторые, наиболее для этого доступные,
демонстрации давать проделывать самим учащимся при их
опросе. Проделывая демонстрацию сами, учащиеся лучше усваи-
вают явление (опрос в таком случае является не только средством
проверки знаний, но и средством обучения).
Учащиеся, зная, что от них потребуют воспроизведения демон-
страции, внимательнее следят за преподавателем, когда он де-
монстрирует. Особенно важны повторные демонстрации при
повторении. Явление может быть «забыто» учащимися, что при
повторении поведёт к зазубриванию слов, не имеющих реальной
основы.
5) Опыт, демонстрируемый преподавателем, всегда должен
удаваться. Опыт, который не выходит, лучше не показывать.
§ 16
65
Но из этого следует, что опыты должны выходить, не могут не
выходить, и отнюдь не следует, что, не имея кабинета, вообще
не надо показывать опыты до тех пор, пока этот кабинет не будет
создан1. По указанной причине даже опытный преподаватель
заранее тщательно подготавливает опыт и проверяет
его. Неудавшийся опыт, помимо срыва части, а иногда и всего
последующего педагогического процесса, приводит ещё к пони-
жению авторитета препо-
давателя в глазах уча-
щихся* Недопустимо так-
же показывать приборы,
не воспроизводя на них
опыта, а только рассказы-
вая о нём; исключение
составляют те опыты, ко-
торые действительно не
могут быт£ продемонст-
рированы в школьных
условиях.
6) Лучше всего, если
демонстрацию учащиеся
воспринимают непо-
средственно. К
проектированию явления
на экран следует прибе-
гать лишь в тех случаях,
когда только этот способ
позволяет обеспечить ви- Рис. 18. Демонстрация следствия закона
димость. сообщающихся сосудов —действие фон-
7) По отношению к де- тана*
монстрационным опытам
методика преподавания физики выдвигает ряд требований: обес-
печение видимости, простота, выразительность, эмоциональность
и т. п.; об этом см. т. II, §§ 1—3.
Перечень литературы по демонстрационному эксперименту—
см. § 47, 5 и т. II, § 74.
Глава пятая
НАГЛЯДНЫЕ УЧЕБНЫЕ ПОСОБИЯ
§ 16. Значение и виды наглядных пособий
Изучение физики должно в основном обеспечиваться исполь-
зованием физических приборов. Для рассмотрения же некоторых
вопросов физики и, главное, применения её (в быту, технике и
1 О самодельных приборах — см. т. III.
5 Е. Н. Горячкин, том I
66
§ П
в военном деле) необходимо, кроме постановки физических опы-
тов с приборами, пользоваться иными видами учебных
пособий, носящих специальное название — наглядных.
Прежде чем классифицировать наглядные учебные пособия,
выясним те цели, которым они должны служить.
Назначением наглядных пособий при рассмотрении вопросов
техники являются:
1) Ознакомление с некоторыми физическими приборами
и явлениями, которые не могут быть продемонстрированы
в школе.
2) Ознакомление с внешним видом различных технических'
конструкций и машин и т. п. в их современном виде и в истори-
ческом развитии.
3) Показ внутреннего устройства машин и технических соору-
жений, а также некоторых их деталей в действительном или
схематичном виде.
4) Ознакомление с некоторыми процессами производства и об-
работки материалов.
5) Ознакомление с историей физики.
6) Наглядное представление о числовых данных, характери-
зующих работу машин, в том числе с энергетической стороны.
7) Наглядное представление об изменениях некоторых вели-
чин в физических процессах.
8) Наглядное сравнение некоторых физических величин
и констант.
Применяемые для осуществления поставленных целей на-
глядные пособия могут быть разделены на три основные груп-
пы:
1) Объёмные пособия — в виде действительно при-
меняемых в технике приборов и аппаратов, а иногда и самих
машин, чаще всего в виде моделей, и наконец в виде наборов
некоторых объектов, образующих собой коллекции.
2) Печатные пособия, как-то: картины, графики,
диаграммы и т. п.
3) Диапозитивы, кинофильмы.
Назначение каждого из указанных видов пособий и их харак-
теристика рассматриваются дальше.
§ 17. Машины и их детали
Ознакомление учащихся с работой некоторых машин и отчасти
с их устройством может производиться на экскурсиях.
Некоторые, правда немногие, машины, применяемые в технике
быта, возможно показать в классе. К числу таких машин
относятся: швейная (виды движения, передача и преобразование
движений), мясорубка (архимедов винт, ворот), пылесос (воз-
душный насос), керогаз (сообщающиеся сосуды) и т. п.
§ 17
67
При изучении рычагов можно демонстрировать различного
рода инструменты: ножницы, клещи, щипцы для колки
сахара, щипцы для углей, пинцет и т. п. Весьма полезными по-
собиями оказываются подшипники: обыкновенный, роликовый
(рис. 19), шариковый, телефонный индуктор (см. т. II, рис. 395),
автомобильные магнето и
свеча и т. п.'
Такие бытовые при-
боры, как примус, фи-
тильная керосиновая кухня,
керосиновая лампа, электри-
ческие — плитки, утюг, от-
ражательная печь, термос
Рис. 19. Роликоподшипник (коль-
цо, надеваемое на вал машины,
вынуто,чтобы показать ролики 2>).
(рис. 21) и т. п., показываются и изучаются при рассмотрении
соответствующих вопросов физики.
Преподавателю, имеющему связь с производством, рекомен-
дуется подбирать некоторые детали машин, которые
могут оказаться полезными как для демонстрации в классе, так
и для кружковой работы.
Модели для объяснения устройства и демонстрации дей-
ствия машин бывают трёх типов:
1) модели (самодействующие), показывающие действие
машины;
2) модели, показывающие в более или менее схематичном
виде устройство машин и их отдельных частей;
3) модели, точно воспроизводящие только внешний вид
технических сооружений.
К числу моделей первого типа (действующих), подобных по
своему внешнему виду действительно применяемым машинам,
5*
68
§ К
принадлежат: паровая машина
(рис. 20 и см. т. II, рис. 80);
паровая турбина (см. т. II,
рис. 82); бензиновый моторчик
Рис. 22. Действующий
бензиновый моторчик
для авиамоделей.
Рис. 21. Термос и его устройство.
Рис. 23. Детская игрушка — заводной автомобиль (см. рис. ИО).
§ 17
69
для авиамоделей (рис. £2); летающая модель планёра и само-
лёта; детские заводные игрушки —танк на резиновых гусени-
цах, автомобиль (рис. 23), электрический моторчик (рис. 24),
паровоз и электровоз, детский трансформатор и др.
К действующим моделям, служащим в основном для объяс-
нения устройства и только некоторого суждения о действительном
внешнем виде машины, относятся: наливное и подливное колёса
(см. т. II, рис. 86); турбина Пельтона (рис. 26); телеграфный ап-
парат (см. т. II, рис, 366); элек-
тромагнит к подъёмному крану
(см. т. II, рис. 365); водяные
насосы — всасывающий (рис. 25)
и нагнетательный (см. т. II,
рис. 89 и 90).
Рис. 25. Модель водяного насоса.
Рис. 24. Модель электрического
моторчика.
Действующие модели, отличающиеся нарочитой упрощен-
ностью своей конструкции, служат лишь для демонстрации
принципа д е й с’т в и я и не дают понятия о действитель-
ном устройстве машины. Такими моделями, например, являются:
реактивная паровая турбина по Сахарову (рис. 27) и активная
паровая турбина (рис. 28 и см. т. II, рис. 82).
Большинство из перечисленных моделей являются объёмными
пособиями, дают более наглядное представление о внешнем виде
машин и их некоторых ^отдельных частей, чем какие-либо таб-
лицы с иллюстрациями, диапозитивы и отчасти кинофильмы.
Самое же существенное, что такие модели являются дейст-
вующими.
Демонстрация действующих моделей, как правило, произ-
водит на учащихся самое сильное впечатление,
а следовательно, вызывает повышенный интерес
к устройству и к принципу действия этих машин. Модели вносят
70
§ 17
в преподавание физики элементы той «здоровой» занимательности
и оживления, которые способствуют повышению качества
преподавания и, главное, усвоения учащимися соответ-
ствующего материала.
Кроме действующих моделей машин, важнейшее значение при
изучении машин-двигателей имеют модели второго типа —
схематичные модели, например: модель двигателя
внутреннего сгорания (рис. 29) и парового цилиндра с золотни-
ковой коробкой (рис. 30), модели
якоря динамо и т. д. Движение
Рис. 26. Модель водяной турбины
Пельтона.
Рис. 27. Модель реактивной паровой
турбины из* коробки от сапожного
* крема.
частей в этих механизмах производится при вращении рукоятки.
Эти модели могут или восйроизводить движение, или наглядно
показывать устройство машины или её детали. К этому роду
моделей надо отнести распилы или разрезы настоящих техниче-
ских приборов, например, разрезы водопроводного крана, кар-
бюратора, коллектора и т. д. Для осмотра моделей технических
конструкций, находящихся в музеях (рис. 31, I и II), приходится
иногда предпринимать экскурсии.
Особого внимания, главным образом при кружковой работе,
заслуживают модели машин, собираемых из деталей набора,
известного под названием «Конструктор». Поскольку такие мо-
дели на внеклассных занятиях собираются учащимися и допу-
71
скают самые разнообразные
и многочисленные вариации,
постольку открывается не-
ограниченный простор для
развития у учащихся тех-
Рис. 29. Модель механизма дви-
гателя внутреннего сгорания.
Рис. 28. Модель самодельной па-
ровой турбины из консервной
банки.
нической самостоятельности
структорских способностей.
и выявления творческих и кон-
Рис. 30. Модель парораспределительного механизма.
72
§ 17
Рис. 31, I. Модели частей паровоза в Московском музее транспорта.
Из моделей машин и механизмов «Конструктора» (см. т. II,
рис. 93), которые могут быть использованы на уроках, следует
указать: подъёмный кран (рис. 32), трансмиссионная (см. т. II,
Рис. 31,11. Разрез цилиндра и парораспределительного механизма у
современного паровоза.
§ 18
73
рис. 92) и зубчатая передачи,
ворот и др.
Модели третьего типа вос-
производят в уменьшен-
ном виде действительные тех-
нические установки, представ-
ляя как бы 'м а к е т или объ-
ёмную картинку настоящей
машины. Такого рода модели
часто бывают в музеях, а в
школе они чаще заменяются кар-
тинами или диапозитивами.
Часто модели соединяют в
себе особенности моделей раз-
ных родов; например, модель
паровоза может достаточно точ-
но воспроизводить его внешний
вид, давать схему движения
поршня, шатуна и дышла и
быть действующей.
Рис. 32. Модель подъёмного крана,
собранная из набора «Конструктор».
О применении моделей на
уроках — см. §§ 52—111; описание устройства моделей и тех-
ники их демонстрирования — см. т. II, § 14.
§ 18* Коллекции
Под коллекциями понимают наборы предметов или веществ,
подобранных по определённым признакам и служащим
для изучения (рис. 33). Коллекции в большинстве случаев пред-
назначаются для углубления и расширения сведений, получаемых
учащимися на уроках физики. Коллекции преимущественно надо
изучать индивидуально или небольшой группой уча-
щихся. Применение коллекций имеет важнейшее значение,
сообщая учагцимся представление о свойствах материалов, спо-
собах и результатах их обработки и т. п.
Коллекции чаще всего составляются при непосредственном
участии самих учащихся, иногда в результате экскурсии на
фабрику или завод. Собранные материалы или детали монти-
руют на листах картона или фанеры (рис. 33) или в коробках
со стеклом и обязательно снабжают соответствующими надпи-
сями, а иногда и кратким объяснительным текстом. Над-
писи и текст должны быть таковы, чтобы учащийся, рассматри-
вающий коллекцию самостоятельно, получал представление
о том, что именно она показывает, и только за дальнейшими
разъяснениями обращался к преподавателю.
Коллекции вывешиваются на стенах в классах в таких местах,
где они могут удобно изучаться учениками.
74
§ 18
Изоляторы
| Эбонит ’
51 __[

f Парасрин I
J Слюда
Нет никакой надобности вывешивать одновременно все имею-
щиеся в кабинете коллекции; наиболее правильно выставлять
на время для обозрения лишь те из них, которые имеют непосред-
ственное отношение к изучаемому в классе вопросу. Как показы-
вает опыт, обилие коллек-
ций в кабинете рассеи-
вает внимание и приводит
лишь к поверхностному
осмотру их, а не к изуче-
нию. Кроме того, коллек-
ции, не имеющие отноше-
ния к изучаемой теме, не
могут возбуждать должно-
го интереса.
Количество коллекций,
полезных при изучении
физики, значительно, осо-
бенно для школ сельского
типа, когда приходится
демонстрировать некото-
рые материалы и вещества,
а также изделия, не нахо-
дящие себе применения в
сельской местности, но
известные в городе или
фабрично-заводских цент-
рах.
К числу наиболее важ-
ных коллекций должны
быть отнесены следующие
наборы образцов:
1) Металлы: медь,
латунь, цинк, железо,
алюминий, ртуть, свинец,
олово и т. п.
2) Т о п л и в а: торф, бурый уголь, каменный уголь, антра-
цит, кокс, древесный уголь, различные породы древесного топ-
лива, нефть, бензин, керосин, спирт и т. п.
3) Кристаллические и аморфные тела:
кварц (горный хрусталь), асбест, квасцы, соль (сахарный песок),
изломы металлов, воск, парафин и т. п.
z4) Изолирующие вещества; каучук, карболит,
эбонит, мрамор, фарфор, шифер, бумажная пряжа и т. п.
(рис. 33).
5) Электрические изолированные провода различного
назначения, устройства и сечения (провод, шнур, кабель).
6) Электрические лампочки различного типа.
Карболит j
| шелк
Мест
Рис. 33. Коллекция изолирующих
веществ.
§ 19, 1-2
75
7) Способы обработки металлов — образцы ко-
ваных, тянутых, штампованных и отлитых предметов.
Некоторые коллекции полезнее оформлять вместе с д и а-
граммами, характеризующими физические свойства ве-
ществ (удельный вес, теплоёмкость, сопротивление, теплотвор-
ную способность и т. п.); об этом — см. § 21.
§ 19. Картины
1. Назначение и виды картин. Картины и в частности чертежи
с большой пользой служат для ознакомления с внешним видом,
а также с устройством различных сложных приборов, техни-
ческих сооружений и машин.
В некоторых случаях применение картин при объяснениях
совершенно необходимо, когда, например, речь идёт о достаточно
сложных объектах, каковы па-
ровые машины и турбины,
электростанции, танки, трак-
торы, артиллерийские орудия,
самолёты, пароходы, подводные
лодки, военные суда и т. п.
Картины бывают: 1) П е-
ч“ а т н ы е на бумаге и пред-
назначенные для непосредствен-
ного обозрения и 2) требующие
проектирования на
экран в увеличенном виде при рИс. 34, I. ^Школьный проекцион-
помощи эпи- или диаскопа (рис. ный фонарь (диаскоп).
34) (см. т. II, § 13, 3 и 4).
Особо ценную разновидность последнего типа картин состав-
ляют движущиеся изображения, получаемые посредством
кинофильмов (§ 23).
Картинь! для непосредственного обозрения применяются двух
типов: 1)настенные — с изображениями достаточно круп-
ного размера, благодаря чему они оказываются видимыми
для всего класса (рис. 35—39), и 2) раздаточные —
малого размера, которые раздаются преподавателем для рас-
сматривания их учащимися, сидящими на своих местах.
Картины, проектируемые диаскопом на экран, носят назва-
ние диапозитивов. Для эпископической проекции по
большей части пользуются рисунками из книг и жур-
налов.
2. Настенные и раздаточные картины. Настенные цветные
картины или таблицы, предназначенные специально для средней
школы, выпускались Учпедгизом. Они являются необходимой
частью оборудования физического кабинета школы. Из этих
картин наибольшего внимания для первого концентра физики
76
§ 1% 2
заслуживают следующие: «Метрическая система»; «Гидравли-
ческие двигатели»; «Паровая машина»; «Машина Уатта» (рис. 35)
(современная — внешний вид и устройство, 3 табл.); «Гидро-
Рис. 34, II. Оптическая скамья для демонстрации опытов (смешение цветов
кристаллизатором) и для проекции приборов и диапозитивов.
электрическая станция» (Днепрогэс) (рис. 36); «Тепловая кон-
денсационная станция» (устройство) (рис. 37); «Передача и рас-
пределение электрической энергии» (рис. 38, I и II) (2 табл.);
«Двигатели внутрен-
него сгорания» (рис.
39); «Электрическое
освещение» (3 табл.).
Из картин по фи-
зике обязательно при-
менение таблиц: «Мет-
рическая система мер»
(рис. 125); «Спектры».
На внеклассных за-
нятиях могут быть с
большой пользой при-
менены картины: «Теп-
лоэлектроцентраль»
^рис. 170); «Электри-
ческие измерительные
Рис. 34, III. Эпидиаскоп для проекции диапози-
тивов и непрозрачных картин.
приборы» (вольтметр и
амперметр); «Микр о-
скоп и рефрактор»
(рис. 275); «Генераторы постоянного и .переменного тока». К
каждой из картин прилагается брошюра, предназначенная
для преподавателя и содержащая описание устройства машин.
Это описание должно быть предварительно подвергнуто подроб-
§ 19, 2
77
ному изучению преподавателем; только после этого он сможет
давать нужные объяснения.
Кроме указанных, подобные картины выпускались также
Военгизом и Осоавиахимом и техническими издательствами. Из
этих картин для средней школы полезны: «Автомобиль»; «Са-
молёт»; «Двйгатель внутреннего сгорания»; «Боевая винтовка»;
«Пушка» и т. п.
Рис. 35. Настенная картина из серии: «История паровой машины»
(Уатт, 1769 г.).
Картины обладают прежде всего тем достоинством, что ма-
шины и сооружения показаны в несколько, а то и совсем схе-
матичном виде, с выделением лишь самых существен-
ных деталей. Благодаря яркой раскраске частей машин
обеспечивается видимость в пределах нескольких метров.
Но всё-таки вследствие недостаточно крупных размеров изобра-
жение со всеми деталями оказывается видным примерно на рас-
стоянии до половины класса. Поэтому при пользбвании карти-
нами рекомендуется кроме той, которой преподаватель поль-
зуется для объяснений, помещать на середине класса вторую.
Наиболее желательным является применение одной крупной
картины для объяснения и многих копий с неё небольших раз-
меров (открытка), раздаваемых учителем учащимся. Возможно
также использовать один раздаточный материал, применяя для
РАЙОННАЯ ГИДРОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ
Рис. 36. Настенная картина: «Гидроэлектрическая станция».
Рис. 37. Настенная картина: «Тепловая конденсационная электростанция».
Рис. 38, I. Настенная картина: «Передача электрической энергии».
Н. Горячкин, том I
С5
й
Рис. 38, II. Настенная картина: «Распределение электрической энергии»0
82
§ 19,2
этого фотокопии рисунков из книг и журналов, а также открытки
с соответствующим содержанием. Наборы таких открыток сле-
дует составлять из года в год и хранить их в физическом каби-
нете. Тушью или чернилами на открытках необходимо сделать
единообразные буквенные обозначения для использования при
объяснениях.
Так как цветные картины, если их надолго вывешивать в классе,
сильно портятся от времени и, в частности, выцветают, то их
ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
III.Рабочий ход взрыв 17.Выпуск
Рис. 39. Настенная картина: «Такты (рабочий ход, выпуск) двигателя
внутреннего сгорания».
следует показывать только во время прохождения соответству-
ющей темы. Для лучшего сохранения картин необходимо наклеить
их на коленкор или листы картона. Хранят картины в папке,
сделанной из двух листов фанеры, а отнюдь не в свёр-
нутом виде.
К числу настенных картин принадлежат портреты
учёных и изобретателей. Некоторые из портретов с подписями
фамилий и хронологических дат следует иметь постоянно выве-
шенными в классе. К числу таких портретов относятся: Ломо-
носов, Галилей, Ньютон, Р. Майер, Фарадей, Ом, Вольта, Ампер,
Ленц. Кроме этих портретов, надо в соответствующих местах
курса показать портреты: Паскаля, Герике, Гей-Люссака, бр.
§ 19, 3; § 20
83
Монгольфье, Якоби, Эдисона, Яблочкова, Лодыгина, Жуков-
ского, Попова и др.
Об изготовлении некоторых картин своими силами — см. т. IV,
§§ 10 и 24.
3. Монтажи. Монтажи предназначаются для ознакомления
учащихся с .различными техническими сооружениями
и видами машин, с транспортом и т. п., а также с успехами
нашего социалистического строительства.
Монтажи составляются в основном из фотографий, рисунков
и чертежей, вырезанных из газет, старых журналов, пришедших
в ветхость книг и т. п. и дополняются рисунками, сделанными
силами преподавателя и учащихся. Все эти материалы подби-
раются соответственно определённой теме, наклеиваются в
нужном порядке на лист бумаги, картона или фанеры и со-
провождаются краткими рукописными объяснениями (см. рис. 3).
Темы монтажей разнообразны и определяются содержанием
изучаемых в классе вопросов. Так, например, при прохождении
вопроса о давлении твёрдого тела полезно смонтировать монтаж:
«Как и из чего строятся здания».
Давление жидкости — монтаж: «Работы и исследования под
водой» (водолазное дело, кессоны, батисфера и т. п.).
Плавание — монтажи: «Речной и морской транспорт»; «Воен-
ные суда»; «Эпрон».
Воздухоплавание ~ монтажи; «История воздухоплавания»;
«Дирижабли» и т. п.
Особо важное значение приобретают монтажи в случае от-
сутствия необходимых печатных наглядных пособий — картин
и диапозитивов, а тем более при невозможности вести эпископи-
ческое проектирование картин из книг. В этом случае они из
подсобного, но не обязательного пособия превращаются в необ-
ходимое.
Материал для монтажей подбирается преподавателем иногда
не один год; учитель должен поставить себе за непременное пра-
вило вырезать и хранить рисунки из газет и приходящих в вет-
хость журналов и книг.
§ 20. Графики
Назначение графиков в школе-семилетке двоякое. В одних
случаях графики имеют чисто служебное значение и предназна-
чаются для определения физических величин, на-
хождение которых по таблицам является неудобным, а вычисле-
ние по формулам — невозможным для учащихся. Так, например,
если учащимся надо определить величину атмосферного давления
на известной высоте или температуру пара в котле при опреде-
лённом давлении, то следует приучать учащихся к пользованию
соответствующими графиками (рис. 40).
6*
54
§ 20
В других случаях построение графика на основании число-
вых данных, характеризующих физический процесс, даёт уча-
щимся наглядное представление о функциональной
сущности этого процесса. Такое использование графиков ока-
зывается весьма полезным, например, в следующих случаях:
изменение температуры тела при нагревании (рис. 41) и при
Рис. 40. График с художественным оформ-
лением: «Зависимость величины давления
атмосферы от высоты подъёма над земною
поверхностью».
процессах плавления и
кипения; изменение пере-
менных напряжений тока.
Кроме того, построение
и изучение графиков позво-
ляет в некоторой мере под-
готовить учащегося к пони-
манию функциональной
зависимости.
Вопрос о построении
графиков и пользовании
ими при решении задач
рассмотрен в § 37. Здесь
же нам важно отметить,
что преподаватель должен
использовать заранее вы-
черченные графики, как
учебное пособие при объяс-
нении некоторых вопро-
сов физики, к числу кото-
рых относятся, например,
перечисленные выше.
Графики, вычерченные
на достаточно крупных
листах бумаги, вывеши-
ваются преподавателем и
после соответствующих
объяснений используются для решения тех или иных вопросов.
Так, например, применяя график: «Зависимость атмосферного
давления от высоты» (рис. 40), преподаватель показывает уча-
щимся, как пользоваться графиком для определения высоты по
давлению и давления по высоте. Следует, по возможности, при-
давать графику некоторое художественное оформление, что
в значительной мере способствует увеличению наглядности
(рис. 40 .и 41).
Несмотря на то, что количество графиков, которые возможно
ввести в 6 и 7 классах, невелико и круг применения их ограничен,
на введение и изучение их следует обратить самое серьёзное
внимание, как на изображения функциональных зависимо-
стей.
Об изготовлении и применении графиков — см. т. IV, § 28.
§ 20
85
Весьма полезными пособиями по вопросу о графиках являют-
ся книги:
Ф. Ауэрбах, Графические представления, Гиз, 1925.
Рис. 41. График с художественным оформлением: «Изменение температуры
воды при* нагревании до кипения».
В. В. Добровольский, Графический метод в школе,
Гиз, 1924.
А. В. Ц ингер, Графики физических законов и явлений
(глава из учебника «Начальная физика»).
86
§ 21
§ 21. Диаграммы
Диаграммы дают учащимся наглядное представление о с о-
отношении физических величин, а также способствуют
запоминанию некоторых из них.
Как показывает опыт, сообщение преподавателем учащимся
числовых данных^ характеризующих те или иные физические
величины (например, удельные—вес, давление, теплоёмкость,
2/Эе льны и вес твёрдых веществ
Рис. 42. Диаграмма удельных весов некото-
рых веществ (D<1), изготовленная учащи-
мися.
сопротивление), а тем более задание самостоятельно, изучить
эти данные по таблице обычно не достигают своей цели. Учащиеся'
при этом не получают представления о самом важном — о с о-
отношении этих величин, что позволило бы учащимся про-
извести некоторую классификацию данных и способствовало бы
вскрытию их физического значения.
Так, например, при изучении величин удельных весов для
различных веществ нельзя ограничиваться просмотром или даже
выписыванием соответствующих числовых данных на классной
доске той таблицы, которая обычно приводится в учебниках. В
этом случае цифры для учащихся останутся «мёртвыми» и не от-
разят в их сознании своё «живое» физическое содержание. Во из-
§ 21
87
бежание этого преподаватель должен дать сравнительную характе-
ристику величин удельных весов, вступая при этом на путь клас-
сификации. В рассматриваемом случае важно отметить следующие
положения:
р
1) Удельный вес воды равен 1 Существуют вещества
р
с удельными весами: меньшими 1 (назвать только неко-
торые, безусловно знакомые учащимся — пробка, дерево, масло,
р
керосин) (рис. 42) и большими 1 —(камень, фаянс, металлы —
алюминий, железо, медь).
2) Одним из самых «лёг-
ких» веществ является
пробка; наиболее «тяжё-
лое» вещество — драго-
ценный металл платина.
3) Большинство из из-
вестных учащимся жидко-
стей (спирт,масло, керцсин,
скипидар) имеют удель-
р
ный вес, меньший 1—
’ см*
Существуют жидкости с
удельным весом, большим
л Г /
1 (раствор соли в во-
де, кислота). Самая тяжё-
лая жидкость — ртуть, удельный вес которой равен 13,6
Алюминий 2,6
Олово 7,3
Железо 7,3
Д'МИНН1' ..Iilllli' 'НИИ JIUIIIUHU у. -
Золотой ^01
ЛИ1И|Г'411 Медь 8,8 __
ЛлЛТППНП?!
Рис. 43. Диаграмма
некоторых
удельных объёмов
металлов.

4) Металлы (перечислить важнейшие) имеют различный удель-
ный вес, в некоторых случаях сильно отличный друг от друга.
Наиболее лёгкий металл — алюминий, наиболее тяжёлые —
серебро, золото, вольфрам, платина.
Очевидно, что подобная характеристика требует значительного
умственного напряжения со стороны ребят. Поэтому работа пре-
подавателя будет облегчена, если он при этом прибегнет к нагляд-
ному изображению величин, т. е. к помощи диаграмм.
Кроме диаграмм удельных весов, важно также применение
диаграмм удельных объёмов *(рис. 43).
Так как за недостатком времени вычерчивание диаграмм на
уроке невозможно, то эту работу можно поручить выполнить уча-
щимся дома в виде задач (по 1—2 диаграммы на учащегося) (рис.
42). Диаграммы следует применять во всех тех случаях, когда про-
исходит ознакомление учащихся с табличными данными
(см. §§ 52—111). Применяются диаграммы наиболее распростра-
нённого типа, в которых величины характеризуются высота-
ми прямоугольников, имеющих одинаковые основа-
88
§ 22
ния. Диаграммы для обеспечения видимости выполняются на
больших листах белой бумаги (в крайнем случае на листе газеты);
прямоугольники окрашиваются разноцветными красками или
выполняются посредством апликации из цветной бумаги; надписи
Осина ЕлЬ Сосна береза Дуб
Рис. 44. Диаграмма с художественным оформлением: «Ко-
личества (объёмы) дров, дающие при сжигании одинако-
вое количество теплоты».
делаются достаточно крупные. Если имеется возможность, то диа-
граммам следует придавать художественное оформление1) (рис. 44).
Иным типом диаграмм, которые очень нужны, являются лен-
точные, применяемые, например, при рассмотрении вопросов
оп0/ ПОТЕРИ
си/о в КОТЛЕ
ПОТЕРИ ПДРО--
П провода
jrO/ КОНДЕНСацИЯ и
13/0 ДР ПОТЕРИ ци-
линдра
дпо/потери с отра-
чз/о Бота иным па-
ром.
1%0 ПОТЕРИ на ТРЕНИЕ.
//% полезная работа.
о коэфициентах полез-
ного действия машин.
Ширина всей ленты со-
ответствует 100% энер-
гии; ширина же её раз-
ветвляющихся частей
соответствует величинам
непроизводительных по-
терь. как это показано
на рисунке 45. Нагляд-
ность диаграммы осо-
Рис. 45. Диаграмма: «К. П. Д. паровой ма- бенно увеличивается,
шины». если ей придать худо-
жественное оформление,
например, подобно изображённой на рисунке 46. Вместо ленточных
диаграмм можно пользоваться также секторными, в кото-
рых величины характеризуются длинами дуг или центральными
углами (в градусах) окружности или площадями секторов
(рис. 47).
Об изготовлении различного типа диаграмм— см. т. IV, § 27.
§ 22. Диапозитивы и эпископическое проектирование
1) Диаскопическое проектирование. Диа-
позитивы изготавливаются на стекле или киноплёнке и служат для
х) Рисунки 44—47 надо рассматривать как примеры оформления; в се-
милетней школе должны быть взяты более простые данные.
§ 22
89
Рис. 46. Диаграмма: «К. П. Д. паровоза».
М.еханич. потери б машине
проектирования на экран с помощью фонаря ^иллюстрати-
вного материала: портретов учёных; фотографий с тех-
нических установок и машин; картин исторического характера;
чертежей и рисунков
для объяснения устрой-
ства машин; всякого ро-
да графиков и диаграмм.
Применение диапо-
зитивов (рис. 48—50) по
сравнению с настенны-
ми картинами даёт то
преимущество, что мо-
жет быть получено изо-
бражение достаточно
к р у п-н ого размера,
и потому видимость
оказывается обеспечен-
ной для всех без
исключения учащихся в
классе. Кроме того, кар-
х) О технике демонстри-
рования— см. т. II, §§13
и 21.
Рис. 47, I. Диаграмма: «К. П. Д. источников
света».
90
§ 22
тины для школы являются чуть ли не редкостью, так как изда-
тельствами выпускалось недостаточное количество их.
Диапозитивы поступают в продажу наборами на определён-
ные темы; существуют кол-
лекции, подобранные для
6 и 7 классов.
Наиболее удобными
для хранения и дешёвыми
по своей стоимости яв-
ляются диапозитивы, от-
печатанные на кино-
плёнке (рис. 51). Те-
матика наиболее нужных
диапозитивов указана в со-
ответству ющи х разделах
методических указаний
(§§ 52— 111).
Основным недостатком
применения диапозитивов
является необходимость в
затемнении класса.
2) Эпископиче-
ское проектиро-
Рис. 47, II. Диаграмма верхнего предела
К. П. Д. источников света.
вание картинок из книг и журналов имеет то единственное
преимущество перед диаскопической проекцией, что нужную кар-
тинку сравнительно легче подыскать, чем нужный диапозитив.
Существенные недостатки эпископической проекции по сравнению
Рис. 48. Диапозитив (айсберг) тоновой, изготовленный по
фотографии.
§ 22
91
Рис. 49. Диапозитив (компен-
сатор в паропроводе) тоновой,
изготовленный фотографиче-
ским путём с отпечатка в кни-
ге. При проектировании на эк-
ране станут заметны точки
(растр) (см. рис. 52,11).
Рис. 50. Диапозитив штриховой
(ветряной двигатель мощностью
в 150 кет в г. Балаклаве). При
проектировании становятся ясно
видны отдельные штрихи рисунка
(см. рис. 52,1).
с диаскопической заключаются: в получении меньшей освещён-
ности экрана и меньшего увеличения; в появлении на экране
грубых штрихов или растра (т. е. сетки точек, создающих рису-
нок и обычно незаметных при рассматривании рисунка невоо-
ружённым глазом) (рис. 52, I и II); в необходимости примене-
ния электрического источника света и хорошей оптики (см. т. II,
13, 4 и 22).
Рис. 51. Диапозитивы на киноплёнке.
92
5 23,1
Рис. 52, I и II. Вид на экране при проектировании частей
диапозитивов, изготовленных фотографическим путём с
отпечатков из книг: I — штрихового и II — сетчатого.
§ 23. Кино
1. Значение кино. Среди всех видов наглядных пособий кино-
фильм яляется наиболее ценным, так как в отличие от фото-
снимков, картин, диапозитивов, эпископических проекций и т. п.
позволяет воспроизводить изображения явлений и работы меха-
низмов, а также картины действительной жизни в их динамике,
т. е. в движении.
Действительно, все указанные виды пособий, за исключением
кинофильмов и действующих моделей, дают изображения лишь
статики явления, и для создания представления о движении или
процессе приходится прибегать к изображению отдельных после-
довательных фаз этих процессов. Так, для объяснения работы дви-
гателя внутреннего сгорания обычно пользуются четырьмя кар-
тинками (см. рис. 39); парораспределительного механизма — Дву-
мя; насоса — четырьмя и т. д. Несмотря, однако, на применение
нескольких картин, создание правильных и достаточно полных
представлений о процессе всё же оказывается мало доступным для
§ 23,1
93
ВЕС
И ДАВЛЕНИЕ
/УЧЕБНЫЙ ФИЛЬМ ПО ТЕМЕ
Давление для 6-го класса
средней школы/
Рис. 53. Кадр из фильма* «Вес и давление» со снимками с натуры.
I —колесо пушки увязает в болоте;
II—доска, подложенная под колесо, препятствует увязанию;
III —лыжи на ногах бойца при хождении по болоту;
IV—движение танка по сыпучему песку;
V—след, оставленный танком при движении по песку;
изображение площади опоры гусениц.
94
§ 23,1
учащихся семилетки. Применение же кинофильмов, т. е. движу-
щихся изображений, значительно легче разрешает эту задачу.
Немало этому способствует выразительность, свойствен-
ная кинодемонстрациям, а также тот повышенный интерес,
который наблюдается к ним со стороны учащихся ввиду значи-
тельного эмоционального воздействия кино
фильмов.
В снимках с натуры кино показывает или движение ка-
кого-либо изучаемого объекта (полёт дирижабля, самолёта, пере-
Рис. 54, I и II. Кадры из фильма: «Броуновское движение».
I — вид частиц под микроскопом; II—траектория движения частицы
при броуновском движении.
мещение частиц в броуновском движении, опускание водолаза и
т. п.), или же неподвижный объект с самых различных точек зре-
ния, иногда совершенно не доступных для обычного наблю-
дателя (водолаз под водой, снимки с самолёта и т. if.). Само собой
разумеется, что такие демонстрации дадут гораздо лучшее и бо-
лее полное представление об объекте, чем рассматривание обыч-
ных картинок (рис. 53).
В натурных снимках кино располагает двумя важными возмож-
ностями, именно: 1) микросъёмками, позволяющими по-
лучить изображения объекта в сильно увеличенном виде — броу-
новское движение (рис. 54), рост кристаллов, и 2) «лупой
времен и», дающей возможность воспроизводить движение в
убыстрённом или, наоборот, замедленном темпе. Примерами, где
становится ясным значение замедления движения, могут служить
движение ветвей звучащего камертона и другие быстрые колеба-
тельные процессы; образование пузырька пара при кипении и рост
его объёма по мере движения к поверхности жидкости и др.
§ 23,1
95
В убыстрении движения нуждаются явления роста кристаллов и т.п.
Но кроме демонстрации явлений, действительно происходящих
в натуре, и снимков с различных технических объектов, кинофильм
оказывается могущественным средством при воспроизведении
Рис. 55. Кадры из мультипликационных фильмов (I—про-
дольные колебания; II — звуковые волны).
динамики схематичных процессов для выяснения их прин-
ципиальной стороны. Снимки в этом случае носят название муль-
типликационных (рис. 55). Они делаются с картин (схем),
нарисованных художником, или с моделей (макеты), отличающихся
друг от друга некоторым изменением в положении всего объекта
96
§ 23,2
в целом или его отдельных частей и соответствующих последова-
тельным фазам демонстрируемого движения.
Большинство из существующих учебных фильмов содержит в
себе как натурные, так и мультипликационные снимки; первые
показывают объект с внешней стороны, вторыё — обычно служат
для объяснения принципа действия какого-либо механизма или
Рис. 56. Кадр из фильма: «Двигатель внут-
реннего сгорания».
в тех же целях воспроизводят явление в схематичном виде, при
этом иногда в изменён-
ном темпе (рис. 56).
Кинопроектирование
по своему значению
уступает наблюде-
нию явления в натуре
или непосредственному
осмотру учащимися само-
го объекта. Осмотр нату-
ры, однако, иногда не
только не исключает, но
даже нуждается в
применении кинофильма
для полного разъясне-
ния изучаемого вопроса.
2. Типы и перечень
кинофильмов. Кинофиль-
мы могут быть разделены на две основные группы: тематические
и короткометражные (иллюстрационные).
В тематических фильмах делается попытка разъяс-
нить тот или иной вопрос или тему целиком, прибегая к помо-
щи всевозможных способов, давая в том числе, кроме подвижных
картин, неподвижные изображения фотографий и моделей. Кроме
того, в этих фильмах воспроизводятся иногда те опыты,
которые преподаватель может показать в натуре на уроке. Стрем-
ление дать исчерпывающее представление о рассматриваемом воп-
росе приводит обычно кперегружённости тематического
фильма материалом, или совершенно излишним или дублирую-
щим объяснения и демонстрации, уже проведённые преподава-
телем.
Для тематических фильмов характерен сравнительно значи-
тельный объём, и демонстрация одного подобного фильма иногда
занимает весь урок целиком. Таким образом, большинство тема-
тических фильмов оказывается более подходящим для внешколь-
ного образования или для внеклассной работы, чем для приме-
нения (без купюр) на уроках.
Из существующих в прокате кинофильмов наибольшего внимания за-
служивают следующие: 1) «Вес и давление» (305 м, 13 мин.). 2) «Давление,
создаваемое весом жидкости» (226 м, 10 мин.). 3) «Сообщающиеся сосуды»
(312 м, 13 мин.). 4) «На воде и под водой». 5) «Относительность движения»
§ 23,3
97
(269 м, 12 мин.). 6) «Паровая машина».(415 м, 20 мин.). 7) «Паровоз» (412 м,
20 мин.). 8) «Гром и молния». 9) «Электрический ток» (220 м, 10 мин).
10) «Электролиз» (203 м, 10 мин.). И) «Переход механической энергии
в электрическую». 12) «Переход электрической энергии в механическую».
13) «Двигатели внутреннего сгорания» (335 м, 15 мин.). 14) «Броуновское
движение» (243 'м, 11 мин.). 15) «Природа звука» (646 м, 32 мин.)1).
Короткометражные фильмы предназначены для ис-
пользования преподавателем на уроке в качестве иллюстрации к
его рассказу (натурные съёмки; дирижабль; танк; паровая машина;
пароход; артиллерийское орудие; прожектор и т.. п.) или для
разъяснения (мультипликации: работа насоса; парораспредели-
тельный механизм; движение ионов и т. п.) каких-либо отдельных
частных вопросов. Для иллюстративных фильмов характерен весь-
ма небольшой объём; длина таких фильмов бывает от 2—3 м до 15—
20м* 2), что соответствует времени демонстрации их от нескольких
секунд до 1 минуты. Иллюстративные фильмы иногда склеиваются
кольцом, что позволяет без перематывания фильма повторить его
демонстрацию любое число раз. Такие фильмы поэтому иногда
называют кольцовками.
3. Методика применения кино. Показ кинофильма, являясь
одним из видов наглядных пособий, служит лишь средст-
вом для выяснения того или иного вопроса физики или её прило-
жений в технике и поэтому должен быть всецело подчинён педа-
гогическому процессу урока, а не определять и тем более направ-
лять его. По этой причине не нужно вводить особого термина «кино-
урок», подразумевая под этим какие-либо особые методы в про-
ведении последнего; можно лишь говорить о применении кино на
уроке. Однако, применение кино, так же, как и длительное реше-
ние задач, проведение лабораторной работы и т. п., придаёт из-
вестную специфику в построении учебного процесса. Несмотря
на это, точно так же, как демонстрация диапозитивов или картин
и опытов не определяют методику урока, а подчинены ей, так и кино
должно нести чисто служебную роль в полном соответствии
с имеющейся целевой установкой.
Большинство тематических фильмов построено как бы в пред-
положении, что учитель отсутствует, и автор фильма заботится о
том, чтобы средствами одного кинофильма вопрос оказался разъ-
яснённым целиком. Преподаватель, показывающий на уроке це-
ликом тематический фильм, должен волею или неволею всецело
подчиниться навязываемой им методике изложения вопроса, иногда
неприемлемой для шко^ы. При этом погоня за полнотой и все-
сторонностью освещения вопроса приводит к тому, что тематиче-
ский фильм оказывается нередко загружённым подробностями, ко-
торые не имеют значения при рассмотрении этого вопроса в школе
и, кроме того, иногда не имеют прямого отношения к нему.В школь-
г) В скобках указаны метраж и время, нужное для демонстрирования.
2) Для демонстрации 22 м фильма требуется 1 мин.
7 Е. Н. Горячкин, том I
98
§ 23,3
ных же условиях буквально дорога каждая минута урока,
и поэтому должен демонстрироваться лишь тот материал, ко-
торый действительно является необходимым.
При использовании кинофильма на уроке необходимо прежде
всего руководствоваться следующими положениями:
1) Демонстрация на уроке всего тематического фильма
целиком по большей части нарушает нормальное методи-
ческое построение урока. Поэтому желательно, чтобы из фильма
были заранее «отобраны» и показаны лишь действительно
нужные1) фрагменты (отрывки). Просмотр фильма целиком
возможно производить при повторении темы или во время
внеклассных занятий.
2) Короткометражные фильмы, посвящённые от-
дельным частным вопросам, оказываются наиболее подходя-
щимии удобными для использования. Количество и подбор
этих фильмов для демонстрации на уроке зависят от препода-
вателя, и введение их не нарушит методики прохождения данного
вопроса.
3) Отобранные фрагменты или короткометражные фильмы по
большей части нельзя демонстрировать подряд, ссылаясь на не-
удобство, возникающее при переходах от затемнения помещения
к «свету» и обратно. Фрагмент должен показываться в то с а м о е
время, когда он необходим для текущего разъяснения
вопроса. Если перед демонстрацией последующего фрагмента не-
обходимы объяснения преподавателя, поверочный опрос учащихся
или демонстрация опытов и т. п., то следует прекращать кинопро-
ектирование для обеспечения нормального хода урока. ^Совершен-
но так же все полагающиеся опыты нельзя провести подряд с тем,
чтобы впоследствии дать им объяснения.
4) Демонстрация кинофильма должна сопровождаться соответ-
ствующими объяснениями преподавателя. Если фрагмент
служит для объяснения какого-либо процесса, то, отнюдь не со-
кращая этого объяснения, следует прибегать к остановке фильма
на нужном кадре, а в случае надобности повторять просмотр.
Перед вторым просмотром и во время его следует подчеркнуть
наиболее важное, на чём должно быть сосредоточено внимание
учащихся.
Использование кинофильмов возможно чуть ли не на каждом
уроке физики, так как всегда найдётся тот или иной вопрос, при
разъяснении которого кинофильм окажется полезным, но приме-
нение кино должно оставаться в пределах разумного. Кино,
вызывая повышенный интерес и живую реакцию со стороны уча-
1)*Для выполнения указанного требования нет необходимости разре-
зать фильм на части. Большое совершенство школьного киноаппарата,
имеющего кроме прямого ещё обратный ход, позволяет демонстрировать
фрагменты фильма в любой последовательности и любое число раз.
§ 23,3
99
щихся, может увлечь неопытного педагога на путь перегрузки уро-
ков кинопроекций за счёт применения других наглядных пособий
и сокращения числа опытов и лабораторных работ, что является
недопустимым.
Перечень чисто физических вопросов, нуждающихся в приме-
нении кино, сравнительно невелик, так как нельзя ни в какой ме-
ре 'отказываться от воспроизведения физических явлений в виде
опытов, заменяя действительное реальное явление кинопроекти-
рованием его изображений, хотя бы и снятых с натуры. Всё то,
что может быть показано в виде опытов, и должно воспроизво-
диться именно этим способом, а не каким-либо иным, в том числе и
средствами кино.
Применение кинофильмов по вопросам физики оказывается
необходимым в следующих случаях:
1) Изучаемое физическое явление в данный момент по тем или
иным причинам недоступно или невозможно для
непосредственного наблюдения.
К числу таких явлений принадлежат некоторые, протекающие
в естественных условиях, — в природе. Кроме того, сюда дол-
жны быть отнесены физические явления, нуждающиеся для
своего наблюдения в определённых условиях и обстановке. Так,
например, понятие об относительности движения может быть
выведено из наблюдений над. движениями поезда, лодки, плота
и т. п., как это прекрасно показано в фильме «Относительное
движение». Конкретные примеры нужных фильмов приведены в
методических указаниях (§§ 52—111).
2) Физическое явление не может быть воспроизведено, так как
соответствующая аппаратура недоступна для массовой
школы. Так демонстрация броуновского движения требует приме-
нения микропроекции и хорошего микроскопа (рис. 54).
Демонстрация для внеклассных занятий опытов с жидким воз-
духом доступна лишь для весьма редких школ, притом в крупней-
ших индустриальных центрах, и поэтому применение соответствую-
щего фильма полезно.
3) Физическое явление, воспроизводимое с натуры, нуждается
при своём показе в убыстрении или замедлении
темпа процесса во времени, т. е. использования в кино «лупы вре-
мени». К числу таких важных явлений относятся, например, с
замедлением времени: образование пузырьков пара при кипении
жидкости, деформации и разрушения материалов при действиях
силы.
4) Для уяснения сущности происходящего физического про-
цесса оказывается необходимым показ динамики явления в
схематичном виде. В таких случаях применяются мультипликаци-
онные фильмы (рис. 55). Примерами в данном случае могут слу-
жить: строение молекулы и атома, движение тока в проводниках;
явления электролиза и т. п.
7*
100
§ 23,3
Конкретные примеры случаев, когда необходимо применение
кинофильмов при изучении физики, приведены в соответствующих
методических указаниях (§§ 52—111), а также при рассмотрении
вопроса о внеклассных занятиях (§ 49, 2).
Таким образом, круг использования кино при рассмотрении
чисто физических вопросов невелик. Количество же
технических объектов и некоторых производст-
венных процессов, нуждающихся в кинодемонстрациях, весьма
значительно.
Ознакомление учащихся с различными техническими объек-
тами, с некоторыми процессами производства, силовыми установ-
ками и т. п., предпринимаемое для иллюстрации использования
физики в технике, является вообще обязательным.
Экскурсии на крупные электростанции, в горячие цехи заводов
и т. п. не допускаются по вполне понятным причинам. Поэтому,
так как нельзя отказаться от подобного иллюстративного мате-
риала, то приходится прибегать к помощи кино. Экскурсия на
осмотр какого-либо объекта обычно не исключает применения кино
по тому же вопросу, так как кино способствует более полному
и глубокому освещению и изучению. Действительно, в кино есть
возможность показать объект с различцых точек зрения, иногда
недоступных при осмотре, и заглянуть внутрь дейст-
вующей машины. Так как редкий урок не содержит в себе упоми-
нания о технических объектах, то в нормальных условиях кино-
проектирование короткометражек, в особенности в школе-семи-
летке, должно стать повседневным явлением.
Если даже для городского школьника демонстрации кинофиль-
мов имеют большое значение, то особо важна роль их в сельской
школе, когда оказывается, что учащиеся не видели железной до-
роги, трамвая, самолёта и т. п., не говоря уже о каких-либо срав-
нительно крупных процессах производства.
Как показывает практика, кроме натурных съёмок технических
объектов, мультипликационные изображения некоторых сравни-
тельно сложных механизмов способствуют лучшему уяснению
принципа работы этих механизмов. Поэтому на применение муль-
типликационных фильмов по вопросам техники следует обратить
особое внимание, как на весьма эффективное средство при объяс-
нениях действия различных механизмов.
Желательная тематика короткометражных фильмов по вопросам
техники1) приведена в соответствующих методических указаниях.
В заключение следует ещё раз подчеркнуть два существенных
положения:
х) К сожалению, на выпуск короткометражных фильмов как по вопро-
сам физики, так и техники не обращалось почти никакого внимания.
Поэтому выпуск их был не только бессистемен, но и случаен— подбирались
подходящие фрагменты из различных художественных и хроникальных
фильмов.
§ 23,4
101
1) Кино не может и не должно иметь определяющего
влияния ни на содержание урока, ни на методику его проведения,
так как оно является не чем иным, как одним из видов
наглядных пособий.
2) При использовании кино следует строго ограничивать
время на его демонстрации. Нельзя говорить о полезности
Рис. 57. Школьный проекционный звуковой киноаппарат ЗП—16.
применения кино, если демонстрации его сократят время, отводи-
мое по плану повторительным вопросам, решению задач, проведе-
нию лабораторных работ и опытов и т. п.
4. Подготовка к кинопроектированию. Успешность применения
кинопроектирования определяется прежде всего правильным под-
бором соответствующих фрагментов из существующих школьных
фильмов.
102
§ 23,5; § 24
Предварительное ознакомление с содержанием фильма воз-
можно по так называемому монтажному листку, выдаваемому в
кинопрсектной базе. Затем преподаватель должен спроектировать
весь фильм для самого себя в целях изучения и выбора
нужных фрагментов. Эти фрагменты вновь тщательно просматри-
ваются преподавателем для выяснения, в какой последователь-
н о с т и и в какое время урока они должны быть введены в пе-
дагогический процесс, как нечто органически связанное с целым.
В заключение определяется время, потребное для демонстра-
ции фрагментов, и намечаются те объяснения, которые сле-
дует сделать до, во время и после кинодемонстрирования. Время
и место в учебном плане тематических фильмов, охватывающих
тот или иной вопрос целиком, планируется преподавателем при
составлении годового плана.
Постоянное использование кинопроектирования требует устрой-
ства постоянной или легко собирающейся установки в классе
школьного кинопроекционного фонаря УП—2. Кроме того,
преподаватель должен всовершенстве овладеть техни-
кой кинопроектирования, чтобы, не разрезая тематического
фильма на части, уметь без излишних потерь времени продемон-
стрировать лишь нужные фрагменты. Только при этом условии воз-
можно правильное применение фильма, требующее то остановок1),
то возвращения назад и повторения фрагмента, то пропуска без
демонстрирования на экран ненужных частей. Особенно широкие
возможности открываются при применении звуковой кинопере-
движки (рис. 57).
О технике демонстрирования кинофильмов— см. т. III, § 22.
5. Литература.
«Кино в работе школ». Под ред. Арнаутова, Управление
школ Министерства просвещения, Учпедгиз, 1947, стр. 79.
Статьи в журнале «Физика в средней школе»:
С о п о т о в, Об использовании кино на уроках физики,
1938, № 2.
Сапрыкин, Применение кино на уроках физики в средней
школе, 1941, № 2.
Глава шестая
РИСОВАНИЕ И ЧЕРЧЕНИЕ НА УРОКАХ ФИЗИКИ
§ 24. Значение рисунков
Применение рисунков и чертежей при объяснениях, как одно
из средств преподавания целого ряда наук, является настолько
общепризнанным и общеизвестным, что приводить какие-либо
доводы в пользу этого средства нет никакой надобности. Такое
преподавание физики, которое систематически не сопровождается
х) Возможны без воспламенения не у всех типов кинопроекционных
аппаратов.
§ 24
103
пояснительными чертежами и рисунками, является совершенно
немыслимым, так же как невозможно, например, изучение гео-
метрии без применения чертежей.
В процессе преподавания физики производится изучение фи-
зических явлений, а также той аппаратуры и приборов, при по-
мощи которых эти явления наблюдаются или воспроизводятся.
Эти явления и аппараты познаются в результате зрительных
восприятий и почти никогда не могут быть описаны только на
словах. В некоторых случаях человеческое слово оказывает-
ся совершенно бессильным, чтобы дать понятие об объек-
Сое а юилиес.» сосу^6/
Рис. 58, I. Рисунок учащегося: «Сообщающиеся сосуды».
те или явлении. Представление об явлениях может возникнуть
только при зрительном восприятии, т. е. когда учащиеся
увидят его в натуре. В некоторых случаях, однако, приходится
ограничиваться изображением на рисунках. Наиболее полезным
оказывается одновременное применение готовых картин и выпол-
нение преподавателем на доске рисунков объяснительного харак-
тера. Когда учащиеся видят объекты или явления, показываемые
им в натуре преподавателем, надобность в применении объясни-
тельных рисунков всё-таки не отпадает. Например, когда препо-
даватель показывает одно из самых простых явлений, что жидкость
в сообщающихся сосудах устанавливается на одном уровне, уча-
щиеся непосредственно видят это явление, но без соответствующего
рисунка обычно не могут в должной мере уяснить себе характер-
ных особенностей устройства прибора «сообщающиеся сосуды»,
а также понять смысл самого явления (рис. 58,1). Учащийся, копи-
руя зарисовку преподавателя и отчасти выполняя её по натуре,
волею или неволею обращает при рисовании своё внимание на раз-
личную форму сосудов. Проведение же пунктирной линии через
104
§ 24
уровни и соответствующая надпись позволяют чётко уяснить закон
сообщающихся сосудов и, так сказать, фиксировать его в графи-
ческой записи.
Приведённый выше пример (сообщающиеся сосуды) соответст-
вует сравнительно простому случаю, когда восприятие и уяснение
вопроса учащимися не встречает затруднений. В подавляющем же
большинстве случаев вопросы являются более сложными. Тогда
рисунок, выполняемый в известной методической последователь-
Рис. 58, II. Рисунок учащегося: «Устройство паро-
распределительного механизма».
ности, растёт и постепенно развивается на глазах учащих-
ся, расчленяя «видение» объекта, явления или опыта и со-
ответствующие объяснения на ряд отдельных последовательных
процессов (рис. 59). Представление о целом создаётся с помощью
рисунка на основании изучения отдельных, наиболее существен-
ных деталей явления или объекта. В последовательном выде-
лении деталей и сосредоточивании внимания учащихся на изу-
чении в данный момент только одной из них зарисовка при-
нимает определяющее значение. При этом про-
цесс объяснения явления или устройства прибора сильно упро-
щается.
Рисунки в их окончательном виде в своём подавляющем боль-
шинстве изображают результаты тех или иных физических
процессов. Другими словами, на рисунке показывается то состоя-
ние или положение тела, которые оно приобрело вконечной
фазе процесса или явления. Таким образом, эти рисунки яв-
§ 24
105
ляются статичными и непосредственно не могут служить
для суждения о том, какие же именно изменения произошли в со-
стоянии или в положении тел. Между тем, нередко встречается
Рис. 59. Последовательный рост рисунка в процессе демонстрации и объяс-
нений: I — «возьмём сосуд»; II — «поместим в него два электрода»; III — «на-
льём раствор сернокислой меди»; IV — «присоединим источник тока»; V —
«потечёт электрический ток»; VI — «на электроде минус выделилась медь».
прямая необходимость характеризовать на рисунках ход или д и-
намику процесса, для чего приходится изображать со-
стояние или положение тел до и после процесса, а ино-
гда ещё и для какой-либо промежуточной его фазы. В некоторых
Рис. 60. Изображение опыта: «Сравнение теплопроводности
металлов».
случаях происшедшие с телами изменения можно характеризо-
вать, прибегая к помощи пунктирных изображений (рис. 60).
Нередко явление или процесс, чтобы показать их в динамике,
приходится изображать йосредством двух или большего количе-
ства рисунков. Так, примером трёх зарисовок является рисунок
106
§ 24
61, на котором изображена демонстрация закона Архимеда. На ри-
сунке I показана установка до опыта; на рисунке II — нарушение
Рис. 61, I. Изображение демонстрации закона Архимеда на рычажных
весах.
равновесия при погружении тела в воду и,на рисунке III — воз-
вращение весов к равновесию после заполнения ведёрка водой.
Сведение роли и значения рисунков только к вспомогатель-
ному средству при объяснениях являлось бы неправильным. Не
менее важную роль и значение имеют рисунки и в следующих
отношениях:
1) Достаточно хорошо продуманный и осуществлённый план
применения рисования даёт значительный выигрыш во

Рис. 61, II. Изображение демонстрации вы-
талкивающей силы (см. рис. 9, I и II).
времени, упрощая и
сокращая словесные объяс-
нения преподавателя. Та-
ким образом, при рацио-
нальном применении ри-
сунков изложение вопроса
у преподавателя отнимает
меньше времени, чем при
недостаточном количестве
их.
2) Зарисовки учащи-
мися водружают их навы-
ками графического
изображения объек-
тов или явлений в их на-
туральном или в схемати-
чном виде.
§ 24
107
3) Правильно выполненный рисунок с некоторыми объясни-
тельными надписями (рис. 59) является своеобразным графи-
ческим конспектом и поэтому впоследствии широко
используется учащимися для повторения изученного вопроса (рис.
60 и 61).
4) Специальные виды рисунков: диаграммы (рис. 42) и
графики '(рис. 62) дают учащимся наглядное представление о
Рис. 62. График, выполненный учащимся: «Ход температуры во время
болезни».
соотношении физических величин, а также о непрерывной
зависимости друг от друга, подводящей к понятию о функцио-
нальной связи между ними.
5) Решение некоторых задач (не считая специальных задач,
Требующих графического решения) значительно облегча е тс я,
а иногда только тогда становится возможным, когда учащиеся
выразят на рисунке данные, приведённые в условии.
6) В некоторых случаях самостоятельные рисунки учащегося
могут служить лучшим средством для выяснения его п о-
знаний по данному вопросу, чем обширные словесные объяс-
нения (рис. 58, II).
7) Соблюдение точности и аккуратности при выполнении ри-
сунков, помимо учебного, имеет ещё большое воспитатель-
ное значение.
108
§ 25
8) Выполнение учащимися рисунков и чертежей в весьма зна-
чительной степени способствует развитию глазомера. Уме-
нье на глаз оценивать величины тех или иных расстояний,
брать отрезки равной длины, делить прямые линии и дуги окруж-
ностей на равные части (две и более), определять относительную
величину прямых отрезков, строить углы в 90° и 45° и т.п. — важ*
нейшие политехнические навыки, имеющие огромную практиче»
скую значимость в быту, в военном деле и т. д.
§ 25. Важнейшие методические требования к рисункам
Рисунок является одним из средств для выражения наших
представлений и увеличивает число средств, при помощи ко-
торых мы можем выражать свои мысли. Поэтому одной из неотъ-
емлемых задач преподавания физики является развитие у учащихся
способности графического выражения знаний .
Методика физики, ставящая своей основной целью решение
вопросов о том, как нужно излагать курс физики, не может остав-
лять в стороне вопроса о рисунках преподавателя на классной
доске*. Что именно должно быть изображено на рисунках и как
именно они должны быть выполнены,— одна из задач мето-
дики.
Рассмотрим основные методические требования к рисункам.
1) Первое и важнейшее требование, предъявляемое ко всем
без исключения рисункам преподавателя на доске, заключается
в том, что они должны быть безусловно грамотными в
научном отношении. Так же, как в рассказе преподавателя, на
рисунках недопустимы никакие ошибки в отношении закономер-
ностей физики или техники и резкого несоответствия реальности.
2) Каждый рисунок преподавателя должен являться для уча-
щихся образцом графического изображения. Преподаватель
не только не может ^игнорировать законов и правил рисования
и технического черчения, но обязан в посильной мере обучать
этим правилам учащихся и добиваться создания у них верных на-
выков по рисованию.
3) Аккуратность и точность в выполнении рисун-
ков являются необходимыми признаками их графической грамот-
ности. Предъявление этих требований к учащимся имеет для них
большое воспитательное значение. Очевидно, что7в отношении
аккуратности и точности преподаватель йри рисовании на клас-
сной доске обязан служить образцом для учащихся.
4) Рисунок должен быть возможно более прост для обес-
печения его повторимости учащимся. Под повторимостью рисунка
подразумевается такое его выполнение, чтобы копирование его
учащимися не представляло для них затруднений. Отсюда следует,
что надо отказаться от использования при рисовании таких «ху-
дожественных приёмов», которые требуют специального обучения.
109
При воспроизведении рисунков надо прибегать в основном к
приёмам проекционного черчения и к широкому приме-
нению условных обозначений (пункт 5). Простота в рисунке,
простирающаяся до схематичности, необходима также для эко-
номии времени его выполнения.
5) Огромное значение для упрощения рисования и экономии
времени приобретает применение унифицированных упрощен-
ных и условных изображений приборов, что возможно,
когда устройство того или иного прибора, изученное ранее, не
является важным при объяснении излагаемого вопроса.
D
А------S---В
’0
Гальванический или
аккумуляторный эле-
мент
Батарея элементов
Генератор тока
Установочный вы-
ключатель
Ключ
Провод
Провода CD и АВ со-
единены
Провода CD и АВ
пересекаются, но не
соединены
Звонок
Электромотор
•--X---- Лампочка
Амперметр
Вольтметр
Предохранитель про-
бочный
Реостат
Рис. 63. Унифицированные условные изображения деталей электрических
цепей.
Так, например, на рисунке 61,1, объясняющем опыт на &акон
Архимеда, правильно показаны упрощенно весы вне зависимости от
их действительного вида и устройства (весы технические, аптекар-
ские или Беранже). К условному обозначению приборов прибегают
также в том случае, когда производится изучение различных со-
четаний отдельных частей в группы, как это имеет место, например,
при изображении электрических цепей (рис. 63). Особого внимания
заслуживают условные унифицированные изображения всякого
рода опор, подставок, подвесов и других поддерживающих приспо-
соблений (рис. 64).
Крупной методической ошибкой являлось бы изображение их
в соответствии с их действительным видом (рис. 65 и 66), что ведёт
к излишней потере времени, а иногда затемняет существо изоб-
110
§ 25
ZZ//ZZZZ/////ZZ/Z/Z yZZZZZZ/ZZZZZZZA
Рис. 65. Неправильное изо-
бражение на классной доске:
«Измерение объёма тела».
Рис. 64. Унифицированные условные
изображения подставок, подвесов и
других опор: I — подвес (правиль-
но); II — подвес (неправильно);
III — блок; IV — шарик на пло-
скости; V — опора для рычага:
VI—опора в опыте—инерция
покоя.
Рис. 66. Неправильное изображение
на классной доске: блоков подвиж-
ного и неподвижного.
ражаемого (рис. 66).
Так как форма опор
может быть различ-
ной, в частности слу-
чайной, и при изло-
жении подавляющего
большинства вопро-
сов физики роли не
играет, то необходи-
мо применение воз-
можно более упро-
щенных условных
обозначений (рис. 67
и 68).
6) Наиболее важ-
ным и трудно выпол-
нимым требованием
является вырази-
Рис. 67. Правильное изображение: «Измерение
объёма тела»
§ 25
Ill
тельность. рисунка. Она определяется целевой установкой
рисунка и заключается в отчётливом выделении на нём всего
того, что является основным и наиболее характерным для
изображаемых объектов или явлений. Выразительность рисунка
может быть достигнута только после вдумчивой работы учителя
Рис. 68. Правильное изображение блоков: h
неподвижного (I и II) и подвижного (III). у
над эскизами при подготовке к уроку. В частности, значительному
повышению выразительности способствует введение условных уни-
фицированных изображений.
Необходимыми условиями для успешного выполнения рисун-
ков преподавателем являются:
а) Знание основ геометрического и проекционного черчения и
уменье прилагать их на практике.
б) Изучение некоторых простейших приёмов художественного
рисования.
112
§ 26,1
в) Применение унификации всех условных обозначений.
г) Предварительное составление эскизов для рисунков во время
подготовки к урокам.
Литература по рисованию на уроках физики.
I. Том IV настоящего издания, где подробно разработана мето-
дика и техника рисования на уроках и приведены типичные
рисунки по всем разделам действующей программы по физике.
II. Большого внимания заслуживает глава (автор Челю-
скин) из книги «Методика преподавания физики» под редакцией
Знаменского.
III. Из статей в журнале «Физика в средней школе» весьма
полезны следующие:
Арефьев, Чертежи на классной доске, 1939, №1.
Смирнов, Классная доска на занятиях по физике, 1940, № 5.
К. Е. Мартынова, Доска учителя физики, 1946, № 2.
Глава седьмая
ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ
§ 26. Значение и виды лабораторных работ
1. Значение лабораторных работ. Под лабораторными
работами понимают занятия, в которых учащиеся сами вос-
производят и наблюдают физические явления или производят из-
мерения физических величин (рис. 8).
Рассмотрим, какое особое значение имеют лабораторные за-
нятия в связи с общими задачами преподавания физики.
1) При демонстрациях преподавателя учащиеся хотя и наблю-
дают явление, но остаются именно наблюдателями,
так как не принимают никакого участия в самом проведении опы-
та. В лабораторных работах требуется активное участие
учащихся, так как по описанию или по словесным указаниям
преподавателя сами учащиеся собирают нужную установку и
при её помощи самостоятельно производят наблюдения физиче-
ских явлений или делают измерения. Таким образом, лаборатор-
ные работы, по сравнению с демонстрациями, обладают прежде
всего тем неоспоримым преимуществом, что обучают учащихся
не только со стороны наблюдать, но и самим воспроиз-
водить физические явления.
2) Учащиеся на лабораторных работах обучаются пользова-
нию физическими приборами, как орудиями экспериментального
познания (рис. 69). Кроме того, они вооружаются навыками
чисто практического характера, которые окажутся им необходи-
мыми не только для работ в научных лабораториях, но и в жизни,
особенно при современном мощном техническом окружении. Та-
§ 26,1
113
ким образом, лабораторные работы являются одним из дейст-
венных средств политехнического образования (§ 10,4).
3) В некоторых случаях научная трактовка' вопроса стано-
вится возможной только после самого близкого, непосред-
ственного ознакомления учащихся с явлениями, что тре-
бует воспроизведения опытов именно самими учащимися.
Особенно это оказывается важным, когда вопрос заключает-
ся во введении некоторых новых понятий. При формировании
Рис. 69. Лабораторная работа: «Изучение действия водяного реостата».
понятий решающее значение имеет проведение опытов и изуче-
ние на них явлений, приводящих к выяснению этих понятий.
Наблюдение же явлений, показываемых с демонстрационного
стола, никогда не сможет быть ни таким глубоким, ни та-
ким эмоциональным, как при личном воспроизведе-
нии явлений учащимися на лабораторных работах. Так, например,
усвоение таких трудных понятий, каковы количество теплоты,
сила и напряжение электротока и др., и овладение способами
их измерения могут быть успешно достигнуты только в резуль-
тате проведения лабораторных работ.
4) Ни один, из приёмов обучения не может так приблизить
мышление учащихс^т к «психологии» самостоятельного
исследователя-экспериментатора, как это позволяют сделать
лабораторные работы. В таких работах перед учащимися ста-
вятся какие-либо из посильных для них проблем/ требующих
экспериментального разрешения (рис. 9, II, 10 и 70).
8 Е. Н. Горячкин, том I
114
§ 26,1
При исследовании характер самостоятельного мышления уча-
щихся и логика умозаключений, благодаря эксперименту, при-
нимают совершенно иной вид по сравнению с обычным решением
различных вопросов, требующих только одного рассуждения
и не нуждающихся в постановке опытов. Исследователь-
ский эксперимент принимает также совершенно иной характер
Рис. 70, I. Лабораторная работа: «Выяснение хода луча через пластинку
с плоскопараллельными гранями».
по сравнению снаблюдательным, в котором учащиеся
повторяют уже виденное и заранее знают результат. Наконец,
учащимся внушается то, что может быть названо «верой в свои
силы», так как исследование приоткрывает им возможность ис-
пользовать своё знание для познания нового для них — неизвест-
ного.
5) Лабораторные работы имеют большое воспитатель-
ное значение, так как дисциплинируют учащихся, приучают
их к самостоятельной работе и прививают навыки лаборатор-
ной культуры (см. т. II, § 4).
Такова специфика лабораторных работ, придающая им ог-
ромное педагогическое значение.
Таким образом, лабораторные работы Дополняют обычную
форму обучения физике и позволяют решить задачу её препода-
вания целиком, а не только частично, как это происходит
при применении одного лишь демонстрационного эксперимента.
§ 26,2
115
Действительно, лабораторные работы, помимо вооружения на-
выками экспериментального характера, лучшего выяснения сущ-
ности физических явлений и понятий и решения некоторых задач
воспитательного характера, позволяют, что особо важно, позна-
комить учащихся с элементами научно-исследова-
тельскихработ.
Необходимость применения лабораторных работ при препо-
давании физики была установлена ещё в дореволюционное время.
В нашей советской школе лабораторные занятия признаются
безусловно обязательными и поэтому введены в официальную
Рис. 70, II, III. Установка для наблюдения хода луча через пластинку (II)
и чертёж, являющийся результатом работы (III).
Виды лабораторных работ. Различают лабораторные ра-
боты качественного и количественного характера. В количе-
ственных работах учащиеся производят те или иные и з-
м е р е н и я физических величин; в качественных они
наблюдают физическое явление без конкретной оценки его
в количественном отношении. Такая классификация лаборатор-
ных рабо*г оказывается полезной не столько с методической,
сколько с технической стороны, именно — в отношении резкого
различия в применяемой аппаратуре. В количественных рабо-
тах используются физические измерительные приборы;
в качественных применяется демонстрационная ап-
паратура, но сильно упрощенная и .уменьшенная в размерах
по сравнению с обычной. Вопрос о приборах для лабораторных
работ подробно рассмотрен в т. II, §§ 16, 61—71.
В методическом отношении большее значение имеет более об-
щая классификация лабораторцых работ по признаку их ц е л е-
в о й установки. В зависимости от своего непосредственного
назначения следует различать лабораторные работы наблюда-
тельные и исследовательские.
В наблюдательных работах учащиеся воспроиз-
водят опыты качественного характера или измерение физических
величин по описанию или по указаниям преподавателя, объяс-
8*
116
§ 26,2
няющим действие приборов и определяющим путь работы от
начала до конца. При этом от учащихся не требуется решения
вопросов каких-либо физических проблем или самостоятельных
заключений. Наоборот, в «исследовательских» рабо-
тах производится ознакомление учащихся с новыми неизвест-
ными для них физическими явлениями или же учащиеся привле-
каются к решению посильных для них вопросов то.й или иной
физической проблемы. Как наблюдательные, так и исследователь-
ские работы могут быть в свою очередь разделены на качественные
/И количественные.
1) Наблюдательные работы качественного характера имеют
своей непосредственной целью:
а) создание более правильного, полного и глубокого
представления о характерных сторонах явлений, так
или иначе уже знакомых учащимся;
б) вооружение навыками по применению приборов;
в) подготовку к лабораторным работам более сложного
характера, т. е. к наблюдательным количественным и исследо-
вательским.
В таких работах производимые учащимися опыты являются
или точным повторением показанного на демонстрациях,
или отличаются небольшими изменениями. Измерений, хотя бы
относительного характера, при таких наблюдениях не произво-
дится. Число наблюдательных работ может быть весьма значи-
тельным, так как многие опыты можно осуществить при самой
простой аппаратуре. Упрощение же в приборах по сравнению с де-
монстрационными обусловливается тем, что нет надобности обес-
печивать видимость на дальнее расстояние..
К числу типичных наблюдательных работ, например, отно-
сятся:
I. Некоторые опыты с жидкостями и газам и—
наблюдение перпендикулярности нити отвеса к поверхности
жидкости; давление жидкости на дно и стенки сосуда; плавание;
сжатие и расширение газа; опыты с атмосферным давлением и др.
(см. т. II, §§ 28—32).
II. Опыты по механике — силы и их действие;
инерция; наблюдение качения шарйка по гладкой и шероховатой
поверхности; маятник (в связи с преобразованием энергии) и др.
(см. т. II, §§ 33—34).
III. Опыты по теплоте —'сравнение теплопроводи-
мости твёрдых тел; расширение тел; наблюдение плавления и
кипения и др. (см. т. II, §§ 36—40).
IV. Основные опыты по электростатике — элек-
тризация; обнаружение электрических сил; взаимодействие за-
рядов; электроскоп (см. т. II, § 42).
V. Сборка основных схем электрической лепи (см. т.
II, § 67k
§ 26,2
117
VI. Основные опыты по магнетизму — намаг-
ничивание; деление-магнита на части; взаимодействие Магнитных
полюсов; компас; магнитные спектры и др. (см. т. II, §§ 47 и 69).
VII. Опыты по электромагнетизму —оп-
ределение полюсов; опыты с электромагнитом; сборка электромо-
торчика; электромагнитная индукция и т. п. (см. т. II, §§ 48—50
и 69).
VIII. Некоторые опыты по оптике — получение те-?
ней и полутеней; отражение света; получение изображений по-
средством линз; наблюдение через призму и т. п. (см. т. II,
§§ 52—56 и 70—71).
IX. Некоторые опыты по звуку — получение звука
от колеблющейся пластинки; высота тона и др. (см. т. II, § 57).
Указания по методике и технике этих опытов частично при-
ведены в методических указаниях (§§ 52—111); а также в т. II,
§§ 27—57 и 61—71.
2) Наблюдательные работы количественного характера. Ввиду
отсутствия у учащихся соответствующих навыков и ввиду несо-
вершенства применяемых измерительных приборов этот вид ра-
бот правильнее рассматривать как обучение способам
измерений, а не как измерения физических величин. Дей-
ствительно, относительная ошибка при измерениях «по вине» ап-
паратуры и экспериментаторов достигает иногда до 10 и более
процентов; поэтому некоторые из работ по точности результата
уступают деже сравнительно грубым техническим измерениям
(см. т. II, §§ 58 и 59).
Непосредственное назначение данного вида измерительных
работ заключается:
. а) в вооружении учащихся навыками применения из-
мерительных приборов и
б) в ознакомлении с различными способами измерения
физических величин.
Наиболее важными работами измерительного характера яв-
ляются:
I. Измерение длин масштабной линейкой (см. т. II, § 61, 5
и 6).
II. Измерение объёмов мензуркой (см. т. II, § 62,4).
III. Градуировка динамометра и измерение сил (см. т. II, § 64,
1—3 и 5).
IV. Измерения веса (массы) (см. т. II, § 63, 1—3).
V. Измерение удельного веса твёрдых и жидких тел (см.
т. II, § 63, 4 и 5).
VI. Определение к. п. д. при подъёме груза по наклонной‘пло-
скости и при помощи блока и*т. п. (см. т. II, § 64, 7).
VI 1.ч Наблюдение за изменением температуры воды, нагревае-
мой до кипения (см. т. II, § 65, 4).
VIII. Определение к. п. д, нагревателя (см. т. II, § 66, 4).
118
§ 27,1
IX. Измерение удельной теплоёмкости твёрдого тела (см.
т. II, § 66, 5).
X. Измерение теплоты плавления льда (см. т. II, § 66, 6).
XI. Зависимость силы тока от напряжения и сопротивления
и закон Ома (см. т. II, 68, 5).
XII. Измерение мощности й сопротивления вольтметром и
амперметром (см. т. II, § 68, 4).
XIII. Сравнение количеств теплоты, выделенного током и
ожидаемого по расчёту; закон Джоуля-Ленца (см. т. II, § 68, 7).
Кроме перечисленных, применяются работы, в которых важно
определение не абсолютных значений измеряемых величин,
а их сравнение между собой. Такие работы сравнитель-
ного характера заменяют как бы некоторое промежуточное по-
ложение между измерительными и наблюдательными. К числу
их, например, относятся: ,
XIV. Условие плавания тел (закон Архимеда).
XV. Изучение силы трения (см. т. II, § 64,6).
XVI. Наблюдение постоянства силы тока в неразветвлённой
цепи (см. т. II, § 68,4).-
XVII. Зависимость сопротивления от длины, поперечного
сечения и материала проводника (см. т. II, § 68, 4 и 5).
XVIII. Ход луча при отражении света (см. т. II, § 70,3).
XIX. Ход лучей при преломлении света (см. т. II, § 70, 4 и 5).
XX. Зависимость характера и вида изображения от положения
предмета по отношению к главному фокусу линзы (см. т. II,
§71,3 и 4).
3) Лабораторные работы исследовательского характера. Не-
посредственной целью этого вида работ являются: а) установление
посредством опытов достаточно простых фактов и зависимостей,
неизвестных до работы учащимся; б) приближение их
к роли исследователя^) внушение учащимся уверен-
ности в том, что^они в некоторых случаях могут использо-
вать эксперимент и свои знания для исследования.
Количество исследовательских работ на протяжении курса
физики может быть весьма значительным. Не следует, однако,
гнаться за их числом; надо ограничиться ознакомлением учащих-
ся с наиболее' типичными случаями посильного для'них иссле-
дования.
Примеры рационального применения исследовательских работ
даны в методических указаниях (§§ 52—111).
§ 27. Методика лабораторных работ
1. Место лабораторных работ на уроке,. Методика и техника
эксперимента на лабораторных занятиях подробно разработана
в томе II, §§ 16 и 58—71; поэтому ограничимся здесь рассмотре-
нием общих положений методического характера.
§ 27,1
119
1) Лабораторные работы не представляют собой какого-то
особого метода познания — они являются одним из приё-
мов преподавания. В связи с этим лабораторные работы долж-
ны быть применяемы в строго определённые моменты, когда дру-
гие приёмы являются бессильными или недостаточно эффектив-
ными.
Применение и чередование различных приёмов преподавания
отнюдь не могут зависеть от того, является ли это удобным или
неудобным по техническим или организационным причинам.
Они всецело определяются тем, что нужный результат или цель
должны быть достигнуты с затратой посильного труда и наимень-
шего времени. Поэтому урок может начинаться с лабораторной
работы, или она проводится в его центральной части, или же, на-
конец, ею завершается изучение вопроса (§ 12, 6—8).
Лабораторные работы, как этого требуют задачи, преподава-
ния, должны являться органической , частью педагогического
процесса в его целом, а не более *или мен^е искусственной при-
стройкой к нему.
2) При высокой дисциплинированности учащихся, при пра-
вильно организованном процессе преподавания физики и при
хорошем оборудовании нет надобности выделять специальные
уроки для проведения лабораторных работ. Подавляющее боль-
шинство наиболее ,продолжительных лабораторных работ изме-
рительного характера укладываются в промежуток времени мень-
ше длительности урока. Урок может оказываться, целиком за-
полненным лабораторными занятиями лишь при изучении отдела
физики «Измерения». Работы же исследовательского и наблю-
дательного характера, являясь качественными, требуют, как
правило, времени много меньше, чем измерительные.
Преподаватель от словеснрго изложения в нужные моменты
обращается к демонстрациям и предлагает затем учащимся в
случае надобности тотчас же или воспроизвести показанное, или
сделать простейшее измерение, или же разрешить эксперимен-
тальным путём поставленную им проблему. После лабораторной
работы преподаватель вновь переходит к тем формам работы, ка-
кие в данном случае оказываются необходимыми.
3) Лабораторные работы — одна из слагающих частей всего
процесса изучения и, в частности, урока. Поэтому нет надобности
вводить практикующуюся иногда терминологию «лабораторный
урок», а тем более строить какую-либо специальную методику
проведения такого урока. Но «из этого никак не следует, что не
нужно рассматривать методику построения и проведения лабо-
раторных работ.
4) Естественно, что осуществление приведенных положений
требует от преподавателя большого мастерства. Поэтому начинаю-
щему педагогу следует по мере накопления своего опыта постепен-
но подходить к такой наиболее совершенной форме педагогиче-
120
§ 27,2
ского процесса, отводя сначала лабораторным работам специаль-
ные уроки.
2. Работы исследовательского характера, 1) Следует стре-
миться к тому, чтобы первые работы в начале каждого из
отделов физики являлись наблюдательными качествен-
ными для общего ознакомления со специфическими особенностя-
ми техники эксперимента, а также и наблюдения явлений по
данному отделу физики (жидкости, газы, теплота, электричество,
звук, свет). Навыки и знания, приобретённые при наблюдатель-
ных работах, также значительно облегчат производство исследо-
ваний в последующих работах.
Таким образом, наблюдательные работы, помимо достижения
своей собственной цели (§ 26,2), подготавливают уча-'
щихся к проведению более ответственных работ.
2) Каждая из поставленных перед учащимися проблем, тре-
бующая исследования, должна оказаться для них посиль-
ной. Степень «трудности» исследований может нарастать лишь
постепенно, по мере приобретения учащимися -знаний и лабо-
раторных навыков. Задание должно быть, особенно на первых
порах, достаточно простым, с учётом реальных возможно-
стей, зависящих как от развития учащихся, тАк и от оборудова-
ния школьной лаборатории.
3) Исследование на уроках в школе-семилетке сводится к эк-
спериментальному решению той или иной проблемы,
к возникновению которой привело предыдущее изучение того
или иного вопроса. Так, например, возможно поручить учащимся
обнаружить: равномерность удлинения пружины при соответст-
вующих увеличениях нагрузки; уменьшение или увеличение
удельного давления тела при изменении площади опоры; умень-
шение показания динамометра при погружении подвешенного
к нему тела в жидкость (рис. 9, II); изменение выталкивающей
силы в зависимости от объёма тела и вещества жидкости; рас-
ширение твёрдого тела~ при нагревании; зависимость теплоём-
кости тела от. массы и вещества; зависимость сопротивления от
длины, сечения и вещества проводника; зависимость силы тока
от напряжения источника и сопротивления и т. п.
Для исследований учащиеся должны быть соответствующим
образом подготовлены, в частности им следует дать ука-
зания о необходимой аппаратуре и пути решения вопроса.
Во всех приведённых для примера работах выводы строятся
на основании относительных показаний измерительных прибо-
ров.
4) Иногда можно услышать в школе наименования некоторыми
преподавателями работ так: проверка законов Архимеда, Ома или
Джоуля-Ленца. Ни проверить закона, ни тем более установить
закон в условиях школьной лаборатории, с несовершенной ап-
паратурой и силами таких неопытных экспериментаторов, ка-
§ 27,3-4
121
кими являются учащиеся, никак нельзя. Недопустимо вводить
учащихся на этот счёт в заблуждение.
Учащиеся должны быть ясно поставлены в известность, что
путь науки длинен, сложен и тернист и что знание достигается
трудами не одного, а многих учёных.
Законы могут лишь служить при лабораторных работах осно-
вой для измерений или^ исследования. Так, например, типичная
работа на закон Джоуля-Ленца ставится как сравнение количе-
ства теплоты, выделенного током (ожидаемого по расчёту), и ко-
личества, учтённого калориметрическим путём, т. е. по существу
она сводится к определению к. п. д. Работа на закон Ома прово-
дится после его изучения, и полученные числовые результаты
рассматриваются отнюдь не для проверки зависимости^ Оценка
их производится с точки зрения их соответствия следуемым по
расчёту в целях лучшего уяснение и усвоения зависимости.
3. План лабораторной работы. 1) Количество лабораторных^
работ в курсе так же, как и число демонстраций, определяется
временем, отведённым на уроки по физике, и поэтому является
строго ограниченным. Принимая во внимание особую ценность
лабораторных работ для обучения, надо стремиться к тому, что-
бы число их было наибольшим — в разумных пределах.
Достижение максимума возможно за счёт уплотнения времени,
затрачиваемого на каждую из лабораторных работ. Для этого не-
обходимы следующие мероприятия: а) определение преподава-
телем содержания и плана лабораторной работы; б) составление
инструкции; в) подготовка аппаратуры; г) распределение её по
столам заранее, до урока.
2) План проведения лабораторной работы должен быть4
заранее тщательно продуман преподавателем после того,
как им точно будет определена целевая установка.
В зависимости» от этой цели одной и той же лабораторной ра-
боте может быть придан характер наблюдательной, измеритель-
ной или исследовательской.
3) За типовую схему цостроения и проведения всех
видов лабораторных работ можно принять следующую:
а) Подготовка преподавателем учащихся к работе.
б) Проведение учащимися эксперимента.
в) Обработка и использование результата.
4. Подготовка учащихся к работе. 1) При подготовке уча-
щихся преподаватель сначала знакомит их с темой работы,
её назначением, затем он объясняет, в случае надобности
показывает, устройство приборов, нужных для её
проведения, и приводит правила обращения с ними.
Наконец, преподаватель рассказывает, а для наиболее сложных
по технике случаев и показывает, как должен произво-
диться опыт, используя аппаратуру такого же типа, как и выдан-
ную учащимся. В результате учащиеся должны получить точное
122
§ 27,5
представление о том, что они должны делать, и притом, как и в
какой последовательности. Для наиболее простых работ можно
ограничиваться словесными указаниями; в большинстве же слу-
чаев во время предварительных объяснений учащимся даётся
инструкция посредством диктовки или, лучше, записи
на классндй доске. Для исследовательских работ подготовка
принимает совершенно иной характер.
2) В инструкции указываются в надлежащей последователь-
ности все манипуляции , которые при работе должен про-
делать учащийся, а также приводится ход для вычисления
соответствующего результата. Наиболее кратких и сравнительно
простых указаний требуют лабораторные работы качествен-
ного и исследовательского характера. Работы измерительного
порядка, как правило, нуждаются в обязательном составлении
инструкции, образцом для составления которых могут служить
приведённые в т. II, § 60, 2.
3) При подготовке к работам учащихся весьма важно ознако-
мить их с правильными приёмами при пользовании некото-
рыми основными иподсобными приборами, как-то:
спиртовая горелка, источники тока, магниты и т. п. ,(см. т. II,
§§ 18,4; 41, 2; 69,3). Неправильное'' пользование этими прибора-
ми может привести к их порче. Правила обращения с такими при-
борами изложены вт. II, §§ 58—71.
При подготовке учащихся к работам измерительного харак-
тера следует принимать во внимание следующие положения:
а) При обучении важно, чтобы учащийся не только произво-
дил измерение для получения определённого числового результата,
но и знакомился и усваивал основные правила этих
измерений. Такое требование выдвигается для того, чтобы,
во-первых, приблизить измерения в должной мере к научным
и, во-вторых, для получения возможно меньшей ошибки
при измерениях. Наиболее важными оказываются правила из-
мерений: масштабной линейкой (см. т. II, § 61, 4); мензуркой
(см. т. II, § 62,2); весамц и разновесом (см. т. II § 63, 3); дина-
мометром (см. т. II, § 64,3); термометром и калориметром (т. II,
§66, 2иЗ); вольтметром и амперметром (см. т.П, §§ 15, 11 и 68, 3).
б) Учащимся должно быть разъяснено, что абсолютно точ-
ное измерение каких-либо величин невозможно. Следует,
однако, стремиться к тому, ч^гобы при нахождении результата
была допущена, возможно наименьшая ошибка. Ошибка
возникает как вследствие несовершенства инструмента, так и по^
причинам неправильного его применения учащимися. Поэтому
при подготовке к работе необходимо рассказать и показать не
только, как надо измерять, но и как не следует этого делать.
5. Проведение работы. 1) Только после того, как учащиеся ока-
жутся достаточно подготовленными к работе, может
быть им предложено приступить копыту. Вся аппа-
§ 27, 6
123
ратура, которой располагают учащиеся, должна быть тщательней-
шим образом заранее просмотрена преподавателем и в
случае надобности отремонтировала, чтобы учащимся
не приходилось терять время на её ремонт, Уменье учащихся на-
лаживать приборы может составить задачу некоторых лаборатор-
ных работ. Приборы, требующие наладки, можно давать учащимся
только после того, как они основательно научатся работать с за-
ранее налаженными приборами.
2) Для правильной и наиболее эффективной организации, про-
цесса работы преподаватель должен руководить т е м п о м в про-
ведении её отдельных частей, что представляет особьщ трудности
в начале изучения физики. При отсутствии такого руководства
может, во-первых, оказаться, что отдельные учащиеся закончат
работу много раньше, чем большинство остальных, и, во-вторых,
обнаружатся сильно отставшие учащиеся, нуждавшиеся в свое-
временной помощи.
Как быстрота выполнения, так и запаздывание в основном обу-
словливаются темпераментом учащихся, а также зависят от того,
насколько соблюдаются правила измерений. Поэтому следует
руководить работой так, чтобы она осуществлялась по
частям, т. е., например, при определении удельного веса над-
лежит предложить сначала найти вес тела и после того, как это
всеми будет сделано, разрешить перейти к определению объёма.
У учащихся, выполнивших взвешивание первыми, преподава-
тель производит беглый просмотр результатов и в случае, если вре-
мени впереди достаточно и вес найден правильно, поручает про-
извести дополнительное взвешивание другого тела из иного
вещества или отличающегося объёмом. Отстающим учащимся пре-
подаватель подаёт соответствующую помощь.
Таким образом, преподаватель должен оказаться настолько
оперативным, чтобы во всё время работы не только иметь пред-
ставление о состоянии работы каждого звена в отдельности,
но и руководить им. По мере создания у учащихся соответствую-
щей дисциплинированности и приобретения ими навыков тех-
нического характера можно постепенно ослаблять руководство,
предоставляя учащимся всё более и более самостоятель-
ности.
6. Обработка и использование результата. Измерительная
работа заканчивается вычислением физической величины. Рас-
смотрим, какие требования могут быть предъявлены к резуль-
тату измерения.
1) При измерении физических постоянных вроде удельных —
веса, теплоёмкости, сопротивления, неправильно считать луч-
шей работой ту, в которой достигнуто полное совпадение ре-
зультата с табличными данными (см. т. II, § 59). Такого совпа-
дения, вообще говоря, не может быть уже по той причине, что
вещества, используемые в школьных условиях, не являются
124
§ 27,6
химически чистыми, а содержат в себе значительную долю при-
месей. Преподаватель должен заранее выяснить, какие число-
вые результаты должны получиться в каждой из работ, и сооб-
щить их учащимся по окончании ими работы.
От учащихся следует требовать вычисления относительной
ошибки в полученном ими результате по сравнению с данными,
указанными преподавателем, как для характеристики несовер-
шенства инструментов, так и тщательности выполнений работы
учащимся.
2) Желательно, чтобы результат каждого измерения
нашёл себе применение для тех или иных целей или сам
по себе приносил какое-либо практически ценное зна-
ние. Так, для выполнения первого условия в работе «взвеши-
вание» полезно дать взвесить учащимся тела равного объёма,
но из различных веществ. Тогда сопоставление результатов
этих измерений окажется весьма полезным к введению понятия
об удельном вёсе. Ещё более важные возможности открываются
при обработке результатов измерения длины окружностей
(ниткой) и соответствующих им диаметров, что позволит вы-
вести на основе эксперимента величину п (см. т. II, § 61).
Для выполнения второго условия берутся такие объекты,
в результате измерения которых получаются данные, умеющие
некоторую практическую значимость. Так, например, рацио-
нально производить: измерения объёма чайного стакана или
ложки; к. п. д. нагревателя вроде фитильной кухни, примуса
и электрокастрюли; сопротивления и нормальной силы тока
электрической, лампочки от карманного фонарика и т. п. Так
как далеко не всегда возможно обеспечить учащихся «бытовой»
аппаратурой, то работа с ней поручается только одному-двум
звеньям, но результат доводится до сведения всех.
После проведения лабораторной работы производится в форме
беседы обсуждение полученных результатов. Это обсуж-
дение надо признать обязательным, иначе лабораторная
работа может оказаться искусственным придатком к уроку
и оказаться бесполезной для дальнейшего изложения.
3) Учащиеся должны составлять отчёт по проделанной
работе. Необходимо, чтобы отчёт содержал в себе: а) назва-
ние работы; б) рисунок установки или схему; в) самое крат-
кое описание последовательности измерений, подобное
по своей форме инструкции; г) объяснение арифмети-
ческих действий| в виде таких же вопросов, какие приме-
няются при решении математических задач; д) вычисление
относительной ошибки в процентах и вывод из полученного
результата (рис. 71).
Приведённая форма записи является наиболее общей; по
отношению же к работам наблюдательного и исследователь-
ского характера ряд пунктов может отсутствовать.
§ 28,1
125
Важно приучить учащихся оформлять отчёт в классе; в. слу-
чае неудовлетворительности записей у отдельных учащихся
следует требовать выполнения ими отчёта дома в надлежащем
виде и форме.

погорше,
1Г90 Ш * (99-19°) -
/<?, -200 -,09i ^,091

Рис. 71. Отчёты учащихся о лабораторных работах.
§ 28. Организация лабораторных работ и литература
1. Организация. 1) В школе-семилетке лабораторные работы
на уроках следует проводить на один ф р. о н т, т. е. так,
чтобы, все учащиеся одновременно выполняли одинаковую
работу. Необходимость такой постановки вытекает из непосред-
ственной задачи лабораторных работ: всем учащимся в опре-
делённый момент урока воспроизвести физическое явление, иссле-
довать его или совершить измерение с тем, чтобы работа способ-
ствовала должному разъяснению или усвоению изучаемого во-
проса или чтобы результат послужил материалом для после-
дующего изучения. Фронтальная постановка позволяет препо-
давателю руководить работой всего класса одновременно. Орга-
низация работ «врассыпную», т. е. на различные темы, а также
индивидуализированных (например, одинаковых по теме, но
126
§ 28,1
с разной степенью трудности) может быть применена только в
дополнительных занятиях внеклассного характера (см. §§ 48—50).
Каждый из учащихся^ должен своими руками про-
делать каждую из лабораторных работ; только при этом
условии становится возможным достигнуть полностью тех целей,
которые преследуются лабораторными работами.
Рис. 72. Типичные приборы для лабораторных работ: I — весы; II — при-
бор для определения электрохимического эквивалента; III —прибор для
работы на закон Джоул я—Л енца; IV и V — оптическая скамья;
VI — брусок для измерения объёма; VII —линейка и трибометр; VIII —
рычаг; IX — термометр; X — каток.
Такая организация, однако, далеко не всегда возможна,
так как требует весьма значительного количества комплектов
аппаратуры (по числу учащихся), а главное большой площади
класса. Поэтому преподавателю приходится прежде всего
допускать к пользованию одним комплексом двух, а иногда,
что много хуже, трёх и даже четырёх учащихся, разделяя для
этого учащихся класса «на звенья» (рис. 69 и 70).
2) Не следует препятствовать составлению звена по желанию
самих учащихся, тем более, что в этом случае учащиеся оказы-
ваются обычно сидящими рядом за одним столом. Преподавателю
приходится следите, чтобы учащиеся, входящие в состав звена,
поочерёдно выполняли каждую работу, повто-
ряя её один за другим. За недостатком времени это не всегда
§ 28, 1
127
удаётся; тогда очерёдность устанавливается так, чтобй одна
работа выполнялась в основном одним учащимся, а следующая
другим и т. д. Иначе может оказаться, что некоторые учащиеся
будут систематически являться только наблюдателями и поэтому
не приобретут нужных навыков.
После проведения первых работ выяснится, что состав неко-
торых звеньев является неудачным. В одних звеньях могут ока-
заться настолько активные и нетерпеливые учащиеся, что станут
«выхватывать» друг у друга работу; в других же один учащийся
«поработит» своего товарища, воспроизводя опыт всегда только
сам.. Задача преподавателя — перекомплектовать такие звенья,
Рис. 73. Типичные приборы для лабораторных работ: XII — вольтметр;
XI — амперметр; XV — призма; XVI — пластинка с плоскопараллельными
гранями; XIV — калориметр; XIII — динамометр.
а некоторым неудержимо активным или, наоборот, исключи-
тельно инертным поручать работу индивидуально.
3) Постановка лабораторных работ требует применения
специальной аппаратуры (рис. 72 и 73), отличающейся как
в техническом; так и в методическом отношении от приборов,
используемых при демонстрациях (рис. 74,1 и II). Характеристика
оборудования для лабораторных работ, перечень приборов
и т. п. приведены в т. II, § 16.
4) Во избежание непроизводительной потери времени на
уроке, когда дорога буквально каждая минута, распределение
приборов по столам следует производить зарацее — во
время перемены, уборку же ИХ — по окончании урока. Для осу-
ществления этого должна быть такая дисциплина учащихся,
чтобы приготовленные на их столах приборы оставались нетро-
нутыми на местах до тех пор, пока они не потребуются (рис. 75).
Это условие достигается в результате большой воспита-
тельной работы, и оно вполне осуществимо, хотя и не сразу.
128
§28,1
Рис. 74, ] и II. Типичные демонстрационные приборы: I —демонстрационные
весы; II — манометр; III — динамометр; IV — электрометр Брауна;
V — демонстрационный гальванометр; VI — шайба Г а р т л я.
Поэтому при первых занятиях по физике следует заготовить
соответствующее количество комплектов приборов в отдельных
коробках или ящиках, что позволит сравнительно быстро про-
извести распределение приборов по столам.
Прочие мероприятия организационного порядка приведены
в т. II.
§ 28,2
129
2. Литература. Здесь приводится список пособий, рассмат-
ривающих, главным образом, вопросы методики лабораторных
работ. Труды, содержащие описание приборов и опытов, ука-
заны в т. II, § 74.
I. И. А. Ч е л ю с т к и н, Лабораторные работы, их значе-
ние, форма и методика проведения — из книги под ред. Зна-
менского: «Методика преподавания физики в средней
школе», изд. 3-е, Учпедгиз, 1938, стр. 498.
Рис. 75. Комплект лабораторных приборов по теме: «Закон Архимед а».
I — Пробка. II — Стакан. III—Тело (картофелина). IV — Пипетка. V—Ме-
таллические тела. VI — Мензурка. VII — Пробирка с дробью. VIII Ко-
робочка с дробью. IX — Динамометр.
II. И. В. Г л и н к а, Опыт по методике физики. Лаборатор-
ные уроки в средней школе, 1911, стр. 147.
Книга заслуживает значительного внимания, несмотря на то
что рассматривает вопросы о лабораторных работах в дореволю-
ционной школе.
III. В. Н. Б а к у ш и н с к и й, Организация лабораторных
работ по физике в неполной средней школе, часть I, Учпедгиз,
1940, стр. 68.
По форме своего содержания книга даёт описания техники
лабораторных работ. Но по существу она является одним из
лучших руководств по методике, излагая её вопросы на конкрет-
ных прймерах, что для начинающего преподавателя представ-
ляет особую ценность.
IV. Н. С. Д р е н т е л ь н, Пособие для практических работ
по физике в средней школе (с вопросами для упражнений),
1908, стр. 208.
9 Е. Н. Горячкин, том I
130
§ 29, 1
Книга представляет значительный интерес, так как излагает
один из первых в России опытов постановки лабораторных ра-
бот в специально оборудованном помещении, описание которого
приложено к книге. Преподаватель найдёт в книге многочис-
ленные практические указания и методические советы, раз-
бросанные по всему тексту, особенно в предисловии автора, и
сохраняющие в большинстве случаев актуальность и ценность
до настоящего времени. В книгу включены работы по химиче-
ским явлениям, так как в прежнее время начатки химии вхо-
дили в курс физики.
V. П. А. 3 н а м е н с к и й, Лабораторные занятия по физике,
часть Ги II, изд. 3-е, Учпедгиз, 1934, стр. 263—315.
Книга получила широкое распространение благодаря содер-
жащемуся в ней описанию значительного количества весьма
разнообразных, главным образом упрощенных, установок для
лабораторных работ. Особенно полезна преподавателю при
постановке им в физическом кружке лабораторных работ, сверх
обязательных и включённых в программу по физике.
VI. Р. Клей, Опыты по свету. Пособие для лабораторных
занятий в школе, пер. с англ., 1922, стр. 218.
Книга содержит описание большого ^исла лабораторных
занятий по вопросам оптики с использованием упрощенных
приборов. Особенно интересны работы, ставшие общеизвест-
ными, с провешиванием хода светового луча при помощи була-
вок. Рекомендуется для извлечения материалов для занятий
в кружках.
Из статей в журнале «Физика в средней школе» заслуживают
внимание:
В. Н. Бакушинский, Лабораторные работы в средней
школе, 1938, № 1.
Г. И. Фалеев, Лабораторное оборудование курса 6 и 7
классов, 1938, № 3«
Глава восьмая
ЭКСКУРСИИ
§ 29. Назначение и виды экскурсий
1. Цели экскурсий. В современной программе для школы
семилетки на экскурсии отведены соответствующие часы,
и в методической записке подчёркивается настоятельная необ-
ходимость их организации. Действительно, цели преподавания
физики будут достигнуты только при том условии, если при
изучении систематического курса физики учащиеся получат
представление о роли и значении тех пи кив сов-
ременной жизни и, главное, отчётливо осознают значение физики
§ 29, 2
131
для техники. Поэтому в курс физики вводится сравнительно
обильное количество иллюстративного материала , из области
техники, преподносимого учащимся в различных формах.
Однако представления о технических сооружениях, установках
и машинах, получаемые учащимися при помощи нагляд-
ных пособий, ни в коей мере не могут идти в сравнение с пред-
ставлениями, образующимися при непосредственном осмотре
в натуре. Экскурсии дополняют обучение в классе, давая
возможность учащимся увидеть некоторые технические
сооружения и машины в их действительном виде и воочию
Рис. 76. Ознакомление учащихся и зарисовка ими устройства
паровоза на экскурсии в Музей железнодорожного транспорта.
убедиться в использовании законов физики в технике. Важно
отметить также, что как при подготовке к экскурсии, так и в ре-
зультате её возникает целый ряд вопросов, для разъяснения
которых потребуется расширение и углубление
знаний по физике, что должно быть признано как большой по-
ложительный фактор. Большое значение имеют также экскурсии
в музеи, где учащиеся увидят модели машин (рис. 76). Кроме
экскурсий на технические темы, возникает необходимость озна-
комить учащихся с наблюдением физических явлений в п р и-
р о д е, для чего могут быть организованы соответствующие
прогулки.
Экскурсии обычно завершают изучение тех или иных раз->
делов физики, играя иллюстративную роль.
2. План экскурсий. Темы и содержание экскурсий не.могут
являться случайными и должны находиться в полном с о о т-
9*
132
§ 29, 2
ветствии с требованиями и установкой программы по
физике.
Рассмотрим, каков должен быть план экскурсии в первом
концентре физики. Этот план в основном определяется двумя
положениями:
1) Учащиеся должны получить представление о разносторон-
ности применения современной техники для самых раз-
личных целей.
2) Для осмотра надо выбирать такие технические объекты
или производственные процессы, чтобы их физическая
сторона могла быть сравнительно легко обнаружена и про-
слежена учащимися.
Во исполнение первого положения определяется возможная
тематика экскурсий', охватывающая основные отрасли техники:
а) Жилые или производственные здания,
включая сюда водопровод, канализацию, отопление, вентиля-
цию и электрическое освещение.
б) Энергетическое хозяйство, т. е. машины,
двигатели и распределение энергии.,
в) Обработ £ а металлов холодным и горячим
способами.
г) Сельское хозяйство.
д) Транспорт.
Если учащиеся окажутся в той или иной мере ознакомленными
е использованием физики в двух-трёх из этих пяти основных
отраслей современной техники, то это окажется вполне доста-
точным, чтобы считать задачу о выявлении значения физики
для техники выполненной.
Второе, сформулированное выше положение, не вызывая
изменений в тематике, окажет своё влияние на Ьыбор конкрет-
ных объектов экскурсий. Эти объекты должны быть доступ-
ными для учащихся. Поэтому, как показывает практика
работы в школе, для большей эффективности экскурсий, по край-
ней мере в части энергетического Хозяйства и производства,
более подходящими являются средние и даже мелкие
объекты, хотя и менее совершенные в техническом отношении,
чем крупные. Действительно, в высоко организованных техни-
ческих процессах и хозяйствах выявление их физической сущ-
ности оказывается для учащихся весьма^ сложным, а то и вовсе
недоступным. Кроме того, отрицательным образом влияют
огромные масштабы сооружений и производств, так как у уча-
щихся в полном смысле этого слова «разбегаются глаза».
Поскольку изучение машин производится в основном для
выяснения их устройства в связи с принципом действия, то
осмотр разобранных для ремонта машин оказывается
более полезным, чем одно наблюдение их в действии. По-
этому наиболее эффективными являются экскурсии, на которых
§ 30, 1
133
учащиеся имеют возможность увидеть работающую машину
и, кроме того, заглянуть внутрь ремонтируемой.
Между тем вблизи некоторых сельских школ не имеется
не только железной дороги и фабрично-заводских предприятий,
но даже крупных современных зданий, оборудованных по по-
следнему слову строительной техники. При этих условиях воз-
можности для. проведения экскурсий в значительной мере су-
живаются. Однако, такое положение отнюдь не освобождает
преподавателя от обязанности организации экскурсий в имею-
щиеся на местах мелкие предприятия (кузница, слесарная ма-
стерская, водяная мельница, машинный сарай и т. п.) и, глав-
ное, на машинцо-тракторную станцию. На станции преподава-
тель сможет найти достаточное количество материала не только
по сельскохозяйственным машинам, трактору, двигателю внут-
реннего сгорания, некоторым вопросам электротехники, но и по
элементам обработки металлов (слесарное, токарное и кузнечное
дело, литьё и т. п.), связанной с ремонтом машин. Точно так же
можно использовать любую фабрику, железнодорожную стан-
цию, даже имеющуюся в распоряжении колхоза грузовую ма-
шину. В сущности любая машина и всякий производственный
процесс явлщотся материалом, который в той или иной мере
может 'служить для выяснения использования физики в тех-
нике. В условиях же города не приходится говорить о недостатке
Технических объектов для изучения.
Не только сельскому, но и городскому преподавателю прихо-
дится составлять свой собственный план проведения
экскурсий, зависящий от местных условий. Поэтому в сов-
ременной программе по физике даны лишь общие указания
о проведении экскурсий без точной формулировки их тематики.
§ 30. Тематика экскурсий
1. Здание, как объект для экскурсии. Изучение здания с точки
зрения физики имеет огромное и притом непосредственное
практическое значение для учащихся. Ряд законов фи-
зики находит себе применение как при возведении здания,
так и для создания в нём необходимых для жилья условий.
Сведения по физике позволяют учащимся понять значение фун-
дамента как основания здания и постепенного уширения камен-
ных стен многоэтажного здания (считая сверху вниз). Ознаком-
ление с вопросом о теплопроводности веществ даёт возможность
объяснить применение для строительства определённых мате-
риалов, а также ряда мер, ведущих к утеплению здания.
Городской водопровод является менее интересным
объектом, чем местное водопроводное устройство, состоящее
из водонапорного бака, водомерного указателя, насоса и сети.
Канализационное устройство оказывается уместным для рас-
134
§ 30,2
смотрения только водяных затворов (сифонов) и отчасти вен-
тиляции, для чего предназначены вытяжные трубы.
Устройство водяного отопления излагается
в учебниках физики, и поэтому ясна необходимость осмотра
этого сооружения в натуре. Изучение вентиляции печного
отопления служит иллюстративным материалом по вопросу
о конвекции в газах. Устройство печного и водяного отопления
связано также с явлениями расширения тел и теплоёмкости.
Электропроводка в здании должна являться об-
разцом рлектромонтажа, который облегчает учащимся усвоение
элементарных навыков по электромонтажу, необходимых в жиз-
ненной практике.
В перечисленных случаях объектом для экскурсии по большей
части может служить здание самой школы, что пред-
ставляется особо удобным в смысле экономии времени и простоты
проведения^экскурсии. При этом имеется полная возможность
осмотры по отдельным вопросам производить раздельно, соот-
ветственно плану изучения физики. Каждый из таких отдельных
осмотров потребует 10—15 минут.
2. Энергетическое хозяйство. Под названием «энергетическое
хозяйство» подразумевается:
1)Получение механической энергии посредством машин-
двигателец.
2) Превращение механической энергии в электри-
ческую и распределение последней.
3) Использование электрической энергии для полу-
чения механической силы, света и теплоты.
Из машин-двигателей в курсе физики рассматриваются:
водяная турбина, паровые машины и турбина, двигатель внут-
реннего сгорания. Из водяных турбин наибольшее значение,
ввиду простоты своего устройства, имеет для семилетки налив-
ное водяное колесо. Изучение назначения плотины, принципа
действия колеса и приседения от него в действие машин-ору-
дий (мельница) рассматривается при прохождении механики
в связи с вопросом о превращении потенциальной энергии в ки-
нетическую.
Осмотр турбинной установки особой методической ценности
не представляет. Ознакомление с гидроэлектрической станцией
уместно при рассмотрении вопроса об электрификации.
Паровую машину можно продемонстрировать лишь на паро-
возе иди локомобиле; стационарные установки паровой машины
исключительно редки. У паровоза и у локомобиля устройство
котлов сравнительно просто, и аппаратура их (предохранитель-
ный клапан, водомерное стекло и пр.) соответствует описаниям
в учебниках.^
Особенно ценной в методическом отношении является экскур-
сия к л о к'о мобилю, машинист которого покажет топку,
§ 30,2
135
дымовую коробку, пустит в ход и остановит машину, реверси-
рует ход ит. п. Крупная же котельная установка с паровой тур-
биной даст учащимся больше представлений о внешности машин,
чем об их устройстве.
Паровая турбина, если даже удастся её увидеть на экскур-
сии в разобранном виде, оказывается чрезвычайно сложной для
изучения её.устройства учащимися.
Для ознакомления с двигателем внутреннего
сгорания наилучшей является стационарная установка
одноцилиндрового двигателя. По большей части такие двигатели
отличаются от изучаемых в школе, так как могут оказаться
двухтактными и типа Дизеля. Давать объяснение работы двух-
тактного двигателя всему классу нерационально; такой двига-
тель можно изучать лишь в порядке дополнительной работы
при внеклассных занятиях. Выяснять принципиальное отличие
двигателя Дизеля от обычного четырёхтактного не нужно;
зажигание же с помощью калоризатора после сообщения некото-
рых дополнительных сведений по физике сравнительно легко
поддаётся объяснению. Автомобильный или тракторный дви-
гатель могут быть использованы для своего изучения на экскур-
сии. В этом случае весьма важно показать их в разобранном
виде, что всегда возможно при посещении МТС или гаража.
На автомобиле и тракторе, помимо системы его охлаждения
и электрического оборудования, интерес представляет механи-
ческая часть и в частности у трактора — гусеничный ход.
Второй вопрос (превращение механической энергии в элек-
трическую) в энергетическом хозяйстве изучается посредством
экскурсии на электростанцию во время прохождения
темы: Передача электрической энергии на расстояние.
К сожалению, динамомашину можно встретить лишь в редких
случаях на небольших электростанциях. Устройство же и прин-
цип действия альтернатора (гёнератора переменного тока) не
могут быть объяснены учащимся. Об остальных объектах на
электростанции у учащихся также получается больше пред-
ставлений о внешнем виде машин и установок, чем об их устрой-
стве. На электростанции учащиеся могут лишь проследить
с энергетической стороны цепь по её отдельным звеньям: топ-
ливо—>котёл—шаровая турбина—^альтернатор—►распределитель-
ный щит—^трансформатор-плиния высокого напряжения, что
по существу является весьма важным.
Последняя часть вопроса об энергетическом хозяйстве:
распределение энергии и её превращение в механическую, в
тепловую и в свет является естественным продолжением изуче-
ния энергетики на электростанции.
Моторы постоянного тока можно увидеть лишь на транс-
порте, именно на электровозах, трамваях, троллейбусах. Устрой-
ство моторов трёхфазного тока и принцип их действия недоступны
136
§ 30,3
для изучения и понимания учащимися семилетки. Поэтому
осмотр электрифицированного цеха даст учащимся представление
только о распределении и о возможности дробления электро-
энергии.
Принцип действия и устройство электропечей —
сопротивления, дуговых и индукционных — могут быть срав-
нительно легко выяснены учащимися, и, следовательно, осмотр
печей нужно признать весьма полезным.
3. Обработка металлов. Экскурсия на производство и осмотр
машин по холодной обработке металлов проводятся при
изучении механики. Прежде всего учащихся надо познакомить
на машинах с видами движений и их преобразованием,
что приведёт к расширению знаний по физике и, главное, даст
представление о типичных кинематических механизмах. Важней-
шими механизмами для превращения поступательного и колеба-
тельного движений во вращательное и обратно служат винт
и гайка (тиски, ходовой винт у самоточки, зубчатая рейка),
кривошипный механизм, коленчатый вал. Ознакомление
с этими механизмами, помимо вооружения знаниями, имеющими
большую практическую значимость, сильно упрощает изучение
механизмов паровой машины и двигателя внутреннего сгорания.
Из механизмов, служащих для передачц движения, показы-
вают ремённую передачу и шестерённую. Вопрос об изме-
нении скорости вращения с приближёнными расчётами оказы-
вается вполне доступным для учащихся. Из ‘ механизмов, пред-
назначенных для изменения величины силы и изученных с прин-
ципиальной стороны в курсе физики, следует показать приме-
нение на производстве блока, полиспаста и рыча га.
В связи с вопросом о т р е н й и производят осмотр подшип-
ников (в разобранном виде) и приспособлений в них для смазки.
Работу прессов связывают с вопросом об удельном давлении.
Гидравлический пресс, принцип действия которого не изу-
чается в первом концентре, может явиться объектом для изучения
на внеклассных занятиях.
Из способов обработки металла в холодном виде на машинах
показывают различные виды резания: распиловку, обточку,
стругание, сверление, фрезерование. Во время предварительной
подготовки или, лучше, после экскурсии оказывается нетрудным,
прибегая к пояснительным рисункам и чертежам, выявить прин-
ципиальное единообразие всех этих способов обработки, т. е.
сущность резания.
Осмотр производственного процесса с горячей обработкой
металла производится при изучении теплоты. Самый процесс
ковки мало интересен с точки зрения физики (первого кон-
центра); однако, он производит обычно сильное впечатление на
учащихся. Ознакомление с ним важно для расширения политех-
нического кругозора. Кузнечное горно рассматривается как
§ 30,4
137
применение воздуходувки, паровой молот — как видоизменение
паровой машины.
Особый интерес представляет ознакомление с литейным
делом, но проведение такой экскурсии возможно только в редких
случаях, так как трудно получить разрешение на посещение
подростками горячих цехов.
4. Транспорт. Учащиеся должны быть ознакомлены с тремя
основными видами транспорта: железнодорожным, водным
и воздушным. Автомобиль может и должен явиться объектом
для показа использования физики в технике.
Железнодорожное хозяйство, включая сюда депо
и ремонтные мастерские, — богатейшая база для экскурсий по
различным разделам физики.
Устройство железнодорожного полотна и в частности укладка
рельс иллюстрируют вопросы об удельном давлении и расшире-
нии тел от нагревания. Мосты также рассматриваются с точки
зрения указанных вопросов и, кроме того, интересны с механи-
ческой точки зрения, позволяя затронуть некоторые элементы
сопротивления материалов или строительной механики.
Железнодорожное водопроводное устройство, состоящее из
водонапорной башни, двигателя с насосом и артезианской сква-
жины, — лучший объект для демонстрации, чем городской водо-
йровод. Осмотр телеграфа, телефона, автоблокировки доставит
богатейший и самый разнообразный материал по вопросам о прак-
тическом применении электричества.
Экскурсия в депо и ремонтные мастерские может всецело
заменить посещение завода по холодной и отчасти горячей обра-
ботке металлов.
На паровозе можно произвести ознакомление с котлом
и паровой машиной, а также с некоторыми вопросами механики,
для чего изучается его экипажная часть. Трамвай и электровоз
служат для ознакомления с моторами постоянного тока и их
применением.
Экскурсии на пароход прежде всего увязываются с воп-
росами плавания тел и, в частности, конкретизируют вопрос
о водоизмещении. Значительный интерес представит ознакомле-
ние со способами, вызывающими движение по воде (колёса,
винт). Но, кроме этого, на пароходе объектами изучения могут
служить энергетическая часть (двигатель, динамомашина, элек-
тромоторы) и подъёмные механизмы (лебёдки, краны).
Перед осмотром самолёта, что является весьма важным,
требуется сравнительно большая подготовительная работа для
выяснения в возможной мере принципа воздухолётания и назна-
чения отдельных частей машины. Так как официальная программа
первого концентра не рассматривает вопроса о принципе дей-
ствия самолёта, то подготовку и экскурсию приходится про-
водить во внеурочное время.
138
§ 30,5—6
5. Сельскохозяйственные машины и орудия. Современный
городской, а тем более сельский школьник должен так или иначе
получить представление омашинах, применяемых в сель-
ском хозяйстве. Это тем более важно, что в нашей стране
коллективизация сельского хозяйства и вооружение его»самыми
совершенными сельскохозяйственными машинами явились одной
из основных предпосылок для построения социализма.
Сами сельскохозяйственные машины, однако, не могут слу-
жить самостоятельными объектами для изучения, так как это
увело бы преподавание далеко в сторону от тех целей, которые
ставятся перед курсом физики. Поэтому посещение МТС, где
возможно и надо наблюдать работу сельскохозяйственных машин,
следует в основном посвятить изучению «физики трактора и гру-
зовой машины».
6. Экскурсии в природу. Экскурсии в природу имеют своей
целью наблюдение физических явлений, протекающих в есте-
ственных условиях природы. Основное затруднение при про-
ведении такой экскурсии заключается в том, что преподаватель
должен предварительно проделать огромную работу, определив
круг физических явлений, которые рационально наблюдать
именно в природных условиях. При этом количество их должно
быть таково, чтобы экскурсия оказалась достаточно насыщен-
ной материалом и не превратилась просто в. прогулку с несколь-
кими наблюдениями. Немалое затруднение представляет собой
определение группировки и последовательности наблюдений
с тем, чтобы мысль учащихся текла по некоторому определён-
ному пути, концентрируясь на вопросах, имеющих ту или иную
взаимную связь. Выполнение этого требования обязывает пре-
подавателя заранее наметить ряд определённых тем, подле-
жащих рассмотрению, и отнюдь не заниматься изучением явле-
ний в том случайном порядке, в каком они могут встре-
титься.
За недостатком времени экскурсию в природу рационально
провести одну после окончания всего курса, именно для
7 класса весной, когда прохождение всей физики окажется з а-
конченны м1. Тогда знания учащихся позволят им произ-
вести наблюдения самых разнообразных явлений и использовать
всю сумму знаний, полученных ими в первом концентре.
Таким образом, экскурсия явится своеобразным итогом, пока-
зывающим учащимся, как знания по фйзике могут быть приме-
нены для объяснения физических явлений в природе. Такая
экскурсия помимо своего большого образовательного значения
вообще явится своеобразным «живым» повторением многого из
курса физики. Возможно также, не организовывая специальной
1 Такие прогулки, вообще говоря, очень желательны, но не могут
происходить за счёт учебного времени.
§ 30,6
139
Рис. 77. Пуск шара — монгольфьера.
экскурсии, проводить наблюдение физических явлений в при-
роде на тех экскурсиях, в которых производится осмотр того
или иного технического объекта (водяной мельницы, трактора
и сельскохозяйственных машин и т. п.).
В настоящем руководстве не представляется возможным опре-
делить точно тематику наблюдений в природе, поскольку Она
зависит от условий времени года, погоды, а также и от местности.
Поэтому преподавателю должно быть рекомендовано после де-
тального ознакомления с указанной ниже литературой состав-
лять реальный план, в зависимости от местных условий. Огра-
ничимся здесь лишь
немногими указаниями,
которые могли бы
явиться примерами для
некоторых разделов фи-
зики.
Измерения. Измерение
расстояний шагами и по
времени. Измерение скоро-
сти движения воды в реке.
Измерение высоты предмета
по тени.
Твёрдые тела, жидко-
сти и газы. Сравнение
твёрдости некоторых тел.
Укладка рельс. Наблю-
дение (во время купания)
выталкивающей силы воды.
Измерение высоты холма
при помощи барометра.
Сопротивление воздуха.
Пуск летающих моделей
(винт, змей, монгольфьер,
планёр, самолёт) (рис. 77).
Теплота. Сравнение температуры воздуха и различных видов почвы.
Облака и их виды; образование и «толща» облаков. Осадки.
Акустика. Образование волн на поверхности воды от брошенного камня.
Отсутствие поступательного движения воды при распространении волн
(покачивание щепки на одном месте). Отражение волн от доски, бревна или
берега. Примерное измерение скорости, распространения волн и длины
волны. Эхо у опушки леса. Примерное измерение скорости звука или рас-
стояния по времени между визуальным и слуховым наблюдениями (удар
топором, выстрел, свисток паровоза).
Оптика. Провешивание линии на местности. Определение примерной
скорости движения облака по набеганию тени. Световые сигналы зеркалом.
Изображение Солнца чере? листву. Отражение и преломление света
у водной поверхности. Фотографирование.
В заключение вопроса об организации экскурсий в природу
следует указать, что необходимо захватывать с собой при-
боры (рулетку,, часы, компас, барометр, термометр, зеркало,
фотоаппарат и т. п.) и инструменты (нож, топор и т. п.).
которые могут потребоваться для проведения наблюдений.
140
§ 31,1
§ 31. Организация и проведение экскурсии
1. Подготовка преподавателя к экскурсии. Организация
экскурсии требует от преподавателя длительной и сравнительно
напряжённой работы. Эта организация состоит из четырёх основ-
ных этапов.
1) Выбор объекта экскурсии и подготовка к ней
самого преподавателя.
2) Подготовка к экскурсии учащихся.
3) Проведение экскурсии.
4) Заключительная, подытоживающая беседа с учащимися.
Можно смело утверждать, что успешность проведения эк-
скурсии и её эффективность для учащихся в значительной мере
определяются первым этапом работы, т. е. подготовкой
экскурсии преподавателем. Преподаватель физики, начиная
свою работу в данной школе, должен первым делом выяснить,
какие технические объекты и *какое производство имеются в дан-
ной местности. Ознакомление возможно более детальное с этими
объектами и производством прежде всего расширит поли-
технический кругозор самого преподавателя, повышая тем
самым его квалификацию, и, кроме того, поможет ему находить
подходящие объекты для организации экскурсий.
После выбора объекта преподаватель проводит его изуче-
ние при помощи технической литературы или консультаций
со стороны местных сотрудников при неоднократных посещениях
преподавателем производства. В результате такого ♦изучения
преподаватель должен оказаться подготовленным настолько,
чтобы совершенно самостоятельно провести и руко-
водить экскурсией, давая на месте все нужные для учащихся
объяснения. Руководство экскурсией именно преподавателем,
а не заводским работником, — главный и важнейший залог для
её эффективности. Руководитель с производства, показывая про-
изводственный процесс или машины, обычно даёт объяснения
совсем не с той точки зрения, которая является нужной для
осуществления задач, стоящих перед преподаванием физики.
Такой руководитель осветит вопросы лишь с технической стороны,
но не может в должной мере и последовательности выявить фи-
зическую сторону объекта или процесса. Специалист-техник
полезен при проведении экскурсии, поскольку он может дать
ответы на такие вопросы учащихся, в которых преподаватель,
несмотря на проведённую подготовку, может оказаться неосве-
домлённым. Кроме того, отказ преподавателя от руководства,
помимо значительного уменьшения эффективности, приводит
к понижению авторитетности преподавателя в глазах учащихся,
что является далеко не безразличным.
Выбор объекта или процесса производится в Зависимости
от принятой и точно сформулированной целевой установки
§31,2
141
экскурсии. После определения цели экскурсии преподаватель
намечает её содержание и составляет конкретный п л а н её
проведения. При этом следует сделать тщательный отбор и пока-
зать учащимся лишь самую существенную для физики
сторону процесса, намеренно игнорируя его некоторые детали
с тем, чтобы не перегружать учащихся впечатлениями и не рассеять
их внимания-. Определение маршрута экскурсии и точное его соб-
людение при её проведении является обязательным.
2. Подготовка учащихся к экскурсии. Намеченные препода-
вателем содержание и план экскурсии легко позволяют ему выяс-
нить, какая подготовительная работа должна быть проделана
с учащимися. В результате этой подготовки учащиеся должны
быть всеми имеющимися у преподавателя средствами ознаком-
лены с «физикой и техникой» объекта и процесса и точно про-
инструктированы, на что следует обратить своё вни-
мание. Для учащихся составляется вопросник, с кото-
рым они должны ознакомиться до экскурсии с тем, чтобы впо-
следствии они дали на него письменные ответы.
Во время предварительной подготовки к экскурсии учащимся
сообщаются следующие сведения:
1) Краткая история изобретения или открытия.
2) Значение машины, объекта или процесса в технике
вообще и для нашего социалистического строительства в част-
ности.
3) Физические основы, включая сюда, и дополни-
тельные данные из физики, необходимые для понимания процесса
или для изучения объекта.
4) Техника объекта или процесса (устройство машины
или сооружения, сведения из технологии, последовательность
процесса обработки и пр.).
5) Вопросы (физического характера) к учащимся, тре-
бующие ответов после экскурсии.
6) Инструктаж о поведении и дисциплине на экскур-
сии.
Такая подготовка может потребовать постановки демонстра-
ционных экспериментов по физике и применения нагляд-
ных учебных пособий, в том числе обязательно схематичных
чертежей, знакомящих с устройством машин или сооруже-
ний.
Для подготовительной беседы преподавателю необходимо
составить заранее её рабочий план, а также провести подготовку
опытов и изготовление, в случае надобности, чертежей, достаточно
крупных по своим размерам для обеспечения их видимости.
Подготовительную часть следует проводить не в день, а нака-
нуне экскурсии, чтобы учащиеся могли дома проштудировать
соответственные материалы и более детально ознакомиться с воп-
росником. Если имеется к тому какая-либо возможность, то крайне
142
§ 31,3-4
желательно снабдить учащихся соответствующей популярной
литературой по данному вопросу. При нормальной поста-
новке дела преподаватель приобретает в нужном количестве соот-
ветствующие брошюры и, храня их при кабинете, использует
из года в год. Поскольку учебный план не всегда позволяет от-
вести на подготовку достаточное время, постольку можно органи-
зовать дополнительное занятие, на что учащиеся, имея в виду
экскурсию, охотно соглашаются. В заключение вопроса о под-
готовке учащихся следует подчеркнуть её обязатель-
на с т ь.
Без такой подготовки экскурсия если и не явится совершенно
бесплодной, то во всяком случае её эффективность окажется крайне
незначительной.
3. Проведение экскурсии. Время проведения экскурсии должно
быть согласовано с администрацией предприятия или цеха и при-
норовлено в случае необходимости к тем часам, когда происходит
тот или иной производственный процесс (например, выпуск чу-
гуна из вагранки и т. п.), представляющий особый интерес для
экскурсантов.
Время, отведённое на экскурсию, должно быть ограни-
чено самое большее 1х/2—2 часами. Опыт проведения экскур-
сии .показывает, что признаки утомления вследствие перегрузки
впечатлениями и понижение восприятия и усвоения начинают
сказываться уже, примерно, по истечении 1 часа.
Соблюдение последовательности осмотра и маршрута,
выработанных заранее, совершенно обязательно. Дис-
циплина должна быть такова, чтобы все учащиеся следовали
за преподавателем и слушали его объяснения. Ни
в коем случае нельзя допускать возможности для учащихся
не только «разбегаться», но и отвлекаться осмотром иных объек-
тов, кроме тех, которые показываются преподавателем. Это, кро-
ме понижения эффективности, может привести на производстве
к несчастным случаям, за которые в первую очередь
отвечает не кто иной, как преподаватель.
Только закончив выполнение программы экскурсии, возможно
в организованном порядке показать учащимся то, что их заинте-
ресовало, помимо уже осмотренного.
Организация учебного процесса на экскурсии должна быть
примерно такова. Преподаватель показывает объекты или
процессы в строго определённой последовательности. После по-
каза каждого из них учащемся предлагается просмотреть соот-
ветствующую часть вопросника с тем, чтобы они сделали
необходимые, эскизные зарисовки в своих записных книж-
ках. Затем преподаватель отвечает сам, или прибегнув
к помощи техника, на те в о п р о с ы, которые задают учащиеся,
и после этого переходит к рассмотрению следующего объекта
или процесса.
§ 31,4—5
143
4. Заключительная беседа. Заключительную беседу по мате-
риалам экскурсии не следует организовывать на следующем
уроке, а тем более тотчас же после проведения экскурсии. Уча-
щиеся должны дать письменные ответы на вопросы и оформить
зарисовки; только после просмотра тетрадей и опроса учащихся
преподаватель сможет судить о результате экскурсии и в после-
дующей беседе выправить недочёты и ошибки.
Рис. 78. Картина «Устройство паровоза», изготовленная учащимися.
Заслуживает самой горячей рекомендации организация
в порядке внеклассной работы вечера, на котором учащиеся де-
лают сообщения по вопросам физики и техники, связанным с темой
экскурсии, и демонстрируют изготовленные ими коллекции,
диаграммы и картины (рис. 78).
5. Литература. По методике организации и проведения экскур-
сий наибольшего внимания заслуживают статьи в журнале
«Физика в средней школе»:
Буренков, Физические экскурсии с учениками 6—7 клас-
сов, 1940, № 6.
Абалаков, Экскурсии в МТС и колхозы, 1941, № 4.
Лапина, Экскурсия к трактору СТЗ, 1941, № 7.
Приводить перечень популярных книг по . вопросам техники
не представляется возможным из-за их многочисленности. При
144
§ 31,5
проведении экскурсий в природу будут полезны следующие
пособия:
I. А. В. Цингер, Начальная физика, изд. 12-е, 1928,
стр. 408.
Значительное количество материала, а также немало методи-
ческих сведений для проведения экскурсий в природу может быть
почерпнуто из послесловия: «Кое-что из физики среди живой
природы».
II. М. Ю. Пиотровский, Физика в летних экскурсиях,
1922, стр. 144.
Содержание: Огород. Городской сад и цветник. Сенокос.
Поле и жатва. Пруд. Лес. Детали отдельных экскурсий. Дере-
венская усадьба. Река, озеро. Дождь, гроза. Закат Солнца и
лунная ночь.
III. М. Ю. Пиотровский, Физика на открытом воздухе,
1924, стр. 203.
Содержание: Сад осенью. Огород осенью; сбор и хранение
впрок овощей. Загородная прогулка осенью. Заморозки. Пер-
вый снег. Морозный ясный день. Снег идёт. Оттепель. Ледоход.
Весенний разлив реки. Физика на дворе школьного дома. Ве-
сенние работы на огороде и в поле. Мелочи по физике в уличной
жизни большого города.
Обе книги Пиотровского содержат в себе весьма обильный,
если даже не исчерпывающий, материал по вопросу о «физике
в природе». Вопросы физики детально выяснены. Изложение
таково, что оно непосредственно показывает, как должны
вестись эти наблюдения в природе. Автор при этом как бы сам
является руководителем экскурсии.
IV. С. Жарков, Земная атмосфера, Учпедгиз, 1931.
Содержание: Введение (погода). Тепловая энергия в атмо-
сфере. Движение воздуха. Вода в атмосфере. Электрическая
энергия в атмосфере.
Книга помимо ознакомления с начатками метеорологии
окажется исключительно полезной для подготовки преподава-
теля к экскурсии в природу.
V. Ф. Н. Красиков, Рабочая книга для школ крестьян-
ской молодёжи. Части I и II. Почва, её строение, состав и свой-
ства. Часть III. Солнечные лучи и земледелие, 1925.
Книга образцом для постановки преподавания физики слу-
жить не может. Полезна для извлечения материалов по во-
просу о «физике в природе», а также описанием опытов, разъяс-
няющих некоторые физические явления, протекающие в при-
роде.
VI. А. В. Цингер, Занимательная ботаника, изд. 4-е,
1934.
VII. Ц. А. Тимирязев, Жизнь растений.
§ 32 145
Глава девятая
ЗАДАЧИ ПО ФИЗИКЕ
§ 32. Основные цели решения задач
Решение каждой физической задачи представляет собой
небольшое исследование, в котором те или иные физи-
ческие понятия и закономерности должны быть применены к
конкретному вопросу, изложенному в тексте задачи. Педагогиче-
ский смысл решения задач ясен, так как при решении физиче-
ские понятия не только уясняются и уточняются путём их при-
менения к конкретному случаю, но и лучше фиксируются в па-
мяти учащихся.
Задачи по своему назначению делятся на две группы: задачи
тренировочные и задачи физические или, в частности, физико-
технические.
Задачи тренировочного типа способствуют лучшему
уяснению и запоминанию зависимостей между физическими
величинами в процессе ряда вычислений в соответствии с этими
закономерностями.
Тренировочные задачи применяются лишь на первых порах
тотчас же вслед за установлением той или иной зависимости на
уроке. Поэтому формальная и счётная сторона вопроса
преобладает над физической сущностью вопроса. После
того как навыки по использованию зависимости для расчётов
окажутся усвоенными, надобность в задачах тренировочного
типа по данному вопросу отпадает.
В задачах, которые мы будем называть физическими,
счётная, сторона отступает по своему значению на задний
план, являясь лишь средством для решения того или иного
вопроса из физики или её практических приложений.
Весьма широкое применение находят себе физические за-
дачи, называемые вопросами-задачами, где вычи-
слительная сторона обычно совершенно отсутствует.
Основною целью физических задач является развитие у, уча-
щихся мышления, выражающегося в умении использовать за-
коны и закономерности для посильного объяснения наблюдаемых
явлений, а также для разрешения некоторых практических во-
просов бытового и технического характера.
Чтобы выяснить значение физических задач, надо заметить
следующее:
На уроках обычного типа, когда преподавателем излагается
новый материал, учащиеся лишь следят за цепью логи-
ческих заключений, развиваемых преподавателем. При этом
в основном происходит лишь процесс накопления зна-
ний, что является лишь необходимым условием для воз-
можности развития у учащихся мышления, и, если развивает его,
Ю Е. Н. Горячкин, том I
146
§ 33,1
то в незначительной степени. Развитие же этого мышления про-
исходит, главным образом, в процессе самостоя те л ь н о й
работы учащегося над решением того или иного физического
вопроса. Только с того момента, когда учащийся начинает само-
стоятельно мыслить по физике, используя имеющийся у него
запас знаний, развёртывается процесс создания истинного, «жи-
вого», а не только формального знания. У учащегося постепенно
начинают зарождаться осознаваемые связи и, если можно так
выразиться, «ощущение» связи между усвоенными им на уроке
физическими закономерностями и окружающей физической дей-
ствительностью, будь ли то явления природы^ или те или иные
технические объекты, с которыми учащийся сталкивается в своей
жизни.
Характерною особенностью умственных процессов при реше-
нии физических задач является именно самостоятель-
ность мышления, особенно полная, когда учащийся
выполняет решение задач как домашнюю работу. При решении
задачи на классной доске учащийся точно так же должен оста-
ваться самостоятельным; роль учителя при этом заключается
лишь в направлении хода мысли учащегося.
§ 33. Тренировочные задачи
1. Содержание тренировочных задач. Задачи тренировоч-
ного характера имеют чисто служебное значение.
При решении' их всё внимание учащегося сосредоточивается
на выполнении вычислений на основании той или иной
известной зависимости между величинами и не усложняется
необходимостью поисков пути и приёмов решения.
Для содержания и решения тренировочных задач характерны
следующие положения:
1) Условие задачи может быть совершенно «отвлечённым»
или же «незамысловатым» в физическом отношении.
Под «отвлечённым» содержанием следует подразуме-
вать такое, когда данные оказываются не связанными с какими-
либо конкретными объектами жизненной обстановки. К числу
таких задач, например, относятся:
I. Найти удельный вес материала, если тело весит 139 Г и имеет объём
53 см3.
II. Найти количество теплоты, необходимое для нагревания от темпе-
ратуры 20° до 80° куска меди весом в 55 кг.
IIL Определить падение напряжения на участке электрической цепи,
имеющем сопротивление в 20 омов, если сила тока равна 5 амперам.
Очевидно, что и следующие задачи, условия которых хотя
и относятся к определённым объектам, являются также трени-
ровочными.
§ 33,2
147
IV. Найти сопротивление электрической лампочки, если при напря-
жении в 120 вольт сила текущего через неё тока равна 0,5 ампера.
V. Определить электрическую мощность, употребляемую мотором при
силе тока в 20 ампер и напряжении в 220 вольт.
2) В условии задачи приводятся непосредственно все те
величины, которые необходимы для вычисления искомого
при помощи данной зависимости.
Так, например, во всех приведённых задачах указаны непо-
средственно все числовые данные, необходимые для вычисления.
Таким образом, решение этих задач можно свести к п о д с та-
нов к е данных в выражение (в формулу) соответствующей
зависимости.
3) Первые из тренировочных задач по данному вопросу должны
сначала соответствовать использованию зависимости в её ос-
нов н о м выражении и только впоследствии в её косвенных
(производных) видах. Так, в первых из задач используются за-
висимости в их основном виде, например:
D = ^-; I = -%; P = U-I и т. п.
V а
и только после овладения техникой вычисления применяются
производные формулы:
P = V.D и 7 =
U=I‘R и =
г Р тт Р
I — v И и — J .
Из всех приведённых выше задач лишь пятая (V) использует
зависимость в её косвенном выражении; в остальных применяются
основные выражения.
2. Требования к учащимся. Первая из тренировочных задач
по данному вопросу решается самим преподавате-
лем совместно с учащимися с целью ознакомить их не только
с применением зависимости для вычисления, но и с образцом
выполнения всех записей.
Преподаватель в процессе решения учащимися тренировоч-
ных задач должен добиваться выполнения следующих условий:
1) Соблюдения строго определённого распорядка
в рассуждениях и в х о д е решения задачи и оформления
соответствующих записей (данные, искомое, чертёж, реше-
ние, ответ). Более подробное рассмотрение этого вопроса — см.
в §§ 39 и 40.
2) Уменья применять для вычислительных целей зависи-
мость (формулу) как в основном, так и её п р о из-
вод н ы х выражениях х.
1 Конкретные замечания по этим вопросам — см. в методических
указаниях (§§ 58—111).
10*
148
§ 34,1
3) Уменья пользоваться нужными для решения данными
из таблиц (удельные веса, теплоёмкости, сопротивления
и т. п.)1.
4) Уменья производить как превращения и раздробления
единиц мер, так и записи наименования их в ходе
и в результате решения1.
5) Представления о нужной степени точности
вычисления1 2.
§ 34. Физические задачи
1.Основная особенность физических задач. При решении фи-
зических задач внимание учащегося должно сосредоточиваться
на физической - сущности или смысле рассматри-
ваемого вопроса, но не на операциях математического характера.
Физическая задача должна ставить вопрос, связывая разнород-
ные факты или устанавливая в конкретном случае, изложенном в
условии, какой-либо новый взгляд на изученные явления. Вы-
числительная же сторона, если она и не отсутствует, должна
явиться завершающим этапом после того, как физическая сто-
рона вопроса окажется по существу решённой, т. е. ход вычис-
ления найденным. Применение находят также такие физические
задачи-вопросы, в которых разрешение физического вопроса
происходит совсем без вычисления.
Таким образом, характерная особенность физических
задач состоит в том, что учащийся должен применить вполне
самостоятельн щ/е умозаключения, или, дру-
гими словами, своё соображение для нахождения пути ре-
шения или для использования результата вычисления,
в целях выяснения того или иного физического вопроса.
Для иллюстрации сказанного приведены примеры физиче-
ских задач (различной степени трудности):
I. Найти вес сосновой доски длиной в 4 м, толщиной в 5 см и шириной в
25 см.
В данной задаче нет никаких прямых указаний о необходи-
мости применения здесь «формулы» удельного веса. Учащийся
должен об этом догадаться, что оказывается для него не простым
делом, тем более, что и объём доски приведён в условии в «за-
маскированном» виде.
II. Садовая дорожка имеет в ширину 2 м. На какую длину можно по-
крыть эту дорожку слоем песка в 0,5 см толщины, если песок доставлен
трёхтонным грузовиком, нагруженным до своего предела?
1 Конкретные замечания по этим вопросам — см. в методических ука-
заниях (§§ 58—111).
2 Вопрос об этом достаточно ясно и полно изложен для учителя в ввод-
ной главе о приближённых вычислениях в задачнике Цингера. См. также
указания в т. II, § 59, 3.
§ 34,2—3
149
Эта задача также требует сначала обдумывания для нахож-
дения пути её решения и, в частности, является более трудной
по сравнению с задачей I.
III. Сможет ли расплавиться кусок льда весом в 50 а, опущенный
В 200 г воды, имеющей температуру 20 °?
Необычная для учащегося постановка вопроса, привыкшего
по большей части результатом считать ту или иную численную
величину, не позволяет данную задачу рассматривать как тре-
нировочную. Задача требует особого рода соображений.
IV. Сопротивление нагревательного элемента у электрического чайника
равно 24 омам. Найти его мощность при напряжении в 120 вольт.
См. указание к задаче II.
2. Значение решения физических задач. Подытоживая сказан-
ное выше в разделе 1, сформулируем положения, характери-
зующие значения решения задач:
1) Решение .задач способствует раскрытию физической сущ-
ности изучаемого материала.
2) Решение задач позволяет углубить и расширить имею-
щиеся у учащихся физические знания.
3) Решение задач позволяет ввести формулы сначала
как «метод сокращённых обозначений» арифметических действий.
4) Решение задач стимулирует учащихся к применению физи-
ческих законов для самостоятельного объясне-
ния явлений.
5) Решение задач способствует применению физиче-
ских знаний для тех или иных практических случаев.
6>) Решение сначала тренировочных, а затем и физических
задач вооружает учащихся навыками по технике вычис-
ления.
7) Наконец, решение задач в значительной мере способствует
закреплению в памяти физических законов, понятий
и определений.
3. Приёмы решения. Рассмотрим, какие приёмы приме-
няются при решении физических задач и каким образом задачи
могут быть классифицированы согласно применению этих
приёмов.
1) Задачи, требующие экспериментального раз-
решения, заключающегося в производстве опытов или тех или
иных измерений или же-, наконец, в наблюдении явления в есте-
ственных условиях1.
1 Лабораторные работы не могут быть причислены к рассматриваемой
группе задач, так как их основной целью является сообщение учащимся
навыков чисто экспериментального характера. Но одновременно некоторые
из них можно рассматривать как задачи — по крайней мере те, которые
предпринимаются в целях наблюдения какого-либо нового явления или
измерения константы.
150
§ 34,3
К числу таких задач, например, относятся следующие:
I. Как станет двигаться по столу кольцо от салфетки, если на него на-
жать пальцем так, чтобы оно выскользнуло из-под пальца (рис. 79)?
Наблюдаемое явление объяснить.
Задача может быть разрешена только посредством опыта,
так как результат окажется совершенно новым и, более того,
неожиданным для учащихся. Коль-
цо прокатится вперёд и затем воз-
вратится назад. Для нахождения
правильного объяснения придётся
проделать несколько опытов и рас-
следовать их.
II. Какой из законов оптики оказы-
вается справедливым и в механике и может
быть применён к мячу, ударяющемуся
и отражающемуся от стенки?
Рис. 79. Как станет двигаться
кольцо при нажиме на него
пальцем (к задаче I).
Задача явно требует эксперимен-
тального решения на местности с
измерением «углов падения и отражения».
III. Определите удельное давление своего тела, если вы стоите на
полу обеими ногами.
Задача, как это легко видеть, может быть разрешена только
после определения экспериментальным путём площади опоры
ботинок, т. е. после производства некоторого измерения (рис. 80).
IV. Где зимой во время сильных морозов образуется иней — сверху,
посредине или снизу и на какой сторойе двери, ведущей из тёплого поме-
щения в холодное? Объясните явление.
Явление мало или вовсе неизвестно для учащегося, почему оно
требует прежде всего своего наблюдения. Решение заключается
в объяснении причины фактов образования инея сверху и снизу
двери.
Такие задачи, требующие для своего решения производства
опыта, измерения или наблюдения, могут быть с полным правом
названы задачами экспериментальными. Они находят
себе применение, главным образом, в заданиях учащимся н а
д о м, о чём см. в методических указаниях (§§ 58—111). Воз-
можно также решение некоторых из них в классе; но они оказы-
ваются более подходящими для внеклассных занятий (кружки,
вечера физики и т. п.).
Важная значимость экспериментальных задач заключается
в том, что они приучают пользоваться для решения тех или иных
физических вопросов опытами и наблюдениями.
§ 34,3
151
2) Задачи, требующие для своего разрешения применения
лишь одного соображения без использования расчётов
математического характера, эксперимента и т. п.
Эти задачи могут быть названы задачами-вопро-
сами. Кроме того, их иногда, может быть несколько неудачно,
называют задачами на соображение, а также смысловыми за-
дачами. Подробная характеристика и примеры этих задач, име-
ющих огромное значение в преподавании физики, даны в § 35.
Рис. 80. Определение площади опоры ботинка по клетчатой
бумаге (к задаче 111).
3) Задачи, требующие для своего решения применения ариф-
метических или алгебраических операций.
В данном типе задач производится то или иное вычисле-
ние арифметическим путём или же используются алгебраиче-
ские формулы и уравнения. Это наиболее распространённый
и общеизвестный тип задач. С полным правом такие задачи
могут быть названы вычислительными физическими
задачами. Типичные примеры таких задач были приведены
в § 34, 1, где также указаны признаки, отличающие их от трени-
ровочных задач.
Особое значение среди тренировочных задач имеют задачи,
требующие составления уравнений, что вполне возможно
в 7 классе.
4) Задачи, нуждающиеся вграфическом решении или
требующие для решения обязательного применения чертежа.
К числу таких задач, например, относятся:
V. Найти, на каком расстоянии от выпуклой линзы получится изобра-
жение предмета, если её главное фокусное расстояние равно 20 см и предмет
помещён на расстоянии 30 см от линзы. Определить также, во сколько раз
изображение по своим размерам будет больше или меньше предмета.
152
§ 34,3
Так как учащимся 7 класса остаётся неизвестной зависи-
мость:
F ~ d + f ’
то для своего решения задача требует построения соответству-
ющего чертежа и нахождения результата посредством измере-
ния (рис. 81).
Рис. 81. Построение для определения расстояния изображения
и его увеличения (к задаче V).
VI. Определить графическим путём силу света от лампочки в 60 ватт
на 120 вольт при напряжениях в 95 вольт и НО вольт
Данная задача неразрешима элементарным аналитическим
путём; её предлагается решить графически длд ознакомления
учащихся с назначением графиков при технических расчётах.
Вопрос о применении графики при решении задач рассмотрен
в § 37.
Таким образом, если вступить на путь классификации по при-
меняемым способам решения, то физические задачи
могут быть разделены на экспериментальные, за-
дач и-в опросы, задачи с вычислением, или вычисли-
1 Данная задача потеряет свою «отвлечённость» и станет конкретной,
если поставить учащихся в известность, что она объясняет сильное умень-
шение силы света лампочек при сравнительно небольших уменьшениях
напряжения в осветительной сети.
§ 34,4
153
тельные, и задачи с использованием графики. Само
собой разумеется, что нельзя (и не нужно) проводить строгого
разграничения задач согласно данной классификации — тем
более, что некоторые задачи требуют для своего разрешения
применения и тех и других способов вместе.
4. Содержание условий задач. Рассмотрим, какое содержа-
ние в тексте'своего условия могут иметь задачи по физике. В
тренировочных задачах содержание не имеет существенного, вер-
нее, определяющего значения; его нельзя, однако, признать без-
различным, как это было уже выяснено (§ 33,1). В задачах
физического характера содержание имеет первостепенное значение
и определяется их непосредственным назначением или целевой
установкой.
Прежде чем переходить к характеристике содержания физи-
ческих задач, следует заметить, что для возрастного состава и
развития учащихся школы-семилетки содержание не может яв-
ляться «отвлечённым», но должно так или иначе конкрети-
зировать вопрос, поставленный в задаче. На данном этапе
развития учащиеся в массе— большие «реалисты», и хотя их можно
заставить решать вопросы, не имеющие прямой
связи с окружающей жизнью и практикой, но за-
интересовать такими вопросами нельзя.
Содержание условий задач должно быть таково, чтобы учащим-
ся было ясно, какое значение может иметь решение подобной за-
дачи. При этом в некоторых случаях в целях развития или объ-
яснения содержания преподавателю приходится сказать хотя бы
несколько слов, а иногда демонстрировать картинки и другие
учебные пособия.
Удачное содержание скажется не только на повышении инте-
реса со стороны учащихся, но главное — позволит им узнать нечто
новое или «физически» осмыслить уже известное.
Нужно признать, что преподаватель поступил бы безусловно
правильно, если бы, например, условия следующих задач:
VII. Какая часть объёма плавающего льда находится под водой?
VIII. Груз в 70 кГ в течение 25 сек. поднят на высоту .20 м. Найти
совершённую механическую работу и мощность.
IX. Динамомашина даёт ток в 200 ампер при напряжении в 120 вольт.
Рассчитать мощность двигателя, приводящего в действие динамомашину,
если её к. п. д. равен 80%.
видоизменил таким образом:
X. Какая часть объёма у плавающих в северных морях айсбергов
(ледяных гор) находится под водой и какая над водой (рис. 82)?
XI. Человек весом в 70 кГ быстро взбежал в течение 25 сек. на пятый
этаж дома, расположенный на высоте 20 м (от поверхности Земли). Какая
механическая работа совершена и какая мощность развита человеком?
XiI. Для определения мощности автомобильных двигателей их застав-
ляют вращать динамомашину, причём измеряют напряжение и силу даваемого
ею тока. При таком испытании динамомашина дала ток в 200 ампер при
154
§ 34,4
напряжении в 120 вольт. Рассчитать мощность двигателя, если к. п. д.
динамом^дшны равен 80%.
Благодаря такому видоизменению условий задачи становятся
«жизненными», причём ни физическая, ни расчётная сто-
роны нисколько не умаляются. При этом учащиеся на основании
буквально нескольких объяснительных слов преподавателя уз-
нают:
а) почему небольшие по своему виду айсберги представляют
грозную опасность для пароходов (гибель парохода «Титаник»);
б) что человек на короткое
подводной и надводной частей
айсберга (см. также рис. 48) (к за-
даче X).
время может развивать мощность
до 1 л. с. и более;
в) каким сравнительно про-
стым и, главное, понятным для
учащихся способом может быть
измерена мощность двигателя.
Всё это оказывается тем более
важным, что одной из основных
целей преподавания физики- яв-
ляется установление связей
между физикой-нау-
кой и жизнью, подразуме-
вая под этим природу, технику
и практику быта.
Посмотрим теперь в связи с
принятыми установками (§ 34, 2),
каково может быть содержание
физических задач.
В некоторых методиках имеет-
ся тенденция произвести разде-
ление задач на физические и тех-
нические или даже производст-
венные, понимая под последними
«те задачи, которые ставятся и
решаются в конторах — цехо-
вых, заводских и технических» 1.
По этому поводу надо заметить следующее. Решение техниче-
ских или производственных задач в том виде, как они решаются
инженерами и техниками, является безусловно недоступным и
ненужным для учащихся не только при изучении первого, но
и второго концентра физики.
Действительно, в технике всякого рода расчёты производятся
по большей части совершенно иными способами и путями по
сравнению с теми, которыми пользуются в школе на основе элемен-
тарных научных знаний. При технических расчётах производст-
1 И. И. С о к о л о в, Методика физики, стр. 117.
§ 34,4
155
венного характера в большом ходу применение формул, по боль-
шей части эмпирических и отличных от зависимостей, получен-
ных теоретическим путём, применение графиков, номограмм,
таблиц и т. п. Расчёты производственного характера выполняют-
ся формально и механически. Так, например, инженер не станет
рассчитывать электрическое сопротивление провода или паде-
ние напряжения в нём по формулам:
u=i-r,
1 о
а возьмёт необходимые данные из соответствующих таблиц или
графиков.
Ознакомление же с некоторыми элементами технических рас-
чётов, которые возможно привести в задачах, отнюдь нельзя счи-
тать за приёмы решения этих вопросов в технике.
Разберём содержание физических условий только длй тех
задач, которые требуют для своего решения вычислений. О за-
дачах-вопросах — см. § 35. 4
1) Содержание задачи чисто физическое, безотноситель-
но к каким-либо вопросам практического характера.
В этих задачах ставится тот или иной вопрос из физики, и
решение его приводит к увеличению и конкретизации знаний
по физике. К числу таких задач относятся III, IV (§ 34,1), I,
II, III и V (§.34,3).
В частности особое значение имеют физические задачи, ис-
пользующие связи между различными разделами курса. Такими
задачами, например, будут:
XIII. До вгакой высоты следует налить ртуть в стакан, чтобы её удель-
ное давление на дно оказалось равным 1 технической атмосфере?
В данной задаче применяются сведения из трёх разделов:
удельный вес, давление весомой жидкости и учение о газах (оп-
ределение технической атмосферы).
XIV. На сколько нагревается вода в водопаде, в котором она падает
с высоты 70 м г?
Для решения задачи требуется знать связь между учениями
о теплоте и механической работе.
XV. Какое количество пара в 1 час даёт электрический кипятильник,
если сила тока равна 100 амперам при напряжении в 220 вольт?
Задача затрагивает вопросы из разделов: парообразование
и закон Джоуля-Ленца.
2) Историческое содержание задачи. Та-
кое содержание способствует повышению интереса со стороны
учащихся и ведёт к ознакомлению их с некоторыми сведениями
из истории физики.
Однако, количество задач этого типа, требующих вычисления,
1 В предположении, что вся работа падения переходит в теплоту.
156
§ 34,4
весьма ограничено; большинство из них принадлежит к числу
задач-вопросов.
Рис. 83. Картинка из средневековой
книги, служившая для опровержения
шарообразности Земли.
XVI. Определить, из какого металла — серебра или золота — состояла
корона, переданная царём Гиероном учёному Архимеду для ис-
следования, если предположительно вес её принять равным 2,8 кГ, а объём
200 см3,
XVII. Учёный Аристотель,
живший в IV в. до н. э., обна-
ружил, что кожаный мешок,
надутый воздухом, и тот же
мешок без воздуха, сплющен-
ный, имеют одинаковый вес. На
основании этого правильного
опыта он сделал неверный вывод,
что воздух не имеет веса. Разъяс-
ните, почему такой вывод неве-
рен.
XVIII. В средние века для
опровержения учения о шарооб-
разности Земли приводился та-
кой рисунок (рис. 83). Объясните,
почему этот рисунок не может
служить опровержением.
XIX. Какой груз нужен для
разделения полушарий в опыте
Герике (рис. 4), если поверхность
их была равна (предположитель-
но) 0,14 м2?
3) Содержание задачи от-
носится кфизическим
явлениям в природе,
типа — в ознакомлении и
объяснении некоторых явлений, наблюдаемых в природе, в
естественных условиях.
К числу таких задач, например, относятся следующие:
Цель задач рассматриваемого
XX. Определить удельное давление воды 1 в самом глубоком месте
около Филиппинских островов, где глубина достигает 10 830 м.
Большинство задач данного типа относится к числу задач-во-
просов, так как они содержат мало вычислений.
4) В содержании задач рассматриваются вопросы быто-
вого характера.
Такие задачи служат для объяснения; практических приёмов,
применяемых в быту, а также для рассмотрения вопросов из
области бытовой техники:
XXI. Какие дрова — сосновые или берёзовые — выгоднее покупать
на вес (на килограммы) и по объёму (на кубометры) 2? 1 2
1 Для упрощения плотность воды на различных глубинах можно при-
нять одинаковой.
2 Теплотворная способность дров: берёзовых 3150 ккал и сосновых
3200 ккал на килограмм.
§ 34,4
157
XXII. Сколько керосина сгорит в примусе при нагревании 2 л воды
в кастрюле от 10° до кипения? К. п. д. примуса считать равным 40%.
5) Содержание задачи относится к вопросам тех-
ники.
Такие задачи предназначены для ознакомления с элемента-
ми технических расчётов, а также для показа связи между физи-
кой и техникой. Такими за-
дачами являются, например,
следующие:
ХХШ. Пробковый спаса-
тельный круг весит 12 кГ. Какой
груз на воде способен удержать
этот круг при погружении в воду
на половину?
XXIV. Воздушный шар объё-
мом в 1500 м3 наполнен водоро-
дом. Оболочка и гондола весят
250 кГ. Скольких человек может
поднять шар?
XXV. Сколько времени дол-
жен работать насос мощностью
в 50 киловатт, чтобы из шахты
глубиной в 150 ле откачать 200 м3
воды?
XXVI. Двигатель внутрен-
него сгорания имеет к. п. д., рав-
ный 20%, и развивает мощность
в 50 л. с. Определите количество
керосина, сжигаемого двигателем
за 1 час.
XXVII. Сколько лампочек
мощностью в 40 ватт может быть
зажжено от колхозной электро-
станции, если мощность водя-
ной турбины равна 100 л. с. и
к. п; д. установки 70%?
6) Содержание задачи от-
ражает успехи н а ш е-
Рис. 84. Гондола стратостата (к зада-
че XXVIII).
го социалистического строительства.
Материал для таких задач приходится черпать самому пре-,
подавателю из текущей периодической печати, так как встречаю-
щийся в учебниках и задачниках оказывается обычно уже уста-
ревшим. Примерами задач рассматриваемого содержания явля-
ются:
XXVIII. Советские воздухоплаватели на стратостате «СССР» в 1933 г.
поднялись на высоту 19 км (рис. 84). Найти по графику давление атмосфер-
ного воздуха на этой высоте.
XXIX. . Труду скольких рабочих станет соответствовать мощность
Днепровской гидро-электростанции, когда после восстановления разру-
шений, причинённых войной, мощность её будет равна 558 тысячам кило-
ватт? Мощность рабочего при 8-часовом рабочем дне считать равной
0,1 л. с.
158
§ 35,1
7) Содержание задачи включает данные из обла ети воен-
но г о де л а .
Целью таких задач является показ применения физики в
военном деле. К числу задач подобного типа относятся, например,
такие: .
XXX. С какой средней скоростью опускался парашют с бойцом, если
е высоты 1,5 км боец спустился на землю в течение 5 минут?
XXXI. Сколько поплавков нужно для переправы через реку артил-
лерийского орудия, весящего 1500 кГ? Вес поплавка равен 2,1 кГ и его
объём 63 дм3*.
При решении задач по вопросам техники следует производить
показ соответствующих картинок из книг, что конкретизирует
условие и способствует значительному повышению интереса к
задаче.
§ 35. Задачи-вопросы
1. Значение задач-вопросов. Задачи-вопросы представляют
собой разновидность физических задач, характеризующуюся
полным отсутствием вычислений при их решении.
Прежде всего следует провести разграничение между вопро-
сами повторительного характера и вопросами, являю-
щимися своеобразными задачами качественного по-
рядка и требующими решения.
Вопросы повторительного характера задаются учителем на
уроке или приводятся в учебниках. Служат они для проверки,
насколько учащцмися усвоен изученный материал. Эти вопросы
обычно не содержат в себе требований для самостоятельных за-
ключений и поэтому по ответам большей частью можно судить
лишь о формальном усвоении знаний.
Типичными вопросами повторительного характера являются,
например, по теме «Свойства жидкости» такие:
Какими свойствами жидкости отличаются от твёрдых тел?
Какую форму имеет поверхность жидкости?
Какие сосуды называются сообщающимися? Приведите примеры.
Как устанавливаются уровни жидкостей в сообщающихся сосудах?
Как устроены водомерные стёкла и где они применяются?
Вопросы-задачи требуют не только формальных знаний, но
и уменья использовать эти знания для объяснения каких-либо
проявлений в природе, быту, технике и т. п. физических законо-
мерностей, изученных учащимися. Вопросы-задачи нуждаются в
построении логических умозаключений* и самосто-
ятельного вывода.
Вопросы-задачи являются также хорошим критерием для
суждения о том, являются ли знания только формальными, т. е.
для заключения о степени формализма знаний. Характерно, что
при формализме знаний решение задач-вопросов оказывается для
учащихся более трудным, чем задач с вычислениями.
§ 35,2
i5a
Отсюда следует огромная значимость задач-вопросов как дей-
ственного средства для борьбы с формализмом. По-
этому и особой заботой преподавателя при подготовке к уроку
является подбор таких вопросов.
2. Содержание задач-вопросов. Задачи-вопросы по содержа-
нию условий могут быть разделены на те же группы, что и фи-
зические задачи вычислительного характера (§ 34,4). Здесь, од-
нако, содержание задач-вопросов удобнее рассмотреть с не-
сколько иной точки зрения.
1) Задачи-вопросы прежде всего могут относиться к кругу
явлений в природе или в быту, которые уже знакомы уча-
щимся или могут ими наблюдаться, например:
I. Зачем зимою тротуары посыпают песком или золою?
II. Почему при очень сильных морозах коньки не так легко скользят
по льду?
III. Почему «на ощупь» железо при холодной погоде кажется более
холодным, чем дерево?
IV. Почему летом на солнце в чёрной рубашке жарче, чем в белой?
V. Почему к утру мороз в ясные ночи сильнее, чем когда небо закрыто
облаками?
2) Значительное количество задач-вопросов ставится для вы-
яснения физической сущности различных практи-
ческих приёмов, применяемых в быту, например:
VI. Зачем при недостатке керосина и коротком фитиле в лампу при-
ходится наливать немного воды?
VII. Какие меры может принять хозяйка, чтобы суп в кастрюле оста-
вался возможно дольше горячим, а мороженое не так быстро растаяло?
VIII. Почему нельзя жарить картофель, мясо, пироги и т. п. без
масла?
IX. Почему сальной тряпкой нельзя вытирать пролитую воду?
X. Почему, если сверху настольной лампы—электрической или керо-
синовой — сделать белый абажур, на столе станет светлее?
3) Особую группу образуют задачи-вопросы, относящиеся к
некоторым конструктивным особенностям предметов обихода,
м а ш и н и технических конструкций, которые или уже
известны учащимся или смогут быть легко замечены. Приме-
рами таких вопросов являются:
XI. Почему острый нож режет, а тупой нет?
XII. Зачем ручки у самоваров, сковородок, утюгов, Щипцов для за-
вивки волос и т. п. делают из дерева?
XiII. Зачем «шарик» у наружных термометров защищают крышкой
от прямых лучей Солнца?
XIV. Зачем у грузового автомобиля задние колёса делаются двойными?
XV. Зачем у боевой винтовки ствол частью закрыт деревянной на-
кладкой?
XVI. Больному два раза подряд поставили термометр: один раз, совсем
стряхнув ртуть, и другой раз, стряхнув не до конца, так, что столбик
показывал температуру 36,8°. Какую температуру в том и другом случаях
показал термометр, если температура больного была 37,4°? Что показал бы
термометр, если температура больного была 36,4°?
160
§ 35,2
4) В некоторых задачах-вопросах учащиеся знакомятся с
новыми для них физическими явлениями или особенностями
конструкций и затем дают объяснения. При таких вопро-
сах нередко приходится прибегать для наглядности к показу
соответствующих картин. К данному типу вопросов относятся,
например, такие:
XVII. Зачем стены у каменных зданий делаются в нижнем этаже шире,
чем в верхних? Почему фундамент зданий всегда шире его стен (рис. 85)?
XVIII. Для отделения зёрен ржи от ядовитых рожков спорыньи можно
высыпать зёрна ржи со спорыньёй в воду. Те и другие потонут. Добавляя
к воде соли, можно добиться, что зёрна ржи останутся, в воде, а рожки
всплывут. Объясните это явление.
XIX. Если прикрепить к деревянной дощечке металлические кнопки
или буквы от галош, покрыть их листом бумаги, а затем подержать над
пламенем, то бумага над деревом почернеет, а над кнопками и буквами
останется белой (рис. 86). Почему?
XX. Почему вольтова дуга погаснет, если к её пламени поднести полюс
сильного магнита?
XXI. Зачем ствол пулемёта помещён в кожухе, заполненном водой
(рис. 87)?
XXII. Почему у глубоководной рыбы, поднятой на поверхность моря,
так сильно раздувается плавательный пузырь (рис. 88)?
XXIII. Объясните действие кольцевой смазки в подшипнике (рис. 89).
5) Йекоторые вопросы-задачи для своего решения требуют
ознакомления по табличным данным с некоторыми
величинами или же ориентировочных расчётов. Такими во-
просами, например, будут:
XXIV. Какие металлы плавают в ртути и какие тонут?
XXV. Какие провода летом в жару провиснут сильнее — медные или
железные?
XXVI. Почему медные провода не пригодны для намотки реостатов?
6) Совершенно особый характер имеют вопросы-задачи, в
ответе на которые учащийся должен предсказ.ать явле-
ния. При этом для большей наглядности и сокращения текста
условий задачи прилагается рисунок. Подобные рисунки и
текст заранее заготавливаются (рисуются или вырезаются из
старых книг) преподавателем и раздаются учащимся для состав-
ления письменных ответов. Примерами таких задач могут служить
следующие:
X^VII. Какая из двух мензурок, показанных на рисунке 90, позволит
точнее измерить объём тела — малого и крупного?
XXVIII. Что произойдёт, если гирю, помещённую в воде, накрыть
стаканом, заполненным воздухом (рис. 91)?
XXIX. В какую сторону отклонится магнитная стрелка, если провод,
по которому идёт ток, согнуть вдвое (рис. 92)?
XXX. Какие показания дадут динамометры, если к их крючкам под-
вешены гири одинакового веса (рис. 93)?
XXXI. На крупных пароходах, плавающих в реках и морях, отме-
чаются* допустимые глубины погружения (ватерлинии), обозначаемые
87. Устройство кожуха вокруг ствола у
Рис. 88. Глубоководная ры-
ба, поднятая на поверхность
моря (к задаче XXII).
Рис. с . ± v
станкового пулемёта (к задаче XXI).
С
Масло
Рис. 90. К задаче XXVII.
Рис. 89. Устройство подшипника с коль-
цевой смазкой. С — вал; D— вкладыш;
В — кольцо (к задаче XXIII).
1 1 Е. II. Горячкин, том I

Рис. 91. К задаче XXVIII.
Рис. 92. К задаче XXIX.
162
§ 35,2
Рис. 93.’ К задаче XXX.
буквами (рис. 94). -Укажите, ка-
кая метка соответствует воде:
1) в реке, 2) в море летом,
3) в море зимой.
Условия этого типа во-
просов-задач должны быть
таковы, чтобы ответы на них
требовали самостоя-
тельных заключений
учащихся; иначе вопросы
утратят своё основное на-
значение и превратятся в
вопросы повторительного ха-
рактера. Так произойдёт в
случае, когда учащийся уже
раньше ознакомлен с явлением на уроках в виде демонстрации
или в соответствующем рассказе преподавателя. Только н о-
в о е, неизвестное сле-
дует вводить в вопро-
сы-задачи, но при этом
совершенно посильное
для разрешения на ос-
новании уровня знаний
и развития учащихся.
Тогда именно самостоя-
тельность заключения
учащихся и станет ха-
рактеризовать, на-
сколько учащиеся овла-
дели полученными зна-
ниями по существу и
способны прилагать их
не только для объясне-
ния, но и для пред-
видения явлений.
Такова особенность во-
просов-задач этого ти-
па, отличающая их от
всех остальных. По-
скольку в задачниках
подобные задачи-вопро-
сы можно найти в весь-
Рис. 94. Регистры Ллойда (к задаче XXXI).
FW—Пресная вода (Fresck Water).
YS— Индийский океан (Jndia Summer).
S — Солёная вода летом (Summer).
W — Солёная вода зимой (Winter).
WNA—Сев. Атлантический океан зимой.
ма незначительном ко-
личестве, постольку
составлять их и офор-
млять приходится са-
мому преподавателю.
§ 36
163
При сохранении текста и рйсунков в кабинете составится
своеобразная картотечка, проверяемая на опыте работы,
и как раздаточный материал окажется исключительно полезной
при проведении контрольных работ и на экзаменах.
§ 36. Занимательные задачи
Как показывает практика, на вечерах занимательной физики
значительный интерес вызывает решение физических задач,
если условиям их придать занимательный характер.
Юмор, шутка, парадокс, необычность формулировок — непре-
менные условия, чтобы решение задач явилось действительно
развлечением для учащихся и в то же время принесло им зна-
чительную пользу.
Занимательные задачи приходится составлять самому препо-
давателю; однако, некоторые из них можно взять из многочис-
ленных книг Перельмана по «Занимательной физике».
Источниками могут служить также некоторые журналы: «Тех-
ника молодёжи», «Знание — сила» и др.
Занимательность может быть обусловлена парадо-
ксальностью постановки вопроса в условии или полной
неожиданностью результата.
I. Почему нельзя считать, что американские писатели допускают
ошибки, когда пишут:
«Я измерил себе температуру и не без удовольствия увидел, что у меня
104°» (Генри, Охотник за головами). «В одиннадцать часов утра термо-
метр показывал семьдесят градусов» (Джек Лондон, Золотая
зорька).
II. Сравнйть удельное давление величайшего американского небо-
скрёба, равное 13 , с удельным давлением человека (вес 70 кГ), стоящего
см2
одной ногой на двухкопеечной монете.
Для занимательных задач условиями‘могут служить цитаты
из литературных произведений, например:
III. Правильно ли рассуждал «Войска Донского отставной урядник
из дворян» в рассказе А. П. Чехова «Письмо донского помещика Степана
Владимировича N к учёному соседу д-ру Фридриху»:
«Другое открытие. Отчего зимою день короткий, а Н(1чь длинная, а
летом наоборот? День зимою оттого короткий, что, подобно всем прочим
предметам видимым и невидимым, от холода сжимается и оттого, что солнце
рано заходит, а ночь от возжения светильников и фонарей расширяется,
ибо согревается».
IV. Объясните явление, описанное Н. В. Гоголемв «Повести о том,
как поссорился Иван Иванович с Иваном Никифоровичем»:
«Комната, в которую вступил Иван Иванович, была совершенно темна,
потому что ставни были закрыты, и солнечный луч, проходя в дыру, сде-
ланную в ставне, принял радужный цвет и, ударяясь в противостоящую
стену, рисовал на ней пёстрый ландшафт из очеретяных крыш, дерёв и раз-
вешенного на дворе платья, всё только в обращённом виде».
11*
164
§ 86
Рис. 95. К задаче V.
Особый интерес вызывают у учащихся разгадывание
ребусов, головоломок и нахождения решения из условий, изо-
бражённых на картинках.
К числу таких задач-вопросов относятся;
V. Разгадайте ребус (рис. 95).
VI. Откуда дует ветер (рис. 96)?
Рис. 96. К задаче VI.
§ 37
165
VII. Каким простым способом довольно точно определить размеры
дирижабля (рис. 97)?
§ 37. Задачи с применением графиков
Задачами с применением графиков называются или
такие, результатом решения которых является чер-
тёж, или такие, решение которых производится при помощи
графических построений.
При решении таких задач должно не только поощрять, но и
в некоторых случаях обязательно требовать применения линей-
ки и циркуля при черчении, а также строгого выполнения
масштаба. Основными видами задач с применением чертежа
являются следующие типы:
1) М а с ш т а б. Уча-
щиеся получают ознаком-
ление с применением мас-
штаба на уроках матема-
тики. Преподаватель физи-
ки нередко должен поль-
зоваться построениями в
определённом масштабе,
главным образом, графи-
ков. Поэтому, в целях
укрепления знаний уча-
щихся о масштабе, при
первых занятиях по физи-
Рис. 97. К задаче VII.
ке следует дать упражне-
ния на построение в масштабе и на определение величин по
масштабу. К чцслу типичных задач, где требуется применение
масштаба, относятся, например, такие:
I. Определите высоту зданий (по рисунку, прилагаемому преподава-
телем), изображённых в масштабе.
II. Постройте изображения двух.сил величиной в 5 кГ и 2 кГ, прило-
женных к одной точке и действующих под углом в 90°..
III. Рычаг первого рода имеет плечи, равные 50 см и 10 см, Сделайте
чертёж и изобразите в масштабе большую силу, если меньшая сила равна
5 кГ и рычаг находится в равновесии.
2) Диаграммы. Построение диаграмм в их простейшем
виде поручается учащимся как для запоминания некото-
рых физических величин, так в основном для наглядного пред-
ставления о соотношениях этих величин между собой.
Примерами могут служить диаграммы удельных весов, теплоём-
костей, сопротивлений и т. п. (рис. 42).
Возможно также составление более сложных диаграмм, где
необходимы предварительные вычисления. Такими, например,
являются диаграммы для веществ, взятых в одинаковых количе-
166
5 38,1
ствах по весу, имеющих одинаковое электрическое сопротивление
и пр.
Вопрос о построении диаграмм рассмотрен в § 21 и более под-
робно— в.т. IV, § 27.
3) Графики. Построение графиков поручается учащимся
для изучения метода графических изображений как средства
для наглядного представления об изменении физических ве-
личин. К числу подобных задач относятся построения графиков:
температуры больного (рис. 62), изменения температуры при на-
гревании воды до кипения (рис. 41), при плавлении и отверде-
вании, зависимости силы тока от напряжения и т. п.
После построения графика ученику поручается произвести
нахождение тех или иных
величин функции для не-
которых промежуточных
значений аргумента (см. за-
дачиУ! и XXVIII, §34, 3 и4).
В частности, весьма полез-
Рис. 98—99. К задаче X.
ным оказывается ознакомле-
ние учащихся с пользова-
нием железнодорожным рас-
писанием хода поездов в
виде графика.
О построении графиков—
см. § 20 и т. IV, §§7,2 и 28.
4) Задачи на построение применяются, главным
образом, в оптике. Задачу V (§34, 3) и подобные ей следует счи-
тать физическими; обычные же задачи на построение изображе-
ний с линзами и зеркалами — тренировочными.
5) Схемы. Вычерчивание схем в качестве задач приме-
няется при изучении электрической цепи. Типич-
ными задачами по данному вопросу будут, например, такие:
IV. В цепи батареи включены параллельно три электрические лам-
почки. Нарисуйте схему включения двух выключателей, из которых* один
управлял бы двумя лампами одновременно и другой — одной третьей
лампой.
V. На рисунке 98—99 показано расположение батареи С, двух звонков
Ли Ви двух кнопок а и Ъ. Начертите, как должны быть они соединены про-
водами, чтобы кнопка а управляла звонком А и кнопка Ъ — звонком В.
О применении графика при решении задач — см. т. IV, § 7, 2.
§ 38. Математика на уроках физики
1. Объём математических знаний. Прежде чем переходить к
рассмотрению вопроса о пользовании математикой при решении
задач, следует выяснить, какие математические сведения нужны
для успешного прохождения первого концентра физики.
§ 38,2
467
Объём геометрических знаний, приобретаемых учащимися на
уроках математики, оказывается вполне достаточным, так как
геометрические сведения в незначительной степени используются
при изучении курса физики. Пожалуй, единственной претензией,
предъявляемой к преподавателю математики, является уменье
учащимися вычислить величину площади круга и объ-
ёма цилиндра. Нужда в этом проявляется с самого на-
чала курса» физики (удельный вес, давление), поскольку при ре-
шении задач в качестве объектов желательно использовать ци-
линдрические тела, каковы: проволока, брёвна, колонны и т. п.
Совершенно необходимым оказывается уменье вычислять пло-
щадь круга для определения площади поперечного сечения про-
волоки по диаметру при рассмотрении вопроса об электриче-
ском сопротивлении проводников. Весьма важным оказывается,
чтобы учащиеся на уроках математики овладели общими геоме-
трическими представлениями, что безусловно нужно при состав-
лении чертежей и различного рода графиков.
Так же, как и по геометрии, невелики должны быть сведения
и по алгебре; достаточным оказывается уменье оперировать с
зависимостями вида:
Ь к
а = — и о = а-с
' с
(удельный вес, давление, закон Ома, механические — работа
и мощность, к. п. д., электрические — мощность и работа) и так-
же уменье репщть уравнения первой степени (калориметрия).
Наиболее же сложными в математическом отношении из всех
являются зависимости:
K = p-L и Q=0,24-IiRt.
Сравнительно незначительные требования по отношению к
алгебре объясняются прежде всего тем, что в первом концентре
физики математический диализ изучаемого вопроса не приме-
няется для установления физических закономерностей, как это
делается в некоторых случаях в 8—10 классах. Кроме того, в
школе-семилетке решение задач по причинам, выясненным
далее (§ 38, 2), в основном производится арифметическим
путём.
2. Введение формул и их применение при решении задач.
Введение алгебраических ’формул для выражения количествен-
ных соотношений между физическими величинами требует край-
ней осторожности во избежание формализации знаний. Однако,
если без применения формул можно было и обойтись, то только
в 6 классе, в 7 же классе при изучении законов тока введение
формул совершенно неизбежно.
Действительно, такие сложные^ зависимости, как, например,
16S
§ 38,2
закон Джоуля-Ленца, вряд ли могут быть выражены иначе,
нежели формулами:
Q = 0,24 • UIt или Q 0,24 • I2Rt.
Но к пользованию формулами как символикой сокращённых
обозначений вполне возможно и, более того, нужно прибегать
в 6 классе, однако, только после того, как изучаемая зависимость
окажется разъяснённой и усвоенной.
Методика введения алгебраических обозначений физических
величин и соответствующих формул подробно рассмотрена в мето-
дических указаниях (§§ 58—111). Здесь же мы заметим, что за-
пись величин в установленной зависимости сначала произво-
дится словами, например:
Хт „ вес D напряжение
Удельный вес = -^г-; Величина тока = ----------------
объем сопротивление
и т. п.
Только после того как учащиеся после повторения ряда та-
ких записей сами прибегнут к сокращению наименований, запи-
сывая, например, так:
вес напр.
Уд. в.= _, ; В. тока =-----— и т. д.,
м об. ’ сопр. " 9
можно ввести буквенные обозначения величин и соответствующие
формулы:
ТА Р т и
D~Tr и 1=—и т.п.
v а
Таким образом, формула для учащихся семилетки является
не чем иным, как обозначением тех арифметических
(или алгебраических) действий, которые должны быть про-
изведены с теми или другими данными величинами для отыска-
ния искомой величины. Вскрытие же физической сущности во-
проса на основе выражения её математической зависимостью
недоступно для учащихся 6 и 7 классов. Поэтому сколь угодно
твёрдое знание формулы и уменье пользоваться ею для решения
задач отнюдь не является показателем, что учащиеся уясняют
себе физическую сторону вопроса. Как показывает практика,
нередки случаи безупречного пользования формулой при полном
непонимании тех физических закономерностей, которые в ней вы-
ражены.
По изложенной причине при решении задач в первом концентре
физики следует требовать арифметического пути, под-
разумевая под этим последовательные рассуждения на основа-
нии физических знаний.
Так, например, при подсчётах количества теплоты использо-
вание формулы:
Q cm (Z2 — tx)
§ 38,2
169
недопустимо до тех пор, пока все учащиеся в совершенстве не
овладеют такими общеизвестными рассуждениями:
1 г меди при нагревании на 1° требует 0,09 кал
20 г » » » 1° » 0,09-20 кал
т г » » > » 1° » ст кал
20 г » » » » 500° » 0,09-20-500 кал
т г » » » » (Z2—G)° » c*m»(t2 — 1у)кал
Даже в случае применения формулы закона Джоуля-Ленца
следует, по крайней мере в первых задачах по этому вопросу,
стать на арифметический путь.
Пусть, например, условия задачи таковы:
Найти количество теплоты, выделенной током силой в 5 ам-
пер в течение 10 минут, если.сопротивление равно 20 омам. Тогда
её решение арифметическим путём будет:
1) Какова мощность тока?
Р = = (5 я)2*20 ом — 500 ватт1.
2) Какога работа тока?
А = P*t = 500 втп-600 сек — 300 000 дж.
3) Сколько выделится теплоты?
Q = Л *0,24 =300 000 cb/c-0,24 = 72 000 кал = 72 ккал.
Если сравнить этот путь решения с обычным, заключаю-
щимся в подстановке в формулу:
Q =0,24 Z2 Rt =0,24 (5а)2-20 ол<-600 сек = 72 ккал,
то становится очевидным, что в первом случае учащийся ясно
представляет себе вопрос по существу, в то время как во втором
случае решение может быть чисто формальным.
Задачи по вопросам, где требуется применение двух зависи-
мостей, надо также решать арифметическим путём, не выводяпред-
варительно общей формулы. Так, например, задачу IV § 34, 1
о нахождении сопротивления по данным мощности и напряжению
следует решать, пользуясь раздельно формулами:
а не общей формулой, полученной алгебраически из этих двух
зависимостей:
1 Вместо (5 а)2 возможно такЖе применять обозначение 52 а2, но отнюдь
не 52 а; последнее явилось бы физической ошибкой.
170
§ 38,3
Составление уравнения первой степени и его решение может
потребоваться при калориметрических вычислениях, например,
для вычислений: удельной теплоёмкости, теплоты плавления и
теплоты парообразования. Однако, и в этом случае следует про-
изводить решение арифметическим путём, формулируя ддя каж-
дого из очередных действий соответствующий вопрос (§ 73).
Таким образом, при решении задач в школе-семилетке в це-
лях уяснения учащимися физической сущности вопроса предпоч-
тителен арифметический путь.
3. О функциональной зависимости. Несмотря на то, что в курсе
математики учащиеся ознакомлены с идеей прямой и обрат-
ной пропорциональности, вводить в первом концентре препода-
вания физики достаточно полное понятие о функциональной за-
висимости не представляется возможным. Развитие и знание
учащихся оказываются для этого далеко недостаточными; воп-
рос о функциональной зависимости сложен дая?е для учащихся
второго концентра. Существо понятия о функциональной за-
висимости раскрывается полностью для учащихся нередко
лишь в высших учебных заведениях. Однако, уже в первом
концентре физики учащимся приходится сталкиваться с во-
просами, имеющими прямое отношение к функциональной за-
висимости.
Вопрос заключается в следующем: во всех ли случаях учаще-
муся, имеющему дело с выражением:
А=~ и D=E-F,
С
позволено говорить, что величина А прямо пропорциональна
величине В и обратно пропорциональна С и что величина D
прямо пропорциональна величинам Е и F1 Конкретно для за-
висимостей:
P-£(l); p=J(2); 1=^(3);
Я=-у(4); R = ? ±(5); Р = и.1(в) и т. п.
может ли и должен ли учащийся формулировать, что удельный
вес, удельное давление, сила тока, сопротивление и т. д. прямо
пропорциональны соответственно величинам: весу тела (1), (2),
напряжению (3), (4), длине (5) и т. д. и обратно пропорциональ-
ны объёму (1), площади опоры (2), сопротивлению (3), силе тока
(4) и т. д.?
По данному вопросу в настоящее время существуют два мне-
ния, из которых одно может быть названо «математическим» и
другое «физическим». Каждое из этих методических решений имеет
свои крупные положительные стороны, почему вопрос нельзя
считать окончательно решённым.
§ 39
171
Одни методисты, подходя к этому вопросу с точки зрения ма-
тематики, считают, что приведённые зависимости во всех без
исключения случаях соответствуют прямой и обратной пропор-
циональности. Другие, становясь на точку зрения физики и под-
разумевая под буквенной символикой определённые физические
величины, указывают, что в некоторых случаях эти зависимости
представляют собой не что иное, как условное буквенное
обозначение арифметических действий над данными ве-
личинами для нахождения искомого. По их мнению, удельный
вес данного вещества физически не может оказаться зависящим
от веса или объёма взятого тела (1), сопротивление цепи—от
напряжения или силы тока в цепи (4), удельное сопротивление —
от длины провода или поперечного сечения (5). Эти величины яв-
ляются постоянными — первая и третья для каждого опреде-
лённого вещества и вторая для данной электрической цепи. По-
этому сторонники «физической» точки зрения утверждают, что
нельзя допускать определений, что удельный вес, сопроти-
вление, удельное сопротивление находятся в пропорциональной
зависимости от соответствующих величин, указанных в фор-
мулах (1), (4), (5). Наоборот, в случаях (3), (5), (6) имеются на-
лицо прямая и обратно пропорциональная связи между величи-
нами.
Вопросы о функции, аргументе, непрерывности изменения
непосильны для учащихся семилетки и не могут быть выяснены по
существу. Однако, целью курса семилетки должна являться
подготовка к раскрытию в дальнейшем, во втором концентре,
понятия о функциональной зависимости. Одним из наилучших
путей к этому считаем применение задач на построение графи-
ков (§ 20).
§ 39. Техника решения задач и оформление записей
Общее педагогическое требование, предъявляемое, независи-
мо от предмета, ко всем записям учащихся, заключается в том,
чтобы эти записи, как на классной доске, так и в тетрадях,
выполнялись возможно более чётко и аккуратно. Это
требование распространяется и на записи решения задач. Не-
пременнейшим условием для предъявления этого требования
учащимся является строжайшее соблюдение самим преподава-
телем аккуратности и чёткости в записях. Записи преподавателя
должны служить образцом; если же преподаватель станет
считать это для себя необязательным, ему никогда не добиться
нужных результатов от учащихся.
Оформление записей решения задач не только как учебная
мера, но и воспитательная заслуживает самого пристального
внимания со стороны преподавателя (рис. 100—101). Некоторые
элементы педантизма в записях оказываются даже полезными.
172
§ 39
Так как клетчатая бумага упрощает выполнение чертежей и ока-
зывает организующее влияние на форму расположения записей,
то рекомендуется применять тетради в клетку.
Рассмотрим одновременно вопросы о том, как должен проис-
ходить процесс решения задачи учащимся у классной доски и ка-
кого оформления записей следует добиваться, в том числе и при
домашних работах.
Рис. 100. Запись решения задачи учащимся 6 класса.
Записи задач в тетрадях должны быть таковы, чтобы учащий-
ся впоследствии при повторении мог без труда восстано-
ви т ь в памяти как условия задачи, так и весь ход ре-
шения. Для этого прежде всего должна быть произведена
запись данных условия и того, что именно ищется в
данной задаче. Нет нужды переписывать в тетради всё условие
целиком, если оно приведено в учебнике, по и в этом случае всё
же необходимо возможно более коротко записать условие (см.
ниже). При записи условия на классной доске возможно ограни-
читься буквенными обозначениями и числовыми величинами
данных и искомого под знаком вопроса.
После прочтения задачи преподавателем и разъяснения в
случае нужды её физического смысла и практической значимости
учащийся, проведя записи данных и искомого, повторяет условия
задачи.
§ 39
173
Пусть, например, производится решение такой сравнительно
сложной задачи.
Найти коэфициспт полезного действия электрического чайника вме-
стимостью в 1 л, в котором вода с начальной температурой в 10° закипела
через 15 минут. При этом известно, что напряжение тока равно 110 вольтам
и его сила 5 амперам.
Рис. 101. Запись решения задачи учащимся 7 класса.
Тогда запись об искомом может быть сделана следующей:
Найти к, п. д. чайника.
Далее указываются все числовые данные, приведённые в за-
даче. Писать их надлежит слева «столбиком», отграничивая от «ре-
шения» вертикальной линией (рис. 101). Для рассматриваемого
примера запись данных содержит:
Д а и о: Вода. V — 1 л\ пгь — 1 кг «1 = 10° «2 = 100° t —15 мин. и= 110 в 1 = 5 а Искомое: К. п. д. чайника? Решение:
После записи условия следует перейти к составлению чертежа
или рисунка, относящегося к задаче.
Несмотря на то, что при решении подавляющего большинства
174
§ 39
задач возможно обойтись без помощи чертежа, всё же его состав-
ление надо считать если не безусловно обязательным, то во вся-
ком случае полезным. Зарисовка покажет преподавателю, на-
сколько учащийся уясняет себе физическую сторону задачи, т. е.
в данном случае устройство электрического чайника и схему
измерений напряжения и тока.
После выполнения зарисовки восстанавливается в памяти и
записывается определение:
тг» полезная теплота
К. п. д. =-------------------.
затраченная теплота
Далее намечается ход решения задачи, или, точнее
сказать, производится «качественное» решение без каких-либо
вычислений и записей. Учащийся должен проследить весь путь
решения, указывая действия в порядке их очерёдности. Таким
образом, в физическом отношении задача должна оказаться по су-
ществу решённой в первую очередь. Только после этого можно
переходить к вычислительной стороне. Для обозначения
каждого из очередных действий в тетрадях (на доске необяза-
тельно) записываются соответствующие «вопросы», например,
следующим образом:
Полезная теплота Qr
1) Количество теплоты для нагревания 1 кг воды от = 10° до
;2 = 100°.
Q1 = m(Z2 — Zj = l кг-(100° —10°) = 1 кг-90° = 90ккал.
Затраченная теплота Q2
2) Сопротивление электрического чайника1:
п U 110 в 99
К = — = —— = 22 ома.
I 5 а
3) Количество выделенной током теплоты:
Q2 = 0,24-/2/fr = 0,24 (5 а)2 -22ом-900сек = 118800 кал =
= 118,8 ккал.
Ответ:
К. п.*д. = Я1= 4?яГаЛ = 0,76=--76°/,..
“ Q2 118,8 ккал ' '°
После решения данной задачи и получения ответа препода-
ватель обращает внимание учащихся на причины, по которым
к. п. д. оказывается меньше 100%, и сравнивает его с к. п. д. дру-
гих нагревателей. Эти сведения, помимо того, что конкретизи-
руют вопрос, окажутся весьма полезными для учащихся. Подоб-
ный же «физический анализ» результата следует применять по
отношению ко всем задачам вообще.
1 Решение при незнании учащимися формулы Q = 0,24 UH.
§ 40
175
§ 40. Последовательность в подборе задач для решения
Решение задач должно стать повседневным явлением
при прохождении курса физики. При этом наибольшее количество
задач следует давать учащимся для решения на дом, что прежде
всего придаёт их работе действительную самостоятель-
ность. Этого же требует ограниченность того времени на уро-
ках, которое может быть отведено для задач. Только в сравни-
тельно редких случаях решению задач, именно непосредственно
вслед за установлением закономерности, приходится отводить
целый урок. Так бывает при изучении удельного веса, давления,
механической работы и мощности, законов тока и т. п. Особенно
богат задачами отдел калориметрии, где наибольшее количество
времени в классе уделяется решению задач.
Под задачами, решаемыми как 6 классе, так и дома, следует
понимать не только такие, которые требуют вычислений, но и за-
дачи-вопросы (§ 35), а также составление всякого рода графиков,
диаграмм (§ 37) и т. п.
Если материалы данного урока не могут быть использованы
для задач, то задачи всё же задаются уже по ранее изученным
вопросам. В этом случае их подбирают с большей степенью труд-
ности и такими, чтобы они способствовали углублению и расши-
рению полученных знаний.
Последовательность, или порядок в подборе, задач
для решения должна быть следующей. Тотчас же после введения
зависимости внимание сосредоточивается в основном на формаль-
ной стороне вопроса, для чего учащимся в классе предлагаются
задачи тренировочного характера. Цель этих задач,
как было уже выяснено, заключается в том, чтобы учащиеся ов-
ладели навыками по технике решения, т. е. научились выполнять
требования, сформулированные в § 39. Только после усвоения
навыков возможно перейти к решению физических задач
(§ 34, 2).
Поскольку для учащихся семилетки применение физических
закономерностей к решению конкретных вопросов представляет
значительные трудности, постольку' на подбор задач в
смысле постепенного нарастания трудности приходится обращать
самое серьёзное внимание. Содержание первых задач должно
быть таково, чтобы они являлись переходными от трени-
ровочных к физическим. Поэтому факты и объекты, о которых идёт
речь, должны быть несложными и притом совершенно знако-
мыми для учащихся. При этом вычислительная сторона также
не должна вызывать особых затруднений, а то и совершенно от-
сутствовать. Дать более конкретные указания по этому поводу не
представляется возможным. Действительно, то, что оказывается
сравнительно простым для городского школьника, может соста-
вить значительную трудность для сельского, и наоборот. К пра-
176
§ 41,1
вильному разрешению этого вопроса преподаватель может подойти
лишь на основании изучения учащихся данного класса, т. е.
их знаний, развития и интересов. После того как учащиеся ста-
нут справляться с использованием зависимостей между величи-
нами для решения конкретных вопросов, содержание задач ус-
ложняется, чтобы оно приводило к углублению и расширению
физических сведений по изучаемой теме.
Следующим по очерёдности видом задач являются такие, ко-
торые на конкретных примерах познакомили бы с одновременным
использованием двух или нескольких закономерностей данной
темы.
Наконец, завершающим моментом в тех случаях, когда это
возможно и нужно, является решение задач, использующих связь
между .различными отделами курса. Такие задачи применяются
при энергетических расчётах, связанных с превращением меха-
нической и электрической энергии в теплоту и обратно (§§ 82,
83, 99, 101 и 102).
Указания относительно содержания задач и последователь-
ности их применения по различным вопросам приведены в мето-
дических указаниях (§§ 58—111).
О методике использования задач при проверке знаний —
см. § 43.
§ 41. Литература
1. Методика решения задач. Подавляющее большинство ме-
тодических руководств рассматривает вопрос о решении задач
одновременно для первого и второго концентров физики, уделяя
при этом первому наименьшее внимание. Кроме того, поскольку
в некоторых методических руководствах первый концентр
рассматривается как нечто вводное ко второму, подчинённое ему
и не имеющее самостоятельного значения, постольку вопросу о
задачах в школе-семилетке придаётся по большей части односто-
роннее освещение с указанной точки зрения, что и нужно иметь
в виду.
Рассмотрим перечень методических руководств, где можно
найти указания по вопросу о задачах.
1) И. И. Соколов, Методика физики.
Автор ограничивается весьма кратким# общими указаниями,
данными всего лишь на двух страницах обширного курса. Ни спе-
циальной характеристики, ни обзора задач для первого кон-
центра в книге нет.
2) Ред. П. А. Знаменский, Методика преподавания
физики.
Основной недостаток изложения о задачах заключается в не-
раздельном рассмотрении этого вопроса как для первого, так и
второго концентра; Однако, в главе «Значение математики в курсе
§ 41,2
177
физики» можно найти ряд ценных указаний как о задачах и их
решении, так и по вопросам о применении математики и её взаи-
моотношениях с курсом физики.
3) Д. А. А л е к с а н д р о в и И. М. Ш в а й ч е н к о, Ме-
тодика решения задач по физике в средней школе. Л. Г. И. усо-
вершенствования учителей, 1940, стр. 120.
Данная книга должна быть признана единственной, где во-
прос о задачах ставится достаточно широко и глубоко. Особую
ценность книге придаёт обзор высказываний различных методи-
стов по вопросам содержания, значения, роли и способов реше-
ния задач. В книге, несмотря на то что в основном внимание со-
средоточено на задачах второго концентра, можно найти ряд
весьма ценных высказываний и конкретных указаний по поводу
задач для школы-семилетки.
Из статей, помещённых в последнее время в журнале «Физика
в школе», заслуживают наибольшего внимания следующие:
Платонов, Задачи по физике с участием эксперимента,
1938, № 2.
Арефьев, Решение задач по физике, 1940, № 4.
Мошков, Экспериментальные задачи, 1946, № 3.
2. Задачники. Задачников, предназначенных специально для
школы-семилетки, нет. Поэтому при подборе задач для очеред-
ного занятия ।преподавателю приходится подыскивать нужные
задачи в различных источниках.и восполнять пробелы задачами,
составляемыми своими силами.
Задачи, могут подбираться из следующих источников:
1) Г. И. Фалеев и А. В. П ё р ы ш к и н, Учебник для
6 и 7 классов. •
Содержит значительное количество задач. Системы в распо-
ложении задач, которая соответствовала бы очерёдности в их ре-
шении, нет. Некоторые задачи являются случайными. Подбор
же в целом нельзя признать удачным. Задач-вопросов приведено
сравнительно незначительное число, безусловно недостаточное для
успешного прохождения курса. Удовлетворяться решением за-
дач из одного стабильного учебника нельзя.
2) Д. И. С а х а р о в, Физика. Учебник для школ взрослых,
изд.а8-е, М., Учпедгиз, 1940, стр. 248.
Задачи заслуживают значительного внимания не только по
тщательности подбора и сравнительному разнообразию, но и по
примерному расположению в порядке очерёдности решения;
наиболее сложные из них отмечены звёздочкой. Некоторые за-
дачи требуют для своего решения простых опытов или наблюде-
ний. Однако, число приведённых задач невелико и поэтому недо-
статочно.
3) А. В. Ц и н г е р, Задачи и вопросы по физике.
Преподавателю должно быть рекомендовано изучение рас-
12 Е. Н. Горячкин, том I
178
§ 41,2
сматриваемого задачника для ознакомления с интересно подо-
бранными примерами, устанавливающими в процессе решения
задач связь между физикой и самыми разнообразными отраслями
Человеческого знания: астрономией, физиологией человека и
растений, геологией и т. п. Количество же задач по вопросам тех-
ники невелико, и в этом отношении задачник уступает другим
приведённым ниже задачникам'.
Кроме сравнительно значительного количества задач-вопросов,
автор приводит задачи, данные для которых учащимся прихо-
дится добывать самостоятельно — измерениями, справками в
таблицах и т. п. Целью этого типа задач является приучение уча-
щегося делать «подсобные расчёты приблизительно в тех же ус-
ловиях, в каких пришлось бы ему делать их на практике для
себя».
Значительный интерес для преподавателя представляет со-
бой введение к задачнику о приближённых вычислениях при
решениях задач. В пособии можно найти много задач, которые
с успехом найдут себе применение в школе-семилетке как при
классных, так и внеклассных занятиях.
4) А. И. Бачинский, Собрание вопросов и задач по эле-
ментарной физике, изд. 3-е, Гиз, 1925.
Задачник содержит до 1134 тренировочных и физических задач,
в том числе и задач-вопросов как по физике, так. и её приложе-
ниям в быту, технике и некоторых других науках. Из задачника
может быть извлечено достаточное количество задач для^ школы-
семилетки.
5) Г. И. Ф а л е е в и А. В. П ё р ы ш к и н, Сборник задач
по физике для средней школы, 5—7-е годы обучения, 1933.
Материал расположен применительно к Программе и, следо-
вательно, к учебнику авторов. Большинство задач представляют
повторение приведённых в учебнике.
6) Ред. Демидов (К. А. В о л к о в а, Н. Н. Демидов,
М. Ф. Ф ё д о р о в, Н. Д. Ф е о п е м п т о в , Н. Л. Щер-
баков), Сборник задач по физике для 8—10 классов.
Задачи в основном носят характер тренировочный как по
вопросам физики, так и техники. Кроме примерно 1000 задач,
приведено около 60 примерных решений. Только немногие
задачи из сборника могут найти себе применение в школе-семи-
летке.
7) А. Нейман и А. Соколик, Политехнический задач-
ник по физике, Учпедгиз, 1932.
Оригинальный задачник, содержащий почти исключительно
технический материал. Подбор задач сделан не по программе
средней школы, а по темам технического характера, например:
элеватор, железнодорожный транспорт, трактор, танк и т. п.
Поскольку почти в каждой задаче учащийся должен ознакомиться
§ М,2
179
с каким-либо новым для него вопросом техники, постольку содер-
жание её чрезвычайно растянуто, в то вредоя как необходимые для
решения операции оказываются иногда весьма короткими. При-
ведённые описания и соответствующие рисунки могут способст-
вовать возбуждению интереса у учащихся, склонных к технике, —
в этом заключается основная ценность рассматриваемого задач-
ника. Для внеклассных занятий в школе-семилетке задачник
является весьма полезным.
8) Д. В. Афанасьев, Сборник задач по курсу физики,
Гиз, 1929.
Задачник интересен для преподавателя, так как содержит
до 350 задач по физике, «заключающих в себе элементы простей-
ших технических расчётов».
9) Е. Н. К е л ь з и, Ф. Н. К р а с и к о в, П. А. П оп о в,
Задачник по физике.
Задачник содержит более 1000 задач, в том числе и задач-во-
просов, часть которых может быть использована в школе-
семилетке. Чего-либо оригинального задачник не представ-
ляет.
10) Д. И. Сахаров и И. С. К о сми н к о в, Сборник
задач по физике, Учпедгиз, 1938.
Задачник предназначен для высших педагогических учебных
заведений и не может быть применён в средней школе. Его сле-
дует настоятельно рекомендовать преподавателю для повышения
своей квалификации.
Из пособий, откуда могут быть взяты задачи, требующие эк-
спериментального разрешения, следует указать:
11) А. Б. Якобсон, Опыты и наблюдения по физике и хи-
мии, «Работник просвещения», М. 1926.
Книга — для преподавателей первой ступени и в основном со-
держит описание опытов по первоначальным сведениям из химии
и физики. В книге приведено более 350 задач-вопросов, из которых
некоторые требуют экспериментального разрешения. Книга мо-
жет оказаться как в той, так и другой её части весьма полезной
для использования в школе-семилетке.
12) В. А. 3 и б е р, Живые задачи по физике. (Методические
искания), выпуск 1-й, изд. «Образование», Л. 1925, стр. 147.
Книга содержит в себе до 50 задач, «лично проработанных ав-
тором со своими учениками». Этим задачам придан характер за-
нимательных, так как они предназначаются для внеклассной
работы.
Являясь даровитым педагогом-методистом, автор в разборе
каждой из задач, представляющем своеобразный отчёт обсужде-
ния поставленного вопроса с учащимися, даёт действительный
образец для внеклассных занятий.
12*
180
§ 42,1
Глава десятая
ПЛАНИРОВАНИЕ И УЧЁТ РАБОТЫ ПО ФИЗИКЕ.
ПОВТОРЕНИЕ
§ 42. Планирование работы
1. Значение общего плана. Планирование является одним
из важнейших условий для успешности всякой работы. Работа
же учителя в школе по проработке определённого программного
материала строго распределена и ограничена во време-
ни и должна быть особенно тщательно спланирована.
В преподавании при отсутствйи заранее намеченного плана воз-
никает либо недоработка программы, либо чрезвычайная спешка
при выполнении ее последних частей. Хорошо составленный
план может быть получен в результате серьёзной и продуманной
работы — организационной и методической. По содержанию
плана можно судить о том, насколько преподаватель готов к своей
работе. При составлении плана преподаватель должен прежде
всего внимательно и детально изучить программу школьного
курса физики. Мало прочесть содержание программы, надо на-
учиться видеть в программе всё наиболее существенное, всё то,
что составляет «основу науки» и определяет собой минимум зна-
ний учащихся. На проработку основного материала и должно
быть прежде всего обращено внимание учителя при распределе-
нии бюджета времени.
Учитель должен иметь своё собственное отношение к програм-
мному материалу, свои собственные методические убе-
ждения. Нельзя рекомендовать преподавателю даже на пер-
вых ступенях педагогической деятельности слепо следовать го-
товым планам, готовым методическим разработкам, какими бы
доброкачественными они ни были. Слепое следование образцу от-
нимает у молодого учителя стимул к размышлению и к проявле-
нию собственной инициативы и творчества. Лучший опыт учителей
и методистов, конечно, следует тщательно изучать, но изучать
сознательно и критически.
Изучив программу, преподаватель должен распределить ма-
териал её во времени, продумать методы своей работы, подоб-
рать общую литературу для себя и для учащихся, подготовить
лабораторию и кабинет, просмотреть программы смежных дис-
циплин— химии, математики и др., продумать характер учёта
знаний учащихся и целый ряд других вопросов общего характе-
ра. При составлении плана необходимо также учесть и внекласс-
ную работу, т. е. наметить, какие доклады, вечера заниматель-
ной физики, кружки и т. п. могут быть проведены в течение
курса (см. § 48 и т. Ill, §§ 1-—3).
Всё указанное выше должно быть записано в виде документа,
§ 42,2
181
каковыми явится план работы. Преподаватель со всей от-
чётливостью должен уяснить себе, что план работы нужен преж-
де всего для него самого, а не для учебной части школы.
Поэтому план должен быть составлен так, чтобы по возможности
полностью отражать действительный ход работы. В процессе
преподавания отдельные разделы плана могут подвергнуться
некоторым изменениям, которые должны быть учтены при даль-
нейшей работе в последующие годы. План работы должен быть
той основой, на которой строится учёт преподавателем своей ра-
боты. Составление планов работы обязательно для всех
преподавателей, но особенно это важно для начинающих. При
этой работе преподаватель поднимает свою методическую квали-
фикацию.
Для тщательной записи своей работы следует рекомендовать
начинающим учителям вести дневник, в который день за днём
заносить результаты работы и'свои впечатления о ней, достиже-
ния, неудачи и их вероятные причины. Такая серьёзная работа
по планированию и учёту своей работы значительно сократит
молодому учителю тот неизбежный период времени, в течение
которого учитель из начинающего становится опытным препода-
вателем.
Кроме годового календарного плана, необходимы
также планы: т е м а т и ч е*с к и й, т. е. по отдельным темам
программы, и затем урочный.
2. Составление годового календарного плана. В годовом плане
время, отводимое в каждом классе на физику, приблизительно
распределяется по отделам курса, причём учитывается также раз-
бивка учебного года на четверти. Часы на повторение отдельных
частей курса включаются в общее число часов, отводимое на
данный отдел; кроме того> выделяется время на повторение всего
курса. При планировании материала необходимо иметь некото-
рый резерв часов.
Пример: 6 класс — 2 часа в неделю; учебных недель 35;
учитывая нерабочие дни, планируем не на 35 недель, а на 33 не-
дели.
Общее число часов 66.
На проработку программы 58 часов.
Повторение 6 часов.
Резерв 2 часа.
В 58 часов в 6 классе нужно'проработать 3 основные темы:
1) физические измерения; 2) свойства твёрдых тел, жидкостей и
газов и 3) начальные сведения по теплоте. Между этими разде-
лами и распределяем общее число часов, имеющееся в нашем рас-
поряжении:
Физические измерения — 18 часов.
Свойства твёрдых тел, жидкостей и газов — 20 часов.
Начальные сведения по теплоте — 20 часов.
182
§ 42,3
Далее намечаем1 примерные календарные сроки проработки
каждого раздела:
Физические измерения — с 1 сентября по 6 ноября.
Свойства твёрдых тел, жидкостей и газов — с 9 ноября по 31
января.
Начальные сведения по теплоте — с 1 февраля по 20 апреля.
Повторение — с 22 апреля по 18 мая.
Сведём теперь весь материал в обшую схему с отдельными гра-
фами о выполнении плана и получим:
1 Учебная । четверть К ален- дарные сроки Разделы программы Число часов Фактич. срок выполне- ния Примечание. Щичина недо- выполнения плана
Зазла- нипо- рано Фак- 1 ТИЧ дано
I С 1/IX по 6/XI Физические измерения (измерения, сила тяже- сти и пр.) 18 18 12/XI Тема не была закончена из-за пропус- ков двух за- нятий по бо- лезни
II С 9/XI по31/ХП Свойства твёр- дых тел, жид- костей и газов 14 14 31/ХП
III IV С 11/1 по 31/1 С 1/II по 23/Ш С 1/IV по 27/IV Закон Архимеда Начальные сведения по теплоте. Теп- ловое расши- рение, переда- ча теплоты, количество теплоты Плавление и парообразова- ние * 6 14 6 6 14 8 2/II 30/IV Проработка темы законче- на позже; одно занятие пропало из-за праздника Поставлена была одна дополнитель- ная работа
С 29/IV по 18/V Повторение 6 6 18/V Время оказа- лось доста- точным
3. Тематический план. Тематический план составляется на
отдельные темы курса. По существу тематический план должен
представлять собой своеобразный методический конспект темы
(см. раздел 4).
§ 42,3
183
Работа по составлению тематического плана распадается на
следующие части:
1) Определение точного содержания темы и выяснение
основных понятий и их связей, опытных фактов, приёмов
измерений основных величин, глубины трактовки отдельных во-
просов. Определение вопросов техники, в частности воен-
ной, вопросов'обыденной жизни, которые могут быть привлечены
как иллюстративный материал. В результате для преподавателя
должно быть вполне ясно, чему он должен научить своих уче-
ников.
2) Нахождение связей даннойтемы с пройденными ра-
нее и выяснение, на что надо обратить внимание в данной теме для
облегчения прохождения следующих тем. Каждая тема состав-
ляет только часть всего курса и, разрабатывая её, нужно иметь в
виду всё целое.
3) Выяснение основных методов работы, т. е. определе-
ние тех приёмов, с помощью которых будет производиться обу-
чение.
4) Выяснение основных демонстраций, на которые бу-
дет опираться изложение. Характеристика их не только с чисто
технической стороны, но и со стороны ценности их для обоснова-
ния изложения. Действительно, эксперимент должен быть источ-
ником знаний (§§ 14 и 7), а не .только иллюстрацией к устному
изложению.
5) Выяснение, какие сведения могут быть получены от лабо-
раторных работ и каковы виды этих работ, т. е. будут ли
они носить характер исследовательский или наблюдательный
(§ 26).
6) Выяснение, какие необходимы учебные пособия
(картины, диаграммы и пр.) (§ 16 и след.).
7) Определение роли и места применения тренировочных и
физических задач, в том числе задач-вопросов (§ 32 и след.).
8) Выяснение жизненных представлений и зна-
ний учащихся, которые могут быть использованы при прове-
дении темы (§ 6).
9) Определение роли и видов домашних работ уча-
щихся, а также внеклассных мероприятий, в том числе
экскурсий (§§ 48 и 29).
10) Выяснение характера и содержания обобщения ма-
териала, которое должно быть проведено в заключение темы от-
дельно или совместно с опросом. На необходимость восстановить
в конце прохождения темы весь ход её изучения и подвести итог
работы не всегда обращают внимание даже опытные преподава-
тели.
11) Определение воспитательного значения темы
(вопросы мировоззрения, примеры из социалистического строи-
тельства, элементы исследовательской работы и т. п.) (§ 11).
184
§ 42,4
12) Способы учёта знаний — опрос, контрольная
работа.
Кроме того, в тематическом плане производится распределе-
ние материала по отдельным урокам.
Уже один этот перечень показывает, насколько ответственной,
серьёзной и трудоёмкой работой является составление тематиче-
ского плана. В удачном планировании работы заложено основ-
ное условие для успешности всего педагогического про-
цесса проведения всей темы и отдельных уроков. Ещё раз повто-
ряем, что преподаватель, составляющий тематический план фор-
мально, слепо следуя методике учебника, не сможет хорошо на-
учить физике и, главное, внушить учащимся любовь к этой
науке. Формализм знаний учащихся вызывается прежде
всего «формальным» Отношением к делу самого преподавателя.
Приведём для примера тематический план по вопросу: «За-
кон Архимеда для жидкостей», на рассмотрение которого может
быть отведено до 4 часов1.
4. Схема тематического плана: Закон Архимеда для жидкостей.
1) Содержание темы. Понятие о выталкивающей силе на осно-
вании опыта. Установление на опытах зависимости выталкивающей силы от
объёма погружённого тела и вещества жидкости. Независимость выталкива-
ющей силы от вещества погружённого тела (на опыте). Опытное установ-
ление количественной зависимости, т. е. закона Архимеда. Осведомление об
Архимеде как учёном. Расчёты выталкивающей силы. Обнаружение на опыте
всплывания и потопления тел и объяснение этих явлений путём сравнения
веса тела и выталкивающей силы. Суждение о пловучести и потопляемости
на основании сравнения удельных весов твёрдого тела и жидкости (опыт).
Всплывание жидкостей (опыт). Тренировочные упражнения. Общее пред-
ставление на опыте о глубине погружения. Применение закона Архимеда
в ареометрах для измерения удельных весов жидкостей (опыт). Исполь-
зование закона для плавания судов. Представление о водоизмещении. Вы-
яснение прйнципа плавания подводной лодки. Поплавки в военном деле.
2) Связь с предыдущей темой. Весовое давление жидкости осущест-
вляется через обнаружение на опыте давления внутри жидкости снизу вверх.
Необходимо отметить, что закон является следствием весового давления
жидкости. Обратить внимание на отчётливое выяснение закона для жид-
костей, что является особенно необходимым для изучения закона в прило-
жении его к газам.
3) В основу изучения положить «исследовательские» наблюдения
учащихся над выталкивающей силой (без количественных определений).
За основу для установления закона и остальных вопросов применить
демонстрационный эксперимент. Для лучшего уяснения количественной
зависимости и закрепления её в памяти проводить решение задач (трени-
ровочных и па соображение) и поставить лабораторную работу.
4) Демонстр ации. Закон Архимеда с динамометром и ведёрком
(рис. 11). Плавание пробки, льда и дерева. Потопление в воде камня, металла
и т. п. и плавание их в ртути. Послойное расположение в сосуде несмешива-
ющихся жидкостей (керосин, вода, ртуть). Плавание картофелины в раст-
воре соли и потопление в чистой воде (рис. 14). Модель ареометра из де-
ревянной палочки и плавание её в спирте, воде и рассоле. Такой же опыт с
ареометром (рис. 12). Картезианский водолаз из пробирки (рис. 13). При-
1 Нижеследующие номера указаны в соответствии с предыдущим.
§ 42,5
185
боры: динамометр с ведёрком Архимеда и ареометр; остальные само-
дельные.
5) Лабораторные работы. Исследовательская —с динамометром
и рычагом Бакушинского (рис. 9, II и 10). Провести самостоятельные на-
блюдения учащихся: а) обнаружения выталкивающей силы; б) зависимости
её от объёма твёрдого тела (тела из одинакового вещества разного объёма);
в) зависимости от вещества жидкости (вода, рассол); г) независимости
(важно!) от вещества погружённого тела (тела равного объёма, но из раз-
личного вещества — цилиндры из набора, см. т. II, рис. 474). Поверочная —
с динамометром Бакушинского и погружением тела в воду, налитую в мен-
зурку (т. II, рис. 178).
6) К ар тины: пароход, военное судно, подводная лодка, переправа на
поплавках.
7) 3 а д а ч и на закон Архимеда, сначала—чисто тренировочные, потом—
физического содержания (см. §§ 33 и 34). Сначала научить судить о вели-
чине выталкивающей силы, затем вычислять её и, наконец, использовать
результат для суждения о пловучести и др. Задачи-вопросы из жизненной
практики: лёгкость подъёма под водой камня, ведра и т. п., плавание чело-
века, отстаивание сливок и т. и.
8) Учдщиеся знают, какие тела плавают (дерево, лёд, пробка) и какие
тонут. ВыясниТь, наблюдал ли кто-нибудь лёгкость ведра под водой;
если да, воспользоваться примером.
9) Н а дом §§. . . учебника и задачи №№ . . . Поручить наблюдать
выталкивающую силу, погружая перевёрнутый стакан в воду. На вне-
классных занятиях рассказать о работе Эпрона. Показать фильм.
Выставить книги и раздать их для чтения.
10) Обобщение произвести при рассказе о технических примене-
ниях, тогда же подчеркнуть значение науки физики для техники.
11) При рассказе об Архимеде упомянуть, что открытие закона яви-
лось следствие^м решения им практической задачи. Обязательно выяснить
значение военного и коммерческого флота в нашей стране. Отметить
героизм моряков, подводников, эпроновцев во время Великой Отечествен-
ной войны.
5. План урока. Составление планов урока (1 час) или двухча-
сового занятия возможно только после планировки всей темы.
Чем лучше и детальнее продуман тематический план, тем легче
будет работа по составлению плана текущего урока. Методические
требования к уроку были весьма подробно рассмотрены в §§ 12 и
13; согласно этим требованиям и строится план урока.
В плане урока, в отличие от тематического, должна быть указа-
на последовательность в изложении вопросов и чередовании на
уроке беседы, демонстраций опытов и наглядных пособий, лабо-
раторных наблюдений и работ, решения задач, опроса и т. п.
В этой же последовательности намечается’применение объясни-
тельных зарисовок учителя на классной доске, записей форму-
лировок, формул, обозначений. Не следует забывать также о кон-
цовке урока в смысле обобщения и разъяснений учащимся о
домашнем задании.
Характер каждого из разнообразнейших мероприятий и ме-
тодов, а также определение последовательности их могут быть ус-
тановлены только после того, как преподаватель со всей отчёт-
ливостью представит себе не только цель, содержание, объём,
методические пути к разрешению, но и почти каждое слово, произ-
186 § 42 6; § 43,1—2
носимое им на уроке и притом с точным учётом времени, потреб-
ного на каждую из отдельных частей урока. Чем тщательнее
была проведена подготовительная работа, чем детальней развит
план урока и, само собой разумеется, чем опытней преподаватель,
тем меньше окажется расхождений плана с его реальным осущест-
влением на занятиях. Вопрос о подготовке к уроку был уже рас-
смотрен в § 13.
6. Проверка выполнения плана. Систематически проводимые
анализ и учёт своей работы имеют большее значение, особенно
для молодого учителя. Проверка выполнения намеченных планов
даст возможность учителю своевременно ликвидировать прорывы,
устранять имеющиеся в работе недочёты, наконец, выявлять удач-
ные и неудачные формы работы. Учитель приучается критически
относиться ксвоей работе, детально анализировать её, а это даёт
ему возможность повышать свою квалификацию. Следует прове-
рять выполнение годового плана, тематического и — особенно
тщательно — выполнение плана отдельных уроков.
Результаты проверки учитель должен записывать в виде днев-
ника своей работы, что даст возможность на следующий год иметь
ценный методический материал.
§ 43. Учёт знаний учащихся
1. Значение учёта. Рационально поставленный и систематиче-
ски проводимый учёт даёт возможность прежде всего выявить и
объективно оценить конкретные знания учащихся, навыки
в пользовании важнейшими измерительными и некоторыми
другими физическими приборами и уменья применять свои
знания к объяснению явлений окружающей жизни. Но значение
учёта знаний не исчерпывается указанными выше практически-
ми целями, оно имеет глубокое образовательное и воспитательнсе
значение. Учёт дисциплинирует учащихся, воспи-
тывает у них чувство ответственности за свою ра-
боту, развивает их, приучая их логически мыслитьи анали-
зировать. В этом отношении учёт можно рассматривать как один
из важнейших методов обучения. Нельзя забывать также и о
том, что результаты учёта знаний учащихся могут служить пре-
подавателю для пров’ерки своей собственной работы. Действи-
тельно, знания учащихся и понимание ими, того или иного вопроса
зависят не только от них, нои оттого, насколько правильно в ме-
тодическом отношении преподаватель сумел построить своё изло-
жение.
2. Содержание учёта. Оценки. При учёте как нигде более нуж-
но строго придерживаться раз навсегда установленной с и с т е-
м ы. Если ученикам дано задание проработать определённые
параграфа книги, решить задачи, составить отчёт о проделанной
лабораторной работе и т. д., то выполнение этого задания непре-
§ <2
187
менно должно быть проверено и оценено; отступления
от этого правила недопустимы. Достаточно один раз упустить
проверку, как некоторые учащиеся уже следующий раз задание
не выполнят. Всякая воспитательная система состоит из целого
ряда формальных элементов, и если учитель отступает от неко-
торых из них, то он тем самым разрушает всю систему.
Какие же элементы знаний надо учитывать и оценивать?
В педагогическом процессе учитывать надо всё то,
с чем имеет дело ученик, изучая тот или другой
вопрос предмета. Необходимо учитывать не только выполнение
домашних заданий, но и знания учащимися физических фактов,
уменье описывать процесс протекания явлений и устройство
соответствующих приборов, уменье объяснить содержание по-
нятий и законов, знания'формулировок законов и некоторых оп-
ределений, уменье решать задачи с физическим содержанием,
навыки учащихся политехнического характера по измерениям
и обращению с некоторыми приборами ц т. п. Кроме того, при
учёте выясняется сообразительность, степень развития мышле-
ния и т. д. Учёту подлежит также оформление записей в тетрадях,
рисунки и т. д.
Формы учёта знаний учащихся могут быть самые разнообраз-
ные. В этом отношении необходимо руководствоваться указа-
ниями, данными в постановлении ЦК ВКП(б) от 25/VIII—1932 г.,
где сказано:
«В основу учёта школьной работы должен быть положен теку-
щий индивидуальный, систематически проводимый учёт знаний
учащихся. Преподаватель должен в процессе учебнсй работы вни-
мательно изучать каждого ученика. На основе этого изучения
преподаватель обязан в конце каждой четверти составлять харак-
теристику каждого ученика по данному предмету».
Из этого постановления вытекает, что четвертная оценка,
характеризующая успеваемость учащегося по физике, должна
быть подкреплена несколькими отметками по текущей работе
его. Учёт знаний учащихся, проводимый на основании одного
зачёта в конце четверти в школе-семилетке, не может иметь места.
Каждый ученик в течение четверти должен получить несколько
(три—четыре) отметок за свои знания и за свою работупо предмету.
При наличии значительного числа учащихся в классе указанное
выше требование заставляет учителя особенно внимательно про-
думать всю систему учёта знаний учащихся.
В настоящее время оценка успеваемости учащихся произво-
дится по пятибальной системе. Вопрос о нормах оценок неодно-
кратно подвергался обсуждению как в методической литературе,
так и в учительских коллективах. Однако попытки установить
строго регламентированные нормы обычно кончались неудачей.
Индивидуальные особенности ученика, преподавателя и всякого
рода специфические условия работы играют в этой области пе~
188
§ 43,3
даготического процесса решающую роль. Опытные преподаватели
редко разойдутся в оценке какого-нибудь ответа учащегося,
но вряд ли во всех случаях они смогли бы убедительно, с исчер-
пывающей полнотой, обосновать свои оценки. В результате опыта
у преподавателя вырабатывается своеобразная интуиция, ко-
торая помогает ему в каждом отдельном случае находить правиль-
ноефешение вопроса. В 1939 г. Государственный научно-исследо-
вательский институт школ Наркомпроса РСФСР издал Проект
норм оценок по физике в 6—7 классах. В нём на конкретных при-
мерах дан подробный анализ тех требований, которые, по мне-
нию авторов проекта, нужно предъявлять к знаниям учащихся,
заслуживающих соответствующую оценку. Директивного харак-
тера этот проект так и не получил, но молодому учителю небеспо-
лезно познакомиться с его содержанием.
Примерные нормы оценок, выработанные Государственным
научно-исследовательским институтом школ Наркомпроса РСФСР (приво-
дятся в сокращённом виде).
На «отлично» (5) требуется:
1. Знание основного и дополнительного (менее важного) учебного
материала в полном объёме и, в частности, знание основных опытов, пока-
занных в классе или описанных в учебнике. Точная формулировка законов
и всестороннее объяснение связанных с ними количественных и качествен-
ных зависимостей между величинами, характеризующими данное явление.
2. Хорошее понимание учеником всего учебного материала.
3. Безупречная форма изложения в соответствии с развитием учащихся
данного класса.
4. Решение задач, осложнённых по сравнению с теми, которые пред-
ставляют собой простое применение законов и правил, сводящееся лишь к
подстановке данных.
5. Аккуратное и с полным пониманием выполнение лабораторных работ
и составление отчётов по ним.
На «хорошо» (4) требуется:
1. Знание полностью основного и части дополнительного (менее важ-
ного) материала. Точная формулировка законов.
2. Понимание учебного материала в рамках того, что было дано на
уроке преподавателем или изложено в учебнике.
3. Свободное решение задач, обычно решаемых в классе.
4. Выполнение лабораторных работ и отчётов по ним.
На «посредственно» (3) требуется:
1. Знание основного программного учебного материала. Формулировка
законов.
2. Понимание основного учебного материала, выявляемое при извест-
ной помощи преподавателя, оказываемой в отношении отдельных частей
ответа.
3. Самостоятельное решение простых задач.
4. Выполнение лабораторных работ и составление отчётов по ним.
Оценка /<п л о х о» (2) ставится за незнание части основного материала,
за неуменье ^решать несложные задачи, за непонимание основных вопросов
курса.
3» Учёт домашних заданий. В домашние задания по физике
обычно входят: решение задач, ответы на предложенные учителем
вопросы, построение диаграмм и графиков, иногда составление
отчёта о проделанной лабораторной работе, проработка учебника
§ 43,4
189
и, значительно реже, чтение журнальных статей, хрестоматии
или научно-популярной книги. В последнее время в школу по-
степенно начинает проникать новый вид работы — домашние
лабораторные занятия по физике (см. т. III, § 3).
Как проверить, решили ли учащиеся предложенные им задачи?
Для этого учителю пет особой необходимости брать каждый раз
для проверки на дом тетради учащихся. Проверку можно
проводить в классе сравнительно быстро. Достаточно вызвать
к классной доске двух-трёх учащихся и предложить им подгото-
вить решение задач. Пока вызванные к доске учащиеся готовятся
к ответу, учитель успевает бегло просмотреть тетради
по крайней мере у большинства учащихся. Сразу же выявляются
те из них, которые не выполнили задания, и всем им проставляют-
ся неудовлетворительные оценки. Затем всем классом заслуши-
ваются ответы вызванных к доске учеников, и их работа также
оценивается. Нет никакой необходимости проставлять оценки
всем учащимся, выполнившим работу. Подобным же образом про-
изводится проверка выполнения диаграмм и графиков. Ответы
на заданные преподавателем вопросы учитываются путём опроса
или, если они содержат графический материал, посредством ука-
занного выше просмотра соответствующих схем или зарисовок.
Просмотры отчётов по лабораторным работам, про-
ведённым в классе, если оформление их было задано на дом, а
также отчётов домашних лабораторных работ обязательны.
О форме этих отчётов — см. § 27, 6. Отчёты сдаются учителю и
просматриваются им вне классных занятий. При окончательной
бальной оценке работы учитываются не только качество отчё-
та, но и наблюдения над учащимися в процессе выполнения ими
работы (активность, самостоятельность в работе, бережное от-
ношение к приборам) и, наконец, общее поведение учащегося во
время лабораторной работы. Необходимо требовать от учащихся
аккуратной записи результатов лабораторной рабо-
ты, грамотных и хорошо выполненных чертежей, схем
и рисунков приборов. Вообще, на внешнюю сторону оформления
учащимися своей работы следует обращать особое внимание, так
как это имеет большое воспитательное значение. Как и
всякий учитель в школе, учитель физики не только специалист
по своему предмету, но, прежде всего, педагог-воспитатель. Об
этом нужно постоянно помнить.
Если учитель будет последовательно придерживаться ука-
занной системы проверки -и оценки выполнения домашних работ,
то он скоро добьётся, что все учащиеся будут систематически ра-
ботать.
4. Устный опрос учащихся. Устный опрос по существу яв-
ляется основной формой учёта знаний учащихся по фи-
зике в семилетней школе. Методика устного опроса довольно
детально рассматривается в курсе педагогики, в разделе «Дидак-
190
§ 43,5
тика», основные положения которой полностью применимы ко всем
учебным предметам школы, в том числе, конечно, и к физике.
Устный опрос учащихся — одна из труднейших форм ра-
боты учителя. Уменье хорошо поставить вопрос требует от учи-
теля тщательной подготовки, и молодой учитель овладевает
этим искусством не сразу, а лишь в результате опыта и серьёз-
ной работы над собой. Уменье хорошо вести опрос учащихся —
верный и яркий критерий методической квалифика-
ции учителя.
Типичные ошибки, которые делают многие малоопытные учи-
теля, заключаются в основном в следующем. Опросу подвергаются
только отдельные, вызванные к доске ученики; на осталь-
ных учащихся никакого внимания не обращается; опрос отдель-
ных учащихся затягивается и превращается в форму зачёта; сна-
чала вызывается ученик, а затем ставится вопрос, при этом над
ответом думает только вызванный ученик — весь же класс ос-
таётся пассивным. Много правильнее сначала поста-
вить вопрос перед всем классом, дать подумать и только
после этого вызывать для ответа того или иного уча-
щегося.
Нередки случаи чисто формальных вопросов, вроде:
Что называется блоком? Что называется спектром? Что такое
рычаг? Зависит ли давление от формы сосуда? и т. д. Формаль-
ная, бессодержательная постановка вопросов вызывает такие же
бессодержательные ответы учащихся. Продумывая методику
учёта знаний учащихся, учитель должен постоянно иметь в виду,
что задачей учебного процесса, его конечной целью является
не только знание фактического материала программы,
но и развитие познавательных способностей
Ученика. Ученик не только должен уметь связно рассказать
содержание того или другого физического факта или закона,
уметь обосновать его описанием опыта и т. д., но он должен всё
время учиться применять свои знания к решению опре-
делённых задач, которые перед ним ставит учитель. Только
таким путём и можно приучить учащихся к методу научного
мышления. С этой точки зрения устный опрос — не просто
формальный акт установления знаний учащихся, а чрезвычайно
важный метод развития познавательных способностей учащихся.
При устном опросе следует требовать вычерчивания
н а классной доске схемы или рисунков, объясняющих уст-
ройство приборов, и в некоторых случаях графиков, характе-
ризующих физический процесс. Не менее важное значение имеет
приём, когда ученик, пользуясь приборами, сам воспроиз-
водит тот или иной из продемонстрированных учителем
простейших опытов.
5. Контрольные письменные работы. Контрольные письмен-
ные работы по физике являются одним из видов учёта. Приме-
§ 43,5
191
нение их в 6—7 классах ограниченное. Проводятся контрольное
работы не чаще одного раза в четверть, после изучения с уча-
щимися законченного раздела или темы. Основывать учёт зна-
ний только на контрольных работах совершенно неправильно.
Контрольные работы являются лишь одним из дополнительных
видов учёта к дгекущей, повседневной проверке знаний. Из раз-
личных доводов, приводимых в защиту контрольных работ,
заслуживают внимания два положения. Во-первых, проводя
контрольную работу, преподаватель при затрате учащимися
только одного часа сможет получить представление о зна-
ниях всего класса по данному разделу физики. Во-
вторых, контрольные работы выявляют способность учеников
письменно излагать свои знания. Учитывая послед-
нее положение/ не следует ограничиваться в контрольных рабо-
тах только формулировкой законов, определениями физических
величин, вопросами, требующими соображения, и задачами.
Нужно предлагать учащимся произвести описание опыта
или изложение того или иного вопроса физики. Такого рода
сочинения способствуют развитию письменной речи
ученика, точности формулировок и дают возможность судить
о том, каким запасом физических терминов владеет уча-
щийся. При проведении контрольных работ надо .следить за
грамотностью учащихся. Учащиеся, если даже они гра-
мотно пишут диктанты и сочинения по русскому языку, то в кон-
трольных письменных работах по физике допускают иногда
много орфографических ошибок. Причиной этого служат спе-
цифические обороты речи, новые термины и слова, непривычные
учащимся, а также, конечно, недостаточность общей подготовки
по русскому языку. Преподаватель физйки не может брать на
себя функции учителя русского языка, но если он пренебрегает
правильностью построения учащимися оборотов речи и грамот-
ностью, то он не только не способствует росту грамотности уча-
щихся, но даже задерживает его. Учитывая общее развитие
и подготовку учащихся, следует рекомендовать учителю прово-
дить меньше контрольных письменных работ в 6 классе, а начать
вводить их в полной мере в 7 классе.
Заслуживает внимания возможность в контрольной работе
предлагать вопросы различной степени трудности —
более простые для малоуспевающих и более сложные для рабо-
тающих особенно успешно. В каждую контрольную работу
следует включать:
1) вопрос, требующий описания; 2) задачу с расчё-
том и 3) вопрос-задачу на соображение. Формулировки
законов, определений и написания формул без использования
их для расчётов нельзя рекомендовать в качестве вопросов для
контрольной работы, так как ответы на них могут оказаться не
самостоятельными.
192
§ 43,6
Приводим для примера образец типичной контрольной работы:
1) Опишите опыты, благодаря которым можно судить о направлении
электрического тока.
2) Найдите сопротивление электрической плитки мощностью в 600 ватт
при напряжении в 120 вольт.
3) Медная и железная проволочки одинакового сечения соединены по-
следовательно. Какая из них нагреется сильнее при пропускании через
них тока?
Вопросы на соображение в пределах изученного материала
могут быть какие угодно; что же касается задач, то они должны
быть такого же типа, какие решались в классе.
Сроки и общее содержание контрольных работ сообщаются
учащимся заранее, чтобы дать возможность им подготовиться.
При оценке работы прежде всего надо исходить из того,
правильно и хорошо ли ответил 'учащийся на поставленные
вопросы и задачи. Снижать оценку за несколько небрежное
оформление и случайные арифметические ошибки не следует,
если они не переходят известных границ; однако, на необходи-
мость аккуратного и внимательного отношения к работе следует
систематически обращать внимание учащихся1. Выявление
орфографических ошибок обязательно; учащимся надо дать
понять, что такие ошибки недопустимы и ведут к снижению
оценки.
6. Экзамены по физике. Экзамены по физике проводятся только
в конце 7 класса. Организация и методика проведения их точно
регламентированы в специальных документах, изданных руко-
водящими учреждениями. Министерством составляются для всех
школ республики единые экзаменационные билеты.
В них, кроме вопроса, требующего устного изложения,
указаны и типы задач. Учителю остаётся только подобрать
конкретные задачи. Кроме того, так как в экзаменационные
билеты введена в обязательном порядке проверка знаний уча-
щимися физического эксперимента в форме самостоятельных
лабораторных работ, то учащиеся должны быть
к этому подготовлены. Если в школе систематически проводи-
лись лабораторные работы, то задача эта разрешается сравни-
тельно просто; в конце учебного года учителю необходимо будет
только возобновить в памяти учащихся методику производства
работ. Для этого надо наиболее важные работы заранее собрать,
расположить их в лаборатории и предложить учащимся в сво-
бодное время тщательно просмотреть их, а то и вновь проделать.
Задача усложняется, если в школе лабораторные работы
1 По вопросу об учёте знаний из статей в журнале «Физика в школе»
надо иметь в виду следующие:
Торчинский, Учёт работы по физике в неполной и полной сред-
ней школе, 1938, № 1.
Б огинский, Проверка знаний по физике в средней школе, 1940,
§ 43,6
193
систематически не проводились. В этом случае учителю необ-
ходимо наладить ряд лабораторных работ в цонце учебного года
и практически познакомить с ними учащихся. Кроме того,
нужно, чтобы каждый из учащихся самостоятельно смог про-
делать два-три опыта из числа демонстрированных учителем.
Указания Министерства просвещения разрешают заменять
включённые в билеты опыты другими. Конечно, в каждой школе,
даже и в такой, в которой физический кабинет оборудован плохо,
всегда можно поставить целый ряд простых опытов по измере-
ниям, простым машинам, инерции, трению и т. д. При всех усло-
виях учащиеся 7 класса на экзамене должны хорошо знать опи-
сание и применение таких приборов, как: приборы для измерения
длины, объёма, веса и силы; отвес и уровень; барометр*; термо-
метр; калориметр; блок; рычаг; вольтметр и амперметр; компас
и др. Кроме того, необходимо; чтобы учащиеся могли про-
делать самые простые опыт ы, иллюстрирующие такие
вопросы, как инерция, трение, составление электрической цепи
со звонком или лампочкой, полюсы магнита и магнитное поле;
включение электромагнита, получение изображений с помощью
линзы и т. п.
В ответ на заданную в билете тему учащийся после достаточ-
ной подготовки должен дать связный рассказ о всём
том, что ему известно по данному вопросу. Необходимые пояс-
нительные чертежи должны быть выполнены учащимся на класс-
ной доске или в крайнем случае на листе бумаги. Во время изло-
жения не следует прерывать учащегося. Вопросы по теме за-
даются учащемуся после того, как он • закончил свой рассказ.
Кроме того, учащийся показывает решение заданной ему задачи,
«если это было ему поручено, и в заключение проводит демон-
страцию опыта или измерения. Экзамен должен вести сам учитель
и не передавать проведение экзамена ассистентам. Вопросы
ассистентов допускаются только с разрешения ведущего экзамен
учителя.
Опыт работы школ показал на огромное значение органи-
зации консультаций непосредственно перед экзаменом.
Консультации нельзя превращать в «натаскивание» или прово-
дить на них систематическое повторение курса. Преподаватель
на консультациях должен помочь учащимся разобраться в недо-
статочно ясных для них вопросах, какие вызвали затруднения
у учащихся при подготовке к экзамену. Кроме того, должны
быть выставлены все те приборы, которые будут применены на
экзамене, чтобы учащиеся могли проверить, а в случае надоб-
ности восстановить приобретенные ими ранее навыки. Наконец,
следует выставить также все те учебные наглядные пособия
(картины, диаграммы, модели и пр.), которые могут быть исНоль-
зованы при объяснениях учащимся тех или иных вопросов на
экзамене.
13 Е. Н. Горячкин, том I
194
§ 44,1—2
§ 44. Повторение пройденного
1. Значение повторения. «Повторение — мать ученья» —
говорит русская пословица. В этой пословице выражена вер-
ная, основанная на огромном опыте, такая педагогическая
мысль. Память человека не в состоянии удержать всей прошлой
деятельности сознания; человек забывает многое из того, что не
повторяется, с чем он впоследствии редко встречается. Необходи-
мо, чтобы учащиеся к концу учебного года подошли, зная весь
основной материал, изученный ими в течение года, но это воз-
можно только в том случае, если этот материал в основных своих
чертах^ будет систематически подвергаться повто-
рению. При этом на повторение нельзя смотреть, как на
особый придаток к педагогическому процессу; оно должно стать
его неотъемлемой ча’стью, органически врастать
в методику преподавания.
Напомним, что огромное значение для лучшего запоминания
имеет систематизация материала в процессе его изучения путём
подчинения его определённому кругу идей. Такая системати-
зация материала даёт возможность устанавливать наличие
взаимных связей между отдельными физическими
явлениями и законами, что облегчает процесс запоминания.
Чем же лучше и осмысленнее усвоен учащимися материал в про-
цессе его изучения, тем меньше потребуется времени на его вос-
становление в конце учебного года.
2. Соединение повторения с учётом знаний. Повседневный,
систематически проводймый, учёт знаний учащихся по существу
и является повторением в процессе изучения. Нет никакой
необходимости выделять специальное время на повторение
старого в период изучения нового материала. Если ученики не
разобрались в том или ином вопросе, необходимо на нём задер-
жаться, но отнюдь не полагаться на доработку его впослед-
ствии при повторении; лишь обеспечив понимание и усвоение,
можно двигаться дальше.
В практике многих школ приходится встречаться со случаями,
когда преподаватель часть урока посвящает повторению изучен-
ного ранее материала, вне всякой связи с текущим изучаемым
материалом, и притом иногда без всякой необходимости, в силу
лишь ложных педагогических традиций повторять на каждом
уроке. Внимание учащихся переключается на другие вопросы;
при этом искусственно затормаживается работа сознания и за-
гружается память. Такую методику нельзя признать педагоги-
чески оправданной. При правильной организации учебного
процесса повторение преподанного должно быть орга-
нически увязано с изучением нового материала;
в этом случае не потребуется и специального времени на повто-
рение. Поэтому в начале каждого урока, соединяя учёт с повто-
§ 44,3
195
рением, преподаватель должен ставить вопросы учащимся,
главным образом, по тому материалу, отчётливое знание которого
нужно для успешного изложения рассматриваемого вопроса.
При этом важнейшее значение имеет последовательность в пред-
лагаемых учащимся вопросах; нужно ставить их отнюдь не в пе-
ремешку, а на основе связей, существующих между явлениями,
с тем, чтобы впоследствии ответы послужили базой для развёр-
тывания вопроса, изучаемого на данном уроке. Кроме вопросов,
для той же цели могут быть использованы задачи. Достаточно
внимательно просмотреть программу 6—7 классов, чтобы убе-
диться в том, что изучение последующих её тем основывается
на знании материала предыдущих. Метрические меры, например,
повторяются почти буквально во* всех темах 6—7 классов; с по-
нятием удельного веса учащийся встречается при изучении
свойств жидкостей, атмосферного давления, закона Архимеда
и даже калориметрии. В учении о теплоте (7 класс) находят
применение все знания учащихся о трёх состояниях вещества
и т. д. G понятием силы, которое даётся в 6 классе, учащиеся
встречаются в начатках курса механики (7 класс). Учение
о работе, энергии и законе сохранения энергии пронизывает
всю программу 7 класса и т. д. Увязывая изученный материал
с новым, мы не только повторяем, но устанавливаем функцио-
нальные связи между различными физическими явлениями и тем
самым формируем в умах учащихся идею об единстве природы.
3. Повторение как специальный вид работы. Означает ли
сказанное о повторении, что нужно совершенно отказаться от
повторения материала как специального вида работы? Такой
вывод делать не следует. Необходимо в конце каждой четверти,
после того как изучена определённая глава курса, один-два
урока посвятить общему обзору пройденного. Подоб-
ные обзоры полезны во многих отношениях: в них прежде всего
подчёркивается важнейшая сторона изученного материала,
фиксируется внимание учащихся на узловых вопросах темы,
прослеживаются связи между явлениями, и всей теме придаётся
законченность. В конце учебного года на подобного
рода обзоры отводится значительно большее время. Учащиеся
к концу года подходят обогащённые известными знаниями и не-
которой способностью к физическому мышлению. Было бы мето-
дически неправильно повторение учебного материала вести
теми же способами, которые применялись при его
начальном изучении. Новые качества, приобретённые учащимися
в течение года, позволяют построить работу по повторению ма-
териала годового курса, рассматривая его с более общих
точек зрения. Это даёт возможность провести повторение
курса в более короткий промежуток времени.
Всё сказанное выше особенно относится к 7 классу, учащиеся
которого сдают выпускные экзамены за двухлетний курс физики.
13*
196
§ 44,3
Если в процессе работы в году преподавателю удалось органи-
чески связать повторение с вновь изучаемым материалом, то
подготовка учащихся к выпускным экзаменам удовлетворительно
решается в 12—14 часов, специально выделенных в конце заня-
тий в 7 классе.
Совершенно очевидно, что о повторении учителю надо ду-
мать не в конце учебного года, а с самого его начала, при плани-
ровании своей работы.
Многие учителя считают, что при повторении курса физики
в конце учебного года в порядке подготовки к экзаменам доста-
точно ограничиться разбором с учащимися только тех вопросов
курса, которые стоят в экзаменационных билетах. Такая точка
зрения неверна и может привести к недоразумениям. Во-первых,
экзамен проводится по всему курсу семилетки; поэтому учащийся
должен быть готов к ответу на любой вопрос программы, и эк-
заминаторы вправе задать ему их; во-вторых, многие вопросы
тесно связаны между собой, и-, чтобы ответить хорошо на вопрос,
стоящий в билете, ученик должен знать материал, который не
упомянут в билетах.
Подготовка учащихся должна вестись по всей програм-
м е семилетки. Это, конечно, не значит, что все до одного во-
просы должны быть заново проработаны с учащимися; доста-
точно ограничиться повторением основных принципиаль-
ных вопросов. При повторении лучше всего наметить ряд «стерж-
невых» тем, вокруг которых объединить материал из различных
отделов курса.
Например, одной из ведущих тем курса является тема «Закон
сохранения энергии». Постановка этой темы даёт возможность
повторить с учащимися такие важные вопросы, как: работа,
мощность, к. п. д. простых машин, переход работы в теплоту,
калориметрические балансы, тепловое действие тока, движение
проводника с током в магнитном поле (электромоторы), электро-
магнитная индукция (динамомашины). Тема «Силы и их действие»
может явиться связующим фактором ряда разнородных вопро-
сов: сила тяжести (вес, удельный вес), сила трения, сила дав-
ления (давление), передача давления телами, атмосферное
давление, давление на тела, погружённые в жидкость или газ
(закон Архимеда, плавание), и др.
Тема «Механическое движение» даёт возможность пересмот-
реть весь раздел кинематики.
Возможен, конечно, и иной выбор узловых тем. Обзорное
повторение курса по узловым темам, как нетрудно видеть,
имеет огромное образовательное и воспитательное значение; оно
прежде всего развивает мышление учащихся, оно является
одним из средств в борьбе с формализмом в знаниях учащихся.
Наконец, оно объединяет знания, полученные учащимися в тече-
ние двух лет, в стройную систему.
§ 45,1
197
Глава одиннадцатая
УЧЕБНАЯ КНИГА ПО ФИЗИКЕ
§ 45. Учебник по физике
1. Роль и,значение учебника. Нередко приходится наблю-
дать, что изложение преподавателя как по содержанию, так
и по форме, полностью, вплоть до рассмотрения даже мелочей,
совпадает или, вернее, копирует изложение учебника. Такой
способ преподавания • является совершенно неправильным
и может быть объяснён одной из двух следующих причин. Иногда
преподаватель обладает недостаточной квалификацией или же
строит педагогический процесс без надлежащего предваритель-
ного продумывания его. Часто преподаватель намеренно придер-
живается такого способа с целью возможно более облегчить
учащимся домашнюю работу. Однако, хороший педагог, зная
форму изложения в учебнике, строит свою методическую си-
стему изучения, нередко весьма отличающуюся от принятой
в учебнике, но строит так, что учащиеся с успехом пользуются
учебником и вполне усваивают его.
В связи с поднятым вопросом надо прежде всего выяснить
назначение учебника. Учебник предназначен не для самообра-
зования, а в помощь педагогическому про-
цессу, протекающему в основном в классе и затем продол-
жающемуся при домашних занятиях учащихся. В учебнике
должна быть изложена в достаточно кратком, но ясном виде
сущность вопроса, изучаемого в классе, с тем чтобы
учащиеся могли дома восстановить в памяти все основные поло-
жения, сформулированные учителем, и выучить их. Однако,
учебник не может быть сведён до конспекта, так как,
во-первых,учащимся приходится иногда самостоятельно
изучать тот или иной вопрос, что случается при пропусках ими
занятий, и, во-вторых, при повторении пройденного уча-
щиеся должны найти в учебнике не только одни результаты или
выводы, но и процесс получения этих выводов. Наконец, не все
учащиеся или не всегда достаточно уясняют себе с одного раза
всё изложенное преподавателем на уроке и поэтому должны
дополнительно изучать тот же вопрос по учебнику у себя
дома.
Почему же полное соответствие между изложением учебника
и преподавателя должно рассматриваться скорее как отрица-
тельное явление в работе учителя? Такое соответствие может
наблюдаться при одном из двух условий: 1) если учебник пол-
ностью удовлетворяет требованиям методики и 2) если, что самое
главное, учитель не является творцом педагогического процесса,
а из года в год, вне зависимости от обстоятельств ( в частности от
198
§ 45,2
развития и интересов детского коллектива), ведёт уроки по
шаблону, определяемому учебником \ Далее, в §§ 52—111, и ранее,
в § 42, даны указания, какую огромную творческую работу должен
совершать советский педагог, подготавливаясь к урокам и ища
наилучших путей к наибольшей эффективности изложения
и усвоения вопроса учащимися. Нередко оказывается, что один
и тот же педагог для одного детского коллектива излагает воп-
рос шире и глубже и идёт иными методическими путями, чем
для другого коллектива такого же возраста и класса.
Если преподаватель сумел разъяснить учащимся вопрос так,
что они его действительно «поняли», то чтение ими учебника,
излагающего то же, но, может быть, с иным методическим под-
ходом, иными словами, с иными примерами, с описаниями дру-
гих опытов, не представляет затруднений, как это показывает
массовый педагогический опыт. Более того, учащиеся, встречая
несколько иное изложение вопроса, только углубляют своё
понимание его. Однако, из изложенного нами отнюдь не следует,
что преподаватель должен в своём изложении намеренно уходить
от учебника; всё лучшее, всё методически наиболее ценное и обос-
нованное в учебнике должно найти себе место в соответствующих
местах изложения. Первое, что должен сделать преподаватель,—
это, изучить применяемый учебник и существующие
другие с целью узнать, как разрешаются методические вопросы
различными авторами. На основании сравнения методических
приёмов преподаватель сможет выбрать тот путь, который он
найдёт наилучшим.
Учебник физики используется учащимися для следующих
целей: 1) домашнее чтение и усвоение изученного
в классе; 2) ознакомление в классе при рассказе
преподавателя и по его указанию с портретами учёных, рисун-
ками внешнего вида различных объектов и сложных чертежей
при отсутствии соответствующих настенных картин и других
учебных пособий1 2; 3) решение задач дома по ука-
занию преподавателя; 4) самостоятельная работа
учащихся по изучению отдельных новых для них вопросов. Такой
приём надо применять неоднократно в течение курса, чтобы при-
учить учащихся к совершенно самостоятельной работе по книге.
Однако, ни в коем случае этого нельзя делать по отношению
к каким-либо сложным вопросам и необходимо ограничиваться
более простыми, частными. Кроме того, изученное учащимися
самостоятельно должно быть обязательно разобрано в классе при
опросе с целью устранения возможных ошибок.
2. Учебники по физике. Поскольку учебник для 6 и 7 классов
оставался более 10 лет неизменным, постольку у преподавателя
1 См. сноску на стр. 199.
2 Такая мера является допустимой в связи с недостатком учебных
пособий, вызванным войной.
§ 45,2
199
не могло быть выбора. Основной недостаток этого учебника за-
ключался прежде всего в том, что при непрерывной эволюции про-
граммы ни содержание, ни тем более методическая сторона учеб-
ника почти не подвергались изменениям. Поэтому в последнее
время (1946 и 1947 гг.) существовал значительный разрыв
между программой и учебником и притом, главным образом,
в методическом отношении. Достаточно ярким примером служит
исключение из программы 1944г. электростатики, в то время как
учение о токе оставалось изложенным в учебнике на основании
этого раздела1. Кроме того, некоторые из вопросов в соответст-
вии с ранее действующими программами оказались изложенными
более подробно, а другие — недостаточно полно, чем это нужно
было по новой программе. Вообще говоря, учебник Фалеева
и Пёрышкина содержал в себе вполне удовлетворительное
изложение некоторых вопросов и оказывался весьма несовершен-
ным в изложении электрических и оптических явлений.
Преподавателю при составлении плана и подготовке к урокам
следует пользоваться несколькими учебниками, например, следу-
ющими:
I. А. В. Ц и н г е р, Начальная физика.
Учебник, ставший классическим и являющийся первоисточ-
ником, из которого многие из удачно решённых методических
вопросов были перенесены в учебники других авторов. Учебник
заслуживает самого тщательного изучения его преподавателем,
несмотря на то, что содержание его во многом превышает объём
современной программы начальной физики.
II. Д. И. Сахаров, Физика. Учебник для VI и VII клас-
сов школ взрослых.
III. Д. И. Сахаров, Физика. Учебник для педучилищ.
Особого внимания заслуживает первая книга. Для книги
характерна значительная сжатость изложения, переходящая
местами в конспективность. Однако, учебник даёт яркое выяв-
ление связей между явлениями. Вторая книга отличается от пер-
вой более обширным материалом. Обе книги можно рекомендо-
вать для учителя как настольные. Для систематического исполь-
зования учащимися семилетней школы книги непригодны.
IV. М э нн и Твисс, Учебник физики, пер. с англ.,
изд. 2-е, 1922.
Учебник американских педагогов интересен тем, что строит
процесс обучения начальной физике, отправляясь от производ-
ственно-технического окружения школьника. К данной книге
авторами издано методическое руководство.
V. Рабочие книги для 5, 6 и 7 годов обучения разных авторов
(Бачинский, Горячкин, Цинге р, Немыто в,
Фалеев и Пёрышкин, Нейман и Соколик).
1 В ряде школ наблюдалось прохождение электростатики, несмотря
на её исключение.
200
§ 45,3; § 46
Книги могут быть использованы преподавателем не только
для ознакомления с некоторыми вопросами техники (§ 10), но
и для извлечения из них задач и задач-вопросов с техническим
содержанием. В этих книгах преподаватель найдёт также много-
численные примеры приложения законов физики в быту и в при-
роде.
3. Записи учащихся в тетради. Немалое значение для запоми-
нания изучаемого, кроме учебника, имеют записи уча-
щихся в их тетрадях. Нужно требовать, чтобы у каждого из
учащихся была специальная тетрадь по физике, содержащая
одновременно и записи в классе и домашние работы х. Для облег-
чения построения чертежей, диаграмм и т. д. полезно, чтобы
тетради были в клетку. При нормальной постановке дела препо-
даватель первого концентра должен записывать на
доске название темы, формулировки важнейших законов,
определения, новые для учащихся слова и термины, не считая
обычно применяемых рисунков и записей при объяснениях и ре-
шении задач (рис. 61, 68, 101). Все эти записи должны переноситься
учениками в свои тетради, и выполнение этого требования препо-
даватель должен проверять при опросе (§ 43, 3).
§ 46. Внеклассное чтение учащихся
Одним учебником не могут ограничиваться пособия, необхо-
димые для работы учащихся. Действительно, в задачу преподава-
ния физики входит вопрос о приучении учащихся к самосто-
ятельному чтению, чтобы они могли углублять
и расширять свои знания по физике при помощи чтения
соответствующей литературы, сначала прибегая к консульта-
циям с преподавателем, а затем работая совершенно самостоятель-
но. Это требование гфи нормальном подборе учебных пособий
может быть выполнено при помощи специальной хрестома-
тии по физике и строго определённого набора научно-популяр-
ных и популярных технических книжек, написанных специ-
ально для школы-семилетки применительно к её программе
и в развитие её. Однако, ни хрестоматии, ни таких книг Учпед-
гизом для школы-семилетки не издавалось1 2. Поэтому преподава-
телю для внеклассного чтения приходится подбирать наиболее
подходящие из числа многочисленной научно-популярной и тех-
нической литературы, издаваемой другими издательствами в до-
военное время в числе многих сотен названий.
Принципы, которые должны быть положены в основу такого
подбора, следующие: 1) доступность для учащихся само-
1 Об оформлении записи задач—см. §39; лабораторных работ—см. § 27, 6.
2 Хрестоматия и научно-популярные книги (рабочая школьная библио-
тека) издавались Учпедгизом для школ второй, но не первой ступени.
§ 46
201
стоятельно изучать излагаемые вопросы; 2) достаточная зани-
мательность изложения, возбуждающая интерес к науке и к
дальнейшему чтению; 3) актуальность излагаемых вопро-
сов для учеников, изучающих физику в школе-семилетке.
По содержанию подбор таких книг обычно должен заклю-
чать вопросы из области техники и военного дела
с некоторыми .материалами из физики, необходимыми для объяс-
нения разбираемых вопросов. Среди этих * книг значительное
место занимают всякого рода руководства по и з г о-
то влению различных действующих моделей и по техниче-
скому моделированию. Книги последнего типа находят себе боль-
шой спрос среди учащихся, склонных к занятиям дома по констру-
ированию моделей и различного рода приборов. Значительный
интерес вызывают у учащихся книги по занимательной
науке и технике,’в том числе содержащие «научные развлечения».
Наименьшее количество книг ’ удаётся подобрать по чистой фи-
зике, причём в основном они сводятся к описанию опытов и уст-
ройству приборов. Немаловажное значение имеют также фан-
тастические романы, главным образом, Жюля Верна и
Уэллса. Наконец, следует особенно отметить некоторые
книги, например, Ильин, «Рассказ о великом плане» и др.,
знакомящие не только с вопросами техники и физики, но ярко
выявляющие значение на*уки в деле социалистического строитель-
ства.
Таким образом, библиотека для внеклассного чтения по фи-
зике должна заключать в себе указанный ассортимент, подобран-
ный на основе приведённых выше принципов. Преподавателю
следует прежде всего ознакомиться с отделом научно-популярных
кйиг в своей общешкольной библиотеке и взять их ца учёт. Кроме
того, необходимо выяснить, какие из подходящих для чтения книг
имеются в ближайшей городской или сельской библиотеке,
и организовать оттуда передвижку. Наконец, комплектование
библиотеки, производимое систематически, из года в год, должно
осуществляться путём приобретения в магазинах или выписы-
вания по почте вновь издаваемых книг. Из научно-популярных
журналов следует обязательно выписать «Знание — сила»
и «Техника молодёжи». Сведения о новых выходящих в свет
книгах, которые могут быть использованы для внеклассного
чтения, преподаватель сможет найти в указанных журналах
в отделах «Что читать», а также в библиографическом отделе жур-
нала «Физика в школе».
Научно-популярную и техническую литературу и фантасти-
ческие романы лучше всего иметь при физическом ка-
бинете в виде библиотечки для учащихся; выдачу
книг тогда придётся производить самому учителю. При распре-
делении книг самим учителем увеличится их читаемость, и, глав-
ное, ему, как никому другому, легче определить, окажется ли дан-
202
§ 47,1—2
ная книга доступной для того или иного ученика и сможет ли
она заинтересовать его. Большое значение для повышения спроса
на книги имеет устройство в классе витрины с выставкой
на ней книг, относящихся к вопросам, изучаемым в классе
в данное время (см. т. II, § 9, рис. 39).
Список научно-популярных книг, изданных до настоящего
времени и наиболее ценных для внеклассных занятий, приведён
в т. III.
§ 47. Библиотека учителя
1. Значение библиотеки. Задачей каждого советского педа-
гога, в том числе и преподавателя физики, является неустанная
работа по повышению своей квалификации; прямым
следствием этого явится увеличение эффективности преподавания
в школе. Если же преподаватель прекратит такую работу над
самим собой, тотчас же начнётся не только постепенное и быстрое
отставание его знаний в области бурно развивающихся наук —
физики и советской педагогики, но и прямой регресс, так как из
памяти станет постепенно исчезать многое из того, что было усвоено
преподавателем ранее. Повышение квалификации должно идти
по двум основным направлениям — по физике и по педагогике,
в частности и по методике физики. Оставляя в стороне вопрос
о вызовах учителя на курсы по повышению квалификации, нужно
указать основной путь повышения квалификации, именно—про-
должение расширения и углубления своего образования путём
самостоятельного чтения1 соответствующих ос-
новных пособий и периодической литературы. Таким образом,
возникает вопрос о необходимости приобретения преподавателем
книг и выписки журналов или, другими словами, об организации
библиотеки учителя. Кроме повышения своей ква-
лификации, книги по физике нужны учителю при составлении
тематического и урочного планов (§ 13 и § 42, 3 и 5), так как эту
работу приходится начинать с восстановления в памяти того или
иного физического вопроса во всей его широте и полноте.
2. Книги по физике. В состав библиотеки учителя должен преж-
де всего входить один из фундаментальных курсов физики, ко-
торый используется в основном не для систематического изуче-
ния, а для справок по отдельным вопросам. К таким курсам мо-
гут быть отнесены:
О. Д. X в о л ь с о н, Курс физики, т. I— V, изд. 5-е, 1923,
и т. I, изд. 6-е, 1933.
Э. Гримзель, Курс физики, ред. Бачинский,
т. I, вып. 1 и 2, 1931—1932, и т. II, вып. 1, 1938.
1 При возникновении затруднений при чтении преподавателю следует
обращаться за разъяснением на кафедры физики ближайших институтов
повышения квалификации или учительских.
§ 47,2
201
Физический словарь, под ред. проф. Беликова, т. I—V,
1936—1938.
Курсами физики, служащими для систематического изучения
и пополняющими знания по сравнению со знаниями, получен-
ными в Учительском институте, будут:
1-й степени трудности:
С. А. А р ц ы б ы ш е в, Курс физики для втузов, часть 1-я.
Механика, теплота. Молекулярная физика, 1945, стр. 195. Часть 2-я.
Электричество, 1945, стр. 260. Часть 3-я. Оптика. Строение
атома, 1945, стр. 328.
К. А. Путилов, Курс физики, т. I и II, изд. 4-е, 1940—
1945, стр. 431+476.
В. А. Михельсон, Курс физики, т. I и II, изд. 10-е,
1939—1940, стр. 455+656.
2-й степени трудности:
А. Б. Млодзеевс к*и й, Молекулярная физика, изд. 5-е,
1941, стр. 272.
А. А. Эйхенвальд, Электричество, изд. 8-е, 1933.
С. Э. X а й к и н, Механика, изд. 2-е, 1947, стр. 574.
Г. С. Л а н д с б е р г, Оптика, 1940, стр. 559.
Акад. А. Ф. И о ф ф е, Курс физики, т. I. Механика. Теплота.
Электричество, изд. 3-е, 1940, стр. 520.
Р. В. П оль, Введение в механику и акустику, изд. 2-е,
1933.
Р. В. П о л ь, Введение в современное учение об электричестве,
1931.
А. Г. Столетов, Собрание сочинений, т. III. Введение
в акустику и оптику, 1947, стр. 442.
Э. В. Ш п о л ь с к и й, Атомная физика1, 1944.
Кроме указанных, большое значение могут иметь для учителя
элементарные книги:
А. И. Бачинский, Физика в трёх книгах, Учпедгиз,
1925—1927.
А. И. Бачинский, Учение о силах и о движении.
Москва 1914.
А. В. Ц и н ге р, Начальная физика. Вторая ступень. Меха-
ника. Москва 1915.
Из справочников по физике следует настоятельно рекомен-
довать:
А. И. Б а ч и к с к и й, В. В. Путилов и Н. П. Су-
вор о в, Справочник по физике, 1941.
Справочник предназначен для средней школы и содержит
в себе сведения о различных системах мер, всякого рода таблич-
ные данные как по физике, так отчасти и по технике, величины
важнейших физических констант, хронологические даты из
v Окажется доступной только в своих отдельных частях.
204
§ 47,3—4
истории физики и техники, а также сопоставления их с событиями
всемирной истории. Включение справочника в библиотеку учителя
необходимо.
3. Книги по истории физики. В первую очередь молодому на-
чинающему педагогу надо обратить особое внимание на воспол-
нение двух крупных пробелов в своём образовании. По истории
физики педагогические и учительские институты не дают буду-
щим учителям систематических знаний. Между тем знание исто-
рии физики — одно из необходимых условий для успешного
проведения курса в школе-семилетке. Действительно, как это
было указано выше в § 9 и рассматривается далее в каждом из
методических указаний, преподавателю при прохождении по-
давляющего большинства тем приходится сообщать учащимся
те или иные исторические сведения, а иногда даже строить мето-
дику своего изложения на основе исторического материала.
Кроме того, нужда в знаниях по истории физики особенно ска-
зывается при внеклассных занятиях. Поэтому молодому педагогу-
физику настоятельно рекомендуется приобрести и изучать одно
из пособий, излагающих историю физики в известной системе.
К числу таких книг должны быть отнесены указанные в библио-
графическом перечне по истории физики (§ 9).
4. Книги по технике. Вторым и ещё более крупным пробелом
нашего педагогического образования является полное отсутствие
подготовки преподавателя по вопросам техники. Между тем при
преподавании физики в школе-семилетке в каждой из тем рас-
сматриваются в иллюстративных целях технические приложения,
не говоря уже об экскурсиях, требующих от учителя соответ-
ствующей подготовки по вопросам техники. Поэтому молодому
преподавателю необходимо серьёзно заняться восполнением
пробела своего образования в этой области. В настоящее время
в продаже нет пособий, являющихся энциклопедией элементов
современной техники. Первое издание Советской технической
энциклопедии в настоящее время распродано, и, кроме того,
оно явилось бы не только непригодным для систематического
ознакомления с узловыми вопросами техники, но иногда даже
трудным и для отдельных справок. Некоторые сведения о тех-
нике могут быть почерпнуты из Большой и Малой советских
энциклопедий, а также из старых изданий Брокгауза и Эфрона
и «Просвещения». Кроме популярной технической литературы по
отдельным вопросам, которую может доставать преподаватель,
огромную пользу ему может принести просмотр устаревших и,
кстати сказать, неприменимых как учебник в школе, рабочих
книг по физике, из которых наибольшим распространением поль-
зовались: А. И. Бачинский, Рабочая книга по физике для
5, 6 и 7 классов; Е. Н. Горячкин, Рабочая книга по физике
для 5, 6 и 7 годов обучения; А. В. Цингер, Рабочая книга для
5 и 6 года. В этих книгах описано сравнительно значительное кбли-
§ 47,5
205
чество технических применений физики в самых разнообразных
процессах производства.
Основным же. источником сведений по элементам современ-
ной техники для । учителя может и должен явиться издающийся
в настоящее время журнал «Техника молодёжи». Его необходимо
выписать и систематически изучать; более того, следует попытать-
ся достать его комплекты за прошлые годы и также проштуди-
ровать большинство содержащихся в журнале статей. Статьи
в журнале написаны техниками и физиками, выдающимися спе-
циалистами и популяризаторами, и, если эти статьи проштуди-
ровать по комплектам прошлых лет, то они не только значи-
тельно вооружат преподавателя знаниями в области техники,
в том числе, и военной, но и сильно расширят его кругозор
как физика. Журнал «Техника молодёжи» должен стать настоль-
ной книгой преподавателя тем более, что в своих отдельных ча-
стях его можно предлагать для чтения учащимся. Особо же важ-
ное значение журнала заключается в том, что ориентация в нём
взята на достижения нашей советской техники и науки и на выяв-
ление значения их для соцстроительства. Исчерпывающим руко-
водством по военной технике является известное методическое
пособие: В. П. Внуков, Физика и оборона страны, изд. 5-е,
1943.
5. Методическая литература. В области повышения своей
педагогической квалификации преподавателю школы-семилетки
надо рекомендовать изучение методической литературы не только
по отношению к первому, но и второму концентру физики. Дей-
ствительно, для высококачественного преподавания начальных
сведений по физике совершенно необходимо точно знать, какое
целеустремление и развитие получает курс во втором концентре.
Для этой цели должно быть как минимум рекомендовано ознаком-
ление с книгами:
П. А. Знаменский, Методика преподавания физики в
средней школе, 1947.
И. И. Соколов, Методика физики, 1936.
Особое же значение имеет систематическое чтение журнала
«Физика в школе», преследующего цели повышения методи-
ческой квалификации учителя и являющегося трибуной для
обмена практическим опытом между преподавателями. В биб-
лиографическом отделе журнала преподаватель найдёт ука-
зания о выходящих в свет новых книгах, заслуживающих
изучения. Преподавателю следует попытаться собрать хотя бы
отдельные разрозненные номера журнала за прошлые годы, так
как там он безусловно найдёт для себя много важных сведений.
Кроме указанного, преподавателю настоятельно рекомендуется
систематическое чтение журнала «Советская педагогика», где он
встретит много интересного и важного для себя как педагога
вообще.
206
$ 48,1
Литература по вопросам демонстрационного эксперимента
и лабораторных работ указана в т. II, § 74, где выделены пособия,
которые должны явиться настольными и для преподавателя. Из
них наибольшего внимания заслуживают:
Галанин, Горячкин, Жарков, Сахаров,
П а в ш а, Физический эксперимент в школе (т. I—«Оборудование
кабинета»; т. II — «Механика твёрдого тела»; т. III и IV —
«Электричество»; т. V — «Переменный ток и радиотехника»;
т. VI — «Акустика *и оптика»), Учпедгиз, 1934—1941.
П. А. Знаменский, Лабораторные занятия по физике
в средней школе, части I и П, изд. 3-е, 1934, и Лабораторные
занятия по физике. Пособие для учителей и студентов педвузов,
1930.
Глава двенадцатая
ВНЕКЛАССНЫЕ ЗАНЯТИЯ ПО ФИЗИКЕ
§ 48. Виды и значение внеклассных занятий
1. Значение внеклассных занятий. Одним из признаков успеш-
ности преподавания физики служит наличие интереса, проявляе-
мого учащимися к предмету. Чем значительнее этот интерес,
тем больше вопросов услышит преподаватель, тем чаще станут
обращаться к нему учащиеся за консультациями как по физике,
так и по технике. Весьма знаменательным является тот факт,
что среди учащихся всегда находится ряд лиц, глубоко заинтере-
сованных вопросами физики и техники не столько со стороны
теории, сколько в отношении практики. Такие учащиеся иногда
значительную долю своего домашнего времени посвящают про-
изводству физических опытов и конструированию различных
действующих технических моделей. Особый интерес у учащихся
возбуждает электротехника, тем более, что потребности быта
приводят их к необходимости своими силами производить неко-
торый ремонт осветительной проводки, нагревательных приборов
и т. п. Одной из обычных работ любителей физики часто является
устройство сначала простейшего детекторного радиоприёмника,
а затем и лампового с дальнейшим усовершенствованием его конст-
рукции. Поэтому весьма значительное количество вопросов уча-
щихся к преподавателю относится к области электротехники
и, в частности, радиотехники.
Задача преподавания физики не может ограничиваться сооб-
щением учащимся только тех знаний, содержание и объём ко-
торых указываются официальной программой по физике. Все
запросы учащихся должны оказаться в посильной мере удовлетво-
рёнными. Так как время, отведённое для уроков, должно быть
использовано только по своему прямому назначению, то для
§ 48,2
207
удовлетворения этих запросов следует организовать дополни-
тельные занятия, проводимые во внеурочное время, но-
сящие названия внеклассных.
Задачей преподавателя, сумевшего разбудить у учащихся
интерес к физике, является такая организация внеклассных
занятий, чтобы они удовлетворяли строго определённым целям,
дополняя и совершенствуя обучение и воспитание учащихся
в классе х.
Такими целями внеклассных занятий по физике служат:
1) Пополнение и углубление знаний по физике.
2) Развитие инициативы, самостоятельности, творче-
ских и конструктивных способностей учащихся.
3) Приучение к самостоятельной работе над книгой.
4) Обучение некоторым навыкам политехнического ха-
рактера.
5) Идейно-политическое (коммунистическое) воспитание.
2. Виды внеклассных занятий. В соответствии с поставлен-
ными целями виды внеклассных работ могут быть следующие:
1) Беседы и’ лекции преподавателя.
2) Дополнительные лабораторные работы.
3) Киносеансы (рис. 102 и 103).
4) Рефераты и доклады учащихся (рис. 104, I—III).
5) Вечера занимательной физики (рис. 117).
6) Стенгазета (рис. 118, I—IV).
7) Подготовка учащимися к урокам демонстра-
ций, лабораторных работ, наглядных пособий и т. п.
В этих занятиях чаще всего производится изучение таких
вопросов или проводятся такие мероприятия, которые вызваны
интересами «сегодняшнего дня». Для занятий характерна их
непосредственная связь с тем или иным вопросом физики, изу-
чаемым в данное время в классе. Ставятся они чаще всего в раз-
витие изучаемого вопроса и иногда для подготовки к нему.
В методических указаниях даны конкретные советы о рациональ-
ной тематике подобных занятий (§§ 52—111).
Кроме упомянутых занятий, имеющих по большей части
эпизодический характер, важнейшее значение имеют
систематические внеклассные занятия в форме круж-
ков. Не редкость, что какой-либо один из проведённых выше
видов занятий перерастает в кружковую работу. Для кружко-
вых занятий характерна такая тематика, которая не может быть
проработана в одно-два занятия. Кроме того, для этой тема-
тики не всегда обязательна непосредственная связь с ма-
териалом, изучаемым fe данный момент в классе. Наконец, педа-
гогический процесс при кружковых работах является более
1 В каждом из методических указаний к темам программы выделен
специальный раздел — внеклассные занятия/
208
§ 48,2
Первый закон
НЬЮТОНА
фильм по фй>мме дли средней школы
Рис. 102. Кадры из фильма:
«Первый закон Ньютона».
разнообразным по, своему характеру, нуждаясь то в беседе и де-
монстрациях преподавателя, то в изучении учащимися литера-
туры, то в подготовке и проведении ими опытов, то в работах
ремесленного типа и т. п.
Для успешности и, главное, эффективности внеклассных заня-
§ 48,2
209
тий при их организации
следует руководство-
ваться такими положе-
ниями:
1) Работа учащихся
должна быть построена
исключительно на д о-
бровольных на-
чалах, без каких-либо
мер принуждения, уме-
стных иногда в классе.
Это положение, однако,
не исключает проведе-
ния учителем соответ-
ствующей агитации
среди учащихся для
вовлечения возможно
большего числа их во
внеклассные занятия.
2) Учащихся сле-
дует распределить по
отдельным видам ра-
боты, согласно инди-
видуальным за-
просам и наклонностям
их. Одни учащиеся про-
являют наибольший
интерес к вопросам «тео-
рии» (реферат, стенга-
зета), другие, наоборот,
оказываются более спо-
собными к работе прак-
тического характера
(опыты, техническое мо-
делирование, самодель-
ные приборы) (см.
т. Ill, § 2, 4).
3) Преподаватель
должен организовать
занятие так, чтобы
учащимся в наиболь-
шей мере обеспечива-
лись возможности для
с амосто ятель-
н о й работы и для
проявления творческих
способностей.
14 Е. Н. Горячкин, том I
Рис. 103. Кадры из фильмов-кольцовок.
210
§ 49,1
Рис. 104, I. Рисунки учащихся на обложках рефератов.
§ 49. Внеклассные занятия
1. Лекции преподавателя. Лекции и беседы преподавателя
организуются в развитие и углубление основного курса по воп-
росам как физики, так и, главным образом, техники. Многие
из технических проблем, затрагиваемых при прохождении курса,
представляют значительный интерес для учащихся; однако,
недостаток времени на уроках не позволяет рассмотреть их до-
статочно подробно. К числу таких вопросов, например, отно-
сятся: водолазное дело и подъём затонувших судов (Эпрон),
речной и морской флот, подводное плавание, воздухоплавание,
воздухолетание, обработка металлов, жидкий воздух, двигатель
внутреннего сгорания и его применение в транспорте, паровые
машины и турбины, различное применение электрической энер-
гии (освещение, теплота, химическое производство, транспорт
и т. п.), радиотелеграф и телефон, звукозапись и звуковоспро-
изведение, кинематография и т. п.
Одну-две лекции по каким-либо сравнительно простым вопро-
сам следует устроить в начале занятий 6 класса. Такие лек-
ции-беседы имеют своим прямым назначением вызвать инте-
рес учащихся к физике с тем, чтобы вовлечь их в кружковую
§ 49,2
211
работу. Поэтому темы лекций-бесед не могут являться случай-
ными, а должны быть подобраны так, чтобы в них рассматри-
вались вопросы, которые могли бы стать предметом дальнейшего
изучения в кружках.
Таким образом, эти лекции носят характер своеобразной аги-
тации и в то же время как бы подсказывают учащимся, в каких
направлениях они могли бы приложить свои силы.
Непременным условием для успешности всех лекций являет-
ся широкое применение преподавателем опытов идемон-
с т р а ц и й различных наглядных учебных пособий (диапози-
тивы, картины, диаграммы).
2. Киносеансы. Тематические учебные фильмы, как это было
выяснено в § 23, 1, следует демонстрировать при внеклассных
занятиях, так как применение таких фильмов на уроке в целом
виде, без значительных купюр, не представляется возможным
(рис. 102). В основном такой отказ от тематических фильмов
вызван методическими особенностями их, нарушающими нор-
мальное проведение урока. При внеклассных занятиях это сооб-
ражение не играет роли, и преподаватель имеет полную воз-
можность провести свои объяснения применительно к методике
построения демонстрируемого фильма, показав его целиком.
Демонстрация кинофильмов прежде всего является своеобраз-
ным повторением пройденного в классе. Кроме того, поскольку
большинство фильмов содержит в себе материалы, выходящие
за пределы программы школы-семилетки, постольку при соот-
ветствующих объяснениях демонстрации приведут к углубле-
нию и расширению знаний учащихся. К числу таких фильмов
относятся, например, следующие: «Законы движения», «Жидкий
воздух», «На воде и под водой», «Паровоз», «Гром и молния» и др.
(см. § 23, 2).
Особого внимания заслуживает то, что у учащихся всегда
наблюдается интерес к киносеансам, и последние посещаются
всем классом. Задача преподавателя заключается в том, чтобы
этот интерес был использован для пополнения знаний учащихся
и сеанс не оказался сведённым к зрелищу. Поэтому преподава-
тель должен перед каждым сеансом провести значительную под-
готовительную работу, наметить план и в случае надобности
составить конспект беседы, учитывая состояние знаний и разви-
тие учащихся. Важно, чтобы все новые сведения, получаемые
учащимися, оказались доступными для их понимания. В неко-
торых случаях приходится вводить в сеанс показ опытов для
разъяснения фактов, демонстрируемых в кинофильме.
Весьма полезными оказываются также демонстрации некото-
рых художественных фильмов, в которых содержатся матери-
алы по вопросам техники. К числу таких фильмов относятся:
«Подводная лодка Т-Д», «Балтийцы» (военно-морской флот),
«Сокровища погибшего корабля» (водолазное дело), «Истреби-
14*
212
§ 49,3
тели» (военно-воздушный флот) и др. При демонстрации этих
фильмов преподаватель обращает внимание учащихся на те или
иные технические объекты. Особо же важное значение имеют эти
фильмы в воспитательном отношении.
3. Рефераты и доклады учащихся. Подготовленные под руко-
водством преподавателя рефераты и доклады учащихся по тем
или иным вопросам физики и техники имеют прежде всего огром-
ное воспитательное влияние, не говоря уже об образова-
тельном значении как для докладчика, так и для слушателей.
Рис. 104, II. Часть страницы из реферата учащегося на тему: «Дорога
в стратосферу».
Кроме того, подготовка реферата или доклада приучает уча-
щегося ксамостоятельной работещо к н и г е, а также
способствует развитию инициативы. Наконец, если доклад
или реферат сопровождается демонстрацией опытов, что надо
считать весьма желательным, то подготовка и проведение их
даёт навыки пользования физической аппаратурой. Поэтому
этот вид внеклассной работы должен быть признан одним из
наиболее ценных. Однако, этот вид работы в семилетней школе
может найти себе ограниченное применение в силу как возра-
стных особенностей, так и недостаточной подготовки учащихся.
Поэтому его надо применять, главным образом, в 7 классе и при-
том далеко не для всех учащихся. Темы для докладов и рефера-
тов намечаются преподавателем в развитие изучаемого в классе
§ 49,3
213
материала1. После того как окажутся желающие подготовить
доклады или рефераты, преподаватель снабжает их литературой
популярного характера для предварительного изучения её
учащимися. Эта литература помимо своей доступности должна
быть занимательна, чтобы способствовать повышению интереса
к вопросу, излагаемому в реферате. Затем преподаватель про-
водит беседу-с докладчиком и намечает вместе с ним план рефе-
рата или доклада, а также перечень тех демонстраций опытов
и наглядных учебных пособий, которые должны быть проведены
при выступлении ученика. Наконец, преподавателем просма-
тривается конспект доклада или реферата учащегося и подго-
товленных им опытов. Если сообщение принимает вид реферата,
то преподавателю следует прокорректировать рукопись. Рефе-
рат, требующий рукописного оформления, является для уча-
щихся семилетки, недостаточно привыкших к письменному из-
ложению своих мыслей, чрезвычайно трудоёмким делом, почему
ему следует предпочесть устное изложение вопроса в форме
докладов. На рисунках 104, I, II и Ш показаны образцы офор-
мления рефератов учащихся.
В целях обеспечения доступности для учащихся следует
брать тему реферата или доклада сравнительно простой и неболь-
шой по своему объёму. Для вовлечения возможно большего числа
учащихся рекомендуется поставить несколько коротких до-
кладов по одной общей теме и организовать для этого специальный
вечер физики.
Наиболее благодарными темами для рефератсш или докладов
являются вопросы из истории физики и техники, в том числе
и биографии учёных (§ 9, 3). При таких рефератах необходимо
проведение опытов, а также широкое применение рисунков,
выполненных самими учащимися, а также диапозитивов.
Приводим в качестве примера содержание’ вечера и перечень его осна-
щения, посвящённого памяти М. Фарадея.
Темы сообщений учащихся:
1) Биография учёного.
2) Открытия Фарадея в физике и их значение.
3) Фарадей как химик.
Наглядные учебные пособия: 1)портрет Фараде.я; 2) рисунки, диапо-
зитивы или эпископическая проекция: Фарадей в различные поры своей
жизни, лаборатория Фарадея, картины из жизни Фарадея, копия с
рисунков Фарадея.
Опыты: электростатическая клетка Фарадея, явление электролиза
с количественной стороны (прибор Гофмана), электромагнитная индукция.
Кроме тем исторического характера, могут быть использо-
ваны для докладов учащихся вопросы техники и физики. Так,
например, в расширение и углубление основного курса полезны
проведения силами учащихся демонстраций, являющихся допол-
1 О рефератах и докладах в кружках см. т. III, § 2, 4.
Рис. 104, III. Страница из реферата учащегося на тему: «Циолковский».
§ 49,4
215
нением к занятиям в классе. За основу таких демонстраций могут
быть приняты варианты опытов, показываемых в классе. Опи-
сание вариантов экспериментов приведено в т. II, а также их
можно найти в книгах: Ф. Э., т. II—VI.
Подобные демонстрации должны сопровождаться соответ-
ствующими объяснениями или короткими докладами, выполняе-
мыми учащимися.
4. Дополнительные лабораторные работы. За недостатком
времени на уроках приходится ограничиваться некоторым ми-
нимумом лабораторных работ. Так как среди учащихся всегда
найдутся лица, заинтересовавшиеся этим видом работ, то для них
следует периодически организовывать лабораторные занятия
дополнительно.
К числу таких работ, кроме многочисленных вариантов
к проделанным в классе, принадлежат также некоторые с тема-
тикой, не указанной в официальной программе.
Так, например, полезна постановка лабораторных работ:
гидростатическое взвешивание, теплота плавления и кипения,
к. п. д. для различных механизмов, сборка основных схем элек-
трического освещения, электрохимический эквивалент меди,
фотометрия, преломление света (метод провешивания лучей
булавками) и т. п.
Если при постановке лабораторных работ в классе препо-
даватель встречается с значительными трудностями, вызывае-
мыми количеством учащихся (до 40 человек) и недостатком ап-
паратуры, то при внеклассных занятиях эти затруднения отпа-
дают. Действительно, как показывает Практика, в работах при-
нимают участие не более 50% учащихся. Кроме того, нет надоб-
ности ставить работы на один фронт; вполне возможно проведе-
ние их врассыпную, т. е. постановка для отдельных групп раз-
личных работ, что уменьшает расходы на приобретение аппа-
ратуры.
К учащимся, проводящим лабораторные работы, могут быть
предъявлены в полной мере те же требования, что и при занятиях
в классе. В частности необходимо требовать составления пись-
менного отчёта о работе.
Тематика как вариантов, так и дополнительных лаборатор-
ных работ приведена в т. II. Кроме того, пособиями может слу-
жить литература, указанная в т. II, § 74.
В настоящее время в современной школе всё чаще и чаще ста-
ли применяться домашние лабораторные работы и опыты учащих-
ся. Эти опыты производятся учащимися дома по заданию препо-
давателя с предметами домашнего обихода или выдаваемыми на
дом простейшими приборами (рис. 119). Тематика таких домаш-
них работ отчасти указана в методическом обзоре программы
(§ 52—111); методика, а также приборы и некоторые опыты опи-
саны в т. III, §§ 3 и 28—55.
216
§ 49,5-6
5. Подготовка демонстраций и лабораторных работ. Для
подготовки демонстраций и лабораторных работ, требующихся
для занятий в классе, возможно использовать только несколько
определённых учащихся, зарекомендовавших себя особыми лю-
бителями физики и обладающих некоторыми навыками лаборатор-
ного и ремесленного характера. Такие учащиеся составляют осо-
бую группу «лаборантов» и, работая действительно «не за страх,
а за совесть», оказывают
Рис. 105. Демонстрация на вечере зани-
мательной физики: «Летающая ватка».
существеннейшую помощь
преподавателю, позволяя по-
следнему уделить большее
время на усовершенствова-
ние других сторон педаго-
гического процесса. При
использовании лаборантов
нельзя допускать их работу
«вслепую», т. е. без предва-
рительного самостоятель-
ного ознакомления по учеб-
нику с вопросом, по кото-
рому ставятся опыты. Учи-
тель обязан не ограничи-
ваться общим руководством,
но и постепенно обучать
лаборантов некоторым навы-
кам по лабораторной технике
и ремеслу. Нужно также
неустанно следить за тем,
чтобы работа в физическом
кабинете не отражалась на
общей успеваемости уча-
щихся.
Демонстрации на уроках
должен воспроизводить сам
учитель, так как проведение
их лаборантом нарушило бы
нормальный ход объяснений.
6. Значение и содержание вечеров занимательной физики.
Вечера занимательной физики организуются с тем, чтобы воз-
будить или повысить интерес к физике и, пользуясь этим инте-
ресом, расширить и пополнить знания учащихся (рис. 117). Та-
кие вечера рационально организовывать одновременно для не-
скольких одинаковых классов, т. е. для шестых или седьмых.
От обычных вечеров физики, состоящих из рефератов, до-
кладов и демонстраций учащихся, вечера занимательной физики
отличаются именно тем, что всему содержанию их придаётся
занимательный характер.
§ 49,7
217
Одним из признаков занимательности является чувство удив-
ления, возникающее при ознакомлении с опытом, задачей, кар-
тинкой и т. п. Удивление же в свою очередь вызывается совер-
шенно необычной (парадоксальной) постановкой вопроса или
опыта или полной неожиданностью развития процесса, или же,
наконец, получаемого результата (рис. 105 и 106, I—V).
На вечере возможно применение следующих форм работы:
1) Чтение отрывков из литературных произведений по за-
нимательной физике, для чего можно воспользоваться книгами
Я. И. Перельмана (§ 49, 8) и других авторов.
2) Занимательные опыты.
3) Игрушки физического характера.
4) Картины и диапозитивы занимательного характера.
5) Решение .занимательных задач (§36).
При составлении программы вечера следует подобрать опыты
и другие виды занятий, чтобы они оказались объединёнными по
определённым темам. Такими темами в соответствии с прохожде-
нием основного курса в простейших случаях являются жидкости
и газы, механика, теплота и т. п. Отдельные опыты и соответствую-
щие объяснения к ним приходится по большей части вести самому
преподавателю, в широкой мере прибегая к шутке, юмору и па-
радоксальной постановке вопросов. Взрывы искреннего смеха
у учащихся, реагирующих таким образом не только на шутку,
но и выражающих так своё удивление поразившим их фактом, —
один из показателей успеха вечера. Однако, задачей препода-
вателя является такая организация вечера, чтобы физическая
сторона в погоне за занимательностью не была забыта и оказалась
достаточно ясно и чётко выраженной.
Организация вечеров занимательной физики требует длитель-
ной и хорошо обдуманной подготовки, поэтому их нельзя про-
водить часто.
7. Занимательные опыты, игрушки и картины. 1) Пара-
доксы. Занимательность, как это было уже выяснено, в ос-
новном определяется необычностью наблюдаемого физического
явления или неожиданностью результата, приводящими к воз-
никновению чувства удивления. Необычность же явления или
неожиданность результата может быть осознана учащимися,
когда наблюдаемые процессы оказываются в полном противоре-
чии по отношению к логике знаний учащихся. Таким образом,
необходимым условием для восприятия необычного и неожидан-
ного является запас некоторых определённых знаний. Так, на-
пример, если учащимся известно, что стекло является непровод-
ником, то демонстрация опыта ионной проводимости стекла (рис.
106,1) поразит учащихся. При отсутствии же знаний об изолято-
рах этот опыт не может произвести глубокого впечатления.
Точно так же некоторые свойства переменного тока (индуктивное
и ёмкостное сопротивления, вращающееся магнитное поле и др.)
218
§ 49,7
могут быть оценены как «неожиданное и необычное» только в
том случае, когда учащиеся хорошо знают свойства постоянного
электрического тока.
Из сказанного следует, что некоторые из обычных физиче-
ских опытов, воспроизводящих такие явления, которые оказы-
Рис. 106. Некоторые парадоксальные опыты для вечера занимательной физики:
I — При накаливании докрасна стеклянная палочка становится хорошим
проводником электрического тока, благодаря чему включённая к ней после-
довательно лампочка горит. II — Атмосферное давление не позволяет вылить-
ся воде из перевёрнутого и закрытого бумагой стакана. III — При вынима-
нии пробки из сосуда вода выливается через тонкие отверстия в дне. IV —При
ударе по концу линейки, положенной на стол и частично закрытой листом
газеты, этот конец отламывается. V — Надувая ртом резиновый круг, можно
поднять человека.
§ 49,7
219
Рис. 107. При догружении в водный
раствор щёлочи железный гвоздь
раскаливается электрическим по-
стоянным током (60—120 V) до-
красна.
чество таких опытов весьма значительно. К числу их можно,
например, отнести; гидростатический парадокс, некоторые опыты
по молекулярным явлениям (вода в решете, мыльные плёнки,
опыты с поверхностным натя-
жением, плавание иголки на
воде и т. п.), вода в перевёр-
нутом стакане (рис. 106, II),
«наказанное любопытство»
(рис. 106, Ш), «тяжёлая га-
зета» (рис. 106, IV), поднима-
ние человека «дуновением»
(рис. 106, V), водяной кузнеч-
ный горн (рис. 107) (см. Ф.Э.,
т. III, § 28,6), самоиндукция в
цепи переменного тока (гаше-
ние лампочки при введении
железного сердечника) (см.
Ф. Э., т. V, § 15, 8) и т. п.
При подборе таких опытов
надо иметь в виду, чтобы объяс-
нения демонстрируемых физи-
ческих явлений оказались до-
ступными для учащихся и де-
монстрация не свелась лишь к одному занимательному зрелищу.
Кроме парадоксальных явлений, занимательными оказываются
некоторые физические опыты: раздавливание стекла (см. т. II,
рис. 222) или жестянки атмо-
сферным давлением; плава-
ние мыльных пузырей на
поверхности углекислого
газа; полёт мыльных пузы-
рей с водородохм (см. т. II,
рис. 188); полёт наэлектри-
зованной ватки (рис. 105);
электризация человека (см.
т. II, рис. 305); сатурново де-
рево (см. т. II, рис. 144);
опыт Кундта (стоячие вол-
ны) (см. Ф. Э., т. II, рис. 555);
камера обскура (см. Ф. Э.,
т. VI, рис. 225); действитель-
ное изображение в вогнутом
зеркале (см. ф. Э., т. VI,
рис. 275); сложение цветов
(см. ф. Э., т. VI, рис. 521) и многие другие.
Описание этих опытов частично дано в т. II—III и книгах
Ф. Э., т. II—VI.
Рис. 108. Сжатие воздуха и конденсация
пара внутри стакана при охлаждении
горячей воды вызывают подъём воды с
блюдца в стакан.
220
§ 49,7
2) Опыты на предметах обихода. Занима-
тельность опытов может быть создана применением для воспроиз-
ведения физических явлений предметов, имеющих совершенно
иное назначение. Так, предметы обихода: ложка, блюдце (рис.
108), ножик, вилка, половая щётка, стул (рис. 109), картошка,
яйцо (рис. 14 и т. II, рис. 5), напёрсток, иголка и т. п., при де-
монстрации некоторых, правда, немногих, физических явлений
могут с успехом заменить обычно применяемые для этого при-
боры. Обильный материал по использованию предметов бытового
Рис. 109. Обнаружение электрической силы при помощи наэлектризованной
бутылки и половой щётки.
характера для демонстрации можно найти в классических книгах
по научным развлечениям Тома Тита1. Такие опыты, как
показывает практика, производят на учащихся сильное впечат-
ление и обычно повторяются ими в домашних условиях.
3) Технические модели. Демонстрации самодей-
ствующих моделей некоторых машин, например, водяной тур-
бины (рис. 26), паровых машин и турбины (рис. 20), двигателя
внутреннего сгорания, приводящего во вращение пропеллер
(рис. 22), электростанции, электровоза, танка и т. п., вызывают
значительный интерес у учащихся и поэтому должны быть реко-
мендованы для применения на вечерах занимательной физики.
Описание некоторых из этих моделей приведено в т. II, § 14.
1 Псевдоним французского инженера Артура Гуда.
§ 49,7
221
4) Физические игрушки. Некоторые из совре-
менных нам игрушек, в которых используются физические яв-
ления, представляют благодарный материал для демонстрации
и объяснения их устройства. К числу таких игрушек, например,
относятся: автомобиль, который, достигнув края стола, не па-
дает вниз, а сворачивает в сторону (рис. 23 и 110), лодочка с ре-
активным двигателем (рис. 111), по-
пугай (рис. 112, II), кувыркающий-
ся паяц (рис. 112, Ш), волчок,
стробоскоп, «морской житель» (рис.
112, IV) и др. Возможно также
использовать всякие игрушки-само-
делки (рис. 112, I и V), в том числе
модели планёров и пр. (рис. ИЗ).
Некоторые из игрушек и их изго-
товление описаны в т. III.
5) Занимательные по-
ложения. Невозможность для
человека совершить некоторые дви-
жения: встать со стула, поднять
предмет с пола при определённом
Рис. 110.* Устройство автомо-
биля (рис. 23), неспособного
«упасть в пропасть». Автомо-
биль опирается на выступ Z>, а
не на «фальшивые» передние
колёса А и получает поступа-
тельное движение от задних
колёс В. Передняя часть авто-
мобиля D, выйдя за пределы
края EFстола, заставляет авто-
мобиль опереться на вращаю-
щееся колёсико С, благодаря
чему он сворачивает от края.
положении центра тяжести — может
демонстрироваться на вечере (рис.
114, I и II). Интересны и поучи-
тельны также забавы «сложение сил»
(рис. 115) и др.
6) Обманы чувств. Зани-
мательными и в то же время важ-
ными оказываются демонстрации
обманов чувств. Эти опыты дают
возможность показать учащимся
несовершенство чувств человека
с тем, чтобы привить им некоторое
критическое отношение к субъективным оценкам. К числу опы-
тов на обманы чувств относятся: ощущение пальцами двух ша-
риков вместо действительного одного (рис. 116, I), относитель-
ность ощущений теплоты (рис. 116, II), различные ощущения в
уколах1 (рис. 116, III), оптические и акустические (рис. 116, IV)
обманы1 2 и др.
7) Картины занимательного характера.
Значительный интерес возбуждает демонстрация различного рода
1 Пороги пространства для ощущения:
Тыл руки 31,6 мм. Концы пальцев 2 мм.
Предплечье 46,6 мм. Кончик носа 6,8 мм.
Средняя часть спины 67,7 мм. Щеки 11,3 мм.
См. «Физиология человека», ред. Бабский, Учпедгиз, М. 1938.
2 См. Ф. Э., т. VI, § 39,5.
222
§ 49,S
картин, содержащих в себе головоломки физического характе-
ра, ребусы, ляпсусы и т. п. Некоторые из них указаны в § 36,
в разделе занимательных задач (рис. 94—97). Достаточное коли-
чество материалов по этим вопросам можно найти в журнале «Тех-
ника молодёжи». Силами учащихся могут быть выполнены кар-
тины, копируемые с оригинала. Рационально некоторые из кар-
тин рисовать тушью на стекле и проектировать на экран.
Рис. 111. Лодочка с паровым реактивным двигателем. Котёл А прямоуголь-
ной формы нагревается при помощи огарка свечи. Пар выходит по одной
из трубочек С или D аа кормой в воду. Другая трубочка служит для поступ-
ления воды в котёл. Благодаря асимметрии трубочек С и D лодка описывает
на воде круговые движения. Стеариновая свечка Е служит для нагревания
котла.
Объявление о вечере занимательной физики должно быть
соответствующим образом оформлено (рис. 117).
8. Литература для вечеров занимательной физики.
I. Я. И. П е р е л ь м а н:
Занимательная физика, книги I и II, |935, стр. 234—255.
Занимательная механика, 1935, стр. 240.
Физика на каждом шагу.
Для юных физиков, 1929, стр. 79.
Знаете ли вы физику, 1934, стр. 316.
Газетный лист и др.
Все эти книги содержат богатый материал по занимательной
физике, который может быть с успехом использован на вечерах как
для чтения, так и для воспроизведения в виде опытов.
§ 49,8
223
II. H. Hahn, Physikalische Freihandversuche, m. I, II, III,
Berlin 1916.
Книга содержит описание не одной тысячи физических опытов,
требующих самых простых средств для своего осуществления,
а также «забав» по физике. Автор добросовестнейшим образом
собрал материал, пользуясь источниками на всех языках.
Книга выходила в издательстве «Физик-любитель» в русском
переводе:
Герман Ган, Физические опыты на самодельных при-
борах.
Рис. 112. Игрушки и самоделки, полезные при объяснениях некоторых во-
просов физики. I и II — Устойчивое равновесие. III — Кувыркающийся паяц
(внутри тяжёлый шарик, движущийся по инерции). IV — Морской житель
(см. рис. 13). V — Ветряной двигатель из железнодорожного билета.
III. Tom Tit (Arthur Good), La science amusante. Ser.
I, II, III, Paris, Larousse.
Замечательная книга’по научным развлечениям. Описаниям:
придан занимательный характер. Содержит обильнейший ма-
териал для вечеров занимательной физики. Книга Тома Тита вы-
ходила не раз в русском переводе под различными названиями.
После Октябрьской революции издавалась Детгизом.
IV. Александр Цингер, Занимательная ботаника,
1934, стр. 187.
224
§ 49,8
V. В. И. Лебедев, Занимательная техника в прошлом,
1930, стр. 198.
VI. В. В. Рюмин, Занимательная техника наших дней,
1930, стр. 211.
VII. В. В. Р ю м и н, Занимательная электротехника, 1926,
стр. 188.
VIII. В. В. Рюмин, Занимательная электротехника на
дому, 1927, стр. 143.
Рис. ИЗ. Г-— Простейший планёр — парабола. II — Планёр из бумаги.
III — Запуск планёра (из дерева) из катапульты. IV — Простейший гелико-
птёр.' V — Геликоптёр-бабочка.
ГХ. Д. О. С в я т с к и й и Т. Н. К л а д о, Занимательная
метеорология, 1935, стр. 288.
X. К. Е. Вейгелин, Занимательная авиация, 1928,
стр. 231.
XI. Донат Б., Физика в играх, Детгиз, М. — Л. 1931.
XII. В. А. 3 и б е р, Живые задачи по физике, вып. I и II,
изд. «Образование», Л. 1925.
Рис. 114, I. Затруднительное по-
ложение. Встать со стула, не
сдвигая ног и держа руки около
туловища.
9. Стенгазета. Стенная га-
зета по физике является одним
из своеобразных видов вне-
классной работы (рис. 118, I—
IV). Газета вывешивается на
стене класса или рекреационно-
го помещения и при соответ-
ствующем внешнем оформлении
привлекает к себе внимание уча-
щихся. Практика показывает,
что все учащиеся найдут время,
хотя бы для беглого ознаком-
ления с йей; если же заметки
и рисунки подобраны достаточ-
но удачно, то она оказывается
прочитанной от первой строчки
до последней. Таким образом,
привлекающее внимание оформ-
ление и интересное содержание
являются необходимыми усло-
виями для успешного примене-
ния стенгазеты.
15 Е. Н. Горячкин, том I
Рис. 114, II. Затруднительное
положение. Поднять платок, не
сгибая колен и не отодвигая
' каблуков от стены.
Рис. Ц5. Сложение сил — поднимание
человека на вытянутых пальцах.
Ill
Рис. И6.Некоторые опыты, показывающие обманчивость наших чувств при
некоторых условиях: I — Опыт Аристотеля: пальцы осязают два ша-
рика вместо одного. II — При переносе пальцев из горячей и холодной воды
в воду с комнатной температурой возникает одновременное ощущение теплоты
в одном пальце и холода в другом. III — Расстояния между остриями, вы-
зывающими ощущение одного укола вместо двух,неодинаковы для различных
частей тела человека. IV— При нахождении наблюдателя в точке А у него
возникает представление, что трамвай движется по улице В слева направо.
§ 49,9
227
Каждый номер газеты должен быть посвящён какой-либо оп-
ределённой теме. Такими темами могут служить: 1) Биогра-
фии великих физиков и описания их работ (Г а л и л е й, Н ь ю-
т о н, Герике и Паскаль, Уатт и Стефенсон,
Франклин, Фарадей, Попов и др.). Особого внимания
заслуживают русские учёные и изобретатели, начиная с Л о-
моносово кончая Поповым.
1D
1D
ПЕКДЬРЧ
физическим кденнст
П- мадожЕСтвЕннкн кино фипьм
Налоло А 6 ***(
Рис. 117. Объявление о вечере занимательной физики
(146-я школа г. Москвы, преподаватель Н. П. Рязанов
ВЕЧЕР ЗАНИМАТЕЛЬ-
НЫХ ОПЫТОВ по физике
ПЛ9 7?*Х.-<Л.
ПРОГ
1-25 ОПЫТОВ по ФИЗИКЕ (В числе
К СП ОРУ* ОПЬТН С ийПРЖМКМшЮМОМмм)
Внимание
В КЯБИНЕТе Л
оргянизчетс
номнятд учеб!
ПОСОБИЙ
Часы
Книги выд

2) Исторические вопросы (§ 9,3).
3) Различные вопросы физики, например, атмосфера
и её строение, высокие и низкие температуры и др. (см. Методи-
ческие указания — раздел Внеклассные занятия).
4) Вопросы техники. Фотомонтажи, описанные в
§ 19,3, сопровождаемые объяснительным текстом,могут рассмат-
риваться, как одни из видов стенгазеты.
5) Занимательная физика (описание опытов, наблю-
дений, вопросы и т. п.) (§§ 36 и 49, 7).
Тема для первой стенгазеты может быть подобрана препо-
давателем. Затем учащиеся изучают соответствующие материалы
по литературе, предложенной преподавателем, составляют сначала
план и затем короткие заметки. Рисунки также рекомендуется*
выполнять силами учащихся. В дальнейшем обычно создаётся
редакционный кружок, который намечает тематику, привлекает
15*

Рис. 118,1. Стенная газета на тему: «Тепло и холод».
Рис. 118, II. Стенная газета «Наши лаборатории», пропагандирующая организацию домашних лабораторных работ.
Помещены взятые из годовых отчётов заключения и мнения учащихся о произведённых ими опытах и изготовленных
приборах (см. рис. 119) (135-я школа г. Москвы; преподавательница Л. В. Бейнарт).

Рис. 118, III.
Стенгазета «Эв-
рика» 661-й
школы г. Мо-
сквы, система-
тически выхо-
дящая под ру-
ководством пре-
подавателя фи-
зики Пашко-
в а.
На левой по-
ловине газеты
основными яв-
ляются статьи
о солнечном за-
тмении 3 июля
1945 года и
указания, как
производитьего
наблюдение.

Рис. 118, IV.
Правая поло-
вина стенгазе-
ты «Эврика»,
кроме статей о
линкоре и бро-
невой башне,
отведена вопро-
сам занима-
тельной физи-
ки, в том числе
ребусам, зада-
чам и описа-
ниям опытов, а
также содер-
жит заметки
юмористическо-
го характера.
232
§ 50,1
авторов и художников и редактирует материалы под руковод-
ством преподавателя.
На рисунке 118, II показана стенгазета, содержащая выдер-
жки отчётов учащихся о созданных ими приборах для домаш-
них работ (рис. 119).
Рис. 119./Набор приборов для домашних лабораторных работ, изготовлен-
ный учащимися (см. рис. 118, II).
§ 50. Кружки
1. Виды кружков. При удачной постановке внеклассные за-
нятия обычно принимают систематический характер, превращаясь
в кружки. Так, при успехе перврй стенгазеты по физике учащиеся
образовывают постоянную редакционную коллегию для выпуска
последующих номеров; удачная организация вечера заниматель-
ной физики поведёт к подготовке нового вечера и т. п. Таким об-
разом, могут естественно возникнуть кружки по выпуску стен-
газеты, по занимательной физике, по истории физики и т. п.
В кружки такого типа окажутся вовлечёнными учащиеся, имею-
щие склонность к работе над книгой и проявляющие меньший
интерес к работам практического типа.
Для учащихся, интересующихся изготовлением разного рода
моделей и приборов, а также производством опытов, организуются
кружки, где эти виды работы занимают доминирующее поло-
жение. Число таких учащихся оказывается весьма значительным
в классе, особенно в школах для мальчиков (рис. 120, I—V).
К числу кружков практического характера относятся, на-
пример, следующие: по постановке физических опытов (повторе-
50,2
233
ние и дублирование опытов в классе, лабораторные работы),
по техническому моделированию, по воздухоплаванию, по авиа-
ции, по электротехнике, по радиотехнике, по оптике и т. п.
Приведённая номенклатура кружков не является случайной,
а основана на опыте школ. Если подобных кружков в школе нет,
то в этом скорее вина преподавателя, чем отсутствие соответствую-
щих запросов 'СО стороны учащихся.
Наиболее ценными в методическом отношении являются круж-
ки, тема занятий в которых непосредственно связана с изуча-
емыми в классе в данный момент материалами, расширяя и
углубляя их. Правильная же форма работы в кружках позво-
ляет не только расширять и совершенствовать знания по физике,
но и достигнуть более гармонического развития личности уча-
щихся, чем это возможно при одних занятиях в классе. В т. Ш,
§§ 1—5, в дополнение к изложенному здесь и ниже разработана
методика кружковых занятий.
2. Методические требования к кружкам. При организации и
проведении кружков следует руководствоваться следующими
методическими положениями:
1) Как было уже сказано, инициатива создания кружка
и определение темы его занятий должны исходить со стороны
учащихся. Задачей педагога является подготовка почвы для
возникновения такой инициативы, возбудив для этого интерес
учащихся к определённым вопросам физики или техники. Одним
из средств для этого является проведение лекции-беседы на ту
или иную тему.
2) При кружковой работе нельзя нарушать принцип добро-
вольности вступления и, главное, пребывания в кружке.
3) На основании изучения интересов учащихся класса про-
изводится деление их на две основные группы: склонных к заня-
тиям с книгой и интересующихся практической
работой. Для удовлетворения этих запросов организуются
два типа кружков с преобладанием в одних «теории», в других
«практики».
4) В кружках по «теории» непременной задачей преподавате-
ля, помимо основной цели, является введение практических ра-
бот. Точно так же было бы совершенно неправильным сводить
кружки практического характера к работам только ремесленного
типа. Необходимо, чтобы при занятиях «теорией» учащиеся во-
влекались в практику и, наоборот, в кружках «практики» изу-
чалась в должной мере теория.
Какой бы из вопросов теории ни изучался в кружке, всегда
можно произвести подбор опытов и других практических работ,
которые способствовали бы лучшему уяснению изучаемого. Одни
же занятия практического, рецептурного характера, без разъяс-
нения связанных с темой физических вопросов, могут оказаться
не имеющими непосредственного отношения к физике и выродить-
Рис. 120, II. Типичные модели, изготовленные в кружке по физике.
Стёкла с обмотками для проектирования магнитных спектров.
Рис. 120, I. Типичная работа
учащегося в электротехническом
кружке — модель электромотора.
Рис. 120, III. Самодельные полюсы и контур для изу-
чения действия электромотора (см. рис. 230).
Рис. 120, IV. Самодельный прибор для демон-
страции проводников и непроводников.
§ 60,2
235
ся в мастерство. Таким образом, задачей преподавателя является
в кружках одного типа подводить учащихся от «теории» к «прак-
тике», а другого — от «практики» вести к «теории».
5) При организации кружка преподаватель должен составить
строго определённый план занятий, заранее решив,
какие вопросы следует разъяснить ему самому, что смогут осве-
тить отдельные учащиеся, подготовить для кружка соответствую-
щие сообщения и литературу, которая может быть предложена
учащимся для самостоятельной работы и т. п. Кроме того, не-
обходимо заранее определить перечни: приборов и моделей, под-
лежащих изготовлению, демонстраций, лабораторных работ.
Рис. 120, V. Самодельные приборы: А—электромагнитная пушка;
В — телеграфный аппарат.
При составлении этих перечней надо учитывать возможности
школы, обеспечение работы инструментом, материалами и пр.
6) При работах практического характера необходимо не за-
бывать о воспитательном значении таких работ, об-
ращая внимание на привитие твёрдых навыков лабораторной и
технической культуры (см. т. II, §§ 4 и 5). В частности нельзя
допускать изготовления недостаточно отделанных с внешней
стороны приборов и моделей.
7) Работы как по техническому моделированию и изготовлению
приборов, так и по подготовке опытов следует использовать для
сообщения учащимся на'выков политехнического характера
(§ 10, 4). Для этого преподаватель в нужное время должен пока-
зывать всем членам кружка приёмы ремесленного типа, напри-
мер, как следует правильно пользоваться пилой, рубанком, от-
вёрткой, лобзиком, напильником, паяльником и пр.
8) В целях достижения основной задачи кружков — развития
у учащихся технических изобретательности и творчества — еле-
Рис. 120, VI. Отчётная выставка приборов, изготовленных учащимися для домашних лабораторных работ
(135-яшкола г. Москвы, преподавательница Л. В. Бейнарт).
§ 50,3 237
дует обеспечивать возможно большую самостоятель-
ность в их работах. Нет никакой надобности требовать со-
вершенно точного соответствия прибора или модели взятому об-
разцу или описанию,** в широкой мере допуская отступления в
конструкции. Нередко оказывается, что изготовленные учащи-
мися приборы и модели в конструктивном отношений проще и
эффективнее'в действии по сравнению с образцами. Более того,
следует поощрять всё оригинальное, придуманное самим учащим-
ся, если даже при этом несколько пострадает эффективность вос-
производимого на приборе явления. Лучше, когда учащийся
будет располагать несколькими источниками с различными кон-
струкциями прибора и, сравнив их, самостоятельно сделает выбор.
9) Не следует стремиться к тому, чтобы каждый участник
кружка выполнил возможно большее число работ. Лучше
ограничиваться их небольшим количеством, обращая вни-
мание, чтобы связанные с ним сведения по физике и по технике
явились бы достаточно хорошо изученными.
10) С каждой из выполненных работ учащийся должен обяза-
тельно ознакомить остальных членов кружка, показав при-
бор или модель в действии и дав соответствующие объяснения
физического характера. Желательно, чтобы обучающийся для
своих объяснений изготовил в случае надобности диаграммы и
рисунки, имеющие непосредственное отношение к излагаемому
вопросу. Такой приём, помимо ознакомления членов кружка с
прибором, стимулирует учащегося к дальнейшей работе. После
накопления достаточного количества работ следует устроить от-
крытое заседание кружка для всех учащихся школы. В конце
года надлежит создать выставку (рис. 120, VI) всей про-
дукции (стенгазеты, рефераты, наглядные пособия, приборы, мо-
дели и пр.) и применить некоторые её материалы при'повторении
курса и на экзамене.
3. Литература. Литература, которая может быть использована
при проведении внеклассных мероприятий, многочисленна. Здесь
приведён перечень статей и книг, которые заслуживают наиболь-
шего внимания. Более подробный список (с аннотациями) пособий
по оборудованию физического кабинета, упрощенным приборам
и ремеслу приведён в т. III.
Статьи в журнале «Физика в средней школе»:
III а х о в а, Физические вечера, 1940, № 1.
Е в р о п и н, Из опыта работы физического кружка, 1940,№ 1.
Иванов, Внеклассная работа преподавателя физики, 1940,
Зарецкий, Из опыта кружковой работы по физике, 1940,
№ 6.
Жарков, Школьный кружок юных метеорологов, 1941, № 3.
Кравченко, Ученические рефераты по физике, 1946, №2.
238
§ 51
§ 51. Дополнительные занятия с отстающими и отличниками.
Во всяком классе из 30—40 человек всегда найдутся отдель-
ные учащиеся, которые по той или другой причине отстают от
класса. Прежде чем решать вопрос о форме помощи отстающим,
преподавателю следует выяснить причины отставания. Если при-
чина кроется в недостаточном внимании учащегося к тому, как
преподаватель излагает в классе, или в невыполнении учащимися
заданного на дом, то следует прежде всего принять меры общепе-
дагогического характера и оказать нужное и притом твёрдое
воздействие на ученика. Такие случаи отставания у опытного
педагога единичны и, более того, случайны. Если же причина от-
ставания зависит от недостаточной развитости ученика, то тог-
да надо организовать ему систематическую помощь, но не толь-
ко по физике, но и по другим предметам. Преподаватель, однако,
не может и не должен превращаться в репетитора, но желатель-
но, чтобы он выделил 1 час в неделю для консультаций. На эти
консультации, посещение которых ни в коем случае нельзя де-
лать обязательными для всех учащихся, отстающих следует при-
влекать в обязательном порядке и, предложив им заранее под-
готовить заданное, как они сумеют это сделать, разъяснять не-
понятое ими. Как показывает практика, огромное значение имеет
для отстающих поручение воспроизвести . под руководством пре-
подавателя какие-либо простые опыты по изучаемому отделу.
Нельзя забывать, что процесс познания особенно эффективен,
когда он оказывается связанным с чувственными восприятиями.
Кроме того, эксперимент способствует пробуждению интереса —
одного из могущественных стимулов к изучению предмета.
Вполне рационально, как это практикуется^во многих школах,
прикрепление отстающего к наиболее сильным из успевающих
учащихся для занятий с ним. Такая работа, требующая, кстати
сказать, наблюдения за ней преподавателя, скажется положитель-
ным образом не только на отстающем, но и на успевающем, за-
ставляя последнего ещё прочнее и глубже усвоить изученное.
При всех занятиях следует всячески поощрять проведение
опытов.
Не следует забывать и хорошо успевающих учащихся — от-
личников. Классная работа не всегда их может удовлетворять.
Рекомендуется таких учащихся привлекать в качестве помощ-
ников-лаборантов по подготовке физического эксперимента. Из
них же обычно составляется ядро научного или технического
кружка; с большой охотой они читают рекомендуемую им научно-
популярную литературу и т. д. Из таких учащихся учитель мо-
жет воспитать не только хороших лаборантов, оказывающих ему
непосредственную и большую помощь, но и будущих работников
в области физики или техники.
ЧАСТЬ ТРЕТЬЯ
МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ОТДЕЛЬНЫХ ТЕМ
ПРОГРАММЫ
Глава тринадцатая
ПРОГРАММА ПО ФИЗИКЕ
§ 52. Общий обзор программ физики средней и семилетней
школы
1. Общие задачи курса физики. Общее содержание курса фи-
зики в средней школе должно быть достаточным, чтобы дать окан-
чивающим её общее образование и тем подготовить их как к жиз-
ненной деятельности, так и к прохождению курса в высшей школе.
В курсе физики средней школы должны быть отражены основ-
ные, характерные черты современной науки физики, и так,
чтобы в результате изучения курса у учащихся создалась фи-
зическая картина мира. Таковы общие задачи курса, которым дол-
жен быть подчинён выбор вопросов для изучения. Нельзя, од-
нако, забывать также практических задач: применения знаний
физики для понимания окружающей техники и основных физиче-
ских явлений, происходящих в природе. Наконец, учащиеся
должны получить ряд лабораторных и технических навыков,
чтобы не только знать, но и уметь кое-что делать.
2. О связи с другими предметами. Уровень даваемых знаний
связан со временем изучения физики в школе и с глубиной про-
хождения в школе других предметов, как тех, которые в извест-
ной мере обслуживают физику (в первую очередь математики),
так и тех предметов, для усвоения которых необходимо знание
физики (химии, естествознания и географии). Задача дать общее
образование не позволяет ставить изолированно вопрос об уровне
знаний по физике. Особое значение Для физики имеет программа
по математике, так как действующая (до 1947 г.) программа в зна-
чительной мере задерживала изучение физики. Реформа препода-
вания математики, проводимая в настоящее время, направлена
к тому, чтобы с самого начала изучения развивать понимание
функциональной зависимости, что позволило бы значительно
улучшить содержание и распределение материала по физике.
3. Учебная сетка часов. Число часов, отводимых на физику
по учебному плану, было следующим:
6-й класс 2 часа в неделю или около 66 часов в год
7-й » 3 » » » » » 98 » » »
240
§ 52,4
8-й класс .3 часа в
9-й » 2г/2 » »
. 10-й '. » 4 » »
неделю или около 98
» » » 82
» » » 132
часов в год
» » »
» » »
4. Общее содержание курса. За указанное число часов уча-
щиеся к концу курса получают следующие сведения по основным
отделам физики:
А. Механика.
Кинематика и динамика. Прямолинейное, рав-
номерное и равномерно-переменное движение. Законы Ньютона.
Система единиц CGS. Сложение движений (равномерного и равно-
мерно-переменного). Механическая энергия и закон сохранения
энергии. Сложение сил. Равновесие сил (включая понятие о мо-
менте силы). Простые механизмы.
Г и д рч о- и аэромеханика. Законы Паскаля и Архи-
меда, их применение. Атмосферное давление и его измерение. По-
нятие о давлении движущейся жидкости и условиях обтекаемости.
Происхождение подъёмной силы крыла самолёта.
Вращательное и колебательное движе-
ния. (включая акустику). Равномерное движение по окружно-
сти. Центробежная сила. Закон всемирного тяготения. Гармони-
ческие колебания. Маятник. Распространение колебаний. Ос-
новные сведения по акустике.
Для характеристики уровня сведений по механике можно ука-
зать, что в программе не упомянуты: закон сохранения количе-
ства движения, вопрос о вращении твёрдого тела и момента инер-
ции; формулы — центростремительного ускорения и маятника
даются без вывода.
В. Теплота и молекулярная физика.
Теплота. Измерение температуры и количество теплоты.
Механический эквивалент теплоты. Калорийность топлива. Тер-
мические коэфициенты расширения.
Молекулярная физика. Молекулярно-кинетиче-
ские представления о строении газов, жидкостей и твёрдых тел.
Газовые законы. Поверхностное натяжение и смачивание. Кри-
сталлическое строение. Упругие свойства твёрдых тел. Плавление
и парообразование. Критическая температура. Влажность воз-
духа.
Работа пара и газа. Понятие о работе пара в па-
ровой машине и газа в двигателе внутреннего сгорания.
Для характеристики уровня сведений по этому разделу упо-
мянем, что в программе не названо первое начало термодинами-
ки, а второе начало затрагивается только при рассмотрении коэ-
фициента полезного действия тепловых машин. При рассмотре-
нии газовых законов не вводится понятие о газовых постояйных.
С. Электричество.
Электростатика. Закон Кулона. Количество электри-
§ 52,4
241
чества и распределение электричества на проводнике. Электри-
ческое поле и величины, его измеряющие — напряжённость и
потенциал. Электроёмкость. Диэлектрический коэфициент.
Электрический ток. Законы тока (Ома и Джоуля-
Ленца). Последовательное и параллельное соединения. Учение
о магнитном поле. Магнитное поле тока. Электромагнитная ин-
дукция (правило Ленца и самоиндукция). Понятие об электриче-
ских моторах и генераторах.
Проводимость. Законы Фарадея. Ток в газах. Катод-
ные лучи, электронные приборы.
Электромагнитные колебания и волны.
Колебательный контур. Электромагнитные волны. Радио.
Для характеристики уровня знаний по электричеству заме-
тим, что в программе не упомянуты правила Кирхгофа, не даёт-
ся количественных представлений о силе, действующей на про-
водник с током, находящийся в магнитном поле; и о величине
электродвижущей силы индукции, не включены сведения о трёх-
фазном токе, об отношении заряда электрона к его массе.
D. Оптика.
Геометрическая оптика. Законы отражения и
преломления' (коэфициент преломления). Сферические зеркала.
Линза. Простейшие оптические приборы.
Физическая оптика. Фотометрия. Скорость света.
Понятие об интерференции и диффракции. Спектры (из опыта).
Закон Кирхгофа. Фотоэффект. Электромагнитная шкала волн.
Рентгеновские лучи.
Для характеристики глубины прохождения оптики и сведений
по электрической природе вещества укажем на отсутствие в про-
грамме упоминания об электроне и протоне, отсутствие излучения
абсолютно чёрного тела и какого-либо представления о кванто-
вой природе излучения.
Программа мало отражает современную физику; во всяком
случае значительно меньше, чем, например, программа по химии
отражает современные представления о химических реакциях.
В последнее время (1947 г.) идёт пересмотр программы по физике:
наиболее важные пробелы в ней восполняются с тем, чтобы уча-
щихся значительно ближе подвести к воззрениям современной
физики.
В семилетней школе из сведений, даваемых средней школой,
надо отобрать материал, доступный для прохождения в 6 и 7
классах, который представлял бы собой некоторый законченный
круг сведений по физике. Как это подробно было рассмотрено,
курс начальной физики имеет две основные задачи: он должен
дать знания по физике, которые совершенно необходимы всякому
работнику, какую бы специальность себе он ни избрал, а с другой
стороны, этот курс должен подготовить к прохождению второй сту-
пени курса (8—10 или 8—И классы). Для того чтобы дать общую
16 Е. И. Горячкин, том I
242
§ 53,1
характеристику программы по физике для семилетней школы, на-
до сначала рассмотреть вопрос о способах расположения мате-
риала, которых существует три: радиальное, концентрическое
и ступенчатое.
§ 53. Радиальное, концентрическое и ступейчатое расположение
материала
1. Изложение в порядке усложнения форм движения. Изло-
жение физики должно быть систематическим. Система предпола-
гает расположение материала в определённой последовательности
и развитие некоторой определённой точки зрения с начала до
конца курса без повторения и без пробелов. Система предпола-
гает также некоторую внутреннюю мысль, ею осуществляемую.
Эта основная линия, которая определяет всю систематику, являет-
ся результатом содержания излагаемой науки или педагоги-
ческих соображений. Выше было сказано об особенностях физики
как науки и физики как учебного предмета (§§ 1 и 2). Было вы-
сказано, что обе эти «физики» должны быть по возможности близ-
ки друг к другу. Поэтому общая систематика курса физики естест-
венно должна следовать основным отделам классической физики.
Эти отделы следуют друг за другом в порядке изучения усложняю-
щихся форм движения материи. Изучая живую действительность
физических явлений, мы постепенно усматриваем в ней эти
усложняющиеся формы движения материи. Они являются объек-
тивно наблюдаемыми фактами, с которыми должно считаться
всякое научное изложение.
Первой самой простой формой движения (в философском по-
нимании этого термина) является перемещение больших веще-
ственных тел — классическая или физическая механика. Далее,
изучая движение мельчайших частиц вещества — молекул, мы
сталкиваемся с новой формой движения. Рассмотрение закономер-
ностей хаотического движения молекул носит статистический ха-
рактер. Это приводит к невозможности и ненужности выделять
движение каждой отдельной молекулы. И, наоборот, позволяет
рассматривать их как совокупность, что составляет характерней-
шую особенность этой формы движений материи. Эта форма со-
ставляет предмет изучения второго большого раздела физики —
молекулярной физики, в которую входит теплота как составная
часть.
Наконец, в электричестве и магнетизме мы имеем ещё бо-
лее сложный вид движения материи — электрическое и магнит-
ное поля; они «материальны», так как являются объективной ре-
альностью, действующей на наши чувства, но они не «веществен-
ны», т. е. не состоят из того «вещества», которое имеет массу и
обладает силами всемирного тяготения. Наоборот, именно элек-
трическими и магнитными свойствами элементарных частиц (эле-
§ 53,2
243
ктронов, протонов и т. п.) объясняются многие свойства «вещест-
венных» тел и их элементов — атомов и молекул. Здесь система-
тика классической физики переходит на новые точки зрения
современной физики. Такие разделы физики, как акустика — уче-
ние о звуке, при такой систематике-, естественно, относится к ме-
ханике, а оптика — к учению об электрических и магнитных яв-
лениях. Учейие об энергии — термодинамика — стоит отдельно,
охватывая все разделы физики. Это учение начинается с рассмот-
рения механических форм энергии, расширяется на явления мо-
лекулярной физики и распространяется на явления электриче-
ские и магнитные. Термодинамическая точка зрения должна
найти своё отражение во всяком, даже элементарном изложении
физики.
Такова естественная систематика физики — механика, моле-
кулярная физика с теплотою, электричество, оптика, и, на-
конец, строение материи. При таком изложении физики встре-
чается наименьшее количество затруднений.
2. Три системы расположения материала. Расположение без
повторений, без возвращенияк пройденному с беспрерыв-
ным движением вперёд, к более сложным явлениям в методике
физики носит название радиального расположения ма-
териала. Оно кажется наиболее целесообразным со всех точек зре-
ния и с точки зрения науки физики, и с педагогической точки
зрения. Однако, при попытках осуществить в курсе физики строго
радиальное изложение возникает большое количество затрудне-
ний, главным образом, педагогического порядка. Эти затрудне-
ния заключаются в следующем:
1) Отдельные вопросы в классической и ещё более того в сов-
ременной физике из разных разделов весьма тесно переплетаются
между собой. Например, изучая физическую механику твёрдых
тел, жидкостей и газов, нельзя не опираться на их молекулярные
свойства — прочность и упругость твёрдых тел, текучесть и
вязкость жидкостей и газов и т. д.
2) Многие вопросы механики, являясь, кстати сказать, более
сложными и трудными по сравнению с элементарными вопросами
электричества, оптики, теплоты, окажутся непосильными для
изучения по причине не только недостатка в математической под-
готовке, но и в недостаточности общего развития учащихся в
младших классах.
Таким образом, строго радиальное расположение, осуществля-
емое обычно в курсах физики вузов, для средней школы является
неприемлемым. К числу причин, затрудняющих радиальное рас-
положение, следует добавить затруднения, встречающиеся бла-
годаря делению школы в системе народного образования на гра-
нице между 7 и 8 классами, что требует известной законченности
каждого этапа школы и необходимости давать знания по физике
с учётом нужды в них при прохождении других предметов учеб-
16*
244
§ 53,2
ного плана (сведения по молекулярным явлениям — для про-
хождения биологии, по электричеству — для химии, из оптики—
для физиологии человека и т. д.).
Эти затруднения приводят к мысли о построении курса в виде
объединения вопросов в два круга, нарушая радиальность изу-
чения и отчасти научную систематичность. Такая система распо-
ложения материала носит название концентрической.
Учитывая приведённые выше соображения и систему народного
образования, курс физики проходится в два приёма — в виде
двух концентров: в первый раз в 6 и 7 классах в наиболее элемен-
тарном виде, во второй — в более расширенном и углублённом
виде в 8—10 классах. При построении программы каждого из кон-
центров взаимная связь отдельных вопросов выдвигается на пер-
вый план; кроме того, учитывается систематическая подготовка
учащихся, степень их развития и другие возрастные особенности,
и, наконец, по мере возможности, включаются вопросы, нужные
для прохождения других предметов. Однако, затруднения возни-
кают и при концентрическом построении. Они заключаются в труд-
ностях перехода от одного концентра к другому. Выбрав группу
вопросов для первого концентра и расположив их в систему, надо
второй концентр построить так, чтобы при вторичном рассмотре-
нии в сущности тех же вопросов, правда, с других сторон, из-
бегнуть излишней затраты времени на повторение уже прой-
денного.
Кроме этих двух способов расположения материала, суще-
ствует ещё третий, называемый ступенчатым. При этом
способе материал располагается так, чтобы каждая следующая
«ступень» была основана на пройденном ранее и сама служила
основанием для дальнейшей. Такое ступенчатое расположение
аналогично спирали. Обороты спирали не замыкаются, а всё рас-
ширяются, несмотря на то, что пересекают одни и те же «радиу-
сы», идущие от центра. Ступенчатое расположение является наи-
более целесообразным, но оно не увязывается с системой нашего
образования, так как учащиеся, окончившие семилетку, полу-
чили бы представление далеко не обо всех основных, но толь-
ко о некоторых и притом сравнительно немногих вопросах фи-
зики.
В последнее время намечается тенденция (в связи с выяснен-
ной на опыте работы школ трудностью изучения в 8 классе меха-
ники в её целом) пойти на некоторые нарушения научной системы
и построить курс физики в старших классах (8—10) по ступенчатой
системе. Ступенчатость оказывается выгодной в педагогическом
отношении и в младших классах (6—7). Она, в частности, выра-
жается, как это подробно рассмотрено в § 54, в дроблении изучения
теплоты на две части с вынесением первой части в 6 класс и изу-
чением второй (механический эквивалент теплоты и машины-
двигатели) шв заключение к механике.
§ 54
245
§ 54. Общее содержание программы семилетней школы
Как было уже выяснено, курс физики в школе-семилетке пред-
ставляет из себя первый и завершённый круг основных вопро-
сов из всех разделов физики. В дореволюционное время подобный
курс начальной физики существовал в высших начальных учили-
щах. Нечто подобное, но в более широком масштабе и с большим
углублением в существо физических вопросов давал курс физики
в женских гимназиях.1 В советской школе со времени её основа-
ния было принято концентрическое построение курса физики,
причём первый концентр изучался сначала в 5, 6 и 7 годах обуче-
ния школы II ступени и затем после реформы школы — в 6 и 7
классах1 2. На основании тридцатилетнего опыта работы совет-
ских школ принципы построения и содержания первого концентра
следует считать достаточно определившимися. Характерно,
что при последних пересмотрах программы сколько-нибудь су-
щественных изменений не вносилось; коррективы же сводились
к исправлению завышений, заключавшихся в некоторой переоцен-
ке возрастных возможностей учащихся. Спорным лишь до сих
пор является вопрос об изучении начальных сведений по акусти-
ке; в действовавших до 1948 г. программах этот раздел не изу-
чался вовсе. Однако, поскольку первый концентр физики имеет
общеобразовательное значение, постольку нельзя оставлять окан-
чивающих школу-семилетку без хотя бы элементарных пред-
ставлений о природе звука и объяснения некоторых звуковых яв-
лений, тем более, что в программе поставлено значительное коли-
чество менее важных вопросов, за счёт Исключения которых можно
выделить время на акустику. При изучении акустики неизбеж-
но ознакомление с элементами колебательного процесса; так как
этот вопрос труден для учащихся, то акустику рациональнее
изучать в самом конце курса физики — после оптики, когда
физическое мышление учащихся окажется развитым в должной
степени.
Современная программа по физике семилетней школы должна,
по нашему мнению, содержать в себе следующие основные вопросы:
6-й класс (66—70 час.)3.:
1) Простейшие физические измерения (длина, объём, вес,
удельный вес, сила, время) (§§ 55—60).
2) Основные свойства твёрдого тела. Давление (§§ 61—63).
1 О содержании программы начальных училищ и женских гимназий
можно судить соответственно по книгам:
Баранов, Начальная физика, и Ц и п г е р, Начальная физика.
2 Мы намеренно не освещаем период «детских болезней» молодой совет-
ской школы, так как этот вопрос симптоматичен для школы в её целом,
а не только для преподавания физики, и охарактеризован в курсах педаго-
гики достаточно полно.
3 В учебном году 35 недель; однако из-за праздников приходится
иногда располагать 33 неделями.
246
§ 54
3) Основные свойства жидкостей. Весовое давление жидкости.
Закон Архимеда (§§ 64 и 65).
4) Основные свойства газов. Атмосферное давление. Закон
Архимеда (§§ 66 и 67).
5) Начальные сведения по теплоте (тепловое расширение,
передача теплоты, количество теплоты, плавление, испарение
и кипение) (§§ 68—75).
KpoMg того, мы считаем необходимым в заключение (совместно
с повторением) дать освещение вопроса:
• 6) Понятие о молекулярно-кинетической теории (§ 76).
7-й класс (99—105 час.).
1) Начальные сведения из механики (виды движения, ско-
рость, инерция, трение, работа и мощность, простейшие ме-
ханизмы) (§§ 77—82).'
2) Учение об энергии. Закон сохранения энергии. Преобра-
зование энергии в машинах-двигателях (§§ 83—85).
3) Учение об электрическом токе (электризация, напряже-
ние и действие тока, электрическая цепь, источники тока)
(§§ 90-94).
4) Законы электрического тока (сила тока, сопротивление,
напряжение, закон Ома, работа и мощность тока, закон Джоуля-
Ленца) (§§ 95—98).
5) Превращения электрической энергии (превращение в теп-
лоту, магнетизм и электромагнетизм, превращение электриче-
ской энергии в механическую и обратно, передача электрической
энергии) (§§ 99—103).
6) Начальные сведения по оптике (распространени*е света,
отражение, преломление с качественной стороны, глаз, диспер-
сия) (§§ 104—110).
И согласно приведённым выше доводам:
7) Начальные сведения о звуке, источники звука (понятие
о звуковых волнах, высота звука, резонанс, запись и воспроиз-
ведение звука, ухо) (§ 111).
Кроме перечисленных в программе знаний, учащиеся должны
получить ещё навыки по измерениям основных физических ве-
личин (объём, вес, удельный вес, сила, атмосферное давление,
температура, количество теплоты, сила тока, напряжение,
сопротивление) и по обращению с некоторыми физическими
приборами по производству простейшцх опытов. Поэтому
в программе указывается перечень лабораторных работ в каче-
стве обязательного минимума, которым могут ограничиться
только школы, имеющие недостаточное оборудование.
Всё последующее изложение настоящей книги отведено рас-
смотрению содержания и методическим замечаниям к отделам
курса физики в целом (номера параграфов приведены выше)
и затем детальным методическим указаниям по отдельным темам
программы.
§ 55
247
При изучении этих указаний необходимо иметь в виду сле-
дующее:
1) Указания состоят из следующих разделов: а) содержание
темы; б) методические замечания к теме; в) рассмотрение отдель-
ных вопросов темы; г) исторический материал; д) применение
в технике; е) задачи и задания на дом; ж) лабораторные работы;
з) наглядные пособия; и) внеклассные занятия.
2) Вопросы о тематике, методике и технике демонстрационного
и лабораторного эксперимента изложены в томе II, где, в част-
ности, помимо описания опытов приведены систематические об-
зоры экспериментов, по отдельным темам программы школы-
семилетки.
По вопросу об упрощенных приборах и их изготовлении
следует обратиться кт. III. Вт. IV изложена методика приме-
нения рисунков и чертежей на уроке физики и даны системати-
ческие обзоры графического материала применительно к темам
программы.
3) На указания нельзя смотреть как на единственно правиль-
ные в методическом отношении пути к изложению рассматрива-
емого вопроса; указания соответствуют одному, а иногда двум
из возможных вариантов,
4) Указания предполагают наиболее глубокое и широкое из-
ложение вопросов (максимум содержания), что далеко не всегда
оказывается возможным для осуществления, особенно по отно-
шению . к занятиям внеклассного типа. Такое рассмотрение,
однако, предпринято для того, чтобы показать самые разнооб-
разные возможности, открывающиеся в процессе преподавания.
5) Дело преподавателя, ознакомившись с содержанием ука-
заний по темам, извлечь из них необходимый материал и ском-
поновать его, подчинив всецело действующей программе по фи-
зике для семилетней школы и избранной преподавателем мето-
дической системе изложения.
Глава четырнадцатая
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ОТДЕЛУ: ПРОСТЕЙШИЕ
ФИЗИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ
Демонстрационные опыты и лабораторные ра-
боты — см. т. II, §§ 25 и 26.
Упрощенные приборы — см. т. III, §§ 28 и 29.
Рисунки и чертежи на уроках — см. т. IV, §§ 28—33.
§ 55. Содержание отдела
Задача отдела «Простейшие физические измерения» заклю-
чается прежде всего в том, чтобы сообщить учащимся знания об
основных физических величинах и приёмах их измерения, во-
248
§ 66
оружить навыками таких измерений, а также познакомить с не-
которыми новыми понятиями, которые необходимы для изуче-
ния ближайших последующих тем программы: учения о твёр-
дом, жидком и газообразных телах. Однако, изложение отдела
ведётся не только для этой служебной цели, т. е. для подготовки
к последующему, но и для раскрытия, поскольку это оказы-
вается возможным, физической сущности рассматриваемых вели-
чин и представления об измерении как методе физики. Содер-
жание отдела можно считать установившимся, поскольку оно
остаётся неизменным в ряде программ как существовавших ранее,
так и ныне действующих; это не случайно и является прямым
следствием опыта работы школ.
В отделе прежде всего рассматриваются вопросы об измере-
ниях времени, длины, объёма и веса, причём первоначальным
единицам этих величин даются более точные физические опреде-
ления, по сравнению с ранее известными для учащихся. Из новых
для учащихся величин вводятря — удельный вес и сила. По
отношению к удельному весу на ряде примеров и задач показы-
вается его значение для технических расчётов. Понятие о силе
устанавливается, главным образом, на основе представлений
о силах — тяжести, мышечной и упругой. При этом силы рас-
сматриваются не только с точки зрения величины, но и направле-
ния. Вводится также представление о точке их приложения и по-
казывается способ графического изображения сил. Для изме-
рения величины силы учащихся знакомят на опыте с упругой
силой и использованием последней в динамометрах. Кроме того,
уточняются понятия о горизонтальном и вертикальном направ-
лениях и производится ознакомление с применением приборов —
отвесом, уровнем и ватерпасом.
Очевидно, что поскольку учащиеся впервые приступают
к изучению физики, постольку первое занятие, вне зависимости
от отсутствия соответствующих указаний в программе, должно
быть обязательно посвящено разъяснению содержания предмета
физики с широким использованием соответствующего экспери-
мента для создания наглядных представлений о предмете.
§ 56. Методические замечания
В результате изучения отдела учащиеся должны не только
овладеть знаниями об единицах основных физических величин
и различных вычислений с ними, но и получить твёрдые навыки
по измерению этих величин. Отсюда характерная особенность
методики изучения данного отдела, заключающаяся в обилии
лабораторных работ (измерения: длины, объёма, веса, удельного
веса, силы и нахождение вертикального и горизонтального на-
правлений), что потребует примерно до J/2 всего отведённого
времени. Эти навыки, помимо того что они являются политех-
§ 56
249
ническими и могут рассматриваться как самоцель, оказываются
в дальнейшем безусловно необходимыми для проведения всех
работ лабораторного характера в курсе. Преподаватель должен
учесть также, что никакие его рассказы, никакие его демонстра-
ции не могут оказать такого воздействия на формирование по-
нятий об удельном весе и силе, как самостоятельное лаборатор-
ное изучение.этих вопросов учащимися.
Второй особенностью темы является значительное количество
различного рода вычислений, предпринимаемых, главным обра-
зом, в тренировочных целях. Поэтому преподавателю надо осте-
регаться, чтобы физика не превратилась в арифметику; чтобы
этого избежать, условия задач не должны быть отвлечёнными,
но должны относиться к каким-либо конкретным вопросам быта,
физики или техники.
Особого внимания заслуживает первое ознакомление с запи-
сями наименования единиц измерений, чтобы при всём последу-
ющем изучении курса физики неукоснительно сохранять приня-
тую систему записей мер. Немалое значение имеет также озна-
комление с расчётами по вопросу об удельном весе; поэтому
решению задач на эту тему приходится уделять серьёзное вни-
мание, тем более, что учащиеся впервые могут быть ознакомлены
с применением формул, как метода сокращённых (буквенных)
обозначений наименований величин и с производством действий
при буквенных выражениях.
Крупнейшее методическое затруднение возникает вследствие
отсутствия введения понятия о массе и, в частности, — разгра-
ничения понятий «масса» и «вес». В существовавших програм-
мах первого концентра физики не вводилось понятия о массе
и под одним термином «вес» подразумевались как масса, так
и сила тяжести. Вследствие понимания под термином «вес» то
силы тяжести, то массы обнаруживались в научном отношении
следующие недоразумения:
1) Перед изучением единиц и измерением веса давалось
понятие о силе тяжести вплоть до определения по этой силе вер-
тикальных и горизонтальных направлений (см. программы
1943—1948 гг.). Измерение же веса производилось на рычажных
весах, т. е. приборе, служащем собственно для сравнения масс
тела и гирь или, другими словами, для измерения массы тела,
но отнюдь не действующей на тело силы тяжести.
2) Допуская, что рычажные весы, как и динамометр, измеряют
не массу тела, а силу тяжести, наименования единиц веса запи-
сывали согласно стандарту как единиц силы, т. е. Г и кГ, а не
единиц массы, т. е. г и кг. Подобные записи не могли вызывать
особых возражений при изучении первоначальных сведений по
механике; однако, эти записи являлись не только неуместными,
но и принципиально недопустимыми в учении о теплоте при ка-
лориметрических измерениях.
250
§ 66
3) Наиболее же существенный недостаток заключался в том,
что весомость веществ как бы отождествлялась учащимися
в ряде вопросов физики с совершенно иным понятием, именно:
с количеством вещества, являющимся в физике, как известно,
одним из важнейших первоначальных понятий.
В настоящее время в методике существуют две точки зрения
на вопрос о введении в первый концентр физики понятия о массе.
Одна из этих точек зрения, наиболее распространённая, отра-
жена в действующей ныне программе по физике (1947 г.), где
понятие о массе совсем не включено. Ряд же современных мето-
дистов и учителей, наоборот, считают, что вопрос о массе должен
быть поставлен и в посильной мере разрешён уже в первом кон-
цейтре. При этом одни из них предлагают дать понятие о массе
перед изложением веса, т. е. на первых уроках по физике в 6 клас-
се; другие же считают, что понятие о массе должно быть введено
в механике, после изучения явления инерции тел1.
Основное положение, проводимое сторонниками первой точки
зрения, отрицающими возможность введения понятия о массе,
сводится к следующим положениям:
1) Всякое суждение о чём-либо — о предмете, явлении,
величине и т. п. может создаваться только на основе изучения
признаков, характерных для определяемого объекта или понятия,
и только на основе такого суждения может возникнуть более или
менее точное и полное представление об определяемом. Такими
признаками для массы являются тяготение и инертность —
явления, изучаемые в первом концентре в такой незначительной
степени, что обоснование понятия о массе невозможно.
2) Понятие о массе является одним из сложнейших и мало
доступным не только для учащихся 6 и 7 классов, но трудно
усваивается даже учащимися 8 класса. Поэтому вопрос о массе
учащимися 6 и 7 классов может быть усвоен только чисто фор-
мально, и достигнутые результаты сведутся лишь к заучиванию
определений без понимания вопроса по существу.
3) Установление понятий о массе и весе заставляет применять
соответствующие им единицы для измерения и обозначения их.
В ряде случаев вопрос, как должна рассматриваться данная
физическая, величина — как масса или как вес, — является
не только непосильным для учеников 6 класса, но и далеко не
1 Характерно, что все заслуживающие внимание учебники начальной
физики, как старые, так и новые, определяют массу, как «меру инертности»
или «меру неподатливости тела», и понятие о ней устанавливают на основа-
нии именно закона инерции (см. А. В. Цингер, Начальная физика,
и Д. И. С а х а р о в, Физика для педучилищ). Для этих учебников харак-
терно также, что понятие о весе и его измерении вводится в самом начале
курса, и понятие веса (а не массы!) используется для изучения начальных
сведений из физики. Поскольку же изучение механики предваряет обычно
рассмотрение учения о теплоте, то принципиальных затруднений при изу-
чении последней не возникает.
§ 66
251
простым и для самого преподавателя. Поэтому в записях наиме-
нований мер возникает иногда неимоверная путаница, так как
естественно, что учащиеся не могут оценить значения различия
как между понятиями массы, так и тем более между записями
наименований соответствующих единиц.
Рекомендуемое сторонниками этой точки зрения решение
вопроса заключается в следующем: при обучении взвешиванию
следует довольствоваться имеющимся у учащихся понятием
о весе, создавшемся на основе жизненной практики, и запись
наименования вести через Г, вне зависимости от того, на чашеч-
ных1 или пружинных весах определялась величина. За единицу
веса килограмм принимать вес эталона без оговорки относительно
места измерения.
Веса 1 л и 1 см3 чистой воды при 4° считать соответственно
равными 1 кГ и 1 Г.
Наименования единиц удельного веса записывать согласно
Г кГ Т ~
принятому обозначению, т. е., например, Однако,
при изложении вопроса о калориметрических расчётах надо
вместо термина «вес» применять термин «количество вещества»
(воды, металла и т. п.) и запись наименований вести, поль-
зуясь единицей массы, сделав по этому поводу некоторое разъ-
яснение1 2.
Поскольку рассмотренная точка зрения находит себе вопло-
щение в действующей программе по физике (1947 г.), постольку
в дальнейшем в методических обзорах по темам программы она
положена в основу изложения.
Введение понятий о массе в программу первого концентра
физики явилось бы новшеством, предпринятым с целью ознаком-
ления учащихся с этим цервоначальным и важнейшим понятием,
позволяющим в значительной мере устранить указанные выше
противоречия. По мнению сторонников этой точки зрения, поня-
тие о массе может быть введено в самом начале курса 6 класса,
примерно следующим образом. При изложении не следует совер-
шенно намеренно торопиться с введением термина «масса», а тем
более начинать с введения обычного определения, что массой на-
зывается количество вещества в теле. Прежде всего на ряде при-
меров, хорошо известных учащимся из обиходной жизни, надо
показать, что количество вещества может быть больше или мень-
ше: Это тем более нетрудно сделать, что у учащихся по этому
вопросу имеются соответствующие жизненные представления.
Далее ставится вопрос о сравнении количеств веществ между
1 Действительно, на чашечных весах вес тела не может быть непосред-
ственно измерен, но результат измерения может послужить для определения
веса на основании соотношения p=mg.
2 См. Д. И. Сахаров, Физика для школ взрослых, § 86, стр. 88.
252
§ 56
собой, причём указывается, что это, вообще говоря, возможно
сделать для одинаковых веществ по объёму. После этого выяс-
няется невозможность сравнения по объёму масс из различных
веществ и указывается использование для этой цели весомости.
Наконец, учащихся знакомят с измерением количества вещества
при помощи рычажных весов и вводят определение единиц
массы, т. е. грамма и килограмма. При этом килограмм и грамм
определяются соответственно как количества вещества, равные
массе международного эталона или его 0,001 доли.
В дальнейшем изложении много правильнее, в связи с вве-
дением представления о массе, говорить не об удельном весе,
но о плотности. Однако, в первом концентре физики вполне воз-
можно поставить знак равенства между понятиями удельный
вес и плотность, пользуясь таким объединённым понятием «удель-
ный вес» для вычисления то силы тяжести, то массы (калори-
метрия).
Определение веса тела как силы тяжести производится обыч-
ным образом в разделе учения о силах. Однако, в связи с установ-
лением понятия о массе приходится ставить вопрос о различии
в понятиях «масса» и «вес». Поэтому нужно ознакомить учащих-
ся, что сила тяжести или вес одного и того же тела на полюсах
и на экваторе различны, в зависимости от расстояния до центра
Земли1. Учащиеся должны также узнать, что вес тела умень-
шается при подъёме его над земною поверхностью, т. е. при
удалении от центра Земли. Возможно также указать на величину
силы тяжести на Солнце и некоторых планетах. Эти знания по-
мимо оживления изложения отвлечённого вопроса о силах имеют
ещё большее общеобразовательное значение.
Таков один из вариантов введения и изложения вопроса
о массе; возможны и иные методические решения рассматривае-
мого этого же вопроса1 2.
Несомненно, что при таком изложении существо понятия
о массе останется всё же недостаточно вскрытым, и впоследствии
(во втором концентре) учащихся придётся много и долго «до-
учивать», но не «переучивать». Однако, учащиеся получат опре-
делённое представление об этом понятии и, главное, их мысль
с первых шагов изучения физики в одном из основных вопросов
о веществе получит правильную ориентировку.
В современной методике физики вопрос о возможности вве-
дения в первый концентр понятия о массе является не решён-
ным. Для его решения необходимы постановка опытного препо-
давания в школах, а также наличие соответствующего учебника
по физике.
1 Пример: разница в весе паровоза И. С. в Архангельске и в Ба-
туми.
2 См. Д. И. С а х а р о в, Физика для школ взрослых, изд. 8-е, 1940.
§ 57,1-3
253
§ 57. Вводная беседа к изучению физики
Демонстрационные опыты — см. т. II, § 25.
1. Содержание, а) Физика как одна из наук о природе, б) Со-
держание предмета физики (главные отделы физики), в) Понятие
о физических телах и явлениях, г) Значение физики для
техники, промышленности и военного дела.
2. Методические замечания. Первое занятие по физике носит
характер совершенно своеобразный и отличный от последую-
щего изложения курса. Основными задачами этого занятия яв-
ляются:
1) Выяснение по мере возможности содержания предмета
физики в смысле определения круга тех явлений природы, ко-
торые изучаются физикой.
2) Указание на значение физики для техники, промышлен-
ности и транспорта.
3) Введение понятий о физическом теле и физическом явле-
нии.
4) Первое ознакомление с тремя видами агрегатных состояний
веществ.
Вопрос об основных методах физики, наблюдении и опыте
для лучшего установления связи с последующим изложением
рекомендуется рассмотреть в качестве введения к изучению
измерений.
3. Физика как наука и её содержание. Несмотря на кажущуюся
простоту по своему содержанию, первое занятие заключает
в себе значительные методические затруднения. Основная при-
чина этих затруднений, помимо приведённых выше соображений,
лежит в необходимости в весьма короткое время дать понятие
о многочисленных и разнообразных вопросах и притом не только
«на словах», но и при посредстве опытов и демонстраций нагляд-
ных пособий. Затруднения встретятся ещё и потому, что на этих
занятиях преподаватель знакомится с классом; ученики же впер-
вые знакомятся и с физикой и с учителем. Поэтому от препода-
вателя требуется особо основательная подготовка к этому заня-
тию, чтобы в короткое' время (1 учебный час) выявить по данным
вопросам всё наиболее существенное, не вдаваясь в излишние
подробности. При изложении надо буквально экономить каждое
слово и ограничиться только действительно необходимыми и
заранее тщательно подготовленными опытами.
Пытаться дать краткое, но точное определение физики, тем
более в школе-семилетке,— дело безнадёжное и, больше того,
ненужное (§ 1). Действительно, если бы даже определение физики
было возможно, то оно являлось бы чисто формальным и во вся-
ком случае недоступным для понимания учащимися 6 класса.
Поэтому задача, стоящая перед преподавателем, может быть све-
254
§ 57,3
дена к выяснению учащимся круга тех явлений природы, кото-
рые изучаются физикой, и особенности её метода. Вполне воз-
можно при первом ознакомлении с физикой поставить вопрос
об разграничении явлений природы, изучаемых физикой и хи-
мией, воспользовавшись признаком изменения или сохранения
состава вещества1. Это тем более допустимо, что в первом кон-
центре физики вопросы о структуре вещества не рассматривают-
ся. Представление об изменении или, наоборот, сохранении
состава вещества при явлениях даётся учащимся на типичных
опытах. Показав какие-либо простые химические опыты, напри-
мер, сжигание бумажки и реакцию между цинком и кислотой
с выделением водорода (зажечь!), следует сосредоточить внима-
ние на том, что в данцых явлениях происходит изменение состава
Рис. 121. Магнит извлекает железо
из смеси с серой и не притягивает
сернистое железо.
Смесь серы Сернистое
и железных опилок железо
вещества. В частности, весьма
полезен опыт, показывающий
изменение физических свойств
при химическом соединении
железа и серы (рис. 121). Да-
лее показывают такие физиче-
ские опыты, из которых стано-
вилось бы совершенно очевид-
ным, что вещество в результате
явления не испытывает хими-
ческих .превращений. Ставя
перед собой эту задачу, надо
одновременно решить и другую.
Именно, показать ряд опытов
из различных областей фи-
зики, т. е. из механики, теплоты, электричества, акустики и оп-
тики, чтобы дать понятие о всех типичных видах физических
явлений. Каждый из опытов должен быть возможно прост и до-
ступен для учащихся и, кроме того, характерен для соответ-
ствующего раздела физики. Надо показать, что физика изучает
движение тел, а также явления теплоты, электричества, звука
и света (см. т. II, § 25).
Таким образом, в процессе решения вопроса об разграни-
чении физики и химии учащиеся получат конкретные представ-
ления о круге явлений природы, изучаемых физикой, и об основ-
ном её методе (экспериментальном). 1
Нельзя ограничиваться лишь показом опытов; совершенно
необходимо, кроме них, привести ряд примеров из физических
и химических явлений, хорошо известных учащимся из их по-
вседневной жизни. Однако, опытов должно быть показано до-
статочно, и они должны быть выразительны.
1 Вопрос об этом приходится ставить не в силу принципиальных сооб-
ражений, а потому, что в семилетней школе изучается химия.
§ 57,4—5
255
4. Понятия о физических телах и явлениях. Как при демон-
страциях, так и при рассмотрении примеров внимание учащихся
обращается на то, что во всех явлениях непременно участвуют
те или другие тела. На основе этого факта вводится понятие
о физических телах и явлениях. Было бы неправильно и не нужно
тотчас же после первого занятия по физике добиваться от учащих-
ся запоминания каких-либо формальных фраз, например:
«В физике всякий предмет, действующий на наши органы чув-
ств, называется физическим телом». Такие фразы малодоступны
пониманию учащихся 6 класса в силу своей отвлечённости.
Можно удовлетвориться, когда учащийся в ответ на вопрос «Что
такое физическое тело?» приводит примеры физических тел и
притом не только твёрдых и жидких, но и газов. При введе-
нии понятия о физическом теле приходится выяснить, что такое
вещество. При этом различие понятий «тело» и «вещество» уста-
навливают опять-таки на ряде примеров (полено— сосна, колба —
стекло, свечка — парафин и т. п.). Определение, что «вещество
есть то, из чего состоят тела», лишь разъясняется, но не предла-
гается для обязательного заучивания учащимися. Точно так же
нет надобности добиваться запоминания определения физиче-
ских явлений — «как изменений, происходящих с физическими
телами». Преподаватель может считать свою задачу выполнен-
ной, если учащийся станет приводить цримеры физических
явлений. Чем многочисленней и проще или обыденней будут эти
примеры, тем ближе к уяснению понятия «явление» окажется
учащийся.
Однако, из всего сказанного отнюдь не следует, что здесь
и в дальнейшем надлежит отказаться от усвоения точного опре-
деления понятий. Процесс формирования понятий сложен и дли-
телен. Понятие может создаться лишь постепенно, в результате
многочисленных наблюдений и сопоставлений, а не на основании
только нескольких фраз или фактов. Поэтому к формированию
понятий и их определению следует идти через рассмотрение
фактов, добиваясь в первую очередь понимания не всегда точно
выражаемого словесно, а затем уже добиваться усвоения точных
определений (§ 8, 2).
Точную формулировку определений «тело», «вещество»
и «явление» надлежит потребовать от учеников в дальнейшем,
примерно к окончанию прохождения раздела: «Измерения».
5. Понятие об агрегатных состояниях тел. Поскольку вво-
дится понятие о физическом теле, постольку становится необ-
ходимым показать, что тела могут находиться в трёх различных
состояниях: твёрдом, жидком и газообразном, и при извест-
ных условиях переходить из одного состояния в другое. Клас-
сическим опытом для демонстрации такого явления является
плавление льда с доведением воды до кипения и получение пара.
Кроме того, показывают обратный процесс в только той его части,
256
§ 57,6—8
Рис. 122. Опыт, показывающий
превращение жидкости в пар и
пара в жидкость.
где пар при охлаждении вновь превращается в воду (рис. 122).
Никаких формальных определений свойств твёрдого, жидкого
и газообразного тела не даётся; учащиеся имеют об этих состоя-
ниях жизненные представления, чем можно удовлетвориться
на данном этапе изучения физики. Определения понятий «твёр-
дое тело», «жидкость» и «газ» вводятся впоследствии при изуче-
нии механических свойств тел.
6. Значение физики для техники, промышленности и воен-
ного дела. В заключительной части темы «Введение в изучение
физики» совершенно необходимо
на ряде достаточно ярких при-
меров, сопровождаемых демон-
страцией соответствующих на-
глядных пособий, выяснить зна-
чение физики для техники, про-
мышленности и военного дела.
Мало того, следует подчеркнуть
особо важное значение науки фи-
зики и её применение в нашей
стране социализма, где сами тру-
дящиеся являются хозяевами
своей жизни. Кроме чисто прак-
тического приложения физики,
нельзя оставить без освещения
вопрос о значении физики в деле
изучения природы и познания
мира, о значении физики для ми-
ровоззрения.
7. Наглядные пособия. При
рассказе о значении физики для
техники, военного дела и т. п.
демонстрируются стенные кар-
в классе, чтобы учащиеся могли
более детально познакомиться с содержанием их во время перемен.
Из наглядных учебных пособий для этой цели пригодны таблицы
распределения электрической энергии (рис. 38), гидро-электри-
ческая станция (рис. 36), внешний вид паровой машины и дви-
гателя. внутреннего сгорания (рис. 20 и 22) и т. п. Кроме того,
желательно изготовление двух-трёх таблиц-монтажей на темы:
виды транспорта (рис. 3), машины в военном деле, сельскохозяй-
ственные машины, машины в промышленности и т. п. с той целью,
чтобы учащимся можно было показать применение машин в раз-
личных отраслях техники (§ 19, 3). Желательно продемонстри-
ровать хотя бы несколько диапозитивов по тому же вопросу,
что вполне возможно сделать на внеклассных занятиях.
S. Задание на дом. Учащимся следует поручить написать
в тетради по несколько примеров физических тел и веществ,
тинки. Их
§ 58,1—3
257
из которых они состоят. Кроме того, им должно быть задано
приготовить ответы на вопросы: какие физические и химиче-
ские явления они наблюдают — при приготовлении пищи, за
чайным столом, по дороге из школы домой и т. п. При этом об-
думывание ответов на каждый из указанных вопросов следует
поручить не всему классу, а отдельным группам учащихся,
чтобы полученные ответы явились возможно более разнооб-
разными.
§ 58. Измерение длины, площади и объёма
Демонстрационные опыты и лабораторные работы—
см. т. 11, §§ 25 и 61—62.
Упрощенные приборы—см. т. III, § 28.
Рисунки и чертежи на уроках — см. т. IV, §§ 29—31.
1. Содержание: а) Наблюдение и опыт как основные методы
физики. Понятие об измерениях и их значении в науке, б) Све-
дения из истории развития мер измерений. Метрическая система,
в) Меры длины. Измерительные инструменты.* Правила пользо-
вания измерительными инструментами, г) Лабораторная работа:
Измерение длины, д) Меры площади и измерение её. Меры объёма
и измерение объёма тел правильной и неправильной формы,
е) Лабораторная работа: Измерение объёмов твёрдого тела,
и вместимости сосуда.
2. Методические замечания. Без отчётливого представления
об основных физических величинах — длина, объём, время,
вес — и изучения простейших способов их измерения дальней-
шее изучение физики является немыслимым. В результате про-
хождения этой и последующей темы должно быть достигнуто:
1) отчётливое знание метрической системы мер и уменье произ-
водить всякого рода вычисления с мерами, как превращение,
так и раздробление мер. 2) Практическое ознакомление с мето-
дами простейших физических измерений длины, поверхности,
объёма и веса. 3) Изучение правил обращения с измерительными
инструментами и применения их для измерения длин, площа-
дей, объёмов и веса.
Логическим переходом от изучения содержания предмета
физики к вопросу об измерениях является рассмотрение основ-
ных методов опытной науки — наблюдения и опыта. Отсюда
также вытекает, переход к выяснению значений измерений при
научных исследованиях и затем к конкретному изучению про-
стейших физических измерений.
3. Наблюдение и опыт. Вопрос о наблюдении и опыте, как
основном методе физики, и их значении в научных исследова-
ниях выясняют на примерах. Далее даётся представление о су-
ществовании различных физических величин и вводится понятие
об измерении, как сравнении измеряемой величины с другой,
17 Е. Н. Горячкин, том I
§ 58,4
258
----—---------------------------------1-------------------
условно принятой за единицу. При этом надо показать измерение
какой-либо линейкой расстояния между метками на классной
доске и* взвешивание тела, подобрав заранее вес его так, чтобы
он выражался целым числом одинаковых гирь или предметов
(например, металлических шариков) (см. т. II, § 25). При таких
измерениях длина линейки и вес одного предмета принимают
за условные единицы длины и веса. Прежде чем переходить
к изучению метрической системы мер, надо упомянуть об из-
мерении времени. Указывается, что единицей для измерения
времени в физике принята 1 секунда. Следует показать также
записи наименований единиц: сек., мин. и час.
4. Метрическая система мер. Изучение метрических мер
и действий с ними (раздробление и превращение) начинается
с первых классов начальной школы, и поэтому Эти вопросы
должны быть хорошо известны учащимся 6 класса. Однако
преподаватель физики должен проверить, насколько тверды
эти знания, и в случае неблагоприятного результата, привлекая
на помощь преподавателя математики, добиться совершенно
отчётливых знаний в этой области. Подготовка должна быть
признана удовлетворительной, если учащиеся знают меры —
длины, поверхности, объёма и веса и, кроме того, хорошо владеют
вычислительными навыками превращения и раздробления мер,
р также соотношениями между мерами длины и площади, длины
и объёма.
Значение метрической системы может быть выяснено только
после экскурса в историю развития мер. Учащимся надо прежде
всего показать, что развитие торговых отношений сначала в пре-
делах отдельных стран, а затем и международных выявило не-
удобство пользования различными многочисленными мерами
и притом произвольными (аршин, фут, локоть, туаз, русский
фунт, английский фунт и т. п.). Далее, приводя в пример англий-
скую или старую русскую систему мер, следует выяснить край-
нюю сложность превращения и раздробления мер при существо-
вавших отношениях: 1 фут=12 дюймов; 1 дюйм=10 линий;
1 пуд=40 фунтов; 1 фунт=^6 золотников и т. д.
Тогда можно смело говорить о значении метрической системы
как международной и «для всех времён, для всех народов»,
особо подчёркивая её удобства благодаря тому, что отношения
мер в этой системе равно или кратно 10.
Определения основных единиц метра и килограмма произ-
водятся через их эталоны. Эталоны определяются как образцо-
вые меры, хранящиеся в Международном бюро мер и весов
и имеющиеся у нас в СССР во Всесоюзном научно-исследователь-
ском институте метрологии (ВНИИМ) в Ленинграде и в некото-
рых странах в копиях. Учащимся предлагается запомнить, что
ь метр есть расстояние между штрихами, нанесёнными на линейке-
эталоне. Попутно следует указать, что метр примерно с большой
§ 58,5-6
259
точностью соответствует 0,000001 четверти земного меридиана1,
хотя это соотношение имеет лишь историческое значение. Вве-
дение производных единиц от метра затруднений не представ-
ляет. Особое внимание обращается на правильность записи наи-
менований мер согласно общесоюзному стандарту.
При рассказе о метрической системе преподаватель должен
выяснить, что деятельность комиссии по установлению мер и гран-
диозные измерения, предпринятые во время Французской ре-
волюции, представляют интереснейшую страницу из истории
науки и являют примеры самоотверженной работы учёных
(Араго, .Ц е л а м б р а), принимавших участие в этой
работе.
В заключение следует отметить, что введение метрической
системы в нашей стране являлось одним из первых мероприя-
тий советской власти (14 сентября 1918 г.).
5. Измерение длин. Показываются учащимся простейшие
инструменты для измерения длин: масштабная линейка, чер-
тёжная трёхгранная линейка, металлическая слесарная линейка
(см. т. II, рис. 462) и рулетки — матерчатая и стальная.
Важно обратить внимание учащихся на то, что при каждом
измерении неизбежна некоторая ошибка; при этом надо
научить их определять величину получаемой погрешности при
отсчётах. Особому рассмотрению подлежат ошибки при изме-
рениях, вызванные неуменьем правильно пользоваться инстру-
ментами. Проводя соответствующие демонстрации и применяя
толстую линейку (демонстрационный или торговый метр), выяс-
няют первым делом ошибку, зависящую от параллакса (см. т. II,
§ 25, 2 и рис. 154), а также другие виды ошибок. Попутно форму-
лируют правила измерений линейками (см. т. II, рис. 463),
изложенные в т. II, § 61, 4.
В заключение следует упомянуть о применении подсобных
приспособлений при измерении длин (угольники при измерении
диаметра шарика и длины карандаша) (см. т. II, рис. 464), а также
об измерении малых толщин в случае многих единообразных
предметов (диаметр проволоки), толщина бумаги (см. т. II,
рис. 465) и т. п.
Проведение лабораторной работы на измерение длин являет-
ся важнейшей частью рассматриваемого занятия. Цель работы
в усвоении правильных приёмов измерения линейками при
обязательном и точном соблюдении правил измерения (см. раздел 8
и т. II, § 61).
6. Измерение площадей. Вопрос об измерении площадей не
может отнять много времени, так как дело идёт лишь о напоми-
нании учащимся уже известного правила, что площадь прямо-
угольника равна произведению длины на ширину, и о повторе-
1 Меньше на 0,08 мм.
17*
260
§ 58,7
нии квадратных мер, а также превращения и раздробления по-
следних и соотношения их с мерами длины (см. т. IV, рис. 121
и 122). Кроме того, важно обратить внимание на правильность
знания учащимися наименования квадратных мер, вводя обо-
значения в виде: л2, см2 и т. п. (рис. 123).
В качестве упражнения полезно поручить учащимся опреде-
лить площади занимаемых ими комнат и в условиях сельской
школы — каких-либо площадей на местности (гектара, сотки).
О других конкретных заданиях по определению площадей —
см. раздел 10.
Рис. 123. Рисунок, полезный при изложении вопроса об
измерении площадей.
7. Измерение объёмов. Единицы для измерения объёмов,
вообще говоря, должны быть хорошо известны учащимся. Однако,
как вопрос об единицах, так и действиях с ними следует повто-
рить, а также показать способ записи наименований кубических
мер в сокращённом виде: м3, см3 и т. п. Практика показывает,
что учащимся много легче запомнить соотношения между куби-
ческими мерами не в виде чисел (1 лг3==1000000 см3,1 л =1000 см3
и т. п.), а в форме невыполненных действий (1 л!3=100 см х 100сл« х
Х100 см, 1л = 1 дл3=10 см X 10 сжхЮ см). Поэтому от уча-
щегося рекомендуется требовать определения кубического метра
как куба, у которого каждая сторона равна 100 см, и поэтому
объём кубического метра в сантиметрах равен пройзведению
100 cjfXlOO cjwxIOO см. Как показывает практика, значитель-
ную помощь при изучении измерения объёмов оказывает демон-
страция рисунка, подобного показанному на рисунке 124. Отчёт-
§ 58,8
261
ливое знание кубических мер (в том числе литра) и уменье про-
изводить действия с ними составляют необходимейшее условие
для успешного изучения вопроса об удельном весе. Особо нужно
отметить важность реального представления о величине куби-
ческих метра, дециметра и сантиметра (см. т. IV, рис. 125).
Определение объёма прямоугольного параллелепипеда и,
в частности, куба известно учащимся; однако, об этом им надо
напомнить. После этого переходят к ознакомлению со способами
измерения объёмов тел неправильной формы. Изучение устрой-
ства мензурки и отливного стакана, сопровождаемое соответ-
Рис. 124. Рисунок, помогающий правильному представлению об
измерении объёма.
ствующей демонстрацией, является введением к лабораторной
работе (см. т. II, рис. 473). При этом при рассказе о мензурке
учащимся следует сообщить правила отсчёта (см. т. II, рис. 471
и т. IV, рис. 126—129) и обращения с ней, изложенные в т. II,
§ 62. О тематике, методике и технике лабораторной работы —
см. раздел 8 и т. II, § 62.
8. Лабораторные работы. Изучение вопроса об измерениях
без сообщения учащимся соответствующих навыков, т. о. без
проведения лабораторных работ, совершенно невозможно.
Лабораторных работ по данной теме надо поставить две: одну —
на измерение длин и другую — на измерение объёмов тел
неправильной формы.
Наиболее рациональными являются измерения длины,
ширины и толщины брусочка с вычислением объёма, а также
нахождение отношения между длиной окружности и диаметром.
Если позволяет время, то желательно дать измерение малых
толщин. Измерение объёма производится для твёрдого тела как
ТАБЛИЦА МЕР
МЕРЫ ДЛИНЫ
МЕТР
КИЛОМЕТРАМ) = 1000 МЕТРАМ (м)
1 МЕТР (*) = 10 ДЕЦИМЕТРАМ (дм) 1 МЕТР (м) = 100 САНТИМЕТРАМ («Л
1 ДЕЦИМЕТР (дм) = 10 САНТИМЕТРАМ (см) 1 МЕТР (*) = 10ОО МИЛЛИМЕТРАМ («*)
1 САНТИМЕТР (см) = 10 МИЛЛИМЕТРАМ (мм)
МЕРЫ ПЛОЩАДЕЙ
1 КЗ. МЕТР (« м) = 100 КВ. ДЕЦИМЕТРАМ См» д*)
1 КВ. МЕТР (м м) = 10 000 КВ. САНТИМЕТРАМ (« от)
1 КВ. ДЕЦИМЕТР И дм) = 100 КВ. САНТИМЕТРАМ (л, с*)
1 КВ. КИЛОМЕТР (м /гм) = 100 ГЕКТАРАМ (М
1 ГЕКТАР (гд) = 100 АРАМ (д)
1 АР (д) = 100 КВ. МЕТРАМ (« м)
МЕРЫ ОБЪЁМА
1 КУБ. МЕТР (т *) = 1000 КУБ. ДЕЦИМЕТРАМ
1 КУБ. ДЕЦИМЕТР (л/4 д» = 1000 КУБ. САНТИМЕТРАМ
31
МЕРЫ ВЕСА
1 КИЛОГРАММ (<) = 10ОО ГРАММАМ (/)
1 ЦЕНТНЕР (д) = 100 КИЛОГРАММАМ АО
1 ТОННА (г) = 1000 КИЛОГРАММАМ (Л)
Рис. 125. Стенная картина: «Метрическая система мер».
5 58,9—10
263
Рис. 126. Изготовление кубического метра,
выполняемого из проволок, скреплённых
на углах картофелинами.
•с одной мензуркой, так и с применением отливного стакана.
Необходимо также, чтобы учащиеся научились измерять вме-
стимость сосудов. При проведении работ следует неукоснительно
требовать соблюдения правил измерения (смм т. II, рис. 463
и 471). Подробные указания о тематике, методике и технике ра-
бот — см. т. II, § 62.
9. Наглядные пособия. Кроме общеизвестной картины: «Мет-
рическая система» (рис.
125), важно показать
прежде всего кубиче-
ский дециметр, разде-
лённый на его поверх-
ностях на квадратные
сантиметры. Ещё по-
лезнее оказывается по-
добный куб, хотя бы
частично разбирающий-
ся на кубики объёмом
по одному кубическому
сантиметру.. Литр де-
монстрируется в двух
видах — куба и стан-
дартной кружки. Кро-
ме того, полезно пока-
зать стандартные бу-
тылки и стеклянные
консервные банки ём-
костью в 1 л и х/2 л.
Весьма желательна де-
монстрация модели ку-
бического метра, соби-
раемой из палочек,
скреплённых на углах
посредством вкалыва-
ния в крупные картофелины, свёклы или брюквы (рис. 126).
10. Задание на дом. В данной теме особо важное значение при-
обретают задания учащимся на дом, имеющие практический
характер.
Домашние занятия учащихся следует целиком использовать
для выработки у них представлений о действительных размерах
метра, дециметра и сантиметра. Практика показывает, что наи-
более рациональным является поручение учащимся изготовле-
ния дома мерной ленты (из бумаги) длиной в 1 м с делениями
на дециметры. Первый дециметр должен быть разделён на санти-
метры, а первый сантиметр — на миллиметры. Эти ленты по-
казываются учащимися преподавателю и после совместной
проверки по хорошей линейке возвращаются для использования.
264
§ 59,1—2'
Далее, учащимся должно быть предложено произвести измере-
ния каких-либо предметов, имеющих сравнительно одинаковую
«стандартную» величину (высоты столов и сидений стульев,
диаметры стаканов, блюдец, граммофонных пластинок и т. п.).
Наконец, дав учащимся понятие о значении приблизительных
измерений, можно поручить им выяснить длину их роста1, нор-
мального и максимального шагов, ступни и «четверти».
Для измерения площадей неправильной формы следует
указать способ нанесения площади на клетчатую бумагу и под-
счёта величины её путём счёта клеток (см. т. II, рис. 472). Так
как в классе нет времени для постановки такой работы, то её
нужно поручить учащимся выполнить дома, определяя поверх-
ности каких-либо плоских предметов, например, дна стакана,
листа дерева, площадей материка или острова, сведённых
с географической карты. Интересно также нахождение площади
опоры человеческой ноги, что впоследствии пригодится для
определения величины давления, оказываемого человеком на
прл или почву. Во всех вышеприведённых вариантах заданий
контуры площади вычерчиваются в тетради по физике, т. е.
оформляются как ответ на обычную задачу (рис. 80).
Для конкретизации представления о величине кубических
сантиметра и дециметра полезно поручить учащимся изготовить
дома из бумаги или картона соответствующих размеров кубики»
Кубический сантиметр можно вырезать из картофелины (см. т. II,
рис. 5, III). Из других различного рода возможных и важных
задач заслуживают внимания практические определения объёмов
стакана, ведра, суповой тарелки, ложек—столовой и чайной.
Эти задания особенно полезны, когда преподаватель не подска-
зывает заранее метода их решения.
§ 59. Измерение веса. Удельный вес
Демонстрационные опыты и лабораторные рабо-
ты — см. т. II, §§ 2£ и 63.
Упрощенные приборы—см. т. III, § 28.
Рисунки и чертежи на уроках — см. т. IV, § 32.
1. Содержание, а) Меры веса, б) Взвешивание и правила поль-
зования весами и разновесками, в) Лабораторная работа: Взве-
шивание. г) Связь между весом и объёмом для различных ве-
ществ. д) Удельный вес и его определение, е) Значение удель-
ного веса в технике, ж) Лабораторная работа: Определение удель-
ного веса твёрдых и жидких тел.
2. Методические замечания. В соответствии с существующей
программой и со сказанным в § 56, какого-либо определения
1 Интересно поручить учащимся найти разницу в их росте утром и
вечером.
§ 59,3
265
веса при изучении данной темы можно не давать и пользоваться
тем представлением, которое имеют о нём учащиеся из своей
жизненной практики. В результате изучения учащиеся должны
получить: твёрдые знания единиц веса, уменье превращать их
и раздроблять; представление об устройстве весов; усвоение
навыков обращения с весами и с разновесом и процесса взве-
шивания. Кроме того, необходимо, чтобы учащиеся научились
без затруднений вычислять вес воды по её объёму, пользуясь
свойствами единиц веса и объёма в метрической системе.
Если понятия о времени, длине, объёме и весе были уже из-
вестны учащимся до занятий физикой, то понятие об удельном
весе является для них совершенно новым. Поэтому на разъяс-
нение смысла удельного веса надо обратить серьёзное внимание,
лучше всего помогая усвоению егог посредством «исследователь-
ских» лабораторных занятий (§ 27, 2) и только постепенно под-
водя к его определению (раздел 4). Весьма важно также, чтобы
сведения об удельном весе оказались у учащихся связанными
с реальными представлениями о тех веществах, о которых идёт
речь. Поэтому совершенно необходимо, чтобы учащиеся позна-
комились с различными признаками веществ, буквально подер-
жав их в руках, а не только увидев на демонстрационном столе.
Лёгкость алюминия и тяжесть свинца и другие внешние их при-
знаки оцениваются лишь тогда, когда они непосредственно ощу-
щаются учащимися (см. т. II, рис. 474).
Кроме значения лабораторных работ, для данной темы ха-
рактерна роль задач на удельный вес, решаемых не столько
в тренировочных целях, сколько для лучшего выяснения самого
понятия об удельном весе и его значения для практических
целей.
3. Измерение веса. Меры веса, как правило, оказываются
хорошо известными учащимся; однако, их надо повторить. Кило-
грамм — основная единица метрической системы — опреде-
ляется как вес гири-эталона, хранящейся в Международном бюро
мер и весов.
Следует обратить особое внимание учащихся и заставить их
твёрдо усвоить, что веса воды при 4° в объёмах 1 ж3, 1 дм3 и 1 см3
соответственно равны 1 Г, 1 кГ и 1 Г. При этом приходится
указывать температурные условия (4°), ограничившись кратким
пояснением, что при температуре 4° в сосуды соответствующей
вместимости воды по весу войдёт наибольшее количество. Пол-
ное же объяснение этого явления должно быть сделано впослед-
ствии при изучении теплоты. Записи наименований мер в соот-
ветствии с изложенным выше следует давать в виде Т, кГ, Г
и мГ, т. е. в форме единиц силы.
Объяснение устройства весов, сопровождаемое соответ-
ствующей зарисовкой, сводится к выяснению назначения их от-
дельных частей, а также способов подвешивания чашек и опоры
266
§ 59,4
коромысла посредством призм. Для этого рекомендуется исполь-
зовать палочку, подвешенную на нитке, или рычаг Бакушин-
ского (см. т. II, рис. 476), сделав к нему две подвесные чашки,
а также показать в разобранном виде технические весы (см. т. II,
рис. 99). Полезно раздать на руки учащимся аптекарские весы
для изучения устройства подвесов чашек и коромысла (см. т. II,
рис. 95). Не вдаваясь в какие-либо подробности, необходимо
обратить внимание учащихся, что «плечи» весов делаются рав-
ными. Весы Беранже (см. т. II, рис. 97) показываются лишь
с внешней стороны, без объяснения их устройства. При ознаком-
лении с разновесом показываются различные типы гирь: чугун-
ные, керамические (см. т. II, рис. 101) и латунные (см. т. II,
рис. 100); для миллиграммового разновеса делается зарисовка
их типичной стандартной формы (см. т. IV, рис. 132). При изло-
жении правил взвешивания (см. т. II, § 63), что является особо
важным для подготовки к лабораторной работе, преподаватель
обязательно должен производить демонстрационное взвешива-
ние. О лабораторной работе — см. раздел 8 и т. II, § 63.
4. Понятие об удельном весе. Занятию, на котором вводится
понятие об удельном весе, лучше всего придать характер «ис-
следовательской» лабораторной работы. Преподаватель, пору-
чив учащимся произвести взвешивание тел одинакового объёма
(см. т. II, рис. 474), состоящих из различных веществ (металлов),
записывает на классной доске полученные результаты по форме
нижеприведённой таблицы. Сравнение полученных результатов
позволяет привести учащихся к самостоятельному заключению,
что в равных объёмах: 1) тела из одинакового вещества имеют
некоторый определённый для них вес; 2) тела из различных
веществ весят неодинаково. Особо важно обратить внимание
на первое положение, в то время как второе учащимся более
известно, вернее, более осмыслено ими из житейской практики.
Затем учащимся предлагается произвести определение объёмов
тел (мензуркой) и вычислить вес 1 куб. см определённого веще-
ства лучше для тел различного объёма. В результате записей
преподавателя на доске получается таблица следующей формы:
Вещество Вес тела Объём тела Вес 1 см3 вещества
Медь......................
Медь......................
Алюминий..................
Алюминий..................
На основании изучения полученных результатов вводится
понятие об удельном весе, которое можно определить так:
Вес 1 см3 вещества в граммах называется удельным весом.
§ 59,5
267
Характер арифметических действий, необходимых для вы-
числения удельного веса, записывается в виде соотношения:
хт „ вес тела
Удельный вес=----?.
объем
Тотчас же, производя примерное вычисление удельного веса,
знакомят учащихся с обозначением наименования единицы
и дают форму их записи в виде -^3-, разъясняя, что такое со-
отношение показывает произведённое действие.
Так, например:
„ вес тела 100 Г Q г Г
Удельный вес=----„ = .
объем 40 см3 см3 л
Прибегая к соответствующим диаграммам (раздел 10, рис. 42
и 127), производят изучение величин удельных весов для важ-
нейших веществ, применяемых в технике, а также известных
учащимся из бытовых условий. Особое внимание учащихся об-
р
ращается на то, что удельный вес воды равен 1 . Простыми
арифметическими действиями выясняют также, что если объём
взят в см3, дм3 и м3, то удельный вес окажется выраженным
соответственно в
Г кГ Т
см3 5 * * * 9 дм3 ’ м3
5. Вычисление веса и объёма. Введение правил вычисления
веса и объёма тел через их удельный вес, а также соответствую-
щих записей действий сначала словами, а затем в виде формул
затруднений обычно не представляет. Рациональнее всего это
сделать, предложив соответствующие задачи, и исходить из их
решения силами самих учащихся, вводя затем упомянутые пра-
вила. Сначала ставится вопрос о нахождении веса тела и раз-
рабатывается до конца, а затем — об определении объёма.
Вопросы о вычислении веса и объёма тел полезно соединить
с рассмотрением значения удельного веса в технике.
Введение буквенных обозначений Р, V и D, а также фор-
Р
мулы D = — возможно, однако, при том непременнейшем усло-
вии, чтобы это было сделано в момент, когда учащимся «надоест»
или, вернее, они «устанут» при решении задач производить пред-
варительную запись (§ 3,8, 2):
\ т вес
Уд. вес= -----
объем
Тогда можно натолкнуть их на мысль о сокращённых запи-
сях — о замене целых слов одной буквой, с чем учащиеся зна-
комы в жизни,— СССР, ВЛКСМ и т. д.; после этого просто
ввести обозначения Р, V и D; впоследствии формулы даются
268
§ 59,6—9
также для вычисления веса и объёма. Если формулы не были
введены по тем или иным соображениям, то это надо сделать
впоследствии — в конце года при повторении;
6. Значение удельного веса в технике. Наибольшее значение,
которое приобретает понятие об удельном весе в технике, за-
ключается в определении веса таких тел, которые не могут быть
взвешены непосредственно на весах, но объём которых может
быть измерен и вычислен. Вычисление веса мостов, зданий и дру-
гих сооружений по величине удельного веса и объёму — обыч-
ный технический расчёт. Суждение о веществе тела по удель-*
ному весу также применяется в технике. Наиболее интересным
для учащихся является обыкновенно пример определения ма-
териала (серебро или золото) царской короны, произведённое
Архимедом. Кроме того, заслуживает упоминания опре-
деление удельного веса молока для суждения о том, является ли
оно снятым или цельным. Решение вопроса об объёме тела непра-
вильной формы также находит себе применение в технике, хотя
такими расчётами пользуются сравнительно редко.
7. Исторические сведения. Учащихся следует осведомить,
что вопрос об удельном весе впервые возник у древнегреческого
учёного Архимеда и был блестяще резрешён им.
8. Лабораторные работы. При проведении лабораторной
работы на взвешивание следует обратить внимание на выпол-
нение учащимися правил взвешивания (см. т. II, § 63). Рекомен-
дуется произвести взвешивание сначала какого-либо сравнительно
тяжёлого предмета (100—200 Г), а затем лёгкого (кусочки кар-
тона и жести). Полезно поручить также произвести определение
среднего веса для многих (мелких) единообразных предметов,
например, спички, зерна, дробинки и т. п., через взвешивание
большого количества такого рода тел.
На определение удельного веса, кроме работы, указанной
выше в разделе 3, желательно дать учащимся измерение удель-
ного веса жидкости.
О тематике, технике и методике лабораторных работ — см.
т. II, § 63.
9. Задачи и задание на дом. Учащимся в классе и на дом
даются задачи обязательно с такими условиями, которые имели
бы реальное техническое или бытовое значение. Так, для расчёта
веса предлагаются следующие объекты: лцст меди или кровель-
ного железа, мраморные колонны или щит (доска), алюминиевая
чушка, вал от машины, деревянная доска (из той или другой
породы дерева), чугунная кухонная плита и т. п. Небезынте-
ресны расчёты веса керосина и масла, муки или зерна, песка
и т. п. по занимаемому ими объёму. К числу рекомендуемых
заданий на определение объёмов относится нахождение объёма
материалов (песка, зерна, кирпича), нагружаемых на грузовую
машину (lfb Т, 3 Т т Ь Т) или железнодорожный вагон (16 Т
§ 69.9
269
и 20 Т). Для быта имеют значение вопросы об объёме посуды
для определённых весов жидкостей (масло, керосин). Задачи на
вычисление толщины слоёв по данному весу вещества (песок
на дорожках, полуда и оцинковка на листах железа) вполне
доступны для решения, т&к как содержат простые арифметиче-
ские вычисления. Задачи же на вычисление объёмов полостей
^Ъельныи ёес zjcudkoc глеи
Рис. 127. Диаграмма удельных весов жидкостей, изготовленная учащимися.
или «пустот» внутри отливок по общему и удельному весам тре-
буют весьма развитого соображения и поэтому будут решены не
всеми, а только сильнейшими учащимися. Для задач, содержа-
щих несколько последовательных вычислений, надо требовать
записи вопросов, объясняющих действия. При проверке следует
обращать особое внимание на правильность записи единиц.
Кроме задач на вычисление, учащимся нужно поручить выпол-
270
§ 59,10—11;§ 60,1—2
нить дома в тетрадях по одной из диаграмм типа, указанно-
го в разделе 10, на основании табличных данных. Выполнение
диаграмм будет способствовать представлению об относитель-
ной величине удельных весов и объёмов веществ одинакового
веса.
10. Наглядные пособия. При изучении удельного веса важ-
нейшее значение приобретают диаграммы для сравнения вели-
чин удельных весов (рис. 42, 43 и 127). Нет никакой необходи-
мости строить диаграмму для значительного количества веществ;
надо ограничиться данными для тех из них, применение которых
имеет наибольшее значение. Однако, нельзя обойтись без упо-
минания о платине, вольфраме, золоте, как наиболее «тяжёлых»
веществах, и об алюмициево-магниевых сплавах (электрон),
как наиболее лёгких металлах.
Рационально изготовление нескольких диаграмм:
1) Жидкости: бензин, спирт, керосин, масло, вода, на-
сыщенный раствор соли в воде, серная кислота и ртуть.
Г
2) Твёрдые телас удельным весом, меньшим 1 :
пробка, лёгкое дерево (ель, липа, осина, сосна), берёза, дуб,
лёд, вода.
3) Металлы: алюминий, дюралюминий, чугун, цинк,
олово, железо, латунь, медь, свинец, ртуть, вольфрам, золото,
платина.
11. Внеклассные занятия. Во вновь организованном физи-
ческом кружке рекомендуется произвести изготовление настен-
ных диаграмм удельных весов. Если ставить лабораторную*
работу, то необходимо, чтобы она являлась отнюдь не повто-
рением проделанной в классе работы, а содержала бы в себе
осложнения, требующие соображения для нахождения искомого
результата. Так, например, возможно провести лабораторную
работу по определению объёма воздуха внутри полости какого-
либо тела, например, мяча, полого металлического шарика,
пробки от графина и т. п.
§ 60. Силы и их измерение
Демонстрационные опыты и лабораторные рабо-
ты— см. т. II, §§ 26 и 64.
Упрощенные приборы — см. г. III, § 29.
Рисунки и чертежи на уроках — см. т. IV, § 33.
1. Содержание: а) Понятие о силах, б) Сила тяжести, в) Вер-
тикальное и горизонтальное направления, г) Отвес, ватерпас
и их применения, д) Упругая сила. Пружинный динамометр,
е) Измерение различных сил. ж) Графическое изображение сил.
2. Методические замечания. Поскольку сила есть причина,
изменяющая направление или величину скорости движения,
s 60,3
271
постольку полное понятие о силе может быть введено только при
изучении движения, т. е. механики. Однако, при рассмотрении
свойств твёрдого, жидкого и газообразного тел совершенно не
представляется возможным обойтись без применения понятия
о силе. Таким образом, приходится вводить понятие о силах
и способах измерения их величин перед изучением свойств
тел, заранее зная, что это удастся сделать только в первом при-
ближении. Впоследствии при изучении закона инерции понятие
о силе может быть несколько уточнено.
Так как при последующем изучении свойств тел основным
вопросом является весовое давление со всеми вытекающими
отсюда следствиями, то изучение сил сводится, главным образом,
к рассмотрению силы тяжести. Однако, в результате изучения
темы учащиеся должны узнать, что хотя природа сил может
быть различна, тем не менее всякую силу можно измерить дина-
мометром и сравнить о весом. Они должны твёрдо усвоить, что
силы характеризуются не только известной величиной, но и на-
правлением действия, а также точкой приложения. Кроме того,
необходимо, чтобы учащиеся умцли изображать силы графиче-
ски. Наконец, в связи с рассмотрением силы тяжести надо уточ-
нить вопрос о горизонтальном и вертикальном направлениях
и выяснить значение определения этих направлений. Приобре-
тение навыков измерения силы с помощью динамометра и поль-
зования отвесом следует считать обязательным.
3. Понятие о силах. Понятие о силе приходится вводить,
основываясь на жизненных представлениях учащихся. Факты,
знанием которых располагают учащиеся и на основании которых
можно вводить понятие о силе, бывают двух видов. С одной сто-
роны, из своего повседневного опыта учащиеся знают, что для
изгибания, сжатия, растяжения тела (т. е. для его деформиро-
вания) или его разрушения необходимо воздействовать силой.
С другой стороны, учащимся хорошо известно, что для приве-
дения тела в движение (бросить камень, повезти санки или те-
лежку, сдвинуть с места шкап и т. п.) или, наоборот, для затор-
маживания движущегося тела (остановить качающиеся качели,
катящийся футбольный мяч и т. п.) нужно подействовать силой.
На разборе подобных примеров нужно установить признаки,
по которым можно судить о наличии силы. Такими признаками
будут: изменение формы тела или разрушение тела; возникно-
вение движения; «прекращение движения». Нет надобности да-
вать точное определение понятия силы; важнее, чтобы учащиеся
могли приводить разнообразные примеры проявления дейст-
вия сил.
Установив признаки действия силы, надо познакомить уча-
щихся с различными видами сил. Учащиеся, исходя из своих
жизненных представлений, под термином «сила» подразумевают,
главным образом, свою мышечную силу. Они не затрудняются
272
§ 60,4
также отнести тягу, создаваемую каким-либо двигателем (лошадь,
паровоз, трактор и т. п.), к категории сил. Показав какую-
либо заводную игрушку (рис. 23) и мяч, надо ввести понятие
об упругой силе. Небесполезно продемонстрировать также
Рис. 128. I и II.
Демонстрация из-
гибов, вызываемых
силой тяжести.
притяжение магнитом железа (см. т. II, рис. 349) и наэлектри-
зованной палочкой уравновешенной линейки (рис. 109 и см. т. II,
рис. 299), как примеры действия магнитной и электрических сил.
В заключение необходимо разъяснить, что вес тела, или его
тяжесть, не что иное, как сила тяжести. Поэтому вместо слова
Рис. 129. Измерение силы тяги динамометром.
«вес» говорят: «сила тяжести». Надо привести не только примеры,
но и показать опыты, что, воздействуя весом одного тела на дру-
гое, можно последнее привести в движение (тележка, двигаемая
грузом), деформировать (изгиб линейки грузом) (рис. 128)
или разрушить (раздавливание хрупкого материала). Совершенно
необходимо объяснить, что сила тяжести вызывается притяже-
нием или тяготением тел к Земле.
4. Величина силы. Учащимся из повседневного опыта хорошо
известно, что силы могут быть различными по своей величине.
§ 60,5
273
Следовательно, нет надобности в определении, что такое вели-
чина силы, и нужно непосредственно перейти к изучению способа
измерения силы с помощью динамометра посредством единиц,
установленных для веса. Для ознакомления с принципом дей-
ствия динамометра проводят демонстрацию с растяжением пру-
жины при помощи подвешиваемых грузов и тем самым устанав-
ливают пропорциональность деформации и силы (см. т. II,
рис. 162). Однако, нет никакой надобности ни «
в строгой формулировке этого закона, ни тем I
более в названии закона именем Гука. Доста- I
точно выяснить, что деления на шкале динамо-
метра при увеличении нагрузок на одинаковую f
величину получаются равными.
Более полезным, чем демонстрация, оказы-
вается изучение данного вопроса путём прове- й
дения лабораторной работы «градуировка ди-
намометра», для чего используется динамометр К
Бакушинского (см. т. II, рис. 480), согласно ||
описанию, данному в т. II, § 64. После выясне- JI
ния принципа действия динамометра и его гра- Я
дуировки, воздействуя на динамометр рукой
и затем прокатывая тележку, показывают при-
менение его для измерения сил (рис. 129). И
Кроме динамометра Бакушинского, следует озна- ВуддвЛЯ
комить учащихся с устройством и действием ди-
намометров демонстрационного (см. т. II, рис.
105), школьного (см. т. II, рис. 103) и меди- ИИШШВПК
цинского силомера (рис. 130 и 131). Относительно
единиц для измерения сил надо указать, что
применяются те же единицы, что и для изме-
рения веса, и запись наименований их произво- Рис. 130. Изме-
дится таким' же образом, т. е. например Ренйе силы тя-
р р г ? г г жести при по-
и к* • мощи медицин-
Не только интересным, но весьма ^полезным ского силомера.
оказывается ознакомление учащихся с величи-
нами сил (нормальных), которые могут быть получены в раз-
личных случаях, например, силы тяги — человека, лошади,
трактора, паровоза и т. п. Показывают это при помощи за-
ранее заготовленной диаграммы.
5. Направление силы тяжести. Рассмотрение вопроса о на-
правлении сил, Так же как-и об их величине, не встречает затруд-
нений. На ряде примеров нетрудно установить, что силы могут
отличаться направлением своего действия (см. т. II, рис. 155).
Далее, важно выяснить, что мышечной силе, силе тяги двигателя
и др. можно придать любое направление, в то время как сила
тяжести всегда имеет строго определённое4 направление, именно
к центру Земли (см. т. II, рис. 156). Большую пользу обычно
18 Е. Н. Горячкин, том I
274
§ 60,5
приносит демонстрация картинки, подобной показанной на ри-
сунке 132.
Рис. 131. Медицинский силомер (I) и его устройство (II). При нажиме на
пружины АВ зубчатый сектор F заставляет поворачиваться шестерню Et
соединённую со стрелкой.
Понятие о точке приложения силы даётся на ряде простых
примеров (сцепной крюк, место воздействия на предмет рукой
и т. п.).
Вопросу о направлении силы тяжести уделяется особое вни-
мание, поскольку нахождение вертикального и горизонтального
Рис. 132. Картинка, полезная при
разъяснении вопроса о направлении
силы тяжести на Земле.
направлений имеет весьма
важное значение в строи-
тельной, а также лаборатор-
ной технике (см. т. II, рис.
157). Надо осведомить уча-
щихся, что сооружение фаб-
ричных труб, кладка стен
невозможны без периодиче-
ской проверки их вертикаль-
ности; наоборот, укладка
полов, выравнивание площа-
дей на местности, проведе-
ние железнодорожных ли-
шний, каналов и пр. требует
определения горизонтальных
направлений. Вертикальная
линия определяется как на-
правление действия силы
тяжести (см. т. II, рис. 156),
горизонтальная — как пря-
мая, образующая прямой
угол с вертикалью. Боль-
шое принципиальное зна-
чение имеет демонстрация,
§ 60,6
275
устанавливающая, что шарик под действием • своего веса
не скатывается с горизонтальной
ность воды горизонтальна (рис. 133).
Далее производятся демонстрации и
объяснение действия отвеса (см.
т. II, рис. 158), моделей плотничьего
ватерпаса и уровня (см. т. II, рис.
160 и 161), а также показывается
установка каких-либо объектов при
их помощи в вертикальном и горизон-
тальном направлениях Дем. т. II,
рис. 158, II). Если имеется время,
то весьма полезной оказывается ла-
бораторная работа поБакушинскому
(см. т. II, рис. 159), установка штан-
ги штатива или лучше палочки,
воткнутой в песок, по вертикали
и площадки (дощечки) в горизон-
тальной плоскости.
6. Графическое изображение сил.
Обучение графическому изображе-
нию сил является обязательным,
поскольку при дальнейшем изуче-
нии курса механики эти знания
Учащимся показывают изображение
плоскости и что поверх-
Рис. 133. Демонстрация вер-
тикального и горизонтального
направлений.
Рис. 134. Правильное и неправильное
изображения сил, приложенных к телу.
являются необходимыми,
сил с помощью стрелок,
обращая их внимание на
три характерных признака
силы: точку приложения,
направление и величину.
Рис. 135. Различные спосо-
бы изображения сил.
18*-
276
§ 60,7—8
В отношении силы тяжести учащимся обобщается, что точ-
ку её приложения следует изображать в «середине» тела, по
возможности учитывая вес его различных частей (рис. 134, II и
IV). Знакомя с графическим изображением сил, необходимо обра-
тить внимание на чёткое изображение точки приложения — в виде
жирной точки, а также на изображение острия стрелки (рис. 134,1
и III). В целях выделения силы на рисунках разрешается пользо-
ваться несколько вычурным её изображением
Рис. 136. Изображе-
ние силы и направле-
ния движения.
(рис. 135, I—IV). Вообще же силу всегда
следует изображать более толстой, чем
остальные линии рисунка (рис. 134, III и
IV). Для изображения величины силы уча-
щимся показывается применение масштаба
(рис. 135,V). Для выявления величины силы
там, где это представляется особо важным,
вполне возможно изображение сил способом,
показанным на рисунке 135, III. Недопус-
тимым является изображение сил тонкою
линией без точки приложения и с небрежно
показанным остриём (рис. 134, I и II).
Показывая графическое изображение
сил, следует попутно ввести условное
обозначение для направления разного рода
движения (механическое движение, направ-
ление тока и т. д.), прибегая к помощи
стрелки с оперением на конце, чтобы уча-
щиеся легко могли на зарисовках различать
изображения силы и движения по одному
внешнему виду (рис. 136). Вопрос о графи-
ческом изображении сил подробно рассмот-
рен в т. IV, § 33.
7. Лабораторные работы. Проведение
лабораторной работы для обучения измере-
ниям сил (силы тяги и веса) динамометром обязательно. Жела-
тельно, чтобы учащиеся произвели градуировку шкалы дина-
мометра. Важно также научить пользоваться отвесом и произ-
водить установку площадки в горизонтальной плоскости, что
можно сделать во внеклассных занятиях. О тематике, методике
и технике лабораторных работ — см. т. II, § 64.
8. Задачи и задание на дом. На дом учащимся может быть
поручено изготовление отвеса из пломбы или пуговицы и проверка
с его помощью вертикальности расположения каких-либо пред-
метов (края шкапов, картин, наличников у дверей). Для про-
верки горизонтальности линий и площадок (крышка стола,
подоконник и т. п.) следует показать учащимся изготовление
угольника из бумаги и применение отвеса по Бакушинскому
(см. т. II, рис. 159, I и II).
277
В качестве упражнения на изображение сил могут быть пред-
ложены задачи на построение двух или нескольких сил, дей-
ствующих под некоторыми углами и имеющими определённую
величину. Учащиеся, воспользовавшись транспортиром, должны
выполнить чертёж в своей тетрадке, изобразив силы в опреде-
лённом масштабе.
Глава пятнадцатая
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ОТДЕЛУ: СВОЙСТВА
ТВЁРДЫХ, ЖИДКИХ И ГАЗООБРАЗНЫХ ТЕЛ
§ 61. Содержание отдела
Темой «твёрдое тело» начинается ознакомление с основными
свойствами аггрегатных состояний тел, т. е. изучение основ
самой физики, так как тема «простейшие измерения» служила
лишь введением к этому и последующим отделам. Свойства
твёрдых, жидких и газообразных тел изучаются отдельно, но
таким образом, что основные свойства их сравниваются между
собой. Каждый из разделов начинается со сравнения таких
основных свойств, как объём, форма и весомость1, после чего рас-
сматриваются особые свойства, характерные для каждого из
трёх состояний вещества. Упругие свойства в некоторой мере
изучаются только по отношению к твёрдым телам и газам; для
жидкости они не рассматриваются вовсе. Вопрос об изменении
объёма тел под действием внешней силы оказывается важным
только для газов, так как в связи с объяснением работы воздуш-
ного насоса и др. приходится говорить о связи между давлением
газа и его объёмом. По отношению к твёрдым телам даются
самые общие представления о твёрдости, пластичности и хруп-
кости, по отношению к газам и жидкостям — о текучести. Основ-
ным же вопросом, которому в каждом из разделов уделяется
наибольшее внимание и на изучение которого отводится всё
время целиком, является весовое давление и следствия этого
давления. Давление твёрдого тела изучается, во-первых, для
подготовки к рассмотрению более сложного* вопроса о давлении
жидкости и газа и, во-вторых, поскольку вопрос о давлении твёр-
дого тела оказывается важным в технике, в том числе в строи-
тельной и военной, и в бытовых условиях. Вопрос о передаче
давления телами и закон Паскаля детально не рассматриваются;
на основе опыта даются общие представления о характере этой
передачи (передача во все стороны для жидкостей и газов).
В частности, изучение гидравлического пресса не производится.
1 Весомость — свойство, присущее всем трём состояниям, но суще-
ствование её для воздуха приходится доказывать.
278
§ 62
Давление жидкости на дно и стенки сосуда, зависящее от её
веса, рассматривается в неполном и несколько упрощенном виде;
независимость давления на дно от формы со'суда даётся как опыт-
ный факт. Горизонтальность свободной поверхности жидкости
и, в частности, закон сообщающихся сосудов изучаются без
объяснений по существу — на основании опыта. Из технических
применений рассматриваются устройства фонтана, водопровода,
шлюзов и т. п. Для ознакомления со способами измерения дав-
ления газов изучаются водяной и ртутный манометры. Изуче-
ние жидкости заканчивается введением закона Архимеда и вы-
яснением на основе его условий плавания тел. Из техниче-
ских применений рассматриваются вопросы о плавании судов,
подводной лодки, поплавков, используемых в военном деле,
и т. п.
В учении о газах изучается* атмосферное давление: история
его открытия, величина и измерение давления и изменение дав-
ления с высотой. Из измерительных приборов рассматриваются
барометры (ртутный и металлический), альтиметр и металли-
ческий манометр. Как было уже указано выше, ставится вопрос
о зависимости между давлением и объёмом газа; в связи с этим
учащихся знакомят с применением сжатых газов. Из техниче-
ских применений объясняются устройство и действие насосов —
водяных и воздушного. В заключение изучается закон Архи-
меда для газов. Приходится также давать общее представление
об удельном весе газов для объяснения принципа воздухопла-
вания и (впоследствии в теплоте) причины образования восхо-
дящих токов нагретого воздуха.
§ 62. Вводная беседа
Проведение вводной беседы (в течение 10—15 мин.) необхо-
димо, чтобы дать представление учащимся о круге вопросов,
подлежащих изучению, и возбудить интерес к ним. Внимание
учащихся обращают на то, что все окружающие нас тела нахо-
дятся в одном из трёх состояний — твёрдом, жидком и газооб-
разном. Далее на конкретных примерах, главным образом, из
области техники и быта, показывают важность изучения свойств
этих состояний. По отношению к твёрдому телу достаточно
убедительными окажутся примеры по строительной технике и
обработке металлов. Для жидкостей можно указать на всякого
рода гидротехнические сооружения и мореплавание, для газов—•
на различные применения сжатого газа и воздухоплавание.
Проведение беседы, поскольку в ней речь идёт, главным образом,
о вопросах техники, необходимо иллюстрировать соответствую-
щими диапозитивами или же проектированием картинок из
книг.
§ 63,1—2
279
§ 63. Свойства твёрдого тела. Давление
Демонстрационные опыты — см. т. II, §,27.
Упрощенные приборы — см. т. III, § 30.
Рисунки и чертежи на уроках — см. т. IV, § 34.
1. Содержание: а) Основные свойства твёрдого тела (объём
и форма), б) Упругость, пластичность, хрупкость, в) Изменение
формы твёрдого тела. Понятие о деформациях, г) Давление твёр-
дого тела. Сила давления и удельное давление, д) Роль давления
в технике, в военном деле и быту, е) Трактор и танк.
2. Методические замечания. Так как свойства твёрдого тела
изучаются путём рассмотрения результатов воздействия на него
сил, то этим самым обеспечивается преемственность данного
вопроса по отношению к сведениям о силах.
Тема состоит из двух основных частей — свойства твёрдого
тела и давление. Первая часть для изложения затруднений не
представит, если преподаватель, избегая излишних подробно-
стей и теоретизирования, выяснит на простых опытах основные
свойства твёрдого тела, деформируя, сплющивая и разрушая раз-
личные материалы.
Затруднения, возникающие при изучении явления давления,
прежде всего зависят от трудности этого понятия1. Под «давле-
нием» или «напряжением» понимают силу, равномерно распре-
делённую по площади, или отношение величин^силы к вели-
чине площади. Задача, стоящая перед преподавателем, заклю-
чается в том, чтобы выяснить учащимся физический смысл част-
ного, полученного в результате деления величин, имеющих
разные наименования. Очевидно, что в начале изучения физики
это можно сделать только в результате разбора ряда опытных
фактов. Эти факты должны дать ученикам возможность ис-
пользовать понятие давления для объяснения некоторых более
или менее ’парадоксальных, хотя и привычных явлений. На-
пример: почему по глубокому рыхлому снегу нельзя «ходить»
не проваливаясь и можно легко скользить на лыжах; почему
острым ножом можно резать дерево, а если нож затупился,
то это становится невозможным, и т. п. Обратив внимание уча-
щихся на эти характерные факты и показав ряд других на опыте,
можно выяснить связь «действия» силы с той площадью, на ко-
торую это действие распространяется. Прибегая каждый раз
к нахождению давления, мы получаем возможность рассчитывать
результат действия силы. После ряда примеров понятие этой осо-
бой, своеобразной величины «давления» станет более конкретным.
По отношению к понятию давления, более чем к какому-
либо другому, справедливо, чт<5 понятие усваивается только
в процессе $го применения.
1 Настоятельно рекомендуется обратиться по данному вопросу к книге
«Курс физики» под редакцией Ландсберга, Гостехиздат, 1944.
280
§63,3
Значительные затруднения вносит также терминология,
вернее, различное понимание термина «давление» в физике и в оби-
ходной речи. В обиходе под давлением разумеют рею ту силу,
с которой одно давящее тело действует на другое, т. е. собственно
силу давления. В физике же и в технике давление соответствует
величине, измеряемой силой, отнесённой к единице площади.
Поэтому и не только учащиеся, но и4 сам преподаватель до тех
пор, пока он не держится «настороже», нередко допускают
различное применение термина «давление», то употребляя его
правильно, то обозначая им силу давления. Затруднение исче-
зает при введении термина «удельное давление», что нужно
считать не только допустимым, но и желательным. Следует
иметь в виду, что термин «удельный» прилагается к величинам,
отнесённым к единицам — массы (удельная теплоёмкость,
удельный объём) или объёма (удельный вес и т. д.). Основное
возражение, которое делалось против введения такого термина,
заключается в том, что впоследствии «вставка лишнего слова
в часто употребляемый термин воздушного, парового и газового
давления без пользы усложняла бы речь1». Если признать такое
возражение заслуживающим внимания, то всё же для упроще-
ния изложения в учение о давлении твёрдого и жидкого тела надо
ввести термин удельное давление с тем, чтобы впоследствии при
изучении газов отбросить слово «удельное», предупредив уча-
щихся, что этсУ делается для упрощения речи. Поэтому наиболее
целесообразным в методическом отношении надо считать такое
применение терминов: 1) «давление» — по отношению к самому
явлению, без отношения к какой-либо величине, 2) «сила дав-
ления» — к величине всей давящей силы и 3) «удельное давле-
ние» — по отношению к величине силы, действующей на единицу
площади. Тогда впоследствии отождествление терминов «дав-
ление» и «удельное давление» не вызовет осложнений.
Площадка, на которую производится и рассчитывается дав-
ление, под влиянием его стремится двигаться по нормали к ней.
В этом смысле давление нормально к поверхности, понимание
чего является для учащихся далеко не простым. Поэтому надо
ограничиться рассмотрением лишь наиболее простых случаев,
когда опорой является горизонтальная плоскость, а силой дав-
ления — вес лежащего на ней тела.
3. Свойства твёрдого тела. О свойствах твёрдого тела надо
не столько рассказывать, сколько надо их показывать. Такие
основные свойства, как форма, объём и вес, хорошо известны
учащимся, так что об этом надо только напомнить им, чтобы упо-
рядочить их знания. Далее, демонстрируют образцы упругих
(резиновая нитка, стальная пружина), пластических (подогре-
тый парафин, сырая глина, пластелин) и хрупких тел (сахар,
1 И. И. Соколов, Методика физики.
§ 63,4
281
стекло) и показывают результат действия на них силы (см. т. II,
§ 27, 3). При этом выясняют, что после прекращения действия
силы упругое тело возвращается к своей прежней форме, пла-
стическое — сохраняет новую принятую форму, хрупкое — ока-
зывается разрушенным и рассыпается на части. Важно указать
учащимся, что каждый из материалов, пока сила не превзошла
известного предела, в той или иной мере упруг, что можно про-
демонстрировать, например, слегка сгибая длинную полоску
стекла (см. т. II, § 27, 3). В свою очередь упругий материал в ре-
зультате действия достаточно большой силы или не сможет вер-
нуться к прежней форме (остаточная деформация), или разрушится
(разрыв резиновой нитки, излом деревянной линейки). Полезно
также показать основные виды деформаций — растяжение
(см. т. II, рис. 162), сжатие (см. т. II, рис. 163), изгиб (рис. 128),
скручивание (рис. 137, I—IV). В заключение необходимо позна-
комить учащихся с использованием свойства упругости в пружи-
нах (часы, Мягкая мебель и т. п.) и специальном виде их—рессо-
рах, а также разного рода изделиях из каучука (резиновые ножки,
пояса, амортизаторы и т. п.). Использование пластических
свойств выясняется указаниями на художественную лепку,
изготовление посуды и кирпича, ковку в горячем и холодном
состояниях и т. п.
4. Понятие о силе давления и удельном давлении. Первона-
чальные сведения о давлении устанавливаются на основании
жизненных представлений учащихся. Обстоятельство, что одно
твёрдое тело своим весом оказывает давление на другое тело, на
которое оно опирается, хорошо известно учащимся. Убеждение
в существовании давления возникает у них на основании резуль-
тата действия давления, т. е. деформации или разрушения. Дей-
ствительно, каждый из учащихся не затруднится признать, что
образование следов от человеческих ног или экипажей, расплю-
щивание кусочка воска или разрушение сахара под каблуком —
следствия давления. К числу таких известных учащимся фактов
относятся также прогибы под действием веса человека доски,
перекинутой через яму или ручей, подушки или матраца и т. п.
Кроме того, понятие о давлении вырабатывается учащимися на
основании их ощущений.
Таким образом, установление первоначальных сведений о
давлении как некотором физическом явлении, сделанное на ос-
нове ряда приводимых примеров, затруднений не составит.
Следует лишь несколько расширить эти сведения, показав
учащимся, что причиной давления может явиться не только сила
тяжести, но и другие силы. Однако, при этом приходится
ограничиваться указанием лишь на механические силы, приводя
примеры с рукой, давящей на стену, и т. п. (см. т. IV, рис. 143—
145). После такой предварительной подготовки производится
введение понятия о давлении в его физическом смысле, т. е. в
Рис. 137. Опыты с резиновой трубкой (I), в* которую вколоты булавки, для
демонстрации основных видов деформаций: II— растяжение; III — кручение;
IV — изгиб.
IV
§ 63,4
283
соответствии со сказанным в разделе 2 выявляется существо по-
нятия, именно: связь «действия» силы с той площадью, на которую
это действие распространяется. Первым делом следует показать
учащимся, что при одинаковой площади опоры действие силы,
оказывающей давление, зависит от её величины. В это же время
устанавливают термин «сила давления».
После этого ставится вопрос о значении площади опоры;
суждение об этом производится на основании опытов со столиком
и др. (рис. 138 и см. т. IV, рис. 146 и 147), показывающих, что
одна и та же по своей величине сила давления может вызвать не-
одинаковые действия, различным образом деформируя или раз-
рушая материал, подвергающийся давлению (см. т. II, § 27).
Совместно с демонстрациями опытов приводится ряд жизнен-
вопросу: о лыжнике, ходящем по сне-
ных примеров по данному
говому покрову; досках и
гатях, настилаемых на до-
рогах в заболоченных ме-
стностях; о расширенных
основаниях на ножках
садовых скамеек; о зна-
чении дощечки, подклады-
ваемой на верёвочных
качелях, и т. п.
Как демонстрации, так
и примеры позволят вве-
сти понятие об удельном
давлении как о величине
силы, с которой одно-тело
Рис. 138. Опыт со столиком к вопросу о
значении площади опоры.
действует на единицу поверхности другого тела, и ввести пра-
вило для расчёта в виде:
сила давления
площадь опоры’
Удельное
давление =
т. е. показать, что удельное давление равно силе, делённой на
площадь, по которой эта сила распределяется. Следует обратить
особое внимание, чтобы знания учащихся не свелись лишь к на-
выкам вычисления. Важно, чтобы учащиеся поняли, что измене-
нием площади опоры и, следовательно, удельного, давления мож-
но в одних случаях избегнуть разрушения опоры и достигнуть
уменьшения деформации или же в других случаях, наоборот, по-
лучить увеличение деформации и разрушение. В этом отноше-
нии особенно полезными оказываются примеры, приведённые в
разделе 5.
Принимая во внимание сказанное в § 38,2 при решении задач,
впоследствии вводятся буквенные обозначения и формула, как
метод для сокращения записи порядка вычисления:
Р
P=-s-
284
§ 63,5
Следует обратить особое внимание правильную запись
наименований единиц, требуя при решении примерно такой за-
писи:
_ Р _ 1000 кГ ___^кГ
Р ~ S' 200 смг ~~см1'
После решения нескольких числовых примеров на вычисление
удельного давления вопрос расширяют и переходят к определению
силы давления и затем площади опоры. Формулы t
P = p.s и S=—
r р
сразу не даются; решение же производится на основании рассу-
ждений, чтобы сначала стал ясен физический смысл операций.
Подбор задач должен быть таким, чтобы они вооружали учащихся
навыками по вычислению, спо-
/ // собствовали разъяснению уча-
щимся значения вопроса о давле-
нии в технике, военном деле и
быту (см. раздел 7). В заклю-
чение рассматривают вопрос о
передаче давления твёрдыми те-
Рис. 139. Демонстрация, полез- лами, начав с наиболее простых
ная при рассмотрении вопроса случаев и затем постепенно и осто-
о давлении и о передаче давления, рожно усложняя их. Поэтому
сначала рассматривается случай
наложенных друг на друга тел (например, книг), и при расчётах
берётся их общий вес, и только потом ставится вопрос об удель-
ном давлении между ними (рис. 139, I и II).
5. Значение в технике, в военном деле и в быту. Применение
понятия давления весьма разнообразно и сравнительно много-
численно.
1) Строительное дело. Особое значение этот во-
прос имеет в строительном деле. Опытными исследованиями най-
дены величины допустимых нагрузок для различных строитель-
ных материалов и грунтов, являющихся нормами при расчё-
тах толщины стен зданий и площадей опоры фундаментов на грунт.
В соответствующих справочниках приведены также величины раз-
рушающих усилий при сдавливании материалов. Какому-либо
подробному изучению, а особенно запоминанию эти величины не
подлежат, но учащихся следует ознакомить с ними, применяя
цифровой материал в задачах, а также демонстрируя соответст-
вующую диаграмму. Неплохо, если учащиеся запишут в тетради
некоторые из этих данных в круглых числах. В строительном
деле для выполнения указанных норм приходится прибегать к
большей толщине стен в нижних этажах и к уширению фунда-
ментов (рис. 85). Небезынтересным является применение свай,
§ 63,5
285
забиваемых до опоры своими основаниями на достаточно проч-
ный грунт.1
2) Подпятники. Устройство всякого рода уширенных
фундаментов и подпятников у машин также является следствием
соблюдения норм нагрузки.
3) Инструмент. Прокалывание и резание требует, как
известно,, острого инструмента, тупой же для этого не годится
(см. т. IV, рис. 148). Действие острого инструмента объясняется
получением огромных по величине удельных давлений, ведущих
к разрушению материала, о чём следует поставить в известность
учащихся. Сравнительно значительная поверхность и округлён-
ность формы у всякого рода рукояток является также не случай-
ной.
4) Трактор. Особо важное значение имеет вопрос о наз-
начении широких колёс и гусениц у колёсных и гусеничных трак-
торов, делающих их вездеходами. Конструкция самого трактора
не рассматривается, за исключением устройства гусеницы (ве-
дущая шестерня, катки и т. д.) (см. т. IV, рис. 149). Учащихся *
необходимо осведомить, что первую машину на гусеничном
ходу, являющуюся прообразом современного трактора, построил
и продемонстрировал в 1880 г. в г. Вольске русский изобрета-
тель Ф. А. Блинов. После применения на своём тракторе па-
ровой машины (со старого парохода) и усовершенствования его
Ф. А. Блинов с успехом демонстрировал своё изобретение на
Нижегородской выставке. Однако, несмотря на награждение
его на выставке бронзовой медалью, ни частные предпринима-
тели, ни царское правительство не оказало ему материальной
поддержки, и замечательное изобретение Блинова поэтому не
получило практического применения1 2. При этом попутно надо
затронуть вопрос о назначении трактора и его роли в деле ма-
шинизации сельского хозяйства в нашей стране.
5) Т а н к. В целях ознакомления с военной техникой следует
осведомить учащихся об устройстве танков и самоходных орудий.
Материал по данному вопросу можно найти в книге: Внуков,
Физика и оборона страны. Идея «движущейся крепости» воз-
никла у русского изобретателя Пороховщикова до изо-
бретения танков англичанами. Пороховщиков разработал кон-
струкцию танка, но не получил должной поддержки от цар-
ского военного министерства.
6) Значение в быту. В условиях быта значение дав-
ления также оказывается немаловажным. К числу примеров,ко-
торые могут быть приведены из этой области, относятся:
а) Понятия «жёсткий» и «мягкий». Подушка, матрац, диван лег-
ко принимают форму опирающегося на них человеческого тела,
1 Примером таких сооружений служат Большой и Малый академиче-
ские театры в Москве.
2 См. газету «Известия» № 112 от 13 мая 1948 г.
286
§ 63,6-7
благодаря чему сила давления распределяется на значительную
площадь. При этом удельное давление не превосходит известных
пределов, и ощущение жёсткости отсутствует. Для лежащего че-
ловека не показался бы жёстким камень, углубления в котором
точно соответствуют формам его тела.
б) Форма мебели. Форма стульев, кресел является не
- случайной, а объясняется стремлением распределить силу дав-
ления йа большую площадь. Особенно характерной эта форма
оказывается у деревянных скамеек в садах и в вагонах трам-
ваев и пригородных электропоездов.
в) Напёрсток, назначение которого общеизвестно, и т. п.
6. Наглядные пособия. Важное значение имеет использова-
ние диаграммы, показывающей допустимые и разрушающие
нагрузки на различные строительные материалы и грунты. При
рассказе об устройстве трактора надо воспользоваться стенно!!
таблицей-картиной или продемонстрировать соответствующие диа-
позитивы. Материалы по военизации рекомендуется смонтировать
в виде таблицы фотомонтажа, для чего найдётся обильное коли-
чество иллюстраций из старых газет и журналов. Следует учесть
существование фильма «Вес и давление» (13 мин.), откуда и по-
казать отдельные фрагменты (рис. 53).
7. Задачи и задание на дом. Задачи по вопросу о давлении
весьма разнообразны и многочисленны по своему содержанию,
но по технике вычисления сводятся к трём типам, именно к при-
менению формул:
^ = 4; P = p.S- S = ^.
Согласно установке, приведённой выше в § 34, содержание
их далеко не безразлично, и каждая из них должна приводить
к расширению и углублению знаний о давлении.
Производят вычисление,удельных давлений для ноги человека
и лыж, гусениц трактора, гири, стоящей на полу, и т. п., чтобы
сравнить между собой эти величины. Вычисление удельных дав-
лений для инструментов (нож, бритва, иголка или шило) исполь-
зуется для выяснения значения натачивания.
При вычислении площади опоры полезно привести данные о
нормах давления для различных строительных материалов и
грунтов; тогда представится возможность, решая задачи, рас-
смотреть некоторые важные вопросы строительной техники (пре-
дельная толщина стен, уширение фундамента и т. п.).
Кроме задач вычислительного характера, следует предложить
учащимся, дать ответы на ряд задач-вопросов.- Несмотря на то
что ответы на все эти вопросы (сводящиеся к тому, зачем площадь
опоры у того или иного предмета или сооружения взята сравни-
тельно значительной) единообразны, постановка этих вопросов
крайне важна в целях ознакомления учащихся с рядом некоторых
§ 63,8; § 64,1—2
287
конструктивных особенностей, а также фактов, которые были
известны учащимся, но недостаточно ими осмыслены.
Внимания заслуживает задача о нахождении удельного дав-
ления, оказываемого стоящим человеком. Для этого учащемуся
в частности предлагается практически определить площадь своей
опоры.
8. Внеклассные мероприятия. В связи с вопросом о значении
давления в строительной технике весьма полезным оказывается,
в целях политехнизации знаний, ознакомление с конструкцией
различного типа зданий и используемыми для этого материалами.
Преподаватель может в неурочное время прочитать для учащихся
лекцию по данному вопросу, тем более, что вполне возможно по-
добрать иллюстративный материал для демонстрации при помощи
эпископа. Организация специальной экскурсии вряд ли рацио-
нальна; экскурсию можно провести позднее, когда демонстриру-
емые объекты (строительство здания, трактор, танк) могут быть
изучаемы не только по одному вопросу о давлении.
§ 64« Свойства жидкостей
Демонстрационные опыты и лабораторные 'рабо-
ты — см. т. II, §§ 28 и 63, 5.
Упрощенные приборы — см. т. III, § 31.
Рисунки и чертежи на уроках — см. т. IV, §§ 40—42.
1. Содержание: а) Основные свойства жидкостей, б) Свободная
поверхность жидкости, в) Передача давления жидкостью,
г) Весовое давление жидкости на дно и стенки сосуда, д) Расчёт
давления жидкости, е) Сообщающиеся сосудь^ и их применение
в технике, ж) Манометр.
2. Методические замечания. В данной теме изучается, глав-
ным образом, весовое давление жидкости на дно и стенки сосудов.
Рассмотрение закона Паскаля, т. е. передачи внешнего давления
жидкостью, является неизбежным, поскольку при изложении
вопроса о давлении тяжёлой жидкостью невозможно обойтись
без соответствующих объяснений. Однако, изучение этого закона
производится только на основе опытов; вопрос о гидравлической
машине не рассматривается, и расчёты не делаются.
Давление весомой жидкости на дно и стенки сосуда изучается
также на основе опытов. При этом учащихся необходимо позна-
комить с соответствующими расчётами. Вопрос о существовании
давления сверху вниз возможно поставить впоследствии — при
изучении закона Архимеда.
Весьма важно, чтобы учащиеся перед изучением темы повто-
рили вопрос об определении веса тела по его объёму и удельному
весу и умели вычислить силу давления и удельное давление для
колонны или столба по высоте, площади и удельному весу. Если
такая подготовка не будет проведена, то изучение вопроса о ве-
288
§ 64,3
личине давления жидкости сильно усложнится, так как при из-
ложении придётся отвлекать внимание на восстановление в па-
мяти указанного выше вопроса.
3. Основные свойства жидкостей. После проведения соответ-
ствующих демонстраций (см. т. II, § 28,2) и объяснений учащиеся
должны отчётливо представлять, что всякая жидкость обладает
определённым объёмом, но в отличие от твёрдого тела принимает
форму того сосуда, в который она налита. Объяснить это явление
можно удобоподвижностью частиц жидкости, показав, что сыпучие
тела (песок, крупа) обладают отчасти такими же свойствами. Удо-
боподвижностью объясняется также свойство, называемое те-
кучестью. Нет надобности, чтобы учащиеся запоминали какое-
Рис. 140. Опыт, объясняющий вопрос о возможности переливания жидкостей.
либо определение термина «текучесть»; надо на опыте обратить
их внимание, что жидкость способна вытекать из отверстий в со-
суде и растекаться по поверхности, если нет удерживающих её
преград. Полезно, но необязательно, указать, что жидкости мо-
гут отличаться друг от друга свойством, которое носит название
«вязкости». Это свойство выясняется путём сравнения стекания
с ложки или выливания из пузырька воды и какой-либо вязкой
жидкости, например, густого сахарного сиропа, глицерина, ка-
сторового масла и др.
К числу важных свойств жидкости относится, что свободная
поверхность её является горизонтальной плоскостью. Нельзя по-
лагаться на то, что это явление уже известно учащимся, и огра-
ничиваться одним напоминанием о его существовании без про-
ведения соответствующих опытов (см. т. II, рис. 165 и т. IV,
рис. 169). Необходимо дать также объяснение, что переливание
жидкостей из одного сосуда в другой возможно именно благодаря
этому свойству (рис. 140 и см. т. IV, рис. 170). В заключение
рассмотрения основных свойств жидкости возможно изложить
вопрос о сообщающихся сосудах и их применениях (раздел 6).
§ 64,4--5
289
4. Передача давления жидкостью. С помощью общеизвестного
опыта (с шаром Паскаля; см. т. II, рис. 172) необходимо выяснить
учащимся, что внешнее давление, производимое на поверхность
жидкости, передаётся ею в равной мере во все стороны. Для по-
яснения можно также привести числовой пример вроде следую-
щего: если изменить (например, увеличить) удельное давление
кГ
на поверхности на 1 см~ , то в жидкости везде, в любом месте
сосуда удельное давление на стенку изменится (например, уве-
кГ
личится) на 1 • см2 . Кроме того, необходимо объяснить, что по-
верхность всякого тела, помещённого внутри жидкости, станет
испытывать такое же удельное давление. Приведения подобных
числовых примеров надо требовать от учащихся при их ответах.
Необходимо также, чтобы учащиеся научились изображать пра-
вильно направление давления как на стенки и дно сосуда, так
и на помещённые в жидкость тела (см. т. IV*, рис. 144).
5. Давление жидкости на дно и стенки. Начиная изложение
вопроса, следует напомнить учащимся, что всякая жидкость
имеет вес. О том, что этот вес зависит от вещества и характери-
зуется величиной удельного веса, вспомнить надо позднее, чтобы в
данный момент не отвлекать внимания учащихся. Тогда, на осно-
вании сравнения с твёрдым телом, учащихся можно подвести
к предсказанию, что жидкость должна своим весом оказывать
давление на дно сосуда. После этого ставится соответствующий
опыт (см. т. *11, § 28, 4 и рис. 168), подтверждающий сделанное
заключение. На опыте доказывают также, что при увеличении
высоты уровня давление на дно возрастает, о чём можно, напри-
мер, судить по растяжению резиновой плёнки.
Не давая количественной оценки давлению, на дальнейших
опытах обнаруживают ещё следующие положения: 1) внутри жид-
кости существует давление (см. т. II, рис. 174 и 176); 2) жид-
кость оказывает давление не только на дно, но и на стенки (см.
т. II, рис. 169) и,3) давление возрастает с глубиной (см. т. II,
§ 28, 8). В заключение возможно продемонстрировать давление,
оказываемое жидкостью снизу вверх (см. т. II, рис. 177), что осо-
бенно важно в связи с предстоящим прохождением закона
Архимеда.
Таким образом, явление давления жидкости изучается сначала
с качественной стороны, .как особое свойство в каждой точке
тяжёлой жидкости, увеличивающееся с глубиной. Это способ-
ствует упрощению последующего изложения вопроса в его целом,
т. е. включая и количественную оценку. В заключение нужно
выяснить, что величина давления при прочих равных условиях
зависит от удельного веса жидкости, что послужит подготовкой
к дальнейшему.
19 Е. Н. Горячкин, том I
290
§ 64,6
6. Расчёты давления. К вопросу о величине давления на дно
сосуда лучше всего подойти в процессе решения числовых при-
меров — сначала только для воды, а затем и для других жидко-
стей. Для наглядности важно прибегнуть к моделям кубических
сантиметров, которые возможно
Рис. 141. Прибор, полярный при
расчётах давления жидкости на
дно сосуда.
накладывать колонкой друг на
друга, и к специальной модели (из
проволоки), которую опускают
внутрь сосуда (рис. 141). Тогда
учащимся значительно легче пред-
ставлять себе вертикальный
столбик жидкости, поскольку про-
волока ограничивает его края и
показывает деление его на кубиче-
ские сантиметры (рис. 142 и см.
т. IV, рис. 175). Пользуясь этими
пособиями, первым делом вы-
ясняют, что удельное давление
или давление на 1 см2 дна или
одного слоя на другой равно весу
вертикального столбика жидкости, высота которого равна рас-
стоянию от поверхностного уровня жидкости до дна сосуда.
Записывают это для памяти, например, так:
Удельное давление = весу вертик. столбика с основанием
в 1 кв. см.
Далее, прибегая к числовому примеру, последовательно,
по вопросам, вычисляют сначала объём столбика и затем его вес.
Таким образом, производят решение не-
скольких числовых примеров для воды и
других жидкостей. Цель работы надо счи-
тать вполне достигнутой, когда учащиеся
сознательно овладеют подобным рассужде-
нием. Нет надобности добиваться знания
соотношения в том конечном виде, в котором
он обычно приводится в учебниках физики:
уд. давление = высота X уд. вес. Следует
также научить учащихся подсчитывать че-
рез удельное давление ещё силу давления
на площадь дна сосуда.
Вопрос о давлении на дно и подсчёты
этого давления обычно не вызывают особых
затруднений у учащихся. Изучение же дав-
Рис. 142. Изображе-
ние столбика жидко-
ления на стенку представляет более сти.
сложную задачу. Поэтому особо оста-
навливают внимание учащихся, что давление на любом из
горизонтов жидкости равно весу вертикального столбика со-
ответствующей высоты (см. т. II, рис. 174 и 176). Если это будет
§ 64,7-10
291
ими понято, то отсюда логически вытекает не только решение
вопроса о величине давления на стенку, но и независимость дав-
ления от формы сосудов, что и подтверждается соответствующими
опытами (см. т. II, рис. 168, 169 и 173—177). При рассмотрении
вопроса о давлении на одном горизонтальном уровне придётся
обратиться к закону Паскаля и в случае надобности повторить
соответствующую демонстрацию. В заключение следует также
выяснить различие в давлении твёрдых тел и жидкости, сравнив
для примера давления стопки из книг и жидкости в сосудах ана-
логичной формы.
7. Сообщающиеся сосуды. Одинаковость уровня жидкости в
сообщающихся сосудах, вне зависимости от их формы, обнаружи-
вается на опытах (рис. 16 и 17 и см. т. II, рис. 166,1). При этом
весьма полезен опыт с разделением одного сосуда перегородкой
на два сообщающихся сосуда (рис. 17 и см. т. IV, рис. 171). В ча-
стности, полезно заготовить и применять бруски самой разнооб-
разной формы. После этого приводятся примеры применения со-
общающихся сосудов в бытовых условиях (чайник, лейка, водя-
ной затвор у канализационных труб) и в технике (фонтан, шлюзы,
водомерное стекло и т. п.) (см. т. IV, рис. 173 и 174). Наибольшего
внимания из применений заслуживает водопровод, устройство
которого рассматривается более подробно (см. т. IV, рис. 172).
8. Манометр. Изучение манометра производится на основании
закона сообщающихся сосудов. На опыте показывают, что при
давлении на поверхность жидкости в одном колене уровень её
в нём понижается, а в другом поднимается; разница этих уровней
будет тем больше, чем значительнее это давление (см. т. II, рис.
171 и 174 и т. IV, рис. 178). За меру давления принимают высоту
одного уровня над другим и на числовом примере показывают
смысл этой меры. С помощью манометров с различными жидко-
стями (вода и ртуть) демонстрируют, производя одинаковое дав-
ление, различие в величинах разности уровней и объясняют
это явление посредством соответствующего расчёта. Устройство
металлического манометра не описывается, так как его уместнее
рассмотреть в учении о газах и тогда упомянуть, что он оказывает-
ся пригодным и для измерения давления жидкости.
9. Применение в технике. В связи с вопросом о давлении жид-
кости полезно рассказать учащимся о водолазном деле и дать
понятие о батисфере, служащей для изучения жизни моря на боль-
ших глубинах. По вопросу о водопроводе даётся схема его устрой-
ства и называются его важнейшие части (водонапорный бак,
насос или насосная станция, сеть) (см. т. IV, рис. 172). В сельских
местностях полезнее рассмотреть схему небольшого домового во-
допровода.
10. Задачи и задание на дом. На дом учащимся поручается ре-
шение задач на расчёт давления жидкости, подобно решённым в
классе. Задачники и учебники содержат обычно значительное ко-
19*
292
§ 64,11—12; § 65,1—2
личество задач с условиями физического характера. В целях под-
готовки к вопросу о величине атмосферного давления полезно ре-
шить задачу о давлении в сосуде со ртутью на глубине в 76 см.
По отношению к манометру, чтобы учащиеся овладели отсчё-
том, надо потренировать их на этом, создавая на демонстрацион-
ном манометре различные давления. Необходимы также задачи
на перерасчёт водяного столба в ртутный и обратно, а также на
выражение давления в граммах на квадратный сантиметр.
11. Наглядные пособия. При рассказе о технических примене-
ниях желательно применение диапозитивов или эпископического
проектирования соответствующих рисунков из книг. Следует
учесть существование кинолент: «Давление, создаваемое весом
жидкости» (10 мин.); «Сообщающиеся сосуды» (13 мин.). Из этих
лент для урока полезны отдельные фрагменты. Целиком фильм
можно показать во внеурочное время.
12. Внеклассные занятия. На внеклассных занятиях в углуб-
ление сообщённых учащимся знаний полезно показать парадоксы:
сообщающиеся сосуды с двумя жидкостями, а также уравно-
вешивание веса человеческого тела столбиком воды (см. т. II,
рис. 173).
§ 65. Закон Архимеда для жидкостей
Демонстрационные опыты и лабораторные рабо-
ты — см. т. II, §29.
Упрощенные приборы — см. т. III, § 31.
Рисунки и чертежи на уроках — см. т. IV, § 46.
1. Содержание: а) Выталкивающая сила, б) Закон Архимеда,
в) Плавание, г) Лабораторная работа, д) Применение в технике:
плавание судов и подводной лодки, поплавки в военном деле.
2. Методические замечания. В программах закон Архимеда
обычно ставится в заключение отделов: «Жидкости и газы», что
предполагает введение его изучения одновременно и для жидко-
стей и для газов. Однако, иногда изложение его разделяют на
две части и изучают каждую из них отдельно в соответствующих
местах, т. е. после тем: «Весовое давление жидкости» и «Атмос-
ферное давление». В этом случае в заключение изучения закона
Архимеда следует особо подчеркнуть общность его как для жид-
костей, так и для газов.
Нередко утверждают, что закон Архимеда принадлежит к
числу наиболее трудных вопросов для понимания его учащимися
6 класса. Однако, это не так, если к установлению закона подойти
постепенно, расчленив изучение на отдельные части, рассмот-
рев его сначала с качественной стороны и только после этого в
количественном выражении. Для этого внимание учащихся преж-
де всего концентрируется на обнаружении выталкивающей силы,
затем на установлении её зависимости от объёма и от вещества
жидкости, но без точной количественной оценки. При первом кру-
§ 65,3—5
293
ге рассмотрения закона одним из важнейших является вопрос
о том, что величина выталкивающей силы не зависит от вещества
погружённого тела. Если после указанной подготовки перейти
к установлению на опыте количественного выражения закона,
то затруднения окажутся легко преодолимы.
3. Закон Архимеда. Методические указания относительно
вариантов изложения закона Архимеда приведены в §§ 12, 6—8
и 42, 4 (рис. 9—11).
Описание опытов см. т. II, § 29, рис. 177 и 181—183.
Рисунки на уроках (рис. 61) — см. т. IV, рис. 177, 194 и
195.
4. Плавание тел. Показав поведение в воде кусочков железа,
дерева, пробки и др., ставят вопрос так: почему одни тела пла-
вают, а другие тонут? Нетрудно выяснить учащимся, что на каж-
дое тело действуют две силы: одна — сила тяжести, тянущая
тело вниз, и другая — сила давления жидкости, выталкиваю-
щая тело вверх, что изображается для типичных случаев на со-
ответствующем чертеже (см. т. IV, рис. 196). Сравнивая величину
сил, учащиеся на основании чертежа смогут сами дать ответ,
что в одном случае тело потонет, а в другом станет подниматься
вверх, и с помощью преподавателя придут к выводу: если вы-
талкивающая сила больше веса тела, то тело всплывёт; если же
выталкивающая сила меньше веса тела, то тело потонет. Далее,
решают 2—3 задачи такого вида:
Потонет или всплывёт в воде тело, если оно весит аг и име-
ет объём b куб. см, для случаев ayb\ а^Ь иа=Ь1
Для лучшего уяснения этого рекомендуется постепенно
погружать в воду тело, подвешенное к динамометру (рис. 9,11).
По мере увеличения объёма погружённой части, выталкивающая
сила станет увеличиваться, и показания динамометра будут умень-
шаться. Тело будет плавать, если до полного погружения вы-
талкивающая сила станет равной весу, т. е. стрелка динамометра
укажет на нуль.
Далее, посредством опыта обращают внимание учащихся на
различную глубину погружения при плавании, например, де-
рева, льда, пробки и т. п. и, показывая опыт с плавающей про-
биркой (см. т. II, рис. 178), переходят к объяснению этого явле-
ния. Решение простых задач на определение глубины погружения
необязательно. В заключение рассматривается вопрос о пла-
вании полых тел, и, в частности, даётся объяснение плаванию
судов и вводится понятие об их водоизмещении (рис. 94).
5. Лабораторная работа. Настоятельно рекомендуется прове-
дение лабораторной работы по изучению плавания пробирки с
тарой в воде, налитой в мензурку (см. т. II, § 29, 3). Эта работа
в значительной мере способствует лучшему уяснению закона
Архимеда в его целом, а также вопросов о плавании тел и водо-
измещении.
294
§ 65,6—10; § 66,1
6. Ареометры. После проведения соответствующих демонстра-
ций объяснение действия ареометров (рис. 12) затруднений не
представляет (см. т. II, рис. 178 и 179). При изложении следует
указать специальные типы ареометров — лактометр (для молока)
и спиртометр. Желательно в классе дать ареометры учащимся
в руки, чтобы они могли ознакомиться с устройством шкал.
7. Применение в технике. Применения в технике настолько
многочисленны и разнообразны, что преподавателю приходится
отбирать для рассмотрения только наиболее важное, именно:
суда, подводная лодка, военные поплавки, плавание человека.
В связи с вопросом о судах надо осведомить учащихся о значении
торгового и военного флота для нашей страны. При объяснении
устройства и действия подводной лодки следует показать опыт
с картезианским водолазом (см. т. II, § 29, 9 и рис. 184).
8. Исторические сведения. В связи с законом Архимеда надо
дать сведения о жизни и трудах Архимеда; значительную
пользу принесёт также рассказ об обстоятельствах, якобы
приведших к открытию закона (§ 9,4). В связи с вопросом о су-
дах желательно указать на применение их со времён глубочайшей
древности и на эволюцию использования движущей силы на су-
дах от вёсел до пара и электричества.
9. Наглядные пособия. Тема в части технических применений
требует использования настенных картин, диапозитивов или
эпископического проектирования соответствующих рисунков из
книг. Желательно познакомить учащихся с внешним видом воен-
ных судов, в частности, подводной лодки и пароходов. Существует
фильм «На воде и под водой», из которого весьма полезны отдель-
ные фрагменты.
10. Внеклассные занятия. В кружке желательно провести
лабораторную работу — определение удельного веса твёрдого
или жидкого тела на основании закона Архимеда. Из вопросов
военной техники с учащимися можно разобрать устройство пло-
вучих и самодвижущихся мин. Значительный интерес представ-
ляет для учащихся вопрос о подъёме потонувших судов и, в част-
ности, работы Эпрона. Желателен показ художественных филь-
мов, указанных в § 49,2.
§ 66. Свойства газов
Демонстрационные опыты — см. т. II, §§30 и 31.
Упрощенные приборы—см. т. III, § 32.
Рисунки и чертежи на уроках — см. т. IV, §§ 43—46.
1. Содержание: а) Основные свойства газов, б) Понятие о со-
отношении между объёмом и давлением газа, в) Атмосферное дав-
ление и история его открытия, г) Величина атмосферного давле-
ния. д) Единицы для измерения давления, е) Изменяемость ат-
мосферного давления, ж) Барометры, з) Зависимость давления
§ 66.2—3
295
атмосферы от высоты, и) Альтиметр, к) Насосы — водяные и
воздушный.
2. Методические замечания. Если учащимся уже из жизнен-
ной практики в сущности хорошо известны свойства (форма, объём,
вес) жидких и твёрдых тел, то о газах они имеют только самые
общие и далеко не ясные представления. Поэтому первым делом
при изучении- газов следует рассмотреть их свойства, что пред-
ставит иногда значительные трудности ввиду отсутствия демон-
страционного эксперимента, при помощи которого просто и яс-
но обнаруживались бы некоторые свойства газов. Это усложне-
ние возникает, главным образом, по той причине, что бесцветные
газы невидимы. Помимо указанной причины, изучение свойств
газов важно ещё потому, что без отчётливого представления уча-
щимися о весомости и упругих свойствах нельзя дать объяснения
причины атмосферного давления и действия воздушного насоса
и барометра. Поэтому приходится не только осведомлять учащих-
ся о весомости газов, но и доказать им это на опыте, а также ввести
связь между объёмом газа и его давлением (закон Бойля-Мариот-
та), не пытаясь сколько-нибудь подробно изучить количествен-
ную сторону этого закона и, может быть, не называя его по имени.
Изучение атмосферного давления надо разбить на несколько
последовательно разбираемых вопросов: 1) опытное обнаружение
этого давления; 2) величина давления и установление единиц;
3) изменяемость давления и приборы для его измерения—баромет-
ры; 4) зависимость давления от высоты и значение этого давле-
ния. Попутно при рассмотрении каждого из вопросов указывают-
ся применения в технике и сообщаются сведения исторического
характера, которые здесь, помимо общеобразовательного зна-
чения, во многом способствуют улучшению методики преподава-
ния. Тема завершается изучением устройства воздушного насоса,
причём необходимо в самых общих чертах познакомить с приме-
нением его в современной технике.
Для данной темы характерно обилие эксперимента, который
может быть показан преподавателем, что способствует упроще-
нию и оживлению изложения.
3. Основные свойства газов. Понятие о газообразном состоя-
нии даётся на примерах посредством описания свойств, характер-
ных для этого состояния. Такими свойствами являются: отсутст-
вие определённой формы и объёма, весомость, упругость, -теку-
честь и, наконец, особое свойство, присущее только газообразно-
му состоянию, именно: 'стремление занять возможно больший
объём. То, что воздух есть вещество, заполняющее в сосуде всё
свободное пространство, не занятое другими телами, показывают
на опыте со стаканом, опускаемым в воду в опрокинутом виде,
а также посредством демонстрации вытеснения части воздуха
при помещении в стакан твёрдого тела (рис. 143) (см. т. II, § 30,
2 и т. IV, рис. 179). На основании этих опытов учащиеся убедятся,
296
§ 66,4
что газ занимает определённое «место» и таким образом занимает
известный объём. Отсутствие собственной формы у газа непосред-
ственно показать каким-либо способом нельзя; об этом можно
только рассказать. Текучесть газа следует демонстрировать при
помощи струи пара (тумана) или дыма (см. т. II, рис. 60), вытекаю-
щей из конца трубки. Осо-
бенно полезна демонстрация
с парами и газами в теневом
проектировании (рис. 144
и см. т. II, § 24). Необхо-
димо также осведомить уча-
щихся, что газ, ввиду его
текучести, можно заставить
перемещаться по трубам по-
добно воде. О вязкости га-
зов говорить не следует, по-
скольку этот вопрос оказы-
вается несущественным для
последующего изложения.
Вопрос о весомости и упругости газов приходится подвергать от-
дельному и более подробному изучению.
4. Упругость газа. Изменение объёма при всестороннем сжа-
тии твёрдых и жидких тел под действием внешних сил в началь-
ной физике может не рассматриваться; однако, по отношению
Рис. 144. Демонстрация в теневой проекции текучести паров эфира.
к газам исследование изменения объёма является необходимым.
Свойство газа, заключающееся в стремлении равномерно распре-
делиться по всему свободному пространству или, другими сло-
вами, в стремлении к беспредельному расширению, можно пока-
зать посредством опыта с резиновым мешочком, помещённым под
§ 66,4
297
колоколом воздушного насоса (см. т. II, рис. 219). Сжимаемость
газа под действием внешней силы и возвращение к прежнему
объёму после прекращения её действия нетрудно продемонст-
рировать при помощи сосуда с поршнем или без насоса посред-
ством картофельного пистолета (см. т. II, рис. 5,1). При этом на-
до выяснить следующие положения: 1) получить значительное
уменьшение объёма газа (в 2—3 раза) можно сравнительно легко;
2) сжатый газ стремится восстановить при уменьшении давления
Рис. 145. Рисунок, иллюстрирующий связь между объёмом газа и его
давлением.
свой прежний объём и 3) что давление газа возрастает при умень-
шении его объёма и наоборот. Большое значение при объясне-
ниях приобретают зарисовки, сделанные на основе рисунка 145,
где густотой точек характеризуется состояние газа (см. т. IV,
рис. 67). Принципиальное значение имеет аналогия со сжиманием
и растяжением пружины. В связи с вопросом о давлении выясняют
вопрос о передаче давлений газом и показывают соответствующий
опыт (см. т. II, рис. 172). В связи с законом Паскаля уместны
опыты с резиновым мешком, надуваемым ртом (см. т. II, рис. 190).
Вполне возможно на данном этапе изучения рассмотреть устрой-
ство металлического манометра, показывая действие его на моде-
ли (см. т. II, рис. 195, I и II), и ввести единицу для измерения
давления: 1 кГ на 1 кв. см и назвать её технической атмосферой.
298
§ 66,5—6
В целях иллюстрирования установленного свойства газа —
давления сжатого газа — надо привести несколько примеров
из области техники: пневматические шины у велосипедов и авто-
мобилей; удобства перевозки и хранения сжатых газов; пневма-
тический инструмент (молотки, свёрла, прессы и т. п.); пневма-
тический тормоз и др. Все эти применения указываются в самых
общих чертах, без объяснения устройства их конструкций. Из
области военного дела надо прежде всего обратить внимание уча-
щихся на то, что выбрасывание
Рис. 146. Устройство простейших
клапанов — кожаного (I) и металли-
ческого (II).
пуль и снарядов из дула проис-
ходит за счёт силы давления
газов, образующихся при сго-
рании заряда. Возможно также
упомянуть о пневматических
накатниках у орудий и движе-
нии самодвижущейся мины под
водой за счёт запаса сжатого
газа.
5. Вес воздуха. Учащиеся
обычно не уверены, что воздух
имеет вес. Жизненные наблю-
дения скорее опровергают весо-
мость у газов; чем доказывают
её существование. Поэтому
весомость воздуха надо дока-
зать на опыте. Для этого слу-
жит известный опыт со взвеши-
ванием воздуха (см. т. II, § 30,
7 и рис. 201). Если , время не
позволяет, возможно ограни-
читься качественным наблю-
дением опыта и, не производя
вычислений, сообщить учащим-
ся, что 1 л воздуха при обыч-
ных условиях, т. е. в том состоянии, в котором он находится
в атмосфере (при комнатной температуре), весит около 1,3 г.
Тотчас же следует сделать с учащимися подсчёт веса воздуха
в каком-либо помещении.
Введение понятия об удельном весе газов неизбежно для объя-
снения явления воздухоплавания; однако, это надо сделать не-
посредственно перед изложением этого вопроса.
6. Атмосферное давление. Водяные насосы. Введением к изу-
чению вопроса служит разъяснение преподавателя, что вокруг
Земли существует воздушная оболочка и что воздух, обладающий
весом, должен своим весом оказывать давление на поверхность
Земли. Далее, на ряде опытов доказывают существование этого
давления (продавливание стекла, прогиб плёнки^, магдебургские
полушария, фонтан в пустоте) (см. т. II, § 31 и рис. 214, 221 и 218).
§ 6g,7
299
Важное значение имеет демонстрация, что жидкость под-
нимается в трубке вслед за поршнем (см. т. II, рис. 202). При
этом учащимся должна быть разъяснена причина этого явления,
обусловленная давлением на свободную поверхность воды. Дан-
ный опыт предпринимается для подготовки к объяснению дей-
ствия водяных насосов — всасывающего и нагнетательного. Рас-
смотрение устройства насосов обычно не вызывает затруднений,
однако только при некоторых условиях (см. т. II, § 30, 8). К чис-
лу таких условий принадлежит прежде всего необходимость от-
Рис. 147. Картина: «Действие колодезного всасывающего водяного насоса».
дельно разъяснить учащимся устройство и действие клапана,
применяя для наглядности его модель или соответствующие ри-
сунки (рис. 146). Кроме торо, надо показать поясняющую карти-
ну, изготовленную своими силами заранее и изображающую фазы
работы насосов (рис. 147). Наконец, необходимо продемонстри-
ровать работу моделей насосов, сделанных из стекла (рис. 25 и
см. т. II, рис. 89—91).
О рисунках на уроках— см. т. IV, §§ 44,1 и 45,1 и 2 и
рис. 181, 182 и 190—192).
7. Величина атмосферного давления. К изучению темы об
атмосферном давлении можно подойти от истории открытия это-
го давления1. Ознакомление с историей вопроса объяснит уча-
1 Следует обратить внимание, что далеко не всё, изложенное по этому
вопросу в учебнике Фалеева и Пёрышкина (часть первая, § 63), верно.
300
§ 66,8—9
щимся, для какой цели Торичелли произвёл свой знамени-
тый опыт. О технике и методике этого опыта — см. т. II, § 30,9
и рис. 203 и 204. Формулировке результата опыта Торичелли на-
до придать такой вид: атмосферное давление уравновешивает столб
ртути высотой в 76 см, или величина атмосферного давления та-
кая же, как и величина давления столба ртути высотой в 76 см
(см. т. IV, рис. 183 и 189). Далее, производя расчеты, показы-
вают, что давление воздуха равно округлённо 1034^^ и что
столб воды, соответствующий давлению 76 см ртутного столба,
имеет высоту 10,34 м. В заключение решают задачи на определе-
ние силы давления на поверхность определённого тела и на пе-
ресчёты с различными единицами давления, подбирая задачи
физического содержания.
8. Измерение атмосферного давления. Барометры. Весьма
важно выяснить учащимся, что атмосферное давление не всегда
соответствует 76 см ртутного столба и что это давление постоянно
изменяется, то в сторону повышения, то понижения, и редко ос-
таётся без изменения даже в продолжение нескольких часов.
Тогда по отношению к ранее введённой величине давления надо
ввести термин «нормальное».
Устройство барометра рассматривается для двух типов — ча-
шечного и металлического (см. т. II, рис. 203 и 196); изучение си-
фонного барометра необязательно (см. т. II, §30,5 и 10 ирис. 198
и 199). При рассказе об анероиде (см. т. II, рис. 196 и 197) надо
дать упрощенную схему передачи движения от пружины к стрел-
ке, не пытаясь объяснить то устройство, которое в действитель-
ности имеется в металлическом барометре (см. т. IV, рис. 186 и
188). Учащихся надо научить производить отсчёты давления по
барометрам. В заключение важно «указать, что имеющиеся иног-
да надписи на шкале барометров: «буря, дождь, переменно, ясно
и великая сушь» не могут служить для предсказания погоды.
Изменение давления составляет один из необходимых, но далеко
не достаточных признаков для суждения о погоде.
9. Зависимость атмосферного давления от высоты. Изложение
начинают с указания на открытие*П а с к а л я, обнаружив-
шего, что давление воздуха уменьшается с высотой. Ссылаясь на
многочисленные измерения, выполненные при полётах и восхож-
дениях на горы, знакомят учащихся по графику с величинами дав-
ления атмосферы на различных высотах (рис. 40). Весьма жела-
тельно провести с учащимися сравнение показаний анероида или
примитивного водяного альтиметра в подвале и на верхнем эта-
же 4—6-этажного дома (см. т. II, рис. 200).
В заключение учащихся следует познакомить с назначением
альтиметра — прибора, применяемого для измерения высоты над
земной поверхностью. Полезно, чтобы учащиеся запом-
нили, что в нижних слоях атмосферы давление изменяется
§ 66,10—11
301
примерно на 1 мм ртутного столба при подъёме на каждые
10,5 м.
10. Воздушный насос. Вопрос об устройстве воздушного на-
соса является более трудным для учащихся, чем водяных насо-
сов. Степень трудности зависит от того, на сколько из предыдуще-
го изучения (раздел 4) стало ясно учащимся, что при сжатии газа
его давление возрастает и, наоборот, при увеличении объёма —
уменьшается (рис. 145). Рассматривать устройство нагнетатель-
ного насоса с клапаном, устроенном в поршне, нет надобности.
Можно ограничиться изучением нагнетательно-разрежающего
насоса с двумя клапанами (см. т. II, § 31 и рис. 206 и 207). Чтобы
учащиеся поняли,
как работает воз-
душный насос, необ-
ходимо, кроме вспо-
могательных рисун-
ков на классной
доске, воспользо-
ваться пояснитель-
ной картинкой, на
которой были бы
изображены отдель-
ные фазы процесса
(см. т. IV, рис.193).
Обычным недостат-
ком, сильно затруд-
Рис. 148, I. Упрощенное изображение для объяс-
нения действия компрессора.
няющим
устройства
является
изучение
насосов,
неясное
изображение клапанов на рисунках в учебниках. Поэтому
на применяемой картине следует изобразить клапаны упро-
щенно, достаточно крупными по размеру. Для объяснения
наиболее простым является насос Комовского- с одним кла-
паном (см. т. II, § 31, 2 и рис. 208, 209 и 210). Заслуживает вни-
мания также мнение, что объяснение упрощается, если сначала
ввести схему насоса с кранами, закрываемыми в нужное время
от руки, и только после этого рассказать о клапанах. Рассказ дол-
жен сопровождаться демонстрацией насоса как для нагнетания,
так и для разрежения. В заключение следует упомянуть о приме-
нении насоса в бытовых условиях для велосипеда, у примуса
(см. т. II, рис. 128) и у пылесоса.
11. Применение в технике. Технические применения сжатых
газов приведены выше. Относительно нагнетательного воздушно-
го насоса (воздушный компрессор, рис. 148, I) надо указать, что
он применяется при получении сжатого воздуха, используемого
для работы пневматических инструментов и машин и для проду-
вания воздуха при выплавке металлов из руд и плавления их в
302
$ 66,12-13
печах. Кроме того, воздушный насос имеется в каждом паровозе,
трамвайном вагоне, электровозе и т. п. для приведения в дейст-
вие пневматических тормозов. Значение разрежающего насоса
в технике станет ясным, если привести пример об изготовлении
электрических ламп. Сле-
Рис. 148, II. Водяной барометр П а-
скаля.
дует упомянуть также о
различных применениях
вентиляторов.
12. Исторический ма-
териал. Исторический ма-
териал по вопросу о давле-
нии воздуха весьма оби-
лен. Наибольший интерес
представляет вопрос об
открытии атмосферного
давления^ При изложе-
нии вопроса о воздушном
насосе надо познакомить
с именем Отто Ге-
рике, являющегося
изобретателем насоса, а
также с замечательными
опытами этого учёного
(рис. 4). Следует в крат-
кой форме дать сведения
о значении трудов Г а-
лилея, Торичелли
и Паскаля по изуче-
нию атмосферного давле-
ния (рис. 148, II).
13. Наглядные посо-
бия. Количество нагляд-
ных пособий, нужных
для успешной проработ-
ки, сравнительно велико.
Прежде всего, кроме действующих стеклянных насосов (рис. 25),
необходимы картины, показывающие схематически действие насо-
сов — водяных (рис. 147) и воздушного. Большое значение,
особенно для сельской местности, имеет также демонстрация
модели клапана с кожей от колодезного насоса (рис. 146,1),
а если возможно, то и поршня («стакана»). Особенно сильное
облегчение при изучении получается благодаря применению
кинофильма, показывающего в схематичном виде работу на-
сосов.
Для иллюстрации применения в технике нужно прибегнуть к
помощи диапозитивов или эпископического проектирования кар-
тинок из книг. Подобным же образом иллюстрируется истори-
§ 6^,14—15 § 67,1—3 303
ческий материал (портреты, опыты Герике, водяной барометр
Паскаля и т. п.). Важное значение имеет применение графика,
показывающего изменение атмосферного давления с высотой
(рис. 40).
14. Задачи и задание на дом. При прохождении темы нужно
применять решение не только задач расчётного характера, но и
задач-вопросов*, иллюстрирующих явления, связаннее сдавлением
атмосферы. Задачи даются не только для лучшего усвоения и за-
поминания некоторых физических величин, но и для практики пе-
кГ
ревода одних единиц давления в другие (атмосферы, —, см ртут-
ного столба), а также и для объяснения явлений, обусловленных
действием атмосферного давления.
15. Внеклассные занятия. Материал по данной теме, который
мржет быть использован для внеклассных занятий, обилен.
Прежде всего возможно показать с воздушным насосом опыты,
которые за недостатком времени не нашли себе места при занятиях
в классе, а также и ряд других для расширения и углубления зна-
ний (см. т. II, § 31). Кроме того, желательно более подробно из-
ложить некоторые интересные сведения из истории, например,
об опытах Герике. Наконец, в связи с вопросом о сжатом газе по-
лезно познакомить учащихся с кессонными работами. В общеобра-
зовательном отношении желательно проведение беседы о воздуш-
ной оболочке Земли, что, впрочем, можно сделать после изучения
воздухоплавания. Для вечеров занимательной физики некоторые
опыты указаны на рисунках 106, JI—IV.
§ 67. Закон Архимеда для газов
Демонстрационные опыты — см. т. II, §§29, И и 12.
Упрощенные приборы — см. т. III, § 32.
Рисунки и чертежи на уроках — см. т. IV, § 46, 3.
1. Содержание: а) Понятие об удельном весе газов, б) Закон
Архимеда, в) Воздухоплавание.
2. Методические замечания. Изучение закона Архимеда для
газов предпринимается в школе-семилетке для объяснения во-
здухоплавания, почему последнему вопросу надо уделить достато-
чное внимание. Как было уже указано в § 65,2, этот закон следует
изучать непосредственно после темы: «Атмосферное давление».
Хотя вопрос об удельном весе газов в программы обычно не вхо-
дит, представление о нём является необходимым для изучения
принципа воздухоплавания. Если изложение закона сопровож-
дается опытами, а вопрос о плавании — простыми примерными
расчётами, то изучение затруднений не представит.
3. Понятие об удельном весе газов. Весомость воздуха была
доказана раньше; поэтому в развитие вопроса надо поставить
опыт, который показал бы учащимся, что различные газы имеют
304
§ 67,4—5
неодинаковый вес. Такой опыт легко осуществить, продемонстри-
ровав весомость углекислого газа, налитого в стакан (рис. 149).
После этого дают понятие об удельном весе газов и приводят со-
ответствующий числовой материал. Величины удельных весов
следует указать в килограммах на 1 куб. м, как это принято по
отношению к газам. Относительно газов надо упомянуть, что
их удельный вес при одинаковом давлении зависит от температу-
ры, и по отношению к воздуху привести данные об этих величинах
при 0°, 4-15°, 4-50°. Для ознакомления с величинами удельных
весов газов предпринимают решение задач такого, например,
типа:
I. На сколько меньше весит газ водород, заполняющий оболочку воз-
душного шара объёмом в 50 лА чем такой же объём воздуха, при 0°?
II. На сколько ве’с 200 воздуха, нагретого до температуры 4~ 50°,
меньше, чем вес воздуха в том же объёме при том же давлении при тем-
пературе 0°?
Рис. 149. Обнаружение весомости углекислого газа.
4. Закон Архимеда. Закон устанавливается (без определения
количественных данных) на опыте с нарушением равновесия на
весах при погружении тела в углекислый газ (см. т. II, § 29,11
и рис. 187). Закон формулируют в следующем виде: газ выталки-
вает находящееся в нём тело с силой, равной весу вытесненного
газа. После этого производится решение тренировочных задач на
определение выталкивающей силы. В частности расчётом пока-
зывают незначительность этой силы, действующей в воздухе на
предметы обихода. Для доказательства существования вытал-
кивающей силы в атмосфере показывают бароскоп под колоко-
лом воздушного насоса (см. т. II, рис. 220, и т. IV, рис. 201).
5. Воздухоплавание. Изложение начинают с опыта всплывания
в воздухе мыльных пузырей, надутых водородом (см. т. II, рис.
188), и объясняют это явление. Далее вводится понятие о подъём-
ной силе, как разности между весом 1 м3 воздуха и весом такого
же объёма газа, и производятся вычисления этой силы для горя-
§ 67,6
305
чего воздуха и водорода. Далее рассказывают об устройстве со-
временного воздушного шара, назвав его главные части (баллон,
сетка, корзина, клапан) и объяснив, для какой цели служит бал-
ласт и гайдроп. Кроме воздушного шара, учащихся надо осве-
домить об устройстве дирижабля. Наконец, необходимо расска-
зать о применяемых в военном деле змейковых аэростатах, слу-
жащих для заграждения и в качестве наблюдательных пунктов.
Рис. 150. Автоматическая радиостанция проф. Молчанова, привеши-
ваемая к шару-зонду и сигнализирующая при помощи радиостанции ВС
показания приборов: альтиметра Л, волосного гигрометра D, термометра
(биметаллического) Ё и измерителя скорости ветра .7.
Выяснение значения полёта воздушных шаров обязательно; осо-
бенно важно поставить в известность учащихся о замечательных
полётах^русских стратостатов. Нужно упомянуть также о шарах-
зондах, поднимающихся на огромную высоту и сигнализирующих
на метеорологическую станцию по радио о температуре, давлении
воздуха и других данных (рис. 150). Желательно с помощью диа-
граммы дать представление о величайших высотах, достигнутых
при полётах.
6. Исторический материал. История воздухоплавания пред-
ставляет для учащихся большой интерес; однако, при изложении
вопроса на уроке приходится ограничиваться на этот счёт самыми
краткими сведениями. Во всяком случае учащимся следует рас-
20 е. п. Горячкин, том I
306
§ 67,7—9; § 68
сказать о работах братьев Монгольфье и Шарля, о
научном полёте Д. И. Менделеева без пилота.
7. Задачи и задание на дом. Задачи, решаемые в классе и дома,
кроме типов, приведённых выше, заключаются в основном в вы-
числении подъёмной силы аэростатов.
8. Наглядные пособия. Рассказ о воздушном шаре, змейковом
аэростате и дирижабле требует проектирования диапозитивов
или соответствующих картинок из книг. Весьма желательно пока-
зать на кинофильме полёты воздушного шара и дирижабля.
9. Внеклассные занятия. Настоятельно рекомендуется в
кружке склеить бумажный шар монгольфьер с тем, чтобы пус-
тить его в классе или весной, например, в праздник 1 Мая, осу-
ществить его подъём наружи (см. т. III, § 18). По истории возду-
хоплавания желательно выпустить стенгазету или устроить вечер
с соответствующими докладами. Обычно в связи с вопросом о
воздухоплавании возникает кружок по воздухолетанию, т. е.
по построению моделей планёров и самолётов (рис. ИЗ).
Глава шестнадцатая
ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ ЗАМЕЧАНИЯ К ОТДЕЛУ:
ТЕПЛОТА
§ 68. Варианты программы по теплоте
В школе-семилетке возможны два варианта изучения отдела
теплоты. В одном случае, как это соответствует всем ранее суще-
ствовавшим программам, теплота изучалась после прохождения
механики. Основным соображением в пользу такой последова-
тельности являлось то, что введение понятия об энергии и изу-
чение закона сохранения энергии позволяло объяснять с энерге-
тической точки зрения явления теплоты, которые устанавлива-
лись как эмпирические факты. Курс теплоты начинали с доказа-
тельств на опыте, что теплота есть одна из форм энергий; количест-
во теплоты рассматривали как количество тепловой энергии;
объяснение перехода тела из одного агрегатного состояния в другое
(на основе молекулярно-кинетической теории) давали с энерге-
тической стороны; уравнение теплового баланса и понятие о
к. п. д. вводили на основании закона сохранения энергии. Тогда
рассмотрение вопроса о тепловых машинах являлось естествен-
ным завершением курса теплоты. Другим соображением в поль-
зу изучения механики ранее теплоты служило то,что механическое
движение является более простой формой движения по сравнению
с молекулярным движением.
Однако, опыт работы массовой школы выяснил, что при обыч-
ной степени развития учащихся 6 класса как первоначальные све-
дения из механики, так и особенно учение о работе и об энергии
§ 69
307
оказывались мало доступными для понимания. Отсюда возникал
формализм знаний об энергии, и на такой базе оказывалось не-
возможным провести стройную систему в учении о теплоте, оха-
рактеризованную выше. Поэтому в настоящее время методиче-
ская мысль склоняется к тому, чтобы: 1) изучение механики, а
следовательно, и введение понятия об энергии перенести в 7 класс
(начало курса); 2) разделить учение о теплоте на две части; к
одной из них отнести вопросы: расширение тел, передача теплоты,
количество теплоты, изменение агрегатного состояния; к другой —
представление о теплоте как об одном из видов энергии и о преоб-
разовании её в механическую; 3) первую часть учения о теплоте
включить в программу 6 класса, строя её эмпирически, а вторую
часть рассматривать в 7 классе после изучения механики.
Приводимые в следующих параграфах (§§ 71—76) методические
указания построены на основе последнего из указанных вариан-
тов программ.
§ 69. Значение молекулярно-кинетической теории
При изучении теплоты учащиеся, наблюдая или проделывая
опыты, знакомятся с весьма значительным количеством явлений и
на основе их строят свои представления о ряде понятий. Задача
преподавателя физики заключается в том, чтобы учащиеся не
только пронаблюдали и запомнили те или иные факты, но и
смогли проследить связи между ними и получили объяснения их фи-
зической сущности, сколько-ни&удь приближающиеся к совре-
менным воззрениям на природу теплоты; для этого необходимо
введение начатков молекулярно-кинетической теории. Если же
отказаться от решения этой задачи в её целом и удовлетворить-
ся знанием только одних фактов, то представления о понятиях
окажутся, если не превратными, то в значительной4мере формаль-
йыми. Действительно, в этом случае так или иначе придётся тол-
ковать о теплоте со всеми вытекающими отсюда последствиями,
как о некоторой субстанции, или, иными словами, как о чём-то
близком к теплороду. СоверпГенно иной результат получается
при введении основ молекулярно-кинетической теории. Тогда
повышение температуры объясняется увеличением скорости дви-
жения молекул; изменения агрегатных состояний тел получают
физическое объяснение; тепловая энергия истолковывается как
кинетическая энергия движущихся молекул; работа пара и газа
в машинах-двигателях объясняется как передача движения мо-
лекул поршням и т. п. Однако, изложенная точка Прения встре-
чает возражения со стороны некоторых методистов, указываю-
щих, что поскольку введение понятия о молекулах для объясне-
ния явлений сцепления и агрегатных состояний тел встречает за-
труднения в 6 классе, постольку .ещё менее доступными окажутся
сведения о молекулярных движениях в приложении учению о
20 й
308
§ 70
теплоте. Вопрос о введении молекулярно-кинетической теории
нельзя считать окончательно решённым в современной методике;
поэтому приходится, указав преподавателю на желательность
введения начатков этой теории, рекомендовать ему рещать самому,
в зависимости от степени развития учащихся данной школы, ока-
жутся ли эти сведения достаточно посильными для понимания и
усвоения йх учащимися и, главное, станут «ли они способствовать
систематизации знаний, упрощая преподавание, но отнюдь не
усложняя его. Вполне рационально, прибегая при изложении
курса 6 класса к молекулярно-кинетической теории, в самых
скромных размерах затронуть её начатки в самом конце этого
курса (§ 76). Основы теории оказываются также весьма полезными
ещё по следующим соображениям. Курс теплоты необходимо стро-
ить не только на основе эксперимента, но и в максимальной мере —
на основе запаса знаний, имеющихся у учащихся и почерпнутых
ими из опыта обиходной жизни. Однацо, в обиходе, кроме поня-
тия о теплоте, имеется ещё противоположное ему понятие о хо-
лоде. Поэтому при изучении теплоты приходится сначала иско-
ренять превратные представления о том, что «холод» имеет само-
стоятельное существование наравне с теплотой и может переда-
ваться от одного тела к другому, как и теплота; затем надо вы-
яснить относительный характер этого термина, основанного на
ощущении, и, наконец, показать неправомочность его применения
в физике. Всё это легко удаётся при использовании молекуляр-
но-кинетической теории и оказывается более трудной задачей
при отказе от введения этой теории.
§ 70. Вступительная беседа к отделу: Теплота
Во вступительной беседе к изучению теплоты надъ прежде
всего выяснить учащимся значение теплоты для жизни вообще
и для человека в частности. Содержание беседы может быть по-
строено примерно по следующей программе:'
Солнце — источник теплоты для Земли. Значение температур-
ных условий для жизни. Круговорот воды в природе. Тепло-
защита в бытовых и промышленных условиях. Отопление и осве-
щение. Использование теплоты в промышленности для обработки
материалов и получения Механической силы. Использование в
транспорте. Теплота в военном деле.
Цель беседы заключается в том, чтобы показать учащимся важ-
ность изучения теплоты и наметить круг вопросов, подлежащих
изучению в последующем изложении. Для достижения наглядно-
сти и возбуждения интереса следует в широкой мере прибегнуть
к демонстрации диапозитивов или эпископическому проектирова-
нию картинок на соответствующую тему из книг. Рекомендуется
также провести демонстрации, доказав, например, тепловое рас-
ширение (см. т. II, рис. 256), плавление, кипение, выталкивание
§ 71,1—2
309
пробки парами (см.т. II, рис. 287) и работу моделей паровой ма-
шины (рис. 20 и см. т. II, рис. 80—82) и двигателя внутреннего
сгорания (рис. 22).
§ 71. Расширение тел от нагревания
Демонстрационные опыты и лабораторные рабо-
ты— см. т. II, §§36 и 65, 1—4.
Упрощенные приборы — см. т. III, § 36.
Рисунки и чертежи на уроках — см. т. IV, § 49.
1. Содержание: а) Расширение от нагревания жидких, твёр-
дых и газообразных тел. б) Устройство термометра, в) Изменение
удельного веса при тепловом расширении, г) Значение теплового
расширения в технике, д) Особенности теплового расширени'я
воды.
2. Методические6 замечания. Понятие о температуре являет-
ся одним из первоначальных, без которого никакое изучение теп-
лоты невозможно. Этим
понятием учащиеся вла-
деют в известной мере на
. основе своих жизненных
знаний, занятий по при-
родоведению, географии
и др. На основе этих зна-
ний и опытов на расши-
рение тел при нагревании
надо уточнить это поня-
тие; возможно также пос-
ле соответствующих объяс-
нений дать определение:
температура есть степень
нагретости ^ел. В случае,
Рис. 151. Диаграмма особенностей расши-
4 рения воды.
если ранее было введено понятие о движении молекул, то можно
в первом приближении упомянуть, что температура характери-
зуется скоростью их движения, с тем, чтобы в конце курса
6 класса уточнить введённое понятие.
На ряде примеров надо показать учащимся, что оценка тем-
пературы по ощущениям Не всегда возможна, а если и возможна,
то часто ошибочна (рис. 116, II), и что.наука для оценки темпе-
ратуры должна использовать такие способы, которые являлись
бы бесспорно надёжными. Для этого могут служить явления
теплового расширения тел. Таким образом, вопрос о тепловом
расширении ставится как первая тема не только потому, что он
является одним из наиболее простых и доступных при показе на
опытах, но и по той причине, что рассмотрение его способствует
уточнению понятия о температуре и, в частности, позволяет
объяснить устройство и действие термометра.
310
L71,3
Наиболее правильный в методическом отношении (см. ниже)
является изучение сначала более простого для учащихся вопроса
о расширении жидкости и газа и только после этого — расшире-
ния твёрдых тел. Вопрос об особенности теплового расширения
воды (рис. 151) является сложным для учащихся, главным обра-
зом потому, что его прямое экспериментальное обоснование мало
доступно для школы-семилетки (см. т. II, § 36,1). Введение же
этого вопроса прежде всего неизбежно, так как он неразрывно
связан со свойством воды иметь наибольший вес при 4° и нужен,
наконец, для объяснения хода охлаждения воды в естественных
водоёмах (рис. 152).
3, Расширение жидкости и газа. Расширение жидкости об-
наруживается сначала на опыте, при котором излишек воды
Рис. 152. Картина: «Распределение темпе-
ратуры в естественном водоёме (при охлаж-
дении сверху)».
вытекает из сосуда, что
нагляднее и проще для
понимания, а затем при
помощи сосуда, у кото-
рого расширяющаяся вода
поднимается по водоотвод-
ной трубке (см. т. II,
рис. 254). Последний опыт
нужен как модель тер-
мометра. Относительно
остальных жидкостей ука-
зывается, что все они рас-
ширяются при нагрева-
нии, но указаний о не-
одинаковости этого рас-
ширения сначала не даёт-
ся. Важно также показать учащимся обратный процесс —
сжатие при охлаждении. Для этого может б!>1ть использован при-
бор с водоотводной трубкой (см. т. II, рис. 254, II); ещё же
лучше, показав в начале урока бутылку в 1л, заполненную горя-
чей водой (см. т.П, рис. 248), обнаружить в конце урока, что
уровень её понизился (на 3—5 ем). Последний опыт даёт пред-
ставление о величине изменения объёма при нагревании и при
охлаждении, что имеет практическую значимость для объясне-
ния некоторых явлений, наблюдаемый в быту при нагревании
воды. Опыт с охлаждением горячих воды и керосина позволит
ввести представление .о различном сжатии, а следовательно, и
расширении жидкостей (рис. 153 и см. т. II, рис. 248).
В заключение на опытах (см. т. II, рис. 255) показывается
расширение и сжатие воздуха. При этом важно обратить внимание
на то, что при одинаковом нагревании газы расширяются гораздо
значительнее, чем жидкости. Понятия о коэфициенте расширения
газов, как и жидкостей, не даётся. Вопрос о расширении твёрдых
тел следует рассматривать после изучения термометра по ука-
§ 71,4-5
311
занной выше причине, а также и для того, чтобы учащиеся имели
уже представление о температуре и им можно было для конкрети-
зации представления о величине расширения дать соответствую-
щую задачу с расчётом удлинения стержня при нагревании.
О рисунках на уроке — см. т. IV, § 49,1 и рис. 205 и 208.
4. Термометр. Сначала рассматривают модель термометра
(см. т. II, рис. 254, II), делая отметки начального и конечного
уровней на шкале и деля расстояние, например, на 10 равных
частей. После этого надо поставить вопрос о постоянных точках
термометра, т. е. тепловых состояниях тающего льда и кипящей
воды, и построении его шкалы. Рассматривается шкала Цельсия;
о шкале Реомюра следует только коротко упомянуть/ Далее
демонстрируется и описывается устройство термометра для из-
мерения температуры
Рис. 153. Диаграмма термического расшире-
ния жидкостей (эфир, спирт, керосин, масло,
глицерин, рт^ть).
наружного воздуха и
лабораторного (см.т. II,
рис. 106 и 107). Уча-
щимся должны быть не
только сообщены пра-
вила обращения с тер-
мометром и отсчёта по
нему температуры, но
и даны соответствую-
щие навыки по изме-
рению температуры,
для чего следует про-
вести лабораторную ра-
боту (раздел 10 и см.
т. II, § 65,4). В заключен
ние преподаватель должен на ряде примеров показать учащимся
значение измерения температуры и в частности, коснувшись во-
проса о температуре человеческого тела (рис. 62), дать пред-
ставление об устройстве медицинского термометра. Сведения
о термометре и правилах измерения — см. т. II, § 15,8 и § 36.1.
О рисунках на уроках— см т. IV, § 49,1 и рис. 206—207.
В целях лучшего усвоения учащимися понятия о температуре
рекомендуется постепенно заменять терминологию — «охлажде-
ние» и «нагревание» соответственно выражениями — повышение
и понижение температуры.
5. Расширение твёрдых тел. Расширение и сжатие твёрдого
тела обнаруживается на опыте сначала на приборе с кольцом
Гравезанда (см. т. II, рис. 252). При этом желательно также
показать и объяснить, что отверстие в кольце при его нагревании
увеличивается, так как, если учащиеся станут решать этот вопрос
без опыта, то большинство придёт к противоположному выводу.
Затем демонстрируется удлинение проволоки (см. т. II, рис. 330)
или стержня (см. т. II, рис. 256); при этом приходится объяснять
312
§ 71,6
применение рычагов для обнаруживания этого удлинения (см.
т. II, рис. 251). Желательно, чтобы при опыте эти удлинения об-
наруживались непосредственно (провес проволоки, чёрточка на
закопчённом стекле от иголки на конце стержня).
В отличие от изучения этого вопроса для жидкостей и газов,
необходимо на опыте со. склёпанными полосками меди и железа
показать неодинаковость теплового расширения и сжатия твёр-
дых тел (см. т. II, рис. 257). Это важно не только в связи с осо-
бенностями строительной техники, но и для указания на то, что
Рис. 154. Биметаллическая дугообразная полоска Л, служащая
для разрывания электрической цепи (между контактным винтом
В и пластинкой А) при повышении температуры воздуха или
воды выше установленного предела.
биметалл может быть использован как термометр и как основная
часть автоматов, реагирующих на изменение температуры
(рис. 154) (пожарный сигнал, ограничитель электрического
тока и т. п.). В заключение рассматривается значение расши-
рения твёрдых тел в строительной технике (зазоры в стыках
рельс, вальки у мостов, компенсаторы у паропроводов и т. п.);
желательно также познакомить с использованием теплового
расширения для надевания железных шин и бандажей на
колёса.
О демонстрационных опытах — см. т. II, § 36, 2, 5 и 6; о ри-
сунках — см. т. IV, § 49, 2 и 3 и рис. 209—213.
6. Изменение величины удельного веса. На основании полу-
ченных сведений о расширении тел нетрудно дать представление
о том, что при понижении температуры вещества становятся бо-
$ 71,7—11
313
лее «плотными», и следовательно, их удельный вес увеличивается.
Само собой разумеется, что следует рассматривать тот же
вопрос для случая повышения температуры. Эти выводы оказы-
ваются весьма важными в следующей теме для объяснения воз-
никновения восходящих потоков в жидкостях и газах при нагре-
вании (явления конвекции).
По отношению к воде констатируется, что она как исключе-
ние имеет наибольшую плотность при 4°. Значительную пользу
приносит применение диаграммы, подобной показанной на ри-
сунке 151. Это явление нужно для объяснения впоследствии
образования льда у водоёмов с поверхности (рис. 152). О методике
и технике эксперимента —см. т. II, § 36 и рис. 249 и £50.
7. Значение в технике. Значение расширения егсжатия в тех-
нике разбирается н& вопросах, упомянутых выше (раздел 5).
Выяснение этого вопроса производится также путём решения со-
ответствующих задач-вопросов. Желательно продемонстрировать
опыт, показывающий, что при тепловых изменениях объёма и
длины возникают огромные силы (см. т. II, рис. 253).
8. Исторические сведения. Приведение кратких исторических
сведений неизбежно при рассмотрении вопроса об изобретении
термометра и значении этого изобретения. Как на одного из пер-
вых изобретателей надо указать на Галилея, с именем ко-
торого учащиеся сталкивались при изучении атмосферного дав-
ления.
9. Задачи. По вопросу о расширении тел существует значитель-
ное количество задач-вопросов, иллюстрирующих рассматривае-
мые явления в области техники и быта. Возможно, но далеко не
обязательно, решение одной-двух задач, которые дали бы пред-
ставление о величине изменения длины некоторых тел при нагре-
вании, вроде, например, следующей:
Медная проволока имеет при температуре — 20° длину 500 м. Какова
будет её длина при температуре-|-10о, если известно, что при нагревании на
1° один метр проволоки удлиняется на 0,018 мм?
10. Лабораторная работа. Навыки пользоваться термометром
должны быть причислены к одним из наиболее важных. Поэто-
му крайне желательно проведение лабораторной работы с целью
практического обучения учащихся измерению температуры тер-
мометром. После ознакомления с правилами применения термо-
метра (см. т. II, § 65) учащимся предлагается проследить ход
температуры нагреваемой до кипения воды и построить соответ-
ствующий график (рис. 41). Полезно также дать убедиться уча-
щимся на своём опыте ещё раз, что тающий лёд имеет температуру
0°, кипящая вода — температуру 100°.
11. Наглядные пособия. Полезно продемонстрировать заранее
изготовленные в достаточно крупном масштабе график хода
температуры какого-лйбо процесса (рис. 41 и 153) и диаграмму,
314
§ 71,12—13; § 72,1
показывающую удлинение твёрдых тел при нагревании (рис. 155).
При объяснении значения теплового расширения тел н технике
следует показать диапозитивы или дать эпископическое проекти-
рование соответствующих картинок из книг.
12. Задание на дом. Кроме поручения дать ответы на некото-
рые задачи-вопросы из учебника, желательно показать учащимся,
каким образом можно в до-
машних условиях убедиться
в расширении тел (удлине-
ние иголки, образование
вздутия в резиновой плёнке,
закрывающей пузырёк с воз-
духом, и т. п.) (см. т. III,
§ 36). Учащимся, которые
дома имеют термометр, воз-
можно поручить построить
график хода температуры
воздуха в течение некото-
рого периода времени.
13. Внеклассные занятия.
Для кружковых занятий
рекомендуется построение
упрощенных приборов на
рассматриваемую тему (см.
т. III, § 36) и производство
вариантов опытов в допол-
нение к показанным в клас-
се. Значительный интерес
представит для учащихся
сообщение о том, как тепло-
вое расширение было ис-
выпрямления наклонившихся
Стекло
ок. Змм.
Платина
9мм.
Чугун
СталЬ
Железо
Медь
ЛатунЬ
Алюминий
Свинец,
10мм.
11,7 мм.
12 мм.
16,5мм.
18 мм.
24 мм
23мм.
Рис. 155. Диаграмма термического
удлинения стержней длиной в 10 м
при нагревании на 100°.
пользовано в одном случае для
стен здания и в другом — для передвижки фермы железнодорож-
ного моста русскими инженерами.
§ 72. Передача теплоты
Демонстрационные опыты — см. т. II, § 37.
Упрощенные приборы-— см. т. III, § 37.
Рисунки и чертежи на уроках — cjh. т. IV, § 50.
1. Содержание: а) Общие сведения о передаче теплоты, б) Вос-
ходящий поток при назревании газа. Конвекция. Применение в
технике, в) Конвекция в жидкостях. Примеры применения кон-
векции в быту и технике, г) Теплопроводность. Хорошие и пло-
хие проводники теплоты, д) Примеры теплопроводности в быту и
технике, е) Понятие о лучеиспускании и лучепоглощении.
§ 72,2
315
ж) Примеры теплопередачи в природе — солнечная радиация,
ветры, морские течения.
2. Методические замечания. Целью настоящей темы является
выяснение основного положения, что теплота передаётся от бо-
лее нагретого тела к менее нагретому (раздел 3) и изучение ос-
новных видов передачи теплоты теплопроводностью и конвекцией,
а также ознакомление с явлениями лучеиспускания и лучепогло-
щения. Для данной темы характерно, что учащиеся имеют зна-
чительный запас практических знаний и навыков из этой области,
полученных ими в обиходной жизни. Поэтому изложение темы
следует вести, отправляясь от этих знаний с тем, чтобы система-
тизировать, дополнить, уточнить и, наконец, обобщить их; для
этого в широкой мере нужно прибегать к демонстрациям соответ-
ствующих опытов.
Изучение вопросов теплопроводности и конвекции для уча-
щихся затруднений не представляет, если преподаватель сумеет
из огромного количества имеющегося материала отобрать и изло-
жить только наиболее существенное, отбрасывая всё менее
важное. По отношению к демонстрационному эксперименту
надо стать на ту же точку1 зрения, так как число опытов, которое
вообще может быть показано на данную тему, весьма велико
(см. т. II, § 37, 1—4 и 6—11). Наоборот, изложение вопроса
о лучеиспускании и лучепоглощении вызывает значительные
затруднения, так как ни объём знаний, ни развитие учащихся
не позволяют выяснить им существа явления, тем более, что
демонстрационные опыты по этому вопросу сложны и далеко
не всегда ясны и убедительны (см. т. II, § 37, 5, 12и 13). Поэтому
при изложении приходится ограничиться указаниями на неко-
торые факты и, оставив вопрос явно недоработанным, вновь
поднять и решить его более полно в самом конце курса оптики,
где приходится говорить о невидимых лучах (§ 110). Следует
учесть также особенность данной темы, заключающуюся в том,
что знания о передаче теплоты имёют огромную практическую
значимость для учащихся, не только объясняя им способы теп-
лопередачи и приёмы теплозащиты, но и научая их в этой обла-
сти многому, что может быть ими непосредственно применено
в обиходе.
Кроме того, данную тему должно использовать для объясне-
ния передачи теплоты в таких явлениях природы, как нагрева-
ние Солнцем, ветры и морские течения >.
В отношении порядка 'изложения надо заметить следующее.
Вполне возможно начинать с изучения вопроса о теплопровод-
ности, но в методическом отношении выгоднее первым подверг-
нуть изучению явление конвекции. Действительно, в этом
явлении перенос теплоты связан с перемещением вещества, что
непосредственно обнаруживается на опыте и является более
Понятным для учащихся, чем распространение «чего-то» при
316
§ 72,3—4
явлениях теплопроводности. Если же введены начатки моле-
кулярно-кинетической теории, то явление теплопроводности
получает элементарное объяснение на её основе. В заключение
изучения темы необходимо выяснить вопрос о соотношении
теплопроводности и конвекции, (именно, о роли теплопроводно-
сти в конвекции), а также об одновременном существовании
всех способов передачи теплоты и всегда от горячего к холод-
ному.
3. Передача теплоты^ Изложение темы следует начать с об-
щих вопросов, имеющих принципиальное значение. На основе
жизненных знаний учащихся надо выяснить с ними следующие
Рис. 156. Восходящие потоки воздуха в теневом проектировании.
два положения: 1) теплота передаётся от более нагретбго тела
к менее нагретому, причём первое из них остывает, второе
нагревается, и 2) для нагревания тела достаточно подогревать его
в какой-либо части, теплота же при этом распространится в конце
концов по всему телу. Для выводов всегда можно найти ряд
фактов, хорошо известных учащимся из опыта их обиходной
жизни; эксперимент часто оказывается излишним, но для кон-
кретизации фактов и создания наглядности при постановке
вопросов необходимо показывать те объекты, о которых идёт
речь. Изложение при этом строится, например, так: «Вот холод-
ный утюг и раскалённая электрическая плитка, — говорит пре-
подаватель и показывает эти объекты. — Если я поставлю утюг
на плитку, что станет происходить с утюгом?» и т. п.
4. Конвекция в газах. Прежде чем устанавливать понятие
о конвекции как кругообороте, следует показать учащимся на
опыте основное явление, что над нагретым телом в воздухе
образуется восходящий поток. Это обнаруживается сравнительно
§ 72,4
317
простыми способами (дым, вертушки) (см. т. II, § 37, 4 и 10
и рис. 263, 264 и 275); наибольшая же убедительность дости-
гается с помощью теневого
проектирования (рис. 156)
(см. т. II, § 37, 4 и 10 и рис.
149). Далее устанавливается
усиление потока при приме-
нении трубы, вводится по-
нятие о тяге и обнаружи-
вается, что замещающий
приток холодного воздуха
идёт снизу (см. т. II, рис.
274). Объяснение этому яв-
лению может быть дано
на основе указания об
уменьшении при нагрева-
нии удельного веса воз-
духа (§ 71, 6) и закона
Архимеда (§ 67, 5). Из-
учение уже этого одного
факта открывает возмож-
ность дать объяснения дей-
ствий керосиновой лам-
пы, фитильной керосино-
вой кухни, железной и
голландской печи (рис. 157),
вентиляции, действия печ-
ных душников и т. п.
К 1 явлению конвекции
в газах легко подойти,
предложив вопрос о том, как
Дымовая
труба
решетка
Рис. 157. Устройство (в упрощенном
виде) голландской печи.
воздух станет двигаться в коробке,
если источник тепла поместить внизу в Одном из углов (рис. 158).
Учащиеся сначала намечают одну стрелку (7), затем другую (2)
Рис. 158. Схема образования кон-
векции.
и, наконец, стрелки (3) и (4).
Сделанный вывод подтверж-
дается опытом круговорота ды-
ма, подогреваемого в двух U-
образных трубках (см. т. II,
рис. 275) — опытом, кстати
сказать, небезупречным в мето-
дическом отношении, посколь-
ку трубки служат направляю-
щими каналами.
В заключение после рассмо-
трения примеров из техники и
природы (раздел 9) надо выяснить, что конвекция не может
возникнуть в сосуде при нагревании газа сверху.
318
§ 72,5-6
Рисунки йа уроках — см. т. 1у, § 51, 2 и рис. 223—225.
5. Конвекция в жидкости. Это явление сначала лучше обна-
ружить в трубке, имеющей вид замкнутого прямоугольника,
и только после этого в колбе или химическом стакане (см. т. II,
§ 37, 3 и 9, рис. 273). Объяснения, почему возникает восходящий
поток и затем круговорот, даются такие же, как й по отношению
к газам. Выяснению подлежит также вопрос о том, будет ли
происходить конвекция как4 при нагревании снизу, так и при
охлаждении жидкости сверху. Рассмотрение наиболее типич-
ных примеров конвекции из области быта, те^нйки и при-
роды обязательно (раздел 9).
Рисунки на уроках — см. т. IV, § 51, 1 и рис. 219—222.
' 6. Теплопроводность. С указания причины, по которой кон-
векция не' может возникнуть в твёрдых телах и возможна лишь
в жидкостях и газах, сле-
Гранит
Земля
Бетон
кирпичи. кладка
ЯЖИИИИЮИИИМОИП
Снег уплотненный
Песок сухой
Резина
Сосна и ель
Коксовая мелочь
Пробка плитой
Соломенная резка
Песчаник
Глина сухая
Снег не уплатненн.
Шлак
Картон
Опилки______
Торф плитой
Войлок
Пробковая мелочь
Рис. 159. Относительная толщина пласти-
нок с одинаковой теплозащитой, сделанных
из различных веществ.
водность воды обнаружить на опыте
дует начать изложение во-
проса о теплопроводности.
Опыт с прогревом стерж-
ней из различных матери-
алов служит не только для
демонстрации теплопро-
водности, но и для обна-
руживания различной
проводихмости теплоты (см.
т. II, рис. 258, 259 и 270).
На основе фактов, знако-
мых учащимся из личного
опыта, нетрудно произ-
вести разграничение про-
водников теплоты на две
основные группы — хо-
рошие и плохие. Для
наглядного сравнения те-
плопроводности оказы-
вается весьма полезной
диаграмма, показываю-
щая сравнительную тол-
щину стенок с одинаковой
теплозащитой, сделанных
из различных строитель-
ных материалов (рис. 159).
Далее сам собой воз-
никает вопрос о теплопро-
водности жидкостей и
газов. Плохую теплопро-
не составляет затруд-
нений; к числу таких опытов относится, например, нагрева-
§ 72/7
319
ние воды сверху на её поверхности (см. т. II, рис. 271).
Но не существует таких простых опытов, с помощью которых
можно было бы ясно непосредственно показать учащимся семи-
летки плохую теплопроводность воздуха.
Плохая теплопроводность воды может послужить для объяс-
нения медленности охлаждения её в естественных водоёмах
(рис. 152). Гораздо большее значение для учащихся приобре-
тает вопрос о незначительной теплопроводности воздуха. Именно
этим явлением объясняется плохая теплопередача через различ-
ные пористые материалы, применяемые для постройки жилищ,
изготовление одежды и т. п. (раздел 9). Изложение вопроса
заканчивается приведением ряда примеров использования и зна-
чения плохих и хороших проводников теплоты.
О демонстрационных опытах — см. т. II, § 37, 2 и 7; о рисун-
ках — т. IV, рис. 214—218.
7. Лучеиспускание и лучепоглощение. После изучения явле-
ний теплопроводности и конвекции учащимся разъясняется,
что теплопередача происходит через вещество тела и что если
между двумя телами, находящимися на 'расстоянии друг от
друга, нет вещества, то ни конвекция, ни теплопроводность
невозможны. Как вывод указывается, что безвоздушное про-
странство теплоты не проводит. Пример с нагреванием земной
поверхности Солнцем противоречит этому и ставит перед уча-
щимися вопрос об ещё новом способе теплопередачи через без-
воздушное пространство. При подготовке к уроку на данную
тему преподаватель должен обратить самое серьёзное внимание
на методику его проведения, чтобы не дать учащимся преврат-
ного представления о существовании «лучистой теплоты» и воз-
никновении нагревания при действии на тело только особых
невидимых лучей. Одним из наиболее правильных путей к осве-
щению вопроса является следующий. На опытах (см. т. II,
§ 37 и рис. 267 и 277) и примерах из жизненной практики выяс-
няют:
1) Лучи света, падая на тело и поглощаясь им, вызывают его
нагревание.
2) При помещении на пути лучей света экрана из бумаги,
картона или другого непрозрачного материала нагревание тела
прекращается.
3) При замене экрана стеклом нагревательный эффект тела
по сравнению с первым случаем сильно уменьшается, а само
стекло нагревается, что' наводит на мысль о существовании
невидимых для глаза лучей, задержанных и поглощённых
стеклом.
4) Поглощающая способность тела с чёрной поверхностью
больше, чем у тел с белой или блестящей поверхностью.
Таким образом, учащиеся должны получить сведе-
ния:
320
§ 72,8
а) Каждое нагретое тело испускает лучи, будь то видимые
или невидимые, и при этом охлаждается. Тело, поглощающее
лучи, нагревается.
б) Нагревание происходит не только при поглощении свето-
вых лучей, но и особых невидимых, и вторые оказывают более
сильное нагревающее действие.
в) Лучепоглощающая способность зависит от свойств по-
верхности тела.
При изучении рассматриваемого вопроса весьма важно,
чтобы учащиеся усвоили, что рассмотренный вид передачи теп-
лоты наблюдается не трлько в воздухе, но и в безвоздушном
пространстве.
Рис. 160. Схема образования бризов — днём (I) и ночью (II).
Ввиду значительных трудностей для понимания и усвоения
вопроса о лучеиспускании и поглощении, нужно, кроме демон-
страционных экспериментов, считать обязательным проведение
домашних опытов по плану, приведённому для вышеуказанных
опытов с использованием света от Солнца или топящейся печи.
Поскольку эти опыты будут проводиться индивидуально, по-
стольку о нагревательном эффекте учащиеся могут судить по
собственным ощущениям. Практика школьной работы показы-
вает особую ценность для уяснения вопроса такой домашней
лабораторной работы. При выполнении работы необходимо соб-
людение инструкции, точно регламентирующей содержание и по-
рядок наблюдений.
О демонстрационных опытах— см. т. II, § 37, 12у—13.
8. Примеры передачи теплоты в природе. В заключение темы
обязательно рассмотрение примеров передачи теплоты 6 есте-
ственных условиях. Для этого надо разобрать причины образо-
вания ветра для простейшего случая (бризы) (рис. 160) и зна-
§ 72,9
321
чение тёплых течений в океане (Гольфстрим). Также возможно
и полезно выяснить вопрос, почему образование льда в водоё-
*мах происходит, начиная с поверхности (рис. 152).
9. Значение в быту и в технике. Как было указано, после
изучения vкаждого из вопросов конвекции и теплопроводности
рассматриваются примеры из обиходной жизни, где эти явления
имеют место. Явления конвекции в газах используются, кроме
приведённых случаев (раздел 4), для объяснения нагревания
воздуха в комнатах при отоплении (рис. 161). Несколько мень-
шие возможности в практическом отношении открываются после
Рис. 161. Опыт с детским воздушным шаром для
обнаружения конвекции в комнате.
изучения конвекции в жидкости — явления, позволяющего
дать объяснения некоторых Процессов, происходящих при на-
гревании воды и приготовлении пищи. Для городской школы
важнейшее значение имеет вопрос об устройстве и действии
водяного отопления (рис. 162) (см. т. II, § 37, 3 и рис. 262);
в сельской школе время рациональнее израсходовать на рас-
смотрение вопроса о печном отоплении (рис. 157) и теплоза-
щите, применительно к местным условиям быта.
Особенно большое количество примеров может быть приве-
дено по вопросу о теплопроводности. Учащимся должно быть
разъяснено, что в большинстве случаев житейской практики
приходится изыскивать способы для уменьшения потерь теп-
лоты, применяя для этого теплоизолирующие материалы при
постройку жилищ, устройстве постелей, изготовлении одежды
21 Е. Н. Горячкин, том I
322
§ 72,10-13
и т. п. Но те же самые способы оказываются действительными,
когда, наоборот, надо защитить тот или иной объект от проник-
новения к нему теплоты (холодильники, погреба, теплоизоли-
рующие ящики, термосы и т. п.р Важно указать также на на-
значение теплоизолирующих рукояток у утюгов, чайников и т. п.
10. Задачи и задание на дом. В каждом из учебников можно
найти по данной теме обильное количество задач-вопросов,
относящихся, глав-
ным образом, к жи-
тейской практике.
Эти задачи в самой
широкой мере долж-
ны предлагаться уча-
щимся как при изло-
жении темы в классе,
так и для решения
дома. Содержание
этих задач отчасти
зависит от того,
является ли школа
городской или сель-
ской. К числу важ-
нейших домашних
заданий относится,
организация наблю-
Рис. 162. Схема устройства водяного отопления.
дений по лучепог-
лощению (раздел 7).
Значительный интерес представляет воспроизведение опыта с
«воздушным шариком» для обнаружения конвекционных течений
в комнате (рис. 161).
11. Учебные пособия. Для наглядного сравнения теплопро-
водности нужна упомянутая выше диаграмма (рис. 159). При
пользовании ею желательна раздача образцов некоторых тепло-
изоляторов с тем, чтобы учащиеся обратили внимание на по-
ристость их строения. При объяснениях устройства печей,
вентиляции и водяного отопления нужны настенные картины,
выполненные заранее своими силами, или эпископическое
проектирование соответствующих иллюстраций из книг.
О рисунках — см. т. IV, рис. 216—218.
12. Экскурсия. Весьма желательным является проведение
экскурсии по осмотру водяного отопления (см. § 29).
13. Внеклассные занятия. При кружковых занятиях могут
быть показаны опыты, являющиеся вариантами продемонстри-
рованных в классе, в том числе кипячение воды в бумажной
коробке (см. т. II, рис. 261), обгорание бумаги вокруг кнопки,
вколотой в деревянный брусочек (см. т. II, рис. 260). Полезно
на основе опытов рассмотреть также. устройство лампы Дэви
§ 73,1—2
323
(см. т. II, рис. 272) и выяснить её значение для каменноугольных
шахт. Большое практическое значение, особенно в сельской
местности, будет иметь беседа преподавателе об устройстве
жилища в отношении теплоизоляции и отопления (рис. 163).
§ 73. Количество теплоты
Демонстрационные опыты и лабораторные рабо-
ты— см. т. II, §§ 38 и 66.
Упрощенные приборы—см. т. III, § 38.
Рисунки и чертежи на уроках — см. т. IV, § 52.
1. Содержание: а) Понятие о количестве теплоты, б) Единицы
для его измерения — калория и килокалория, в) Калорийность
Рис. 163. Сравнительная толщина стен дома с одинаковой теплозащитой.
топлива, г) Понятие о к. п. д. нагревателя, д) Лабораторная
работа: Определение к. п. д. нагревателя, е),Количество теплоты
для нагревания различных веществ, ж) Удельная теплоёмкость,
з) Лабораторная работа: Определение удельной теплоёмкости.
2. Методические замечания. Как показывает практика, поня-
тие о количестве Теплоты оказывается трудным для учащихся.
Причинами этого являются, во-первых, то, что рассматриваемое
понятие отсутствует или, вернее, мало употребительно в оби-
ходной жизни; во-вторых, что оно не связано с чувственными
представлениями или ощущениями учащихся и суждение о нём
может быть произведено только на основании ряда других фак-
21*
324
§ 73,3
торов (температура, масса и удельная теплоёмкость); в-третьих,
что учащиеся легко путают его с понятием о температуре;
в-четвёртых, что отсутствует эксперимент, который ясно и при-
том непосредственно подводил бы к определению понятия.
Понятие о количестве теплоты не может возникнуть на основании
какого-либо одного или даже нескольких опытов; для его фор-
мирования нужен длительный путь логического мышления при
сопоставлении ряда типичных случаев с нагреванием тел. При
изучении вопроса о количестве теплоты учащимся меньше всего
приходится что-либо «заучивать»; надо, чтобы они учились
мыслить и подошли к определению понятия через определён-
ный путь логических умозаключений. Так как демонстрацион-
ный эксперимент отсутствует, то при изучении данной темы
исключительно важное значение приобретают лабораторные
работы. Большое значение имеет также решение соответству-
ющих задач. Однако, применяя их, преподаватель должен пом-
нить, что они служат не столько для обучения расчёту количеств
теплоты, сколько являются конкретными примерами для вскры-
тия смысла понятия о количестве теплоты и других связанных
с ним понятий: теплотворная способность и удельная тепло-
ёмкость. Никакого определения понятия количества теплоты
при изучении данной темы не может быть дано; физический
смысл его возможно вскрыть после введения понятий об энер-
гии и о теплоте как одном из видов энергии.
3. Понятие о количестве теплоты. Наиболее простым путём,
подводящим учащихся к представлению о количестве теплоты,
является тот, при котором будут приняты во внимание все све-
дения, уже известные из пройденных тем курса. К таким све-
дениям относятся также знания из обиходной жизни фактов
о нагревании тел при помощи тех или иных источников теплоты.
Эти сведения должны быть вызваны в памяти учащихся и про-
анализированы в определённой последовательности. Кроме того,
надо прибегнуть к опытам, сделав их основой изложения, как
бы они ни казались просты. Затруднения, возникающие при
опыте в данной и последующей темах, заключаются частью
в том, что учащиеся не могут сделать отсчётов температуры на
термометре, находящемся на демонстрационном столе. Поэтому,
когда вопрос идёт о грубом сравнении температур, надо при-
бегать к косвенным признакам, как, например, равенство тем-
ператур тел, опущенных в кипящую воду.
Начала представления о количестве теплоты формируются
на основании сопоставления явлений нагревания различных
количеств вещества на одном и том же источнике теплоты при
прочих одинаковых условиях. Прежде всего разъясняется
вопрос о том, что от одного и того же источника, в зависимости
от времени, можно получить различные количества теплоты,
причём никакого определения этого термина не даётся и прихо-
§ 7g,4
325
дится ограничиваться его смысловым значением. Затем рассмат-
ривается вопрос о нагревании в течение одинакового времени,
т. е. о сообщении одинакового количества теплоты двум различ-
ным количествам одного и того же вещества, сначала для раз-
личных количеств воды и после тоже длячводы и металла. Не-
трудно установить с помощью опыта, что за одинаковое время
различные количества одного и того же вещества нагреваются
до различных температур, т. е. чем больше вещества, тем до
меньшей температуры оно нагревается за то же время. ‘Опыт
с накаливанием проволочки докрасна является объективным
признаком для суждений о температуре; массивная гиря за то
же время нагревается незначительно, что преподаватель сможет
показать, держа её* в руках. Для обнаружения различной тем-
пературы у малого и большого количества воды нужно довести
её в пробирке до кипения, тогда как в большом количестве вода
едва нагреется, что обнаруживается наощупь.
До введения единицы количества теплоты весьма важное
значение имеет решение ряда задач, способствующих разъя-
снению вводимого понятия, например таких:
I. Нагревают 5 кги затем 1 кг воды на 20°. Одинаковое ли для этого
нужно количество теплоты?
II. Две порции одинакового количества воды нагреты в одном/случае
на 20э и в другом на 40°. В каком случае израсходовано большее количество
теплоты и во сколько раз?
III. Одинаковое количество теплоты сообщили утюгу и маленькой чу-
гунной гире. Какой предмет нагреется до большей температуры?
В результате этой части урока надо, чтобы учащиеся полу-
чили следующие представления: 1) количество теплоты есть ве-
личина, т. е. что оно может быть больше или меньше; 2) темпе-
ратура и количество теплоты — совершенно различные понятия;
3) температура тела зависит не только от количества сообщён-
ной ему теплоты, но и количества вещества1, и 4) количество теп-
лоты, нужное для нагревания, зависит (пропорционально) от
количества вещества и числа градусов нагрева.
4. Калория. Проведённая подготовка позволит ввести опре-
деление единиц количества теплоты — калории и килокалории
и определить их соотношение. Показав, как производится запись
наименований этих единиц, следует перейти к решению трени-
ровочных задач на вычисление количества теплоты, указывая
сначала для упрощения разность температур и только потом
предлагая учащимся самостоятельно вычислять эту разность
по данным её пределам. Решение надо вести исключительно
арифметическим путём, приучая учащихся к рассуждениям
и записям вроде следующей:
1 О зависимости от вещества намеренно умалчивается.
326
§ 73,5—6
1 г воды, нагреваясь на 1°, требует
10 г » » >1°, требуют
10 г » » » 15°, »
1 кал
10 кал
10-15=150 кал.
Вопрос, об устройстве калориметра, как о приборе, для изме-
рения количества теплоты, лучше рассмотреть позднее — при
изучении теплоёмкости.
5. Теплотворная способность топлива. Понятие о теплотвор-
ной способности топлива вводится на основе примеров из оби-
ходной жизни или техники; эксперимент же для сравнения ве-
личин теплотворной способности провести весьма затруднительно.
Для характеристики величин теплотворных способностей 1
полезно виды топлива разбить на 3 основные группы: 1) дрова,
торф, спирт, светильный га^1 2; 2) каменный уголь; 3) керосин,
бензин, антрацит, и предложить запомнить для первой группы
величину теплотворной способности около 3500 ккал. Тогда для
второй группы теплотворную способность можно приближённо
принять равной 3500x2 ккал и для третьей 3500x3 ккал.
Решение задач тренировочного характера необходимо на-
чинать с наиболее простых — на вычисление количества теплоты,
получаемой при сжигании тойлива, и затем, в целях подготовки
к лабораторной работе, перейти к задачам усложнённого типа—
с определением количества топлива по данным: количеству воды,
её температурам — начальной и конечной. В заключение вво-
дится понятие о к. п. д. нагревателей и характеризуются меры,
которые могут быть приняты для его повышения. Вопрос о теп-
лотворной способности и к. п. д. нагревателей станет дсен для
учащихся только при условии проведения содтветствующей
лабораторной работы. Понятие о к. п. д. вводится как об отно-
шении количеств: теплоты, полезно использованной, и теплоты,
полученной при сгорании.
6. Удельная теплоёмкость. Понятие об удельной теплоёмко-
сти устанавливается на основе опыта с расплавлением пара-
фина или воска телами одинаковой массы из различных веществ,
нагретых до одинаковой температуры (см. т. II, § 66 и рис. 282).
Табличные данные удельных теплоёмкостей приводятся и изу-
чаются вовсе не для запоминания всех величин, но для выяв-
ления следующих факторов: 1) наибольшую удельную тепло-
ёмкость имеет вода, 2) удельная теплоёмкость воды равна
1 и 3) удельные теплоёмкости большинства веществ (метал-
лов) выражаются десятыми долями единицы. После этого про-
изводится решение нескольких тренировочных задач на расчёт
количества теплоты, необходимого для нагревания тела. Рас-
1 Теплотворная способность измеряется количеством теплоты (в кило-
калориях), получаемом при полном сгорании 1 кг топлива.
2 Продукт возгонки каменного угля.
§ 73,7—8
327
суждение и записи при этом ведутся так, как это указано в § 38, 2.
Только после того как учащиеся станут хорошо справляться
с такими расчётами, можно, но необязательно, ввести буквен-
ные обозначения и дать формулу:
Количество теплоты=удельная теплоёмкость X количество
вещества X разность температур
Q =c-m-(t2 — .
Далее возникает вопрос о том, как производится измерение
удельной теплоёмкости. Поэтому приходится ‘знакомить уча-
щихся с калориметрическим методом измерения и устройством
калориметра. При описании последнего надо обратить внимание
учащихся на простейшие меры для уменьшения потерь теплоты
в виде теплоизолирующего слоя (см. т. II, § 66, 3). При упомина-
нии о калориметре, употребляемом для научных измерений,
с двумя полированными сосудами, можно ограничиться самыми
общими указаниями (двойной сосуд, зеркальный* слой). После
этого для подготовки к лабораторной работе полезно решить
задачу об определении удельной теплоёмкости калориметри-
ческим путём. Как было уже сказано выше, вычисления произ-
водятся арифметическим путём (уравнение теплового баланса
не даётся); задачу Рихмана на определение температуры при
смешивании воды, как сравнительно сложную для решения
в семилетке, рекомендовать нельзя.
О рисунках на уроке — см. т. IV, § 52, 1—3 и рис. 227 и 228.
7. Лабораторные работы. При изучении данной темы лабора-
торные работы имеют исключительно важное значение. Только
после проведения их у учащихся создаётся должное представ-
ление о понятиях: количества теплоты, удельной теплоёмкости,
теплотворной способности топлива и к. п. д. нагревателя. Если
в других разделах курса физики формирование понятий может
опираться на демонстрационный эксперимент, то в данной теме
преподаватель скорее рассказывает об изучаемых, явлениях, чем
их показывает. Изучение упомянутых выше вопросов возможно
только на основе индивидуальных опытов, проводимых самими
учащимися. Назначение данных лабораторных работ заклю-
чается ещё в том, чтобы учащиеся приобрели навыки по изме-
рениям с термометром и калорйметром, а также ознакомились
с мерами, принимаемыми для уменьшения потерь теплоты. Ла-
бораторных работ следует провести по крайней мере две: одну —
по определению к. п. д. нагревателя и другую — по определению
удельной темплоёмкости какого-либо твёрдого тела. О методике
и технике этих лабораторных работ— см. т. II, § 66, 1—5.
8. Значение в технике. При изложении вопроса о теплотвор-
ной способности топлива важно указать значение в технике
высококалорийных сортов топлива. Практическое значение имеет
разъяснение преподавателя о различии в запасании теплоты
328
§ 73,3—10'
и отдаче её железной и каменной печами — явлениями, связан-
ными не только с массой и удельной теплоёмкостью, но и тепло-
проводностью. Следует также выяснить вопрос о выгодах, зави-
сящих от значительной удельной теплоёмкости воды в водяном
отоплении. Из явлений природы надо дать представление о на-
гревании Солнцем воды в водоёмах" до меньшей температуры по
сравнению с сушей и о теплоотдаче воды в ночное время, о влия-
нии морей и морских течений на климат береговых местностей.
Рис. 164. Диаграмма теплотворной способности. Количества (объёмы) раз-
личных видов жидкого топлива, дающих при своём сгорании одинаковые
количества теплоты.
9. Наглядные пособия. При рассмотрении вопросов о вели-
чинах- теплотворной способности топлива (рис. 164) и удельных
теплоёмкостей необходимо применение соответствующих диа-
грамм. Важно также, чтобы учащиеся получили представление
о внешнем виде различных сортов топлива, для чего следует
показать его образцы (торф, различные угли, жидкое топливо).
Весьма полезно вывесить на стене класса диаграмму, которая
знакомила бы с к. п. д. различных нагревательных бытовых при-
боров (электрический чайник или кастрюля, примус, фитильная
керосиновая кухня и т. п.) (см. т. IV, рис. 104). Практическое
значение, в особенности для сельских местностей, имеет также
диаграмма, сравнивающая теплотворные способности различ-
ного сорта дров— по объёму (рис. 44) и по весу.
10. Задачи и задание на дом. Задачи, решение которых пору-
чается на до'м, должны применяться такого же типа, что и реша-
§ 73,11; § 74,1—2
329
емые в классе. В заключение желательно дать задачи, которые
соответствовали бы каким-либо конкретным случаям с нагре-
ванием и служили бы отчасти для повторения, например, вроде
следующей:
Определите количество керосина, которое необходимо сжечь в фитиль-
ной кухне (керосинке), чтобы нагреть 2 л воды до кипения, т. е. до 100°,
если к. п. д. этого нагревателя равен 60%1.
Кроме счётных задач, возможно поручить учащимся состав-
ление диаграмм в целях наглядного сравнения изучаемых
величин.
11. Внеклассные занятия. Для внеклассной работы благо-
дарной темой является: топливо и его добывание, виды топлива.
Желательно проведение лабораторной работы по определению
удельной теплоёмкости жидкого тела.
§ 74. Плавление
Демонстрационные опыты и лабораторные рабо-
ты— см. т. II, §§ 39, 1, 2 и 4—6 и 66, 6.
Упрощенные приборы — см. т. III, § 39.
Рисунки и чертежи на урока х— см. т. IV, § 63.
1. Содержание: а) Плавление и отвердевание, б) Различие
в плавлении кристаллических и аморфных тел. в) Точки плав-
ления некоторых веществ, г) Теплота плавления, д) Расчёты
количеств теплоты на плавление, е) Изменение объёма при плав-
лении. ж) Применение в технике, з) Лабораторная работа:
Определение теплоты плавления льда.
2. Методические замечания. При изучении предыдущей темы
учащиеся приучались к мысли, что сообщение телу количества
теплоты ведёт к повышению температуры и что потери теплоты
сопровождаются понижением температуры. На основании изме-
нения температуры ‘учащиеся заключали, что тело соответ-
ственно либо потеряло теплоту, либо приобрело её. Явления же
плавления и парообразования происходят при неизменной
температуре, несмотря на сообщение теплоты телу. Таким обра-
зом, изучение этих явлений приводит к нарушению «логики»
полученных ранее представлений и вызывает у учащихся значи-
тельное недоумение при наблюдении исчезающей или выделяю-
щейся теплоты. Указания преподавателя, что теплота расхо-
дуется на превращение тела из одного состояния в другое, не*
являются убедительным объяснением. На данном этапе знаний,
однако, более глубоких объяснений дать нельзя, и поэтому
к этому вопросу приходится возвращаться впоследствии при изу-
чении элементов молекулярно-кинетической теории.
1 Отсутствие указания о начальной температуре не случайно. Задача
требует предположения учащегося об этой температуре.
330
§ 74,3
В остальном тема «Плавление» затруднений для учащихся
не представит, тем более чтол сравнительно сложный вопрос
о зависимости точки плавления от давления рассматривать нет
надобности. При решении задач преподаватель должен иметь
в виду, что целью их заключается не обучение расчётам, а озна-
комление с методом расчёта и выяснение понятий, связанных
с процессом плавления. По сравнению с предыдущей данная
тема имеет то преимущество, что позволяет изложение вести
при значительно большем количестве экспериментов, что облег-
чает изложение вопросов преподавателем и восприятие их уча-
щимися.
При изучении данной и последующей тем весьма важно
подчеркнуть отличие трёх состояний вещества, несмотря на про-
стоту этого факта. Об этом нередко забывает учитель. При
изложении темы весьма ёажно дать представление учащимся
о значении создания в первых пятилетках и развития в СССР
мощной металлургической базы (чугун, железо, сталь, цветные
металлы), позволившей превратить нашу страну из отсталой
аграрной в мощную индустриальную.
3. Плавление и отвердевание. На первых опытах, имеющих
вводный характер, показывается без введения понятия о темпе-
ратуре плавления, что тело при его нагревании плавится или
переходит из твёрдого состояния в жидкое и, наоборот, расплав-
ленное при охлаждении отвердевает. Было бы неправильно
сводить вопрос к плавлению одних только кристаллических
тел, как это делается в некоторых учебниках физики. Поэтому
далее показывают различие в плавлении кристаллического тела
(лёд) и аморфного (воск, парафин?, вар), чтобы обнаружить
у аморфного тела постепенный переход из твёрдого состояния
в жидкое. Опыт более убедителен при демонстрации обратного
процесса, т. е. отвердевания. Эти опыты важны для последущего
утверждения, что температура плавления некоторых тел неопре-
делённа. Далее, при помощи опытов вводятся три основных по-
ложения: 1) для расплавления кристаллического вещества его
прежде всего надо нагреть до определённой температуры, называе-
мой точкой плавления, 2) до тех пор, пока всё вещество целиком
не перейдёт из твёрдого состояния в жидкое, температура «смеси»
остаётся неизменной, несмотря на нагревание, иЗ) после расплав-
ления при нагревании жидкого вещества температура возрастает.
Подобные же положения приводятся по отношению к процессу
отвердевания. Устанавливается также, что для одних и тех же
веществ температуры плавления и отвердевания равны между
собой.
Для создания наглядного представления об этих процес-
сах нужно воспользоваться заранее изготовленными графиками,
позволяющими выяснить разницу в ходе температуры при плав-
лении кристаллических, а по возможности и аморфных тел.
§ 74,4
331
В заключение приводится и рассматривается таблица тем-
ператур плавления, причём для этого лучше всего воспользо-
ваться диаграммой (см. т. IV, рис. 95—96). От учащихся нельзя
требовать, чтобы они специально заучивали какие-либо точ-
ные данные из таблицы (за исключением точки плавления льда),
но они должны узнать, что наиболее тугоплавким металлом
является вольфрам, почему он употребляется для изготовления
нитей электроламп, и что чугун плавится при температуре
около 1200°, медь—около 1000°, свинец—около 300°. Сле-
дует также обратить внимание на точки отвердевания жидко-
стей ртути и спирта, а также одного из наиболее трудно сжижа-
емых газов — водорода. По отношению к воде следует указать,
что точка её замерзания равна 0° только для химически чистой
воды; если же в воде растворены соли, например поваренная,
то вода замерзает при более низких температурах (морская
вода, рассол в бочках с квашеной капустой и т. п.).
Полезно показать также опыт, обнаруживающий зависи-
мость точки плавления от давления (см. т. II, § 39, 2 и рис. 283).
4. Теплота плавления. Изложение вопроса начинают с опыта,
который вновь подчёркивал бы, что на расплавление тела без
повышения его температуры нужно расходовать теплоту. Тогда,
на основании опыта, можно ввести понятие о теплоте плавления
и ознакомить с её величиной для некоторых тел. Важно, чтобы
pi/ч кал
учащиеся запомнили величину теплоты плавления льда 80 —у-
и заметили, что теплота плавления для металлов различна и зна-
чительно меньше этой величины. Вместо выписывания табличных
данных лучше всего воспользоваться соответствующей диаграм-
мой.
Далее производят решение тренировочных задач на вычис-
ление количества теплоты, необходимого для расплавления тела,
нагретого до температуры плавления, требуя рассуждений
такого рода:
На расплавление 1 г льда нужно 80 кал
» » 520 г льда » 80 калХ520=
= 41600 кал=41,6 ккал.
При этом весьма важно заставить учащихся указывать, что
тело уже нагрето до температуры плавления. Когда вопрос
окажется усвоенным, задачи усложняются необходимостью
сделать подсчёт количества теплоты для нагревания до точки
плавления, а для этого надо найти из таблиц не только величину
теплоты плавления, но и точку плавления. Например, предла-
гаются задачи таких типов:
I. Найдите количество теплоты, необходимое для расплавления 100 кг
чугуна, имеющего температуру 20° , без дальнейшего повышения темпера-
туры после его плавления.
332
§ 74,5-7
Рис. 165. Твёрдый
воск тонет в расплав-
ленном; лёд плавает
в воде.
В связи с лабораторной работой нужно решить подобную
же задачу о плавлении льда при условии дальнейшего нагре-
вания воды выше 0°.
Особое внимание следует обратить на то, чтобы учащиеся
уяснили себе по отнсшению к телу, нагретому до температуры
плавления, следующие положения:
1) Если от тела не отнимать теплоту или не сообщать её, то
оно не будет ни плавиться, ни отвердевать. 2) При сообщении
теплоты оно станет плавиться, при отнимании — отвердевать.
Для иллюстрации этих положений реко-
мендуется рассмотреть такие вопросы:
II. Температура воздуха на улице равна 0°.
Что будет происходить со льдом и водой?
• III. Что будет происходить со льдом и водой,
если температура воздуха на улице становится:
1) выше 0° и 2) ниже 0°?
В заключение весьма желательно пока-
зать опыт с выделением теплоты при кри-
сталлизации переохлаждённого гипосуль-
фита; опыт, в частности, может служить
для объяснения потепления при выпадании
снега во время сильного мороза.
5. Йзменение объёма тела при плавле-
нии. Вопрос об этом приходится вводить
ради объяснения процессов, наблюдаемых
в естественных условиях: 1) плавания льда в воде; 2) разрушения
каменных пород при замерзании воды в трещинах. Указывается,
что большинство веществ при отвердевании уменьшаются
в объёме и что к числу исключений из этого правила принадле-
жат вода и чугун. Желательно проведение опыта с заморажи-
ванием воды в чугунной бомбе для демонстрации разрыва пос-
ледней (см. т. II, рис. 284). Обязательно показать плавание льда
в воде и погружение на дно твёрдого воска в расплавленном
(рис. 165 и см. т. IV, рис. 230).
6. Применение в технике. Вопрос о литье, как одном-из важ-
нейших способов обработки металлов, надлежит обязательно
рассмотреть. Сначала учащихся знакомят с отливкой при по-
мощи демонстрационного опыта (см. т. II, § 39, 2), а затем дают
самое краткое понятие о плавлении чугуна в вагранке (рис. 166),
об устройстве форм (рис. 167) и о самом процессе отливки.
О рисунках на уроках — см. т. IV, рис. 231 и 232.
7. Наглядные пособия. Как было уже выше указано, необ-
ходимо применение диаграммы: точки плавления и теплота
плавления, а также графика температуры, характеризующего
плавление тела. Желательно показать кинофильм по вопросу
о плавлении металла и4отливок из него; за отсутствием кино-
фильма обязательны демонстрации диапозитивов или эпи-
§ 74,8—10
333
скопическое проектирование соответствующих картинок из
книг.
8. Экскурсия. Желательно проведение экскурсии, если не
на чугунолитейный завод, то в мастерские, где производятся
хотя бы небольшие отливки.
9. Лабораторная работа. Проведение лабораторной работы:
Определение теплоты плавления льда, надо считать обязатель-
Рис. 166. Устройство вагранки.
ной, тем более что для её осуще-
ствления нужны самые простые сред-
ства. Желательна организация
лабораторной работы по наблю-
дению плавления и отвердевания
нафталина с целью построения
соответствующего графика темпе-
ратуры; однако, её организация
более сложна, чем для определения
теплоты плавления льда. О методике
и технике лабораторных работ — см.,
т. II, § 66, 6.
Рис. 167. Формовка в опоках.
10. Задание на дом. Задание на дом состоит в поручении ре-
шения задач по рассмотренным вопросам, при этом надо иметь
в виду, что расчёты не являются самоцелью, а нужны для луч-
шего понимания процессов плавления и отвердевания и связан-
ных с ними явлений. Для достижения этого же следует прибе-
гать к задачам-вопросам.
334
§ 74,11, § 75,1—3
Весьма желательно ещё до изучения темы предложить уча-
щимся пронаблюдать зимой, что произойдёт с аптекарским
пузырьком, если в нём заморозить воду.
11. Внеклассные занятия. В связи с темой в кружке уместно
рассмотреть вопрос о других способах горячей обработки метал-
лов — ковке и штамповании. Значительный интерес представ-
ляет для учащихся изготовление формы и отливка в ней легко-
плавких металлов.
§ 75. Кипение и испарение
Демонстрационные опыты и л абора торн'ые рабо-
ты— см. т. II, §§ 39, 3 и 7—8 и 66, 7.
Упрощенные приборы — см. т. III, § 39.
Рисунки и чертежи — см. т. IV, § 54, 1—3.
1. Содержание: а) Различие между кипением и испарением,
б) Температура кипения, в) Теплота парообразования, г) Ла-
бораторная работа: Определение теплоты парообразования,
д) Зависимость температуры кипения от давления, е) Приме-
нение в технике.
2. Методические замечания. Явления кипения и испарения
как факты более знакомы учащимся, чем плавление. Во всяком
случае запас их сведений в этой области, полученный ими в оби-
ходной жизни, достаточен, чтобы можно было на опытах с ус-
пехом обосновать и уточнить знания по рассматриваемому во-
просу. Даже вопрос о теплоте парообразования понимается
и воспринимается много легче, чем о теплоте плавления, на
основе житейского опыта с кипячением воды. Наибольшие
затруднения вызывает обычно объяснение явлений поглощения
теплоты при испарении и выделении её при конденсации пара.
Поэтому изучение их, главным образом, сводится к установлению
самих фактов на соответствующих опытах. Свойства паров не
изучаются, но образование и существование пара в воздухе
надо доказать на опытах с конденсацией пара. Необходимо
также выяснить различие между туманом и паром. Понятие
о теплоте парообразования вводится в общей форме; величина
её для воды указывается с той целью, чтобы показать, насколько
она велика по сравнению с удельной теплоёмкостью воды и теп-
лотой плавления льда.
3. Различие между кипением; и испарением. Первые пред-
ставления о кипении и испарении устанавливаются на основе
примеров из жизненной практики. При этом важно выяснить,
что кипение, как и испарение, — виды одного и того же процес-
са — парообразования. Далее на опытах с испарением летучих
жидкостей и с Кипением воды в колбе устанавливается следую-
щее положение: 1) При испарении образование пара происходит
с поверхности; при кипении же не только с поверхности, но
§ 75,4—5
335
и внутри жидкости. 2) Кипение наблюдается при определённой
температуре; испарение же — и при других более низких темпе-
ратурах. Последнее положение в части вопроса об испарении
обосновывается рассмотрением примеров высыхания воды
с блюдца, белья и т. п.
4. Зависимость температуры кипения от давления. Зависи-
мость температуры кипения от давления следует рассматривать
вместе с введением понятия о точке кипения, иначе в это-поня-
тие придётся вносить соответствующие поправки. Зависимость
для давлений, меньших атмосферного, нетрудно доказать при
помощи опыта: кипение воды под уменьшённым давлением
(см. т. II, § 39, 7 и рис. 285). Что же касается демонстрации,
обнаруживающей увеличение температуры при повышении
давления выше атмосферного, для чего служит котёл Папина
(см. т. II, § 39, 3 и рис. 280), то она, прежде всего, мало выра-
зительна и не может разъяснить учащимся семилетки существа
вопроса. Действительно, учащиеся не могут увидеть самого
кипения, и наблюдение сводится к отсчётам температуры и дав-
ления. Это обстоятельство заставляет признать опыт с котЛом
Папина непоказательным. Зависимость температуры кипения
для воды должна быть проиллюстрирована при помощи заранее
изготовленных графиков (см. т. IV, рис. 117 и 118). Желательно
решение по этим графикам нескольких задач следующего
вида:
I. При какой температуре кипит вода в паровом котле, если давление
в нём доведено до 10 атмосфер?
II. При какой температуре закипит вода при давлении в 0,1 атмосферы?
III. При какой температуре кипит вода на вершине горы Казбек, имею-
щей высоту 5040 м?
Последняя задача требует предварительного нахождения
величины атмосферного давления по соответствующему графику
(рис. 40).
В результате изучения вопроса учащиеся должны ясно пред-
ставлять, что температура кипения воды и других жидкостей
не является постоянной величиной, а зависйт от давления, про-
изводимого на поверхность жидкости. Только при этом условии
учащимся станет ясным, почему надо, говоря: «температура
кипения воды равна 100°»,’ добавлять: «при нормальном атмо-
сферном давлении».
Величины температур кипения следует привести для жид-
костей (эфира, спирта, ртути), кипящих при температурах ниже
и выше 100°. Следует также упомянуть о температурах кипеция
.какого-либо металла, а из газов — водорода (см. т. IV, рис. 95).
5. Теплота парообразования. Понятие о теплоте парообра-
зования вводится на основе опыта, показывающего, что после
удаления источника теплоты кипение тотчас же прекращается
или, другими словами, что для кипения нужно непрерывное
336
§ 75,6
Рис. 168. Заморажива-
ние воды под колоко-
лом воздушного насоса.
Вода замораживается в
часовом стекле А. Кусо-
чек льда демонстрируют,
вынимая его из формы
за вмороженную в лёд
нитку.
сообщение теплоты. Величина теплоты парообразования указы-
вается лишь для воды, кипящей при 100°, и принимается равной
539 ^-. Относительно величины её при температурах, больших
и меньших 100°, данных приводить не нужно во избежание
усложнения вопроса. После этого производится решение не-
скольких тренировочных задач — сначала для подсчёта коли-
чества теплоты, необходимого для превращения в пар воды,
нагретой до температуры кипения. Затем задачи усложняются
ещё подсчётом количества теплоты для
нагревания водьг до температуры кипе-
ния.
Поглощение теплоты при испарении
надо доказать на опыте, например, с за-
мораживанием воды при усиленном испа-
рении эфира (см. т. II, § 39, 8 и рис. 286)
или под колоколом воздушного насоса
(рис. 168). Кроме того, для выяснения
этого же вопроса надо использовать
индивидуальные наблюдения учащихся,
основанные на ощущениях прохлады
при увлажнении человеческой кожи
водой или эфиром (валериановые
капли).
В заключение демонстрируется явле-
ние конденсации пара (см. т. II, рис.
281) и рассматривается вопрос о выделе-
нии теплоты при превращении пара в
жидкость, причём вводится термин «кон-
денсация». Для лучшего уяснения этого вопроса желательно
провести лабораторную работу.
6. Значение в технике и природе. Важность изучения кипе-
ния и парообразования можно в самых общих чертах показать
примером использования пара в паросиловых установках.
Устройство паровых котлов более уместно рассмотреть при изу-
чении машин двигателей. Возможно также, если позволяет
время, познакомить учащихся с использованием отработанного
пара для нагревания воды в отопительных системах и для тех-
нологических целей. Ещё большую важность имеет вопрос о па-
рообразовании и конденсации в естественных условиях в при-
роде. Особенного внимания заслуживает указание, что благо-
даря весьма значительной величине -теплоты парообразования
воды около половины солнечной теплоты, достигающей поверх-
ности Земли, расходуется на испарение воды. Необходимо дать
учащимся представление о круговороте воды в природе (рис. 169).
Наличие паров в воздухе надо обнаружить на опыте, показав
конденсацию их на охлаждённом теле.
§ 75,7—10
337
7. Наглядные пособия. Как было указано, необходимо ис-
пользование графиков зависимости температуры кипения от
давления. Желательно также применение изготовленной своими
силами схемы, показывающей устройство водяного отопления
с нагреванием воды отработанным паром. Возможно восполь-
зоваться картиной «Электротеплоцентраль», но объяснения зай-
мут много времени, почему их рационально провести йо внеклас-
сных занятиях (рис. 170).
8. Задачи и задание на дом. Число применяемых задач счёт-
ного характера на подсчёты количества теплоты невелико,
Рис. 169. Картина, полезная при объяснении вопроса о круговороте воды
в природе.
и значение их ограничено. Задачи с использованием графиков
имеют своей целью ознакомление с зависимостью температуры
кипения от давления и служат также для объяснения некоторых
явлений в природе. Наиболее важное значение при изучении
данной темы приобретают задачи-вопросы по поводу явлений,
наблюдаемых в бытовых условиях и в природе.
9. Лабораторная работа. Как было указано, желательна ор-
ганизация лабораторной работы: определение теплоты паро-
образования. Её основное назначение в наблюдении учащимися
конденсации пара, сопровождаемой выделением теплоты; опре-
деление же величины пдрообразования имеет лишь побочное
значение, заключающееся в ознакомлении с методом измере-
ния.
10. Внеклассные занятия. Для школ, расположенных в сель-
ских местностях, должно рекомендовать изучение свойств пара
в атмосфере и условий его конденсации или лучше — органиг
зацию метеорологического кружка.
22 Е. Н. Горячкин, том I
Рис. 170. Настенная картина: «Теплоэлектроцентраль». На картине схематически изображено непосредственное
использование отработанного пара для технологических целей (паровой молот) и использование этого же пара
для получения в бойлерах (подогревателях) горячей воды, служащей для отопления помещений, и т. п.
§ 76,1—3
339
§ 76. Начатки молекулярно-кинетической теории
Демонстрационные опыты — см. т. II, § 32.
Упрощенные приборы — см. т. III, § 33.
Рисунки и чертежи на уроках — см. т. IV, § 47.
1. Содержание: а) Понятие о молекулах, б) Движение моле-
кул. в) Понятие о молекулярных силах, г) Смачивание и капил-
лярность.
. 2. Методические замечания. Кроме приведённых в §§ 8, 3 и 69
основных соображений о необходимости ознакомления учащихся
с начатками молекулярной теории, надо иметь в виду ещё сле-
дующие положения: 1) если учитывать общеобразовательное
значение первого концентра физики, то нельзя оставлять без
объяснения ряд явлений молекулярного характера (например,
явлений прилипания, склеивания, спаивания, капиллярности,
диффузии жидкостей) (см. т. II, рис. 224—229) и газов, встре-
чаемых учащимися буквально на каждом шагу, и 2) введение
понятия о молекулах упростит изложение в химии вопроса
о строении вещества, а без понятия о капиллярности не может
обойтись преподавание биологии. Как было уже указано, имеются
два пути для изучения начатков молекулярно-кинетической
теории: один состоит в постепенном введении «шаг за шагом»
молекулярных представлений с первых занятий физикой, а дру-
гой заключается в построении этой теории на основе изученных
ранее фактов. Второй способ является более рациональным,
так как совпадает с окончанием курса 6 класса и является
своеобразным повторением всего пройденного в свете некоторых
теоретических обобщений или выяснений причинной связи
между явлениями (§ 44). Подобное изложение начал молеку-
лярно-кинетической теории сделано, например, в учебнике
Фалеева. Вопрос о теплоте, как энергии беспорядочного дви-
жения частиц, может быть рассмотрен только позднее — при
изучении энергии.
3. Понятие о молекулах. К введению начатков молекулярно-
кинетической теории можно подойти, указав учащимся, что они
в предшествующем изучении курса физики знакомились с раз-
личными физическими явлениями, но в большинстве случаев
не получали объяснений наблюдаемого. Существует ли предел
делимости вещества? Как объяснить, что одно и то же вещество
может быть и в твёрдом, и в жидком, и в газообразном состоя-
нии? Почему тело может быть горячим или же, наоборот, —хо-
лодным? Что происходит при расширении и сжатии тел? и т. п.
В таком, же положении когда-то находилась и сама физика.
Возникшее в глубокой древности (Лукреций Карр)
предположение о строении вещества из отдельных неделимых ча-
стиц на основании наблюдений постепенно привело к убеждению
в справедливости этого утверждения. Наконец, это предполо-
22*
340
§ 76,4—5
жение развилось и превратилось в настоящее время в научную
истину. Примерно так должно быть аргументировано возник-
новение молекулярно-кинетической теории; тогда отпадёт вопрос
о необходимости приведения каких-либо конкретных доказа-
тельств существования молекул, что, вообще говоря, и невоз-
можно. Таким образом, учащихся знакомят, что все тела со-
стоят из молекул — мельчайших движущихся частичек. Для
характеристики размеров молекул приводятся соответствующие
числовые данные, но не
в их прямом выражении,
а обработанные в виде
сравнений и аналогий
(цепочка из молекул, ко-
личество молекул в 1 см3
газа, относительная вели-
чина молекулы и булавоч-
ной головки и т. п.). За-
тем вводится понятие о
промежутках между мо-
лекулами, и изменением
этих расстояний объяс-
няются сжатие и расшире-
нив тел.
4. Движение молекул.
Вопрос о движении моле-
кул в методическом отно-
шении выгоднее предпос-
лать изучению молеку-
лярных сил и трёх со-
стояний вещества с молеку-
лярно-кинетической точки
зрения. Образцом изложе-
ния этого вопроса надо
считать § 69 учебника Са-
Рис. 171. Прибор Иващенко (видоиз-
менённый прибор Эйхенвальда),
дающий представление о виде молекуляр-
ных движений в газе. При вращении ру-
коятки А с шестерней В молоточек С уда-
ряет по круглой пружине D, укреплённой
в свою очередь на пружинах Е,Е. Стальные
шарики, изображающие молекулы, полу-
чая импульсы от пружины С, движутся
поступательно в самых различных направ-
лениях. Под действием ударов со стороны
шариков кусок резины «топчется на месте»
подобно броуновскому движению.
харова «Физика для школ взрослых», где в немногих словах,
без излишнего теоретизирования, выявлено всё наиболее суще-
ственное. Не приводя здесь подробных указаний, отсылаем чи-
тателя к изучению названного учебника.
На основании введённых представлений о движении молекул
даётся объяснение, кроме диффузии жидкостей, газов и твёрдых
тел, также давления газа и смысла понятия о температуре.
Проведение демонстраций диффузии и модели хаотического
движения частиц в газе обязательно (рис. 171; см. т. II, § 32,
5 и 6 и рис. 228 и 229).
5. Молекулярные силы. Вопрос о силах сцепления следует
излагать так же, как и предыдущий, коротко и без лишних под-
робностей. В результате учащиеся должны получить объяс-
§ 76,6-7, § 77
341
нения: 1) Почему твёрдые тела и жидкость не заполняют всего
. предоставляемого им объёма, как газы. 2) Какими причинами
вызвано сильное сопротивление: растяжению — у твёрдых и сжа-
тию — у твёрдых и жидких тел. 3) Различие в молекулярном
состоянии газа, жидкости и твёрдого тела. 4) Общее представ-
ление о процессах, происходящих при плавлении и парообразо-
вании. В заключение проводится объяснение явлений слипания
и спаивания тел и простейших капиллярных явлений. В классе
вопрос о поверхностной плёнке и её натяжении не рассматри-
вается. О методике и технике эксперимента — см. т. II, § 32,
1—4 и рис. 223—227; о рисунках на уроках—см. т. IV,
рис. 202—204.
6. Задачи. При изложении надо в самой широкой мере при-
менять задачи-вопросы в целях иллюстрации излагаемого мате-
риала примерами из области быта и техники. Особенно значи-
тельное число задач-вопросов существует по капиллярным
явлениям.
7. Внеклассные занятия. Тема открывает широкие возмож-
ности для проведения интереснейших для учащихся опытов по
молекулярным явлениям, связанным, главным образом, с капил-
лярностью и поверхностным натяжением. Желательно по данным
вопросам организовать вечер занимательной физики.
Глава семнадцатая
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ОТДЕЛУ: НАЧАЛЬНЫЕ
СВЕДЕНИЯ ПО МЕХАНИКЕ
§ 77. Содержание программы
В настоящее время среди значительного числа методистов
и учителей существует широко распространённое мнение, что
изучение механики должно производиться в самом начале курса
физики 7 класса; в действующих же программах начальные
сведения по механике отнесены к концу курса 6 класса. При-
чина желательности такого перемещения отдела была приве-
дена в § 54. Затруднения с преподаванием механики возникали
ещё по той причине, что, заведомо переоценивая силы и развитие
учащихся, нередко делались попытки ввести в изложение сов-
ременные воззрения на движение и материю. Опыт же работы
школ показал, что сведения из механики нужно давать в воз-
можно более элементарном виде и ограничиваться изучением
только первого концентра, наиболее важного в общеобразова-
тельном отношении и непосредственно необходимого для развёр-
тывания в дальнейшем курса физики.
Механика в первом концентре физики состоит, в сущности,
из двух основных частей — механическое движение и учение
342
§ 77
о работе и энергии, включая сюда вопрос о преобразовании
механической энергии в тепловую и обратно. В разделе о меха-
ническом движении даётся классификация движений по скорости
и по траектории, и на основе примеров изучается инерция тел.
Кроме того, в этом разделе рассматривается трение и способы его
изменения, что, вообще, оказывается важным для объяснения
причин прекращения движения по инерции и для введения впо-
следствии понятия о полезной и «вредной» работах.
Во второй части прежде всего изучаются механическая ра-
бота и мощность, причём вводятся единицы измерения из двух
систем, поскольку одни из них легко определяются из понятий
механической работы, а другие совершенно необходимы при
рассмотрении электрического тока.’Понятию об энергии совре-
менная программа отводит значительное место и уделяет боль-
шое внимание, вводя изучение закона сохранения энергии воз-
можно ранее, т. е. в начале курса 7 класса. Это позволяет при
дальнейшем изложении физики ряд физических процессов рас-
сматривать, поскольку это, вообще говоря, возможно в 7 классе,
с энергетической стороны, что прежде всего открывает широкие
возможности для установления связей между явлениями и для
научного обобщения фактов. Кроме того, такой методический
подход приводит обычно к тому, что для учащихся становится
в достаточной мере ясна исключительная важность закона
сохранения энергии, а также его всеобщность. Это тем более
необходимо, что, как показывает опыт работы школ, учащиеся
нередко склонны рассматривать закон сохранения энергии как
закономерность, имеющую отношение лишь к механическим
процессам, а также «ставить знак равенства» между понятиями
о механической работе и об энергии.
Существуют два методических мнения на время и место вве-
дения закона сохранения энергии в изложение начатков курса
механики. В одном случае рекомендуют вводить закон тотчас же
после установления понятия о механической работе. Тогда рас-
смотрение простых механизмов (блоки, рычаг и наклонная
плоскость) производится после формулировки этого закона и пред-
принимается в целях иллюстрации этого закона примерами из
механики (золотое правило). Задача же преобразования вели-
чины сил механизмами решается на основе закона, что выигрыша
в работе получить нельзя, и это решение проверяется, но не уста-
навливается опытом. В другом случае изучение преобразования
величины сил механизмами производится на опыте тотчас же
после установления понятия о механической работе, и на основе
опытных фактов вводится золотое правило механики. Это пра-
вило используется в дальнейшем при введении понятия об энер-
гии и законе её сохранения, как одно из немногих положений,
справедливость которых доказана учащимся и поэтому стала
ясной для них,
§ 78
343
Учение об энергии сначала распространяется на теплоту
с введением величины механического эквивалента теплоты и толь-
ко потом рассматривается во всей широте своего понятия. По-
этому в заключительном абзаце программы обычно содержатся
вопросы о Солнце, как об основном источнике энергии, исполь-
зуемой человеком, и о машинах-двигателях всевозможных ви-
дов— водяных,-ветряных и тепловых.
Очевидно, что при рассмотрении вопроса о теплоте, как одном
из видов энергии, придётся не только восстановить в памяти
учащихся основные положения о передаче теплоты и изменении
агрегатных состояний тел, но и в посильной мере характеризо-
вать и эти процессы с энергетической стороны. .Кроме того,
следует добиваться, чтобы учащимся стало понятно, что единица
количества теплоты является мерой тепловой энергии.
§ 78. Методические замечания к программе механики
Помимо приведённых в предыдущем § 77 методических сооб-
ражений по отношению к курсу механики в его целом, надо
иметь в виду ещё следующее:
1) Формирование механических понятий (скорость, инерция,
работа, мощность, энергия), весьма сложных для учащихся,
должно производиться: а) на основе эксперимента, воспроизво-
димого преподавателем и учащимися, и б) на базе имеющихся
уже у учащихся представлений, создавшихся в процессе жиз-
ненной практики. Однако, эти представления, например, о ра-
боте, далеко не всегда соответствуют смыслу механических
понятий: они или приближённы, или неточны, или же даже прев-
ратны, почему и нуждаются в полном пересмотре на основе опыт-
ных данных. Таким образом, опыты по механике служат не
только по своему прямому назначению в деле формирования
понятий, но и для исправления, а иногда и полного пересмотра
представлений, имеющихся у учащихся. Следовательно, перед
преподавателем нередко возникает задача о «переучивании»
учащихся, что является далеко не простым делом.
2) Нельзя считать, что вопрос о силах, проходимый в самом
начале курса физики в 6 классе, бывает изучен удовлетвори-
тельно и достаточно. Поэтому при изучении механики приходится
не только прибегать к повторению пройденного (сила тяжести
и упругая сила, графическое изображение сил, сила — как при-
чина деформации и т. п.), но и несколько расширить понятие
о силе, как причине, вызывающей или изменяющей движе-
ние. Действительно, вопрос об этом неизбежно возникает
при рассмотрении инерции. Однако, из сказанного отнюдь не
следует, что в какой-то мере подлежит рассмотрению второй,
а тем более третий закон Ньютона.
344
§ 79
3) На подбор опытов надо обратить самое серьёзное внимание,
не считаясь с тем, что явления, о которых пойдёт речь, иногда
весьма просты, что поэтому воспроизведение их кажется ненуж-
ным и что воспроизводимые факты общеизвестны. Действительно,
явление может быть хорошо известным, но демонстрация его
всё же необходима для того, чтобы обратить внимание на харак-
терные стороны этого явления в связи с его научным понима-
нием. Более того, при рассказе следует в возможно большей
степени стремиться к наглядности, прибегая к применению
таких тел, о которых идёт речь, как это указано в § 82,2.
4) При изложении механики преподаватель должен обра-
тить внимание как на свои, так и на ученические зарисовки,
стремясь к единообразию условных обозначений (движение,
сила опоры и т. п.)(рис. 64, 68 и 134—136), к простоте и выра-
зительности рисунков. Зарисовки по вопросу о двигателях тре-
буют особенно тщательного продумывания о тем, чтобы пока-
зать принцип действия на возможно более простом рисунке,
который легко может быть повторён учащимися (см. т. IV, § 55).
5) Проведение экскурсии для осмотра каких-либо машин,
двигателей и орудий надо признать обязательным в целях не
только иллюстрации изученного, но и для выяснения кинемати-
ческой стороны движения машин.
6) Постановка лабораторных работ также обязательна,
так как без индивидуального экспериментирования учащиеся
не смогут получить должных представлений о вводимых меха-
нических понятиях и изученных явлениях.
§ 79. Вводная беседа
Изучение механики, как и всякого отдела физики, следует
начинать с вводной беседы для ознакомления учащихся с содер-
жанием материала, подлежащего изложению. Полезно расска-
зать учащимся, что механика, как наука о машинах, возникла
ещё в глубокой древности и что начало её было положено, глав-
ным образом, исследованиями замечательного греческого учёного
Архимеда. Древние народы воздвигали солидные здания,
строили мосты, прокладывали водопроводы, имели морские
и речные суда, пользовались военными машинами для проби-
вания стен и метания камней, что требовало определённых зна-
ний по механике и развития соответствующих научных иссле-
дований. В настоящее время механику, конечно, нельзя опре-
делять как науку о машинах; поэтому учащимся следует сооб-
щить, что в механике, являющейся отделом физики, они будут
изучать движение тел и познакомятся с некоторыми простей-
шими механизмами, позволяющими преобразовывать силы из
малых по величине в большие и обратно. Далее следует, в самых
общих чертах, рассказать учащимся о значении в современной
§ 80,1—2
345
технике машин, применяемых для обработки разнообразных
материалов, т. е. дать понятие о машинах-орудиях. Необходимо
указать на особое значение индустриализации нашей страны
не только в добывающей и обрабатывающей промышленности
и сельском хозяйстве, но и для целей обороны страны. В конце
такого изложения преподаватель должен подвести учащихся
к вопросу об источниках «механической силы» для приведения
в действие машин-орудий и ’ввести понятие о машинах-двига-
телях, указав, что изучение их будет выполнено в заключение
курса механики. Рассказ следует сопровождать демонстрациями
получения выигрыша в силе и действия каких-либо машин —
орудия и двигателя (швейная машина, паровой двигатель). Не
только возможно, но и желательно вводную беседу организовать
во время или после осмотра какой-либо механической мастер-
ской.
§ 80. Виды движения. Инерция
Демонстрационные опыты — см. т. II, § 33, 1—2, 4, 6.
Упрощенные приборы—см. т. III, § 34.
Рисунки и чертежи на уроках — см. т. IV, §§ 35 и 36.
1. Содержание: а) Движение — прямолинейное и криволи-
нейное. б) Равномерное движение, в) Скорость и её измерение,
г) Понятие об инерции.
2. Методические замечания. Из повседневных наблюдений
и опыта учащиеся имеют представление о механическом движе-
нии и покое. Этим представлением можно вполне ограничиться
в школе-семилетке, дополнив его характеристикой движения,
как изменения расстояний по отношению к неподвижным пред-
метам (телам отчёта). Понятие об относительности движения
и некоторые связанные с ним простые вопросы приходится под-
нимать, так как наблюдение движения производится относитель-
но других тел, принимаемых за неподвижные. При изучении
темы первым из основных вопросов является классификация
движений по форме траектории и по характеру изменения ско-
рости и уточнение понятия скорости. Разъяснение этого вопроса
при условии широкого использования соответствующих приме-
ров и демонстрации опытов затруднений не представляет. Более
трудным для понимания его учащимися является вопрос об
инерции. Уяснение его возможно только при рассмотрении
значительного количества примеров и наблюдений учащимися
проявления инерции в явлениях окружающей их обстановки.
Кроме того, как показывает практика, изложение упрощается,
если сначала выяснить вопрос о причинах возникновения дви-
жения вообще и его «прекращения» благодаря воздействиям дру-
гих тел, т. е. действию сил. Так или иначе, рассмотрение этого
вопроса окажется неизбежным.
346
§ 80,3—5
3. Движение прямолинейное и криволинейное. Понятие о ви-
дах движения — прямолинейном и криволинейном — устанав-
ливается в беседе с учащимися, главным образом, на примерах
из обиходной жизни. Однако, кроме того, надо продемонстри-
ровать такие движения, при наблюдении которых была бы ясно
видна форма траектории (см. т. II, § 33, 2 и рис. 230 и 231).
Траектория определяется как линия, по которой совершается
движение. Хотя вращательное движение не изучается в первом
концентре, всё же приходится дать представление о вращении
ввиду широкого применения его в машинах и неизбежности
упоминания о нём в дальнейшем изложении. Запоминание опре-
делений прямолинейного и криволинейного движения следует
потребовать от учащихся для постепенного приучения их к точ-
ным формулировкам вообще.
Рис. 172. Картина: «Движение (равномерное и неравномерное) велосипе-
диста», полезная при введении понятия о скорости.
4. Движение равномерное. Понятие устанавливается на
примерах движений стрелок часов, поезда на отдельных участках
своего пути, человека, идущего ровным шагом, и т. п., а также
на соответствующих демонстрациях (см. т. II, § 33, 2). Суще-
ственное значение имеет применение заранее изготовленной
картины вроде показанной на рисунке 172. Признаком для
определения равномерности движения служит равенство рас-
стояний, проходимых за одинаковое время. В заключение можно
дать в общих чертах представление о замедленном и ускорен-
ном движениях.
5. Скорость. Понятие о скорости известна учащимся из жиз-
ненной практики. Кроме того, учащиеся при изучении арифме-
тики обычно решают задачи на вычисление скорости. Таким обра-
зом, преподавателю физики приходится уточнить понятие о ско-
рости равномерного движения и дать представление о средней
скорости неравномерного. Это может быть сделано с помощью
примеров и решения соответствующих задач.
Определения скорости, как отношения пройденного пути ко
времени, давать не следует, так как такое определение оказы-
вается сложным не только для учащихся 7 класса, но и 8 клас-
§ 80,6 347
са. Вместо определения скорости можно удовлетворяться отве-
тами учащихся, подобными, например, следующему: «чтобы найти
скорость движения, надо пройденное телом расстояние разде-
лить на время»:
гу расстояние
Скорость = i. (1)
г время ' 7
Необходимо дать указание, что расчёт величины скорости
в физике производится чаще всего по отношению к секунде,
в технике — к минуте и к часу. Показав, каким образом ЗаПИ-
СЛ^ М
сывается наименование различных единиц скорости —; —•
сек сек1
км
wC, переходят к решению задач тренировочного характера на
вычисление скорости, пути и времени.
При решении первых задач желательно, чтобы учащиеся
производили запись действий подобно выражению (1). Впослед-
ствии можно ввести буквенные обозначения и формулы:
v = —; s = vt и t = —.
t ’ v
Для ознакомления с конкретными величинами скоростей
полезно показать диаграммы (пешеход, ветер, лошадь, автомо-
биль, паровоз, самолёт, снаряд, винтовочная пуля и т. п.).
В этих же целях полезно решение задач по сравнению величин
скоростей, выраженных в различных единицах, например, по-
добных следующей:
км
Ракетный самолет -истребитель способен развивать скорость до 1000^^-.
.. М Л
Движется, ли он быстрее тяжелого снаряда, имеющего скорость 300
6. Инерция. Для подведения учащихся к пониманию явле-
ний инерции рекомендуется сначала выяснить на примерах
и простых опытах, что для приведения в движение покоящегося
тела нужно подействовать на него какой-либо силой. Тогда
возникнет вопрос о том, что произойдёт с телом, приведённым
в движение, после того, как сила перестанет действовать. Пока-
зывая и разбирая примеры с толчком или ударом по шарику
или по тележке (рис. 173), с бросанием тела, выбиванием подстав-
ки (см. т. II, рис. 236) и т. п., выясняют учащимся, что после
прекращения действия силы тело продолжает своё движение.
Го же показывают на опь!те с продолжением движения тела (на-
пример, шарика) в случае внезапно остановленной тележки и рас-
сматривают пример, если он известен учащимся, с движением
по инерции пассажиров при резкой остановке поезда (см. т. II,
§ 33, 4 и 6 и рис. 237, I и II и 44). Однако, эти опыты и примеры
не могут, поскольку тела прекращают своё движение, в глазах
учащихся служить для вывода, что тело сохраняет своё движение
348
§80,7—9
прямолинейным и равномерным. Поэтому на данном этапе изуче-
ния приходится закон инерции Галилея-Ньютона в части сохра-
нения движения вводить как истину, которая была установлена
бесчисленными наблюдениями над движением различных тел.
Далее надо указать причины, по каким происходит кажущееся
нарушение закона, т. е. почему тело прекращает своё движение
по инерции. Эти причины объясняются как препятствие движе-
нию со стороны других тел, или силы (трение, притяжение
к Земле, сопротивление воздуха, см. т. II, рис. 217), что можно
показать на опытах и отчасти выяснить на примерах (сравнение
движений конькобежца по снегу и льду, автомобиля — по«бу-
лыжной мостовой и асфальту; траектория тела, брошенного па-
раллельно горизонту (см. т. II, рис. 230); сравнение падения
скомканного и нескомканного листов бумаги). Затем, установив
понятие инерции покоя на
опытах и примерах, форму-
лируют закон инерции в его
общем виде, т. е. как свой-
ство тел сохранять как дви-
жение, так и покой. В за-
ключение изучения закона
инерции возможно, проде-
Рис. 173. Тележка, собранная из дета-
лей набора «Конструктор», необходимая
для опытов по механике.
монстрировав соответствую-
щие опыты (см. т. II, § 33,
4), дать представление о
действии силы на изме-
нение скорости и на траекторию движения. Желательно составле-
ние с учащимися простейших графиков (пути по времени).
О рисунках — см. т. IV, рис. 152—155.
7. Исторические сведения. В связи с’законом об инерции реко-
мендуется рассказать о Галилее и, главное; о Н ьютоне,
как о создателях классической механики.
8. Применение в технике. Поскольку инерция проявляется
во всех процессах, связанных с движением вообще, то приме-
ров можно привести бесчисленное количество. Надо обратить
внимание на обычные случаи использования инерции, как,
например, насаживание топора или молотка, установка железки
у рубанка и т. п. Заслуживает внимания рассмотрение устрой-
ства «инерционного взрывателя» и артиллерийских снарядов.
9. Задачи и задание на дом. Решение задач производится как
в классе, так и при домашних занятиях. По вопросу о скорости
решаются задачи расчётного характера; на закон инерции пред-
лагаются задачи-вопросы, приводимые обычно в значительном
числе в учебниках и относящиеся как к явлениям обиходной
жизни, так и техники. Применение этих вопросов весьма
важно, так как только на конкретных и притом многочисленных
примерах учащиеся смогут уяснить себе понятие об инерции.
§ 80,10-11; § 81,1—3
349
Полезно построение графика для определения по времени прой-
денного расстояния. Желательно поручить учащимся проделать
дома некоторые простые опыты на инерцию.
10. Учебные пособия. Для выяснения инерционных явлений
весьма существенную пользу принесёт демонстрация фрагмен-
тов из кинофильма: «Первый закон Ньютона» (рис. 102).
Желательна демонстрация портретов Ньютона и Галилея
или соответствующих диапозитивов.
11. Внеклассные занятия. В кружковых занятиях возможно
поставить й выяснить более полно вопрос об относительности
движения, о движении при действии силы на тело и, если имеет-
ся возможность, продемонстрировать кинофильм. Для вечера
занимательной механики можно воспользоваться некоторыми к
опытами по вопросу об инерции тел, описанными в книгах:
Том Тит («Научные развлечения») и Я. И. Перельман
(«Занимательные физика и механика»).
§ 81. Трение
Демонстрационные опыты и лабораторные рабо-
ты— см. т. II, §§ 33, 3,5 и 64, 1—3 и 6, 7.
Упрощенные приборы—см. т. III, § 34.
Рисунки и чертежи на уроках — см. т. IV, § 37.
1. Содержание: а) Понятие о трении и его видах (при сколь-
жении и качении), б) Сила трения, в) Зависимость силы трения
от веса тела и рода трущихся поверхностей, г) Полезное и вред-
ное значение трения, д) Способы уменьшения трения. Подшип-
ники.
2. Методические замечания. Изучение трения служит естест-
венным продолжением вопроса об инерции, если рассматривать
трение как причину прекращения движения по инерции. Трение
в школе-семилетке изучается не только для объяснения ряда
явлений в обыденной жизни и в технике, но, главное, для выяс-
нения в дальнейшем его значения при работе различных меха-
низмов и для введения понятия о потерях механической анер-
гии и понятия о к. п. д. Учащихся следует познакомить лишь
с качественной стороной явления, не вводя понятия о коэфициенте
трения и не решая соответствующих задач на подсчёты силы
тяги.
3. Понятие о трении. Из повседневной жизни учащиеся уже
имеют некоторое представление о трении, и поэтому изучение
его должно быть поставлено не только на опытах, но и на основе
этих представлений. О величине трения судят по расстояниям,
на протяжении которых прекращается движение по инерции
тела, скользящего или катящегося по стеклу, дереву, песку
и т. п., а также по величине сил, которые нужно приложить
350
§ 81,3
к одному телу, чтобы заставить его скользить по поверхности
других. На соответствующих опытах обнаруживают, что трение
может быть больше или меньше. На основании стих опытов можно
дать определение силы трения, как силы, возникающей при дви-
жении одного тела по поверхности другого, всегда направленной
против движения и препятствующей движению. Далее указывает-
ся, каким образом сила трения может быть измерена с помощью
динамометра (рис. 174, I и II). Причина трения при скольжении
объясняется обычным образом на основании рисунка (рис. 175)О
Рис. 174. Измерение силы трения в лабораторной работе и при демон-
страции.
На опытах надо выяснить, что сила трения зависит от рода тру-
щихся поверхностей и от веса скользящего тела, и что оно сильно
уменьшается при смазке. Независимость силы трения от вели-
чины трущихся поверхностей хотя и является для учащихся
совершенно неизвестной и, более того, — парадоксальной, но
не имеет большого значения в первом концентре физики. Вопрос
об этом, если его и поднимать при прохождении данного раздела
механики, то более уместно сделать это в лабораторной работе.
В заключение вводят понятие о трении при качении и на
опытах показывают, что оно имеет значительно меньшую вели-
чину, чем трение скольжения, при прочих равных условиях
(см. т. II, § 33, 5).
О рисунках — см. т. IV, рис. 156 и 157.
§ 81,4—8
351
4. Вредное и полезное значения трения. На ряде примеров
выясняют вредное значение трения и указывают меры к его
уменьшению, заключающиеся в подборе материалов трущихся
поверхностей, полировке их и смазке. В связи с этим полезно
рассмотреть в общих чертах устройство простейших подшип-
ников (рис. 89 и см. т. IV, рис. 158) и указать на значение их
для машин. Далее, на основании $анее произведённого сравне-
ния величин трения скольжения и качения описывается устрой-
ство ролико- и шарикоподшипников (рис. 19 и см. т. IV, рис. 159).
Однако, кроме вредной
роли трения, должно быть
обязательно вскрыто уча-
щимся его полезное зна-
чение. В этом отношении
их следует ознакомить,
что при отсутствии тре-
ния земляные насыпи
растекались бы, подобно
жидкости, ходьба чело-
века и самостоятельное
движение животных стали
бы невозможными, верёвку
нельзя было бы завязать
узлом и т. п.
5. Лабораторная ра-
бота. Лабораторная ра-
бота имеет своей целью
прежде всего ознакомле-
ние с использованием ди-
Рис. 175. Рисунки на классной доске для
объяснения трения скольжения и качения.
намометра для измерения силы трения и, кроме того, для изуче-
ния трения (см. т. II, § 64 и рис. 478, 480—481). При этом изуче-
нии, как было указано, возможно поручить учащимся обнару-
жить независимость трения от величины трущихся поверхностей.
О методике и технике лабораторной работы — см. т. II,
§ 64, 6.
6. Наглядные пособия. Необходимыми наглядными пособиями
являются подшипники простейшего типа с вкладышами, а также
с роликами и шариками.
7. Задачи и задание на дом. По вопросу о трении существует
весьма значительное количество задач-вопросов, приводимых
обычно’в учебниках. Эти задачи используются как при объяс-
нении в классе, так и для самостоятельного решения их учащи-
мися дома.
8. Внеклассные занятия. При кружковых занятиях полезно
познакомить с примерами из истории по передвижениям значи-
тельных тяжестей, к числу которых относится доставка в Пе-
тербург «Гром-камня», послужившего постаментом для памят-
352
§ 82,1—2
ника Петру Первому (рис. 5). Интересным для учащихся ока-
зывается также вопрос о современной технике передвижения
зданий.
82 . Работа и мощность
Демонстрационные опыты — см. т. 11, § 34, 1 и 2.
Упрощенные приборЙ — см. т. III, § 35.
Рисунки и чертежи на уроках — см. т. IV, § 39.
1. Содержание: а) Примеры механической работы, б) Вели-
чина механической работы, в) Единицы работы — килограммо-
метр и джоуль, г) Понятие о мощности двигателей, д) Единицы
кГм к тт ••
мощности лошадиная сила и киловатт, е) Подсчеты механи-
ческой работы и мощности.
2. Методические замечания. Изучение данной темы вызывает
у учащихся значительные затруднения потому, что понятия
о работе и особенно мощности принадлежат к числу сложнейших,
а знания учащихся из механики, в том числе и понятие о силах,
примитивны и, следовательно, недостаточны для получения
правильного представления о вводимых понятиях. Поэтому
в школе-семилетке приходится понятие о работе основывать на
примерах, главным образом, из обиходной жизни. Ограниче-
ние этого понятия заключается в том, что механическая работа
рассматривается только для частного случая, когда сила совпа-
дает с направлением движения. Вопрос о независимости от ве-
личины пути механической работы, совершаемой силой тяжести
при опускании тела с некоторой высоты или против силы тяжести
при поднимании тела, не затрагивается. Недостатки примеров
из обиходной жизни заключаются в том, ^то они связаны с ра-
ботой живого организма и его ощущениями. Термин «работа»,
применяемый в жизни, подразумевает не только механическую
работу, но и другие виды труда, при которых происходит рас-
ходование энергии организмом, но внешнее видимое механи-
ческое движение может отсутствовать. Однако, какими несо-
вершенными ни являлись бы эти примеры, всё же на основе
некоторых из них приходится давать первое представление о ме-
ханической работе. Уточнение этого понятия производится позд-
нее — при изучении простейших механизмов.
Единиц для измерения работы приходится давать две —
килограммометр и джоуль, поскольку вторая нужна при изу-
чении электрического тока.
Как показывает практика, понятие о мощности ввести и обос-
новать на ряде примеров труднее, чем о работе, тем более, что
оно является совершенно неизвестным для учащихся. Усвоение
этого понятия оказывается более медленным и более сложным.
При введении единиц следует обратить внимание на то, что
неудачное название единицы мощности «лошадиная сила» может
§ 82, 3—4
353
вызвать путаницу. Поэтому о неудачности этого термина препо-
даватель должен поставить в известность учащихся и лучше
всего дать соответствующие объяснения истории его происхож-
дения.
Эксперимент при изучении данной темы ,почти отсутствует,
но, приводя примеры и давая объяснения относительно измере-
ния работы и мощности, преподаватель должен показывать те
объекты и явления, о которых пойдёт речь (прокатывание те-
лежки, подъём или опускание гири и т. п.).
3. Понятие о работе. Основываясь на жизненных представ-
лениях учащихся, следует на примерах установить, что для
совершения механической работы нужно наличие силы, застав-
ляющей тело перемещаться, т. е. проходить известный путь,
и что если тело неподвижно, то работа отсутствует. Далее, на
таких же примерах показывают, что величина работы будет тем
больше, чем больше длина пути и величина силы. При этом
надо обязательно демонстрировать подъём гири, прокатывание
тележки или протаскивание доски с грузом по столу, измеряя
посредством динамометра приложенную силу (рис. 174). Только
после таких опытов можно дать определение величины меха-
нической работы через способ её измерения, т. е. как произ-
ведение силы на путь (см. т. IV, рис 165):
работа = сила X путь.
Далее устанавливается и определяется единица для измере-
ния работы — килограммометр, и показывается сокращённая
запись её наименования кГм. После установления единицы
работы производится решение тренировочных задач. При решении
их следует требовать записи формулы работы словами и только
впоследствии можно перейти к буквенным обозначениям:
A = P.s.
По соображениям, приведённым выше, приходится вводить,
кроме килограммометра, ещё другую единицу — джоуль (и ки-
лоджоуль), указывая соотношения:
1 дж=0,102 кГм\
1 идж = 1000 дж=102 кГм.
Предлагать учащимся заучивать эти соотношения не следует,
но показать на примере 2—3 задач, как производятся перера-
счёты килограммометров в джоули, нужно. Весьма важна
задача, конкретизирующая представление о величине работ
в 1 кГм и 1 дж и требующая вычисления высот, на которые долж-
ны быть -подняты различные грузы. Нужно, чтобы учащиеся
сделали чертёж, подобный показанному на рисунке 176.’
4. Мощность. Понятие о мощности устанавливается на осно-
вании обычно приводимого примера с подъёмом или перета-
23 Е. H. Горячкин, том I
354
§ 82,4
скиванием груза (например, кирпичей, воды), совершаемыми
подростком, взрослым и какой-либо машиной. Для характери-
стики быстроты, с которой совершается механическая работа,
вводится понятие о мощности. Определять мощность как работу
в течение единицы времени — неправильно, а как отношение
работы ко времени — сложно.
Рис. 176. Чертёж, выполненный учащимся, для сравнения величины - путей
различных грузов, совершивших заданную работу.
Поэтому, ограничиваясь описанием этого понятия учащим-
ся, надо предложить им запомнить следующее:
Чтобы вычислить мощность, надо произведён-
ную механическую работу разделить на время,
в течение которого эта работа была совершена:
работа
мощность = ------.
время
Далее вводятся единицы мощности 1 ,1 ет и 1 кет:
1 кет — 1000 ст = 102 1^t.
§ 82,5—6; § 83, 1—2 355
Приходится также вводить единицу — лошадиная сила
с учётом указания, сделанного в разделе 2:
1 лошадиная сила =75---.
сек
В заключение производится решение задач на определение
мощности, а также на перерасчёты киловаттов в лошадиные
силы и обратно.
^4
Введение формулы = у не обязательно.
Важны также задачи с конкретным содержанием для срав-
нения времени и работы при пользовании различными мощно-
стями.
5. Понятие о мощности двигателей. Учащимся следуем разъ-
яснить, что подразумевается под нормальной мощностью для
живых двигателей; это — такая мощность, которую организм
животного может развивать без вреда для себя в течение рабо-
чего дня (для человека, примерно, 0,1 лош. силы, для лошади
0,5 лош. силы). Следует также на примере показать, что человек
может на короткое время развивать и большую мощность, как
это наблюдается, например, при быстро^ взбегании по лестнице,
при рывке и толчке. Полезно поручить учащимся сравнить свои
мощности при быстром взбегании и при нормальной ходьбе по
лестнице дома.
Прибегая к помощи диаграммы, заранее изготовленной,
полезно познакомить с величинами нормальных мощностей авто-
мобиля, паровоза, электровоза, самолёта и т. п. (см. т. IV,
рис. 168).
6. Задание на дом. Учащимся поручается решение задач на
подсчёты механической работы и мощности. Типичной из наи-
более сложных задач по этим вопросам будет, например, такая:
Во сколько времени двигатель мощностью в 5 кет сможет накачать
10 куб. м воды в бак, расположенный на высоте 5 м?
§ 83. Простые механизмы
Демонстрационные опыты и лабораторные работы—
см. т. II, §§ 34, 4, 6 и 7, 64, 1—4 и 7.
Упрощенные приборы — см. т. III, § 35.
Рисунки и чертежи на уроках — см. т. IV, § 38.
1. Содержание: а) Преобразование силы простейшими меха-
низмами. б) Блоки — подвижной и неподвижный, в) Рычаг,
г) Наклонная плоскость, д) Золотое правило механики, е) Поня-
тие о к. п. д. ж) Лабораторная работа по изучению закона
рычага.
2. Методические замечания. Изучение простых механизмов
предпринимается прежде всего в целях рассмотрения вопроса
23*
356
§ 83,3
о возможности преобразования сил или, другими словами, полу-
чения выигрыша в силе. Кроме того, при помощи простых меха-
низмов надо установить «золотое правило механики» \ т. е. по-
ложение, что выигрыш в силе сопровождается проигрышем в пути
и наоборот. Благодаря изучению золотого, правила учащиеся
имеют единственный случай (если не считать* вопроса об эквива-
лентности работы и теплоты) на протяжении всего первого кон-
центра физики получить как бы «подтверждение» закона со-
хранения энергии; во всех остальных случаях они должны, от-
правляясь от этого закона, как от «аксиомы», прилагать его
к тем или иным энергетическим процессам. Наконец, при изу-
чении простых механизмов вводится понятие о полезной
и вредной работе и к. ц. д. f
Простыми механизмами являются: блоки и, в частности,
полиспасты, наклонная плоскость, рычаг и ворот. Для упро-
щения курса механики изучение ворота и полиспастов исклю-
чить вполне возможно. Нужно признать спорным вопрос
о наклонной плоскости, так как установление соответствующего
йравила в соотношении сил, длины и высоты плоскости на опыте
оказывается трудным для учащихся. Наибольшего внимания
заслуживает следующая точка зрения на назначение и место
изучения наклонной плоскости. В отличие от блоков и рычагов,
при нахождении закономерности которых возможно исключить
вопрос о трении, при опытном установлении соотношения сил
для наклонной плоскости трение сказывается весьма значительно.
Поэтому результаты, измерений с большой натяжкой могут
служить для обоснования закономерности, а тем более для уста-
новления равенства работ. Во избежание затруднений, в отли-
чие от изучения блоков и рычагов, следует провести установле-
ние закономерности для наклонной плоскости, непосредственно
отправляясь от золотого правила механики. Тогда различие
в величине силы, ожидаемой по расчёту и измеренной при опыте,
послужит для установления понятий о полезной и вредной
работах и для введения к. п. ,д.
3. Вводная беседа. Перед изучением простых механизмов
необходимо провести краткую вводную беседу, ориентирующую
учащихся в отношении круга вопросов, подлежащих последу-
ющему изложению. Для этого ставится вопрос о способах пе-
редачи силы посредством шеста или рычага и верёвки, так, как
это, например, сделано в стабильном учебнике (ч. I, § 92, стр. 104).
Выяснение вопроса производится не только на примерах, но
и при помощи соответствующих демонстраций (см. т. II, § 34,4).
Кроме того, показывают, что с помощью рычага и верёвки
может быть изменено направление силы, т. е., например, что
подъём груза может быть получен при тяге вниз или в сторону.
1 Об этом названии можно при изложении не упоминать.
§ 83,4—5
357
После приведения общих примеров о возможности получить
выигрыш в силе переходят к изучению простых механизмов,
причём определение последних давать не следует.
4. Блоки. Изучение следует начать с краткого указания
о назначении блока и ознакомления с его устройством. Сначала
изучают неподвижный блок, затем — подвижной. Изучение
производится на демонстрационных опытах, сводящихся к из-
мерению динамометром сил, прикладываемых к верёвке при
подъёме груза (см. т. II, § 34, 7 и рис. 246, I и II). При этом же
производится измерение путей точек приложения сил и вычис-
ление работы их. В результате устанавливаются положения:
1) неподвижный блок не даёт выигрыша в силе; 2) подвижной
блок позволяет получить выигрыш в силе в 2 раза; 3) выигрыша
в работе с помощью подвижного так же, как и неподвижного
блока получить нельзя, ибо, получая выигрыш в силе в 2 раза,
проигрывают в пути тоже в 2 раза. Таким образом учащиеся
подготавливаются к введению «золотого правила» механики.
При зарисовках на доске и копировании их в тетрадях надо сле-
дить за тем, чтобы силы изображались с соблюдением масштаба
(рис. 66 и 68 и см. т. IV, рис. 160).
5. Рычаги. Сначала на демонстрациях и примерах надо дать
общее представление о рычаге и его применении для получения
выигрыша в силе (без установления количественных зависи-
мостей). Далее на чертеже изображаются схемы рычагов как
1-го, так и 2-го рода, показываются действующие силы, и вво-
дится соответствующая терминология — точка опоры, плечи
(см. т. IV, рис. 162 и 163). На опытах устанавливают, что в случае
приложения силы к наиболее длинному плечу на коротком плече
возникает большая сила — и наоборот. В дальнейшем рациональ-
нее всего провести лабораторную работу, чтобы учащиеся сами
определили из опыта условия для равновесия рычага как 1-го,
так и 2-го рода (см. т. II, § 64, 4 и рис. 476, 477 и 479). Как
при демонстрациях, так и при лабораторных работах сначала
нужно измерять длины перемещений точек приложения сил,
а потом только переходить к плечам. Таким путём объединять
рычаги 1-го и 2-го рода. Это сходство в законах по отношению
к разным механизмам надо всеми способами подчёркивать, а не
изучать каждый из механизмов, даже столь похожих, как рычаги,
1-го и 2-го родов, как нечто особенное. Если лабораторная работа
не делается, то преподаватель должен на демонстрационном опыте
получить числовые данные, для величины сил и плеч рычагов
(см. т. II, рис. 238, 239, 244 и 245). На основании сопоставления
этих числовых данных формулируется закон для рычага, кото-
рый может быть выражен, например, так: «для равновесия
рычага необходимо, чтобы плечи сил были обратно пропорцио-
нальны силам». Полезно, чтобы учащиеся запомнили также, что
выигрыш в силе равен обратному отношению плеч.
358
§ 83,6
Закон рычага записывается не только в виде соотношения:
Р Q
~q = P> но и в виде: Pp — Qq .
Далее проводится решение задач тренировочного характера
сначала наиболее простых, вроде, например, следующих:
I. Одно плечо рычага больше другого в 5 раз. Какой выигрыш в силе
можно получить при помощи этого рычага?
II. Одно плечо рычага равно 10 см, другое равно 30 см. Какой выигрыш
в силе может быть получен?
J Путь
" cu/lbl ? ОсЬ Ьращения
ГПутЬ
/ силЬ) О
Рис. 177.« Золотое правило»механики (равен-
ство работ).
Затем переходят к
решению задач на вы-
числение при помощи
пропорции.
Рассмотрение при-
менения рычагов в бы-
ту и технике обяза-
тельно. Материалы по
этому вопросу обычно
приводятся в достаточ-
ном количестве в учеб-
никах физики.
Обязательно, сделав
измерение смещения точек приложения сил у рычага, показать
посредством подсчёта работы сил, что выигрыша в работе на
рычаге получить нельзя, или что выигрыш в силе сопровож-
дается проигрышем в перемещении (рис. 177). Это заключе-
ние, установленное как для рычагов, так и для блоков, обоб-
щается в виде «золотого
чении наклонной плос-
кости.
6. Наклонная пло-
скость. К. п. д. Изучение
наклонной плоскости сле-
дует ввести на основе «зо-
лотого правила» механики
по соображениям, приве-
дённым выше (см. раздел
2). Отправляясь от поло-
жения, что выигрыша в
работе получить нельзя,
правила» и используется при изу-
выясняют учащимся, что .„о о
„ J .. ’ Рис. 178. Наклонная плоскость,
работы подъема груза по
вертикали и по наклон-
ной плоскости на одну и ту же высоту должны быть одина-
ковы. Далее простыми вычислениями показывают, что сила,
необходимая для подъёма по наклонной плоскости, должна' быть
§ 83,7—9
359
меньше, чем сила для подъёма по вертикали, во столько раз,
во сколько длина наклонной плоскости более её высоты (рис. 178).
Разъяснение этих вопросов при непременном условии, что оно
сопровождается демонстрацией наклонной плоскости (см. т. II,
рис. 235) и приведением числовых примеров, хотя и представит
известные затруднения, но вывод надо признать посильным для
учащихся. Этот приём оказывается ещё весьма ценным в методи-
ческом отношении тем, что представляет собой первую попытку
решения вопроса теоретическим путём, отправляясь от «золотого
правила». Затем производится измерение динамометром силы,
прилагаемой для подъёма груза по наклонной плоскости, и уста-
навливается, что сила имеет большую величину, чем ожидалось
по расчёту. Причину этого явления можно выяснить, сравнив
на опыте силы тяги для тела, скользящего с трением по наклон-
ной плоскости и катящегося по ней. Тогда можно говорить о ра-
боте, расходуемой не только на подъём груза, но и на преодоле-
ние трения, и ввести понятие о полезной и «вредной» работах.
После этого, прибегая к иллюстрации вопроса примерами, вводят
понятие о к. п. д., как отношении полезной работы ко всей за-
траченной:
полезная работа
к. п. д. =-------------*— .
затраченная работа
Затем показывают, какой смысл имеет к. п. д. в приложении
к блокам, рычагу и другим машинам. В заключение решают
задачи, которые способствовали бы пониманию и усвоению
закономерности наклонной плоскости и вскрывали бы смысл
к. п. д. в приложении к машинам вообще.
О рисунках — см. т. IV, рис. 164.
7. Исторический материал. В связи с изучением простых
машин рекомендуется в общеобразовательных целях осведомить
учащихся о применении этих машин в глубочайшей древности
и дать в посильной мере характеристику Ар химеда, как
одного из величайших механиков.
8. Наглядные пособия.. При рассмотрении применения рыча-
гов необходимо показать такие предметы и инструменты, как
щипцы для сахара, клещи, молоток, ножницы, кусачки и т. п.
(см. т. II, § 34, 4). Весьма полезными при решении соответству-
ющих задач оказываются модели: журавля, подъёмного крана,
тачки и т. п., собранные из деталей йабора «Конструктор»
(рис. 32 и см. т. II. рис. 92).
9. Лабораторные работы. Проведение лабораторной работы
по вопросу о рычаге надо признать обязательной, тем более, что
для её организации нужны самые примитивные приборы, кото-
рые легко изготовить своими силами (см. т. II, § 64, 4 и рис. 476
и 479). Работе следует придать исследовательский характер,
однако, не с тем, чтобы учащиеся «открыли» закон рычага, но
360
§ 83,10—11; § 84,1-2
для того, чтобы они на основании измерений получили ряд ве-
личин, которые могли бы быть использованы преподавателем
в беседе для установления обратной пропорциональности. Весьма
желательна также постановка лабораторной работы по изуче-
нию наклонной плоскости и, главное, для лучшего уяснения
учащимися вопроса о к. п. д. (см. т. II, § 64, 7 и рис. 482).
10. Задание на дом. Учащимся поручается решение задач по
вопросам о рычагах, наклонной плоскости и к. п. д. Следует
стремиться к тому, чтобы условия их были физическими, чтобы
задачи, кроме тренировки в вычислениях, знакомили с практи-
ческими применениями простейших механизмов в • машинах,
11. Внеклассные занятия. На внеклассных занятиях значи-
тельный интерес для учащихся представляет сборка различных:
моделей и машин из деталей набора «Конструктор». Рекомен-
дуется также на подобных моделях ознакомить учащихся с раз-
личными способами передачи движения (шестерни, ремённая
передача и т. п.).
§ 84. Понятие об энергии
Демонстрационные опыты — см. т. II, § 34, 3 и 5.
Упрощенные приборы — см. т. II, § 35.
Рисунки и чертежи на уроках — см. т. IV, § 39.
1. Содержание: а) Кинетическая и потенциальная энергии,
б) Переход потенциальной энергии в кинетическую и обратно,
в) Переход механической энергии в тепловую и обратно, г) Ме-
ханический эквивалент теплоты, д) Закон сохранения энергии.
2. Методические замечания. В настоящее время нельзя
представить себе, сколь угодно, элементарного изложения фи-
зики, имеющего общеобразовательный характер, без введения
понятия об энергии и её преобразованиях. Это понятие не может
быть «выводом» или «завершением» тех или иных представле-
ний; оно должно стать их основой и должно быть введено воз-
можно ранее, хотя бы уже потому, что о многих явлениях просто
нельзя говорить, не пользуясь понятием об энергии.
Это понятие сделалось как бы первоначальным, неопреде-
лимым и более того — определяющим по-новому другие поня-
тия. Такие понятия, как количество теплоты, теплоёмкость,
теплота плавления и парообразования, электрический ток и др.,
при рассмотрении с точки зрения энергии й её сохранения при-
обретают совершенно иное толкование. Между тем, эти понятия
входили в обиход физики тогда, когда этого энергетического
представления не было, и поэтому они носят на себе печать
совершенно другой картины мира.
Можно ли, однако, сейчас, в половине XX в., изучать их,
не придавая им этого энергетического толкования, можно ли
остаться на старых точках зрения, когда не было ничего объе-
§ 84,2 361
диняющего между теплотой и электричеством, электрическим
током и законами простых механизмов? Безусловно нельзя —
не только потому, что тогда при изложении станут отсутство-
вать основы науки физики, но ещё и по той причине, что вос-
принять другие основные понятия окажется легче и проще,
пользуясь именно понятием об энергии.
Энергетические представления так же, как и всякие другие,
нуждаются в изучении опытных экспериментальных фактов;
они также являются отражением реальной действительности
природы, познаваемой нами в ощущениях.
Всякое понятие уточняется и понимается в его применениях
и нельзя в краткой фразе совершенно понятно для ученика,
ещё только начинающего изучать физику, определить, что такое
энергия. Понятие энергии очень тесно связано с её сохранением,
переходом её из одного вида в другой всегда в строго эквивалент-
ных количествах. Не установив эквивалентов различных видов
энергии, мы не можем показать всего значения этой величины1.
Очевидно, что преподаватель, излагая данную тему, не может
ни привести достаточного количества фактов, ни придать им
должного освещения, чтобы на основе их у учащихся создалось
сколько-нибудь законченное и широкое понятие об энергии и за-
коне сохранения её. Поэтому задача настоящей темы более скром-
на и сводится к созданию первых представлений об энергии
и к формальному усвоению закона сохранения энергии. В по-
следующей теме вопрос об энергии и законе сохранения её дол-
жен красной нитью проходить через всё изложение, чтобы,
с одной стороны, облегчить это изложение и, с другой, — спо-
собствовать формированию понятия об энергии. Особенно важно
также отчётливо выяснить, что установленное ранее «золотое
правило» является законом сохранения энергии в приложении
его к механическим процессам. Не меньшее, если не большее
значение для формирования понятия энергии и раскрытия смысла
закона сохранения энергии имеет изучение курса электриче-
ства. При изложении данной темы, как это было указано
в § 77, следует обратить внимание на то, что учащиеся склонны
ставить знак равенства между энергией и механической рабо-
той1 2. Иногда рекомендуют на первых шагах не вводить тер-
1 Не случайно, что пока не была установлена в науке связь между теп-
лотой и работой, в области одних механических явлений понятия энергии
в сущности не было. Были «живые силы», было «золотое правило» равенства
работ и потенциальной функции, но того (всеобщего) понятия энергии,
которое потом вошло в механику после установления закона сохранения
и превращения энергии, до этого не существовало.
2 Определённую величину энергии современная физика приписывает
всякому материальному телу или системе тел, если эта система способна
совершить механическую работу. Величина этой работы измеряет величину
энергии системы; однако сама энергия не есть механическая величина —
работа.
362
§ 84,3
мина «энергия» и пользоваться выражением «способность к совер-
шению работы», или, что несколько хуже, «работоспособность».
3. Энергия — потенциальная и кинетическая. Вначале по-
нятие об энергии вводится по отношению к механической и только
потом распространяется на другие виды. Понятие о механиче-
Рис. 179, I. Тележка,
приводимая* в движение
падающим грузом, вы-
полненная учащимся.
поверхностью. Важно
ской энергии строится на основе рас-
смотрения примеров из жизненной прак-
тики, а также при помощи опытов.
Преподаватель должен, прежде всего,
доказать учащимся, что механические
тела при известных условиях оказы-
ваются способными совершить механиче-
скую работу. Изложение начинают с
опыта, который показывает, что тело,
поднятое на некоторую высоту, обладает
такой способностью. Для опыта надо во-
спользоваться тележкой или платформой,
приводимых в движение падающим гру-
зом (рис. 179, I). Груз, опускаясь «низ,
заставляет тележку или платформу ка-
титься или скользить по поверхности
стола и тем самым совершает механиче-
скую работу. Нетрудно выяснить уча-
щимся, что гиря, опустившись на пол,
продолжает ещё обладать работоспособ-
ностью, т. е. могла бы, например, при
отсутствии пола производить работу,
падая дальше до поверхности Земли.
Несложен также вывод, что чем выше
поднята гиря, тем большей работоспо-
собностью или большим запасом ра-
ботоспособности она обладает или, дру-
гими словами, что работоспособность гири
зависит от её положения над земною
также в целях подготовки к закону
сохранения энергии выяснить, что если груз поднимается
с земной поверхности человеком, то груз приобретает работо-
способность за счёт работы, совершённой человеком при подъёме
груза. В качестве примеров, которые показывали бы исполь-
зование для совершения работы тел, поднятых на высоту, можно
указать на часы (ходики) с гирей и водоналивное колесо (см. т. II,
рис. 86). Последнее надо продемонстрировать; тогда учащиеся
почти без объяснений поймут принцип его работы. Только после
всех этих объяснений, когда сущность вопроса окажется до не-
которой степени выясненной, можно ввести термин «энергия»
и определить его сначала как способность тела совершать меха-
ническую работу. Введение термина «потенциальный» следует
§ 84,3
363
сделать позднее. В заключение повторяют все сделанные выводы,
приучая учащихся к применению введённого термина «энергия».
Затем переходят к установлению понятия о другом основном
виде энергии — «кинетической», намеренно избегая при первых
объяснениях такой терминологии. Понятие о кинетической
энергии надо также ввести при помощи опытов и рассмотрения
соответствующих примеров. В качестве таких опытов могут быть
использованы: приведение во вращение вертушки в струе воз-
духа (см. т. II, рис. 263); работа возможно более упрощенного
колеса Пельтона (см. т. II, рис. 87 и т. III, § 35). К сожалению,
в современной методике недостаточно разработан эксперимент,
Рис. 179, II. Движущаяся тележка с грузом Р способна поднять груз Q>P.
который непосредственно и, главное, просто показал бы уча-
щимся, что движущееся твёрдое тело способно совершить ра-
боту. Наиболее полезным является опыт, показанный на рисунке
179, II. Тележка с грузом Р, скатываясь с наклонной плоскости,
сможет поднять груз Q, больший веса тележки и груза Р1.
В результате опытов и примеров учащиеся должны уяснить себе
и усвоить положения: 1) всякое движущееся тело обладает спо-
собностью совершать работу или, другими словами, обладает
энергией и 2) величина работоспособности или запас энергии
для одного и того же тела зависит от его скорости движения.
Знание последнего положения оказывается важным для суж-
дения в последующем об увеличении или уменьшении кинети-
ческой энергии по изменению скорости движения.
Рассмотрев два основных вида механической энергии, нужно
подчеркнуть существующее принципиальное различие этих
видов, указывая, что один из них является «явным», а другой —
«скрытым», т. е. таким, который может проявиться только при
известных условиях. Затем, объяснив значение слов «потен-
циальный» и «кинетический»1 2, чтобы учащиеся поняли их смысл,
1 Много лучшим опытом является действие гидравлического тарана
(см. Ф. Э., т. V, § 15, 1), но объяснение его для учащихся семилетки оказы-
вается, к сожалению, мало доступным.
2 Поте нс (лат.) — способный; кинема (греч.) — движение.
364
§ 84,4
вводят соответствующую терминологию. В заключение ставится
вопрос о преобразовании кинетической энергии в потенциальную
и обратно. При этом весьма важно выяснить, что уменьшение
запасов одного из видов энергии приводит к увеличению запаса
другого вида энергии. Здесь, прежде всего, надо прибегнуть
к рассмотрению примеров (увеличение скорости при свободном
падении, уменьшение её при полёте вертикально вверх и т. п.)
и затем продемонстрировать маятник Максвелла (см. т. II, § 34,
5 и рис. 243 и см. т. IV, рис. 167).
4. Виды энергии. Основное положение, требующее выясне-
ния, заключается в том, что энергия тела может зависеть не
только от его положения или движения, но и от других его
качеств или свойств или, иными словами, что тело может обла-
дать запасом не только механической, но и других видов энер-
гии. Эти виды энергий должны быть выявлены на соответству-
ющих опытах и примерах. Изучаются следующие виды энер-
гии:
1) Энергия упругого тела. Любой из пружин-
ных механизмов (часы, заводная игрушка) может служить для
демонстрации этого вида энергии (рис. 23). Следует разъяснить
также, что энергия упругого тела — потенциальная и что энер-
гия поднятого груза, энергия движущегося тела и энергия
упругого тела носят общее название энергии механической.
2) Тепловая энергия. Для обнаружения, что теп-
лота является одним из видов энергии, можно воспользоваться
опытом с пробкой, выбрасываемой паром из металлической
пробирки, в которой на спиртовке нагревают воду (см. т. II,
§ 34, 3). Полезно также показать работу паровой машины (рис. 20)
или хотя бы примитивной паровой турбины (см. т. II, рис. 6
и 288). ’
3) Электрическая энергия демонстрируется
с помощью модели электромотора (рис. 24) или электрического
звонка, приводимого в действие от источника тока.
4) Следует упомянуть также, что свет является одним из
видов энергии, и привести в качестве примера роль света при
усвоении углерода растениями — явления, уже известного
учащимся из ботаники.
5) Вводя понятие о химической энергии, сле-
дует сослаться на наличие её в различном топливе и взрывчатых
веществах.
При перечислении различных видов энергии необходимо
проведение соответствующих опытов, которые показывали бы,
что данный вид энергии может преобразоваться в энергию меха-
нического движения.
После рассмотрения важнейших видов энергии переходят
к вопросу о её преобразовании из одного вида в другой, просле-
живая её превращение на примерах и на соответствующих опы-
§ 84,5
365
тах, сначала простых, а потом более сложных, например, элект-
рической станции (химическая энергия топлива —► тепловая
энергия —► энергия пара —> электрическая энергия —> энергия
света (лучистая) и другие виды). При этом полезно пользоваться
заранее изготовленной картиной (рис. 180).
В результате изучения учащиеся должны усвоить, что:
1) существуют различные виды энергии, и 2) они могут преобра-
зовываться из одного вида в другой. Таким образом, после изу-
чения видов энергии и демонстраций её преобразования полу-
чается знакомство с законом сохранения энергии, однако, только
с качественной стороны. Дальнейшая задача преподавателя
заключается в том, чтобы выяснить учащимся количественную
сторону закона и дать его формулировку в классической форме.
5. Механический эквивалент теплоты. Основных положений,
служащих для введения закона сохранения энергии в его окон-
чательном виде, т. е. с оценкой не только в качественном, но
и в количественном отношении, — два:
1) «сохранение теплоты» и
2) «золотое правило механики».
Золотое правило механики является уже установленным при
изучении простых механизмов, и задача, таким образом, сводится
к выяснению вопроса о «сохранении теплоты», причём нет надоб-
ности, во избежание усложнений для учащихся, вводить термин
«сохранение теплоты». Прежде всего нужно восстановить в па-
мяти учащихся калориметрический процесс в виде закономер-
ности: сколько одно тело теряет теплоты, столько же приобре-
тают другие тела. Это положение достаточно ясно было показано
учащимся при изучении темы «Количество теплоты» и проведе-
нии соответствующих лабораторных работ с калориметром.
Затем следует придать энергетический смысл понятию о коли-
честве теплоты и единице для его измерения — калории; с этой
целью надо повторить приведённый в предыдущем разделе опыт,
показывающий преобразование теплоты в механическую работу
и доказывающий, что теплота является одним из видов энергии.
Поскольку в данном оп^гте происходит преобразование теплоты
в механическую работу, постольку возникают два вопроса:
1) относительно «обратимости» процесса и 2) о количественной
стороне явления. Первый из этих вопросов решается на опыте
посредством демонстрации трубки Тиндаля, в которой жидкость
нагревается в результате г трения стенок трубки о деревяжку
(см. т. II, § 40 и рис. 287). Решение второго вопроса, т. е. уста-
новление на опыте величины механического эквивалента, в школе
невозможно. Однако, Следует, хотя бы в самых общих чертах,
дать представление об опыте Джоуля. Далее учащихся
знакомят, что в случае превращения механической энергии
в теплоту выделяется количество теплоты согласно соотношению:
1 ккал — 427 кГм,
Рис. 180. Схема преобразования энергии при её передаче электрическим
током.
§ 84,6
367
которое носит название механического эквива-
лента теплоты. При этом надо объяснить значение термина
«эквивалент» и рассказать, почему соответствующее соотношение
нельзя читать, что 1 ккал равна 427 кГм, а нужно говорить, что
количество теплоты 1 ккал превращается в механическую ра-
боту, равную 1 кГм. После этого производится решение трени-
ровочных задач на механический эквивалент в целях лучшего
уяснения учащимися вопроса и для запоминания числовой
величины соотношения. В заключение на ряде примеров надо
разъяснить учащимся явление выделения теплоты при трении,
ударе и некоторых других механических процессах, а также,
почему эту теплоту не всегда можно ясно обнаружить. Важно
показать некоторые опыты, например, обугливание деревянной
палочки при трении её о шкив работающего электромотора,
образование искр при ударе стали о кремень, действие бензиновой
зажигалки с кремешком и т. п.
В заключение необходимо указать учащимся, что то же соот-
ношение 1 ккал = МП кГм имеет место в случае преобразования
тепловой энергии в механическую.
6. Закон сохранения энергии. Изучение вопросов о сохранении
теплоты и механическом эквиваленте теплоты, а также установ-
ление «золотого правила механики» явятся, как было уже ука-
зано, совершенно достаточными обоснованиями для введения
закона сохранения энергии на основе уже изученных преобразо-
ваний энергии из одного вида в другой. Нужно добиваться, чтобы
учащиеся ясно поняли и усвоили три основных положения,
заключающихся в законе сохранения энергии:
1) энергия никогда не исчезает и не создаётся;
2) энергия преобразовывается из одного вида в другой;
3) при преобразованиях энергии из одного вида в другой опре-
делённому количеству одного вида всегда соответствует одно и то
же количество другого вида.
Конечно, при формулировке этих положений преподаватель
должен иллюстрировать своё изложение рядом примеров. Вполне
возможно также поднять вопрос о невозможности вечного двига-
теля (перпетуум мобиле), как пример того, что получить энергию
из «ничего» нельзя. В данном случае можно предложить учащимся
задачу, будет ли вечно двигаться водяной двигатель (например,
водяное колесо), если вода будет подаваться на высоту насосом,
приводимым в действие этим самым двигателем.
В заключение следует указать, что было бы неправильно,
если бы преподаватель ограничивался приведением примеров
только из области физики. Закон сохранения энергии является
«всеобщим», т. ё. лежащим в основе всех, без исключения, про-
цессов, происходящих в мире, какой бы характер они ни носили
и при каких бы условиях они ни протекали. Закон сохранения
энергии служит основой материалистического миропонимания,
368
§ 84,7—9; § 85,1
и уяснение его всеобщности является исключительно важным
в деле создания диалектико-материалистического мировоззрения.
Поэтому, заканчивая изложение вопроса о законе сохранения
энергии, преподаватель должен на ряде примеров показать все-
общность закона.
7. Исторические сведения. Значительный интерес для учащихся
обычно представляет вопрос о попытках построения «вечного
двигателя»; поэтому необходимо рассказать об этом хотя бы
в самых общих чертах. Заслуживает также упоминания, что
император Пётр Первый, понимая важное экономиче-
ское значение перпетуум мобиле, вёл переговоры о приобретении
секрета такого двигателя.
Называя имя Р. Майера в связи с законом сохранения
энергии, нельзя не упомянуть о трудах Джоуля и Гельм-
гольца в этой области.
8. Зада.чи и задание на дом. В классе необходимо провести
решение нескольких задач с техническим содержанием на опре-
деление «запаса» потенциальной энергии поднятого груза и тре-
нировочных на механический эквивалент тецлоты, например:
I. Для забивания свай в грунт пользуются железной «бабой», поднимая
её кверху и затем давая ей упасть на сваю. Оцените запас энергии в бабе,
если она весит 0,5 Т и поднята над сваей на высоту 80 см.
II. Сколько тейлоты выделится при ударе груза весом в 100 кГ, упав-
шего с высоты 20 м?
Кроме такого вида, следует применить задачи-вопросы о вы-
делении теплоты при механических процессах, наблюдаемых
в быту и в технике, в том числе важны вопросы более сложного
вида, например:
III. Равное ли количество теплоты выделится при одинаковых ударах
молотком по свинцу и по телу, обладающему пружинящими свойствами?
На дом можно задать расчётные задачи сложного вида, на-
пример, по определению мощности гидравлических двигателей.
9. Внеклассные занятия. Значительный интерес, помимо
крупной пользы, вызывает рассмотрение в кружке таких проек-
тов «вечных двигателей», по отношению к которым может быть
выяснена с учащимися научная ошибка, допускавшаяся изоб-
ретателями.
§ 85. Машины-двигатели
Демонстрационные опыты — см. т. II, §§14, 1—6 и 40.
Упрощенные приборы — см. т. III, § 40.
Рисунки и чертежи на уроках — см. т. IV, § 55.
1. Содержание: а) Солнце — основной источник энергии,
используемый человеком, б) Использование энергии воды
и ветра в водяных и ветряных двигателях, в) Понятие об устрой-
§ 85,2—3
369
стве паровых машин и двигателя внутреннего сгорания, г) При-
менение двигателей в технике и военном деле.
2. Методические замечания. Данная тема является завер-
шающей изучение теплоты и механики. Одно из назначений
темы заключается в том, чтобы показать учащимся, что основ-
ным источником энергии, используемой человеком, является
Солнце. Выяснение же этого вопроса невозможно без рассмот-
рения значения солнечной энергии вообще для жизни растений
и животных. После установления, что источниками энергии для
приведения в действие машин служат ветер, текущая и падающая
вода и топливо, учащихся знакомят с принципами действия
различных типичных двигателей. К числу таких двигателей
принадлежат: ветряк, водяное колесо, водяная турбина, па-
ровые — машина и турбина, двигатель внутреннего сгорания.
Наиболее детальному изучению подвергается последний, как
имеющий важнейшее значение в сельском хозяйстве и в дорож-
ном транспорте. При изучении двигателей всё внимание сосре-
дотачивается на выяснении принципа их действия; устройство
же двигателей рассматривается постольку, поскольку это ока-
зывается необходимым для выявления принципиальной стороны.
Поэтому изложение должно основываться на демонстрациях
возможно более упрощенных моделей; представление же о сов-
ременных двигателях даётся посредством настенных картин,
диапозитивов или, лучше всего, кинофильмов. Экскурсию для
осмотра каких-либо двигателей, смотря по возможностям дан-
ной местности, надо признать безусловно необходимой.
При изложении необходимо, чтобы учащиеся получили общее
представление об энергетической базе нашего Союза, узнали
о великом значении Сталинских пятилеток, превративших нашу
страну из отсталой аграрной в мощную индустриальную и поз-
воливших наголову разбить врага во время Великой Отечествен-
ной войны. Необходимо выяснить также значение текущей пя-
тилетки, имеющей своей целью полное восстановление после
войны и реконструкцию энергетической базы Союза. Затрудне-
ния при проведении темы, возникающие у преподавателя, вызы-
ваются тем, что ему приходится из обильного количества мате-
риала по вопросу о машинах-двигателях отобрать всё наиболее
существенное, не вдаваясь в описания различных технических
деталей.
3. Солнце — источник энергии. При изложении данного
вопроса учащимся должны быть выявлены и разъяснены следу-
ющие положения:
1) Солнце является источником теплоты и света для Земли,
создавая тем самььм два необходимых (но не достаточных!) усло-
вия для существования жизни растений, животных и человека.
2) В растениях, требующих для своего развития определён-
ных температурных условий, производится за счёт энергии сол-
24 Е. Н. Горячкин, том I
370
§ 85,4-5
Рис. 181. Ветросиловая станция
Висхома мощностью в 150 W.
печных лучей усвоение углерода из воздуха и запасание хими-
ческой энергии в виде органических соединений.
3) Человек и животные получают энергию, необходимую для
их существования, в виде пищи, состоящей в основном из орга-
нических соединений, и, следовательно, в конечном счёте, ис-
пользуют энергию Солнца.
4) Человек, сжигая топливо и тем самым превращая хими-
ческую энергию в теплоту, может использовать эту энергию
в машинах-двигателях для совершения механической работы
(обработка материалов и тран-
спорт) (рис. 180).
5) Солнце создаёт круго-
ворот воды в природе, благо-
даря чему использование по-
тенциальной и кинетической
энергии воды в машинах-дви-
гателях является, в конечном
счёте, использованием энергии
Солнца (рис.169).
6) Ветры — результат не-
одинакового нагревания Солн-
цем земной поверхности (рис.
160), поэтому ветряные дви-
гатели работают за счёт солнеч-
ной энергии.
Учителям следует иметь в
виду крайнюю желательность
установки в школе ветросило-
вой станции Висхома, которая может быть использоваца не
только для получения электроэнергии, но, главным образом,
как ценнейшее методическое пособие (рис. 181) (см. т. II, § 73).
4. Ветряной двигатель. Принцип действия ветряного двига-
теля выясняют на демонстрации простейшей вертушки, приво-
димой в действие дутьём (см. т. II, рис. 263). Объяснение сво-
дится к тому, что ветер, оказывая давление на лопасти, распо-
ложенные наискось, вызывает вращение вертушки. Показав
картины с 'внешним видом современных ветряных двигателей
(рис. 50), преподаватель должен выяснить их значение в народ-
ном хозяйстве (орошение, помол зерна) и указать на их недо-
статки, препятствующие их широкому распространению (срав-
нительно небольшая мощность, зависимость от наличия ветра).
5. Водяные двигатели. При рассказе о водяных двигателях
первым делом выясняют назначение плотины, подпирающей воду
и создающей разность уровней. Затем показывают, если это
не было сделано ранее (§ 83), действия водоналивного колеса и
водоструйной турбины (рис. 26 исм. т. II, рис. 86) и дают объяс-
нение принципа их действия. Устройство современных турбин,
§ 85,6
371
за исключением колеса .Пельтона, рассматривать не следует,
так как объяснение принципа их действия явится сложным для
учащихся и потребует сравнительно много времени. Поэтому
можно ограничиться показом на картинке вида ротора турбины «
и улитки, а также разреза трубопровода в теле плотины (рис. 36
и 182). Учащиеся должны также получить разъяснение и запом-
нить термины: турбина, гидравлическая станция, белый уголь
и т. п. В заключение рассма-
тривают значение использования
гидроэнергии в народном хо-
зяйстве и посредством диаграммы
знакомят с величинами мощ-
ности наиболее крупных станций
в СССР.
D — трансформатор.
1ПйГ|Ц
Рис. 182. Разрез современной гидро-
станции. К и L — мостовые краны;
J — решётка; F — щит для закры-
вания воды; А — труба, подающая
воду к турбине В; С —альтернатор;

О рисунках — см. т. IV, § 55, 1 и 2, рис. 235 и 236.
6. Паровые — машина и турбина. Первым делом выясняют,
что всякая паровая установка состоит из двух основных частей:
1) парового котла, где за счёт энергии горящего топлива полу-
чают пар, обладающий энергией, и 2) двигателя, в котором энер-
гия, заключённая в паре, используется для получения механи-
ческой работы. При выяснении этого положения нужно пока-
зать модель паровой машины (рис. 20 и см. т. II, рис. 80—82).
Понятие о паровом котле даётся в самых общих чертах, для чего
рекомендуется познакомить с устройством только котла с жа-
ровой трубой, несмотря на его устарелость. При объяснениях
надо пользоваться картиной, изготовленной,, например, по
рисунку 183. Устройство котлов с дымогарными трубами имеет
24*
372
§ 85,6
смысл рассматривать только в том случае, если организуется
экскурсия для осмотра паровоза (рис. 184). Котлы водотрубные,
а тем более прямоточные, не изучаются. Рассмотрение арматуры
парового котла необязательно. Так как принцип действия па-
ровой турбины (см. т. II, рис. 82, I) легче объяснить учащимся,
Рис. 183. Устройство парового котла с жаровой трубой. I — Вид котла со сто-
роны топки; А — водомерное стекло; В — пробное краны; С — манометр;
D — дверка топки; Е — поддувала. II — Поперечный разрез котла. III —
Продольный разрез котла.
то её надо рассмотреть прежде, чем паровую машину (рис. 20).
Действие паровой турбины демонстрируется на модели колеса
Бранка (рис. 185), т. е. вертушки, приводимой во вращение
струёй пара (рис. 28), и затем показывают разборную турбину
Главучтехпрома (рис. 186 и см. т. II, рис. 82, I). Ступенчатые
§ 85,6
373
турбины не изучаются; в качестве образца, применяемого в тех-
нике, показывают на картине паровое колесо Лаваля (рис. 187).
Рис. 184. Устройство парового котла с дымогарными трубами у паровоза.
Паровую машину можно было бы вовсе не изучать в школе-
семилетке, если бы не её применение в паровозах. Затруднения
при изучении зависят не только от сложности самого парораспре-
делительного механизма (золотниковой коробки), но и от необходи-
Б р а п к а (1629 г.).
мости ознакомить уча-
щихся с кривошипным
устройством на валу.
Особенно сложна для
понимания учащимися
работа эксцентрика
(рис. 188). Объяснение
обоих механизмов воз-
можно только при усло-
вии применения их
действующей ч модели
(рис. 20 и 30) или толь-
ко, в крайнем случае,
специальной настенной
картины (рис. 35 и 189).
Картину для объясне-
ния действия парорас-
пределительного меха-
низма много лучше
изготовить самостоя-
тельно. Ещё большее
значение для разъясне-
ния вопроса имеет ис-
пользование кинофиль-
ма (§ 23, 2). Настоя-
тельно рекомендуется
изучать действие паро-
374
§ 85,7
распределительного механизма не с золотниковой коробкой,
а с устройством, состоящим из двух поршней, находящих-
ся на неизменном расстоянии друг от друга (рис. 30). Такое
устройство применяется в некоторых типах современных паро-
возов. Путь пара в этом парораспределительном механизме го-
раздо проще, чем в золотниковой
коробке.
Указываются применения паро-
вых машин в транспорте (паровоз,
небольшие пароходы, локомобиль),
а также в промышленности (паровой
молот), что сопровождается де-
монстрациями соответствующих кар-
тин и монтажей (рис. 3) или, лучше,
кинофильмов. Основное преимуще-
ство паровой турбины выясняется
Рис. 186, I и II. Внешний вид и устройство разборной модели турбины
Главучтехпрома.
сравнением её к. п. д. с к. п. д. паровой машины. Рассматривается
применение турбин в морском транспорте (некоторые типы воен-
ных судов и крупные пароходы) и в промышленности (электро-
станции). В заключение учащихся знакомят с величиной мощности
крупнейших турбин, установленных на электростанциях Союза.
О рисунках — см. т. IV, § 55, 3, 5 и 7 и рис. 237, 240
и 241.
7. Огнестрельное оружие. Понятие о принципе устройства
оружия (ружья и пушки) обязательно. Его следует дать перед
изучением двигателя внутреннего сгорания, что будет служить
полезной подготовкой к рассмотрению устройства последнего.
Объяснение сводится к указанию назначения ствола, порохового
заряда и снаряда или пули. Важно, чтобы учащиеся поняли,
что снаряд получает свою энергию от энергии раскалённых
§ 85,8 •
375
газов, образующихся при сгорании заряда — в конечном счёте
от химической энергии взрывчатого вещества. Устройство пушки,
а тем более её каких-либо деталей, не рассматривается.
Интересны для учащихся сведения о наибольших значениях
дальнобойности орудий, веса снарядов, скорострельности,
почему эти сведения следует привести при рассказе.
8. Двигатели внутреннего сгорания. Как было уже указано,
устройство двигателя внутреннего сгорания рассматривается
несколько более подробно, чем других двигателей. Устройство
двигателя внутреннего сгорания достаточно удовлетворительно
в методическом отношении изложено в учебниках, почему мы
।
Рис. 18,7. Турбина Лаваля. Рис. 188. Устройство и действие
эксцентрика.
на этом вопросе не останавливаемся. В результате изучения, про-
ведённого на основе демонстраций (рис. 22 и 29), учащиеся должны
уметь называть и объяснять назначения таких частей двигателя,
как: цилиндр, поршень, шатун, кривошип, маховик, клапан,
свеча, магнето, а также уметь рассказать в самых общих чертах
о процессах, происходящих во время каждого из тактов. Учащиеся
должны узнать о преимуществах двигателя внутреннего сгора-
ния по сравнению его с паровым, заключающихся в отсутствии
громоздкого котла, значительно меньшем весе и большем к. п. д.
При рассказе о применении двигателя (автомобиль, самолёт,
военные и гражданские суда, трактор, танк) необходимо пока-
зать соответствующие картины, диапозитивы или, лучше, кино-
фильмы.
Изучение устройства двигателя должно сопровождаться,
кроме объяснительных картин (рис. 39), демонстрацией кино-
фильма (§ 23, 2 и рис. 56), показывающего в упрощенном виде
действие двигателя. Необходимо также применение наглядного
Рис. 189. Настенная таблица Учпедгиза.
§ 85,9—10
377
пособия — модели механизма двигателя (рис. 29 и см. т. II,
§ 14, 3). Исключительно глубокое впечатление производит на
учащихся демонстрация действующей модели авиамоторчика
(рис. 22).
9. Исторический материал. Изучение истории изобретения
паровой машины необязательно по современным программам;
однако, некоторые знания из этой области важны в общеобразо-
вательном отношении. Действительно, невозможно, чтобы уча-
щимся не были известны имена: Уатта, Стефенсона
и Фультона, построивших первые эксплоатационные ма-
шины (двигатель, паровоз и пароход). Поэтому, не вдаваясь
в какие-либо подробности, надо коротко рассказать учащимся
о жизни этих великих инженеров и их изобретениях и охаракте-
ризовать экономическое значение этих изобретений. Кроме того,
безусловно необходимо, чтобы учащиеся не только узнали и за-
помнили, что первая паровая машина в России была изобретена
и построена Ползуновым, но и были ознакомлены с био-
графическими сведениями (как они ни скудны) об этом замеча-
тельном русском самородке.
Характерные особенности этой оригинальной машины, пред-
ставляющей из себя значительное усовершенствование атмос-
ферных машин, заключались в следующем:
1) В машине было установлено два цилиндра аа, обеспечи-
вавших непрерывное действие воздуходувных мехов gg,
2) Отсутствовало громоздкое коромысло; движение же пере-
давалось при посредстве цепей и шкивов eeff.
3) Доступ пара в цилиндры аа и воды для его конденсации
производился автоматически.
4) Подача воды в котёл А совершалась без перерывов.
Учащимся необходимо особо отметить, что машина Ползунова
явилась первой эксплоатационной машиной, с успехом приме-
нявшейся для воздушного дутья в плавильных печах.
В связи с применением паровой машины на транспорте, т. е.
в вопросе о паровозах, нужно осведомить учащихся, что в России
первая железная дорога начала действовать в 1834 г. на Нижне-
тагильском заводе. Оригинальный «сухопутный пароход» (паро-
воз) был построен крепостными мастерами Мироном и Ефимом
Черепановыми.
10. Наглядные пособия. Как было указано, изучение темы
требует значительного количества наглядных пособий: настен-
ных картин [гидроэлектрйческая станция (рис. 36), паровая
машина (рис. 35, 189) и др.], диапозитивов или картин из книг
для эпископического проектирования {фис. 185, 187 и др.),
иллюстрирующих виды двигателей в технике и их применения.
Для изучения действия парораспределительного механизма
и механизма двигателя внутреннего сгорания нужны кино-
фильмы. Крайне желательно вывесить в классе при рассказе
378
§ 85,11—13
о Ползунове, изготовленную своими силами картину,
скопированную, например, с рисунка 190.
О моделях двигателей — см. т. II, § 14, 1—6.
11. Экскурсия. Проведение экскурсии для осмотра какого-
либо двигателя обязательно (§§ 9 и 29, 2 и 4).
имела самодействующее парораспределение). В
Рис. 190. Устройство паро-
вой машины П о л з у н о-
в а. «Атмосферическая па-
ровая машина, построенная
И. И. Ползуновым
в 1766 году, аа— два паро-
вых цилиндра; их поршне-
вые штоки соединены с
цепью, перекинутой через ба-
рабан с, который с помощью
бесконечной цепи d соеди-
няется сдвойным барабаном
е справа. Через этот по-
следний перекинута цепь,
концы которой соединены
с крышками мехов gg. Та-
ким образом, эти крышки
поднимаются машиною упу-
скаются же они действием
наложенных на них тяже-
стей, не показанных на ри-
сунке. Паровой котёл А со-
общается с паровыми ци-
линдрами посредством труб
hht а с баком В для воды —
посредством особой трубы.
Кран, служащий для сооб-
щения паровых цилиндров
попеременно то с котлом,
то с баком В, поворачивает-
ся с помощью зубчатых ко-
лёс, приводимых вкачатель-
ное движение при помощи
цепей И (таким образом,
машина Ползунова
то время, как один цилиндр
наполняется паром и его поршень начинает подниматься, в другом цилин-
дре происходит конденсация пара и поршень его опускается под атмосфер-
ным давлением». (По описанию проф. А. И. Б а ч и н с к о г о.)
12. Задание на дом. Полезно поручить учащимся составление
диаграммы для сравнения к. п. д. различного типа двигателей.
Время изучения двигателей надо использовать также для реше-
ния задач по предыдущим темам.
13. Внеклассные занятия. Тема открывает широкий простор
для организации различных видов внеклассных занятий. Прежде
всего, возможно провести более углублённое изучение двига-
теля внутреннего сгорания — автомобильного или тракторного.
§ 86 379
В практической работе огромный интерес представляет для
учащихся самостоятельное изготовление моделей турбин:
водяной—Пельтона (см. т. III, § 35), паровых — активной
и реактивной (см. т. III, § 40) и ветряного колеса.
Желателен выпуск стенгазеты, посвящённой истории изо-
бретения двигателей, в том числе и двигателя внутреннего сго-
рания. Возможна организация вечера, посвящённого той же теме,
с докладами и рефератами учащихся.
Глава восемнадцатая
МЕТОДИЧЕСКИЕ ЗАМЕЧАНИЯ О КУРСЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
§ 86. Место и содержание курса электричества
В школе-семилетке при изучении электричества вопрос
ставится не о познании существа электрических явлений как
формы движения частиц электричества, а о рассмотрении основ-
ных свойств электрического тока и, главное, о преобразовании
электрической энергии в механическую, тепловую, химическую
и обратно. Круг сведений, получаемых учащимися в первом
концентре, как бы соответствует достижениям физики XIX века;
новые же представления об электрической природе вещества,
являющиеся достоянием науки XX века, в программе школы-
семилетки не затрагиваются. В основу изложения принимается,
что электрический ток является одним из видов энергии х, что
для получения этой энергии необходима затрата других видов
энергии и что электрическая энергия может быть в свою очередь
превращена в другие виды. Иными словами, электрические яв-
ления рассматриваются с энергетической стороны, к, таким обра-
зом, изложение ведётся с помощью понятия энергии. По этой
причине изучение электричества возможно только после рас-
смотрения элементов механики, в том числе и после введения
понятий о механической энергии, а также после рассмотрения
'основных вопросов теплоты.
Так как применение электрического тока в быту, промыш-
ленности, транспорте, связи, медицине, военном деле и вообще
народном хозяйстве имеет исключительно важное значение, то
на изучение электрических явлений отводится больше времени,
чем на любой другой из разделов физики.
В соответствии с приведёнными установками учащиеся должны
получить следующие знания и навыки:
1) Представление об электрическом токе, как движении
электрических зарядов, и о действиях тока.
1 Вопрос об энергии электрического заряда в семилетней школе рас-
смотрению не подлежит. В дальнейшем принята терминология: «электри-
ческая энергия» по отношению к электрическому току.
380
§ 86
2) Понятие о простейших электрических цепях, их составных
частях и принципе их составления.
3) Знание принципов устройства генераторов тока — хими-
ческого и механического (электромагнитного).
4) Понятие об основных величинах электрического тока
(силе тока и напряжении) и цепи (сопротивлении), знание единиц,
служащих для измерения этих величин, и уменье произвести
соответствующие измерения.
5) Знание зависимости между током, напряжением и сопро-
тивлением и уменьем производить соответствующие расчёты.
6) Знание способов преобразования электрической энергии
в другие виды (теплоту, свет, химическую и механическую
энергии) или, что то же, принципов устройства приёмников, т. е.
приборов, преобразующих электрическую энергию в другие
виды.
7) Понятие о работе тока и мощности и единицах для их
измерения и уменье произвести расчёты работы и мощности тока.
8) Представление о к. п. д. при некоторых преобразованиях
электрической энергии в другие её виды и обратных процессах.
9) Знание применения электрической энергии в технике
и значения этого применения для народного хозяйства.
10) Представление об электрических явлениях в атмосфере.
11) Понятие об электрификации и её значении для нашей
страны социализма.
Все эти знания отнюдь не могут быть формальными и должны
быть построены на основе широкого применения демонстрацион-
ного эксперимента. Эти знания должны вооружить учащихся
рядом навыков практического характера (составление электри-
ческой цепи, пользование источниками электрического тока,
управление током посредством выключателей и реостата, при-
менение электрических измерительных приборов, включение
приёмников1 и управление ими). Не менее важно, чтобы уча-
щиеся могли использовать свои знания и навыки в своей прак-
тической жизни для выполнения простейшего ремонта — элек-
трического освещения (соединение проводов, изолировка, за-
рядка простейшей арматуры, устранение короткого замыкания,
замена предохранителей) и некоторых бытовых электроприбо-
ров (звонок, плитка и т. п.).
Конкретное содержание учения об электричестве и соответ-
ствующие методические советы приведены 'в методических ука-
заниях к отдельным темам программы.
. Следует особо' подчеркнуть, что в школе-семилетке отдел
«Электричество» является наиболее благодарным для выявления
1 Приёмник понимается в широком смысле этого слова, т. е. как
преобразователь электрической энергии в другие виды (мотор, лам-
почка и т. п.).
§ 87
381
значения работ русских учёных в истории науки. Рекомен-
дуется не только говорить об этом на уроках при изложении
соответствующего материала, но и организовать специальные
внеклассные занятия — кружок «Русские электрики XVIII и
XIX века», как это указано в томе III, § 2, 5 — 7.
§ 87. О введении основных понятий в учении об
электричестве
Наибольшие затруднения при изучении отдела электричества
возникают при разъяснении большинства основных понятий.
Эти затруднения в отношении понятий о движении зарядов,
силе тока и сопротивлении сравнительно легко преодолимы.
Однако, для формирования первых двух из указанных понятий
приходится прибегать к введению понятия об электрических
зарядах, как о некоторой величине — «количестве» электри-
чества, что требует предварительного изучения основных све-
дений из электростатики. Только при помощи опытов с электри-
ческими зарядами можно убедить учащихся, что заряды реально
существуют и по своей величине могут быть больше или
меньше1.
Однако, электростатика, при изучении которой приходится
вводить понятие о двух родах электричества, ставит некоторый
трудно разрешаемый в школе-семилетке вопрос о том, движение
каких зарядов — положительных или отрицательных — пред-
ставляет электрический ток. Кроме того, некоторая путаница
возникает у учащихся вследствие единообразия обозначений
(знак Ц- и —) различных видов электричества и полюсов у источ-
ника тока. Поэтому точка зрения некоторых методистов, заклю-
г чающаяся в рекомендации введения начал электронных пред-
ставлений, заслуживает серьёзного внимания (§ 88).
Наибольшие затруднения возникают при введении понятий
о работе и мощности электрического тока и ещё более значитель-
ные— при введении понятия о напряжении тока1 2.
Недаром же методическая мысль в течение нескольких десят-
ков лет ищет правильных путей к разрешению этих затрудне-
ний. Несмотря на многочисленные работы и на огромный прак-
тический опыт, эти вопросы нельзя признать разрешёнными.
Среди многочисленных вариантов наибольшее применение по-
лучили два пути для введения указанных понятий и установ-
ления основных зависимостей между величинами:
1 = ^ и Р = и-1.
п.
1 Введение электростатики ещё важно для объяснения явления грозы,
в целях искоренения связанных с ним предрассудков.
2 Эти затруднения характерны для первого концентра физики, так
как во втором, благодаря введению понятия о потенциале, определение
напряжения упрощается.
382
§ 88
В одном из этих путей энергетический смысл понятия напря-
жения должным образом не выясняется; напряжение в таком
случае рассматривают как нечто, аналогичное силе (причина
существования тока в цепи). Единица напряжения — вольт —
определяется через ампер и ом из закона Ома, введённого на
основе опыта. Формулы же работы и мощности тока приходится
вводить оторванно, почти догматически, иногда по аналогии
с механикой. Подобный путь принят, например, в учебнике
Фалеева и Пёрышкина.
При другом пути напряжение определяют через работу, ко-
торую производит каждый кулон протекающего электричества.
Определение вольта делается через кулон и джоуль (§ 97). Тог-
да на основании простых рассуждений нетрудно установить вы-
ражения для работы и мощности тока. Закон Ома вводится позд-
нее, на основе опыта1.
Второй путь является более трудным для учащихся, Цо он
приводит к более правильному и более полному уяснению понятия
о напряжении, в то время как первый, не будя мысли учащихся,
решает вопрос чисто формально. Учитывая, что формирование
особенно сложных понятий происходит весьма постепенно и
длительно, наиболее правильно дать, как можно раньше, первое
представление о напряжении, как причине, вызывающей элек-
трический ток, с тем, чтобы в дальнейшем, углубляя понятие,
ввести его определение через работу.
При введении всех основных понятий из области учения об
электричестве огромную пользу принесёт использование различ-
ных аналогий (§ 89).
§ 88. Начатки электронных представлений
Вопрос о необходимости введения в первый концентр начат-
ков электронных представлений надо считать спорным. Однако,
на основании отсутствия этих начатков в программе нельзя зак-
лючать, что изучение их является недопустимым. Программа
признаёт знание из этой, области лишь необязательным, но от-
нюдь не возбраняет преподавателю вводить их в курс электриче-
ства, если он находит это возможным и, главное, нужным 1 2.
Попытки введения в первый концентр физики начатков элек-
тронных представлений предпринимались во многих учебниках
физики (Горячкин, Сахаров, Фалеев и Пёрыш-
ки н и др.). Целью этих попыток являлось прежде всего неко-
1 См. учебники: Д. И. Сахаров, Физика (учебник для школ взро-
слых), Е. Н. Г о р я ч к и н, Рабочая книга по физике для VII класса, и др.
2 Следует рекомендовать преподавателю сначала дать начатки элек-
тронных представлений во внеклассных занятиях и в следующем году,
учтя свой опыт, попытаться затронуть этот вопрос в классе при повто-
рении курса электричества.
§ 88
383
торое приближение изложения об электрическом токе к современ-
ным воззрениям. Кроме того, начатки электронной теории позво-
ляли дать объяснение ряду физических явлений и установить
между ними более тесные связи, чем это оказывалось возможным
при опытном изучении электричества. Наконец, начатки элект-
ронных представлений оказывались полезными при формиро-
вании основных понятий об электрическом токе и величинах, ха-
рактеризующих ток.
Рассмотрим коротко, каким образом можно ввести в первый'
концентр физики начатки электронных представлений и в каких
случаях они окажутся полезными. В курсе первого концентра
отсутствует рассмотрение таких вопросов, на основании которых
могли бы быть введены понятия об электроне, как о наименьшей
частице отрицательного электричества. Поэтому понятие об элек-
трической природе вещества придётся давать бездоказательно.
Впрочем, если бы даже первый концентр физики и позволял обо-
сновать этот вопрос, всё равно введение понятия о строении час-
тиц материи приходилось бы делать бездоказательно, так как
начатки электронных представлений в методических целях оказы-
ваются особенно полезными при рассмотрении самого начала кур-
са электричества, именно электростатики, и первых сведенш! об
электрическом токе и цепи.
Тотчас же после установления основных электростатических
фактов—существование двух видов электричества и взаимная
компенсация равных по величине, но разнозначных электрических
зарядов — следует дать учащимся представление о современном
воззрении на строение частиц материи. Указывается, что атом каж-
дого вещества состоит из «тяжёлого» центрального ядра (имею-
щего сложный состав) и движущихся вокруг него частиц электри-
чества— электронов. Далее • рассказывается о различии между
атомами разных веществ, отличающихся друг от друга своими
ядрами и числом обращающихся вокруг них электронов. Под-
чёркивается, что число положительных зарядов в ядре и коли-
чество электронов одинаково, почему вокруг «нейтрального»
атома не проявляется действие электрических сил. Электроны
могут отрываться от атома, что особенно легко возникает в ме-
таллах. Атомы же некоторых других веществ, наоборот, могут
легко присоединять к себе электроны.
Тела, в которых оказывается избыток электронов, обнаружи-
вают действия отрицательного электричества или являются за-
ряженными отрицательно. Тела же с недостатком электронов, про-
являющие действие положительного электричества, рассматри-
ваются как заряженные положительно. Если тело не наэлектри-
зовано, то в нём нет ни недостатка, ни избытка электронов.
Эти основные положения должны быть хорошо разъяснены
учащимся и усвоены ими. Тогда, на основе этих положений, мо-
гут получить объяснения следующие явления из электростатики:
384
§ 89,1
1) Возникновение двух равных по величине и противопо-
ложных по знаку зарядов при «трении» (соприкосновении) двух
тел.
2) Взаимное «уничтожение» двух равных по величине, но
разнозначных зарядов при соединении их:
3) Возбуждение электрических зарядов в теле при поднесении
к нему заряженной палочки (электризация через влияние).
4) Притяжение ненаэлектризованного тела наэлектризован-
ным.
5) Различие между проводниками и непроводниками.
6) Понятие о количестве электричества, как определённом
числе избыточных или недостающих электронов.
Возможности, открывающиеся при использовании этих на-
чатков электронных .представлений в учении об электрическом
токе, сводятся к следующим:
1) Ток в металлических проводниках рассматривается как
поток электронов.
2) Обозначения плюс и минус на полюсах генератора приме-
няются соответственно недостатку электронов и избытку их.
3) Генератор рассматривается как источник электрической
энергии (преобразователь энергии механической, химической и
др. в электрическую), заставляющий электричество двигаться
по проводам цепи й своим «напором» совершать работу в приём-
никах.
Таковы положительные стороны использования начатков
электронных представлений. Одним из недостатков, как показы-
вает практика, является то, что направление электрического
тока приходится принимать соответствующим действительному
электронному — от минуса к плюсу, а не условному техническо-
му — от плюса к минусу. Если даже преподаватель при переходе
к изучению дальнейшего даст соответствующие объяснения уча-
щимся, всё же трудно изменять создавшееся у них представление
о направлении тока.
§ 89. Аналогии в преподавании электричества
1. Значение аналогий. Значение аналогий не только в про-
цессе обучения, но и научного познания общеизвестно. Особен-
но велика роль аналогии при введении понятий об электрических
токе, цепи и основных величинах — силе тока, сопротивлении
и напряжении. Сравнение некоторых электрических явлений и
величин с соответствующими механическими позволяет прибли-
зить учащихся к уяснению сущности электрических процессов
и величин, их характеризующих. Однако, при введении анало-
гии необходимо помнить, что всякая аналогия является не чем
иным, как уподоблением только в известной мере и до некоторой
степени, но отнюдь не отождествлением сравниваемых явлений.
§ 89,2
385
Рис. 191. Аналогия электрического
заряда и причины возникновения элек-
трического тока.
в нижний, что в аналогии соответ-
Разница между запасами потен-
Об этом основном положении надо поставить в известность уча-
щихся во избежание отождествления ими механических и элек-
трических процессов и, главное, во избежание приложения ана-
логии ко всем без исключения сторонам явления, а не только к
тем строго определённым, для которых аналогия правомерна.
Наибольшего внимания заслуживают аналогии, в которых
электрический-ток сравнивается с потоками жидкости или газа1.
Наибольшие возможности
открываются при сравнении
некоторых электрических яв-
лений с явлениями в сжатом
или движущемся газах.
2. Аналогия в электроста-
тике. Для объяснения элект-
рических явлений полезны-
ми могут оказаться такие
аналогии:
1) Два сосуда с водою
помещены на различных вы-
сотах, т. е. один выше дру-
гого (рис. 191). Верхний со-
суд, в котором уровень
воды выше, чем в другом,
является аналогом заряжен-
ного тела. Количество воды
уподобляется величине за-
ряда или количеству элект-
ричества.
При соединении сосудов
трубкой происходит вытека-
ние воды из верхнего сосуда
ствует электрическому току,
циальной энергии жидкости в верхнем и нижнем сосудах ана-
логична разности электрических потенциалов или напряжению
тока. Учащимся такая аналогия может быть дана только в самой
упрощенной форме.
Приведённая аналогия весьма несовершенна, так как её нельзя
использовать при объяснении получения зарядов, различия
видов электричества, а тем более электрической замкнутой цепи.
Подобная аналогия оказывается исключительно полезной при
объяснении последовательного и параллельного соединений галь-
1 А. В. Цингер строит аналогию, сравнивая электрические и теп-
ловые явления (разница температур — напряжение; количество теплоты —
количество электричества; распространение теплоты — электрический ток
и т. д.). Однако эта аналогия для учащихся семилетки оказывается слож-
ной и поэтому может найти себе место только во втором концентре пре-
подавания физики.
25 Е. Н. Горячкин, том I
386
§ 89,2
ванических элементов или других источников тока. При уподобле-
нии источника тока водяным насосам Д1 А2, способным поднимать
Рис. 192. Аналогия последовательного и парал-
лельного соединения источников тока.
воду на некоторую оп-
ределённую высоту,
учащиеся, пользуясь
рисунками (рис. 192)
и соответствующими
объяснениями, спра-
вятся с вопросом о
величине напряже-
ния групп, состоя-
щих из параллельно
(III —IV) и после-
довательно (I—II)
включённых элемен-
тов.
2) Большие воз-
можности открывают-
ся, когда электри-
ческие заряды срав-
ниваются с газом —
сжатым или разре-
жённым по сравне-
нию с атмосферой.
В такой аналогии два
сосуда соединяют-
ся между собой при помощи воздушного насоса, который при
своей работе выкачивает воздух из одного сосуда и накачивает
в другой. Сжатый газ уподобляется положительному заряду (-[-),
разреженный — отрицательно-
му (—) (рис. 193). Разность
давлений газов (сжатого или
разрежённого по отношению
к атмосфере) возможно сравни-
вать с электрическим напря-
жением. При помощи приведён-
ной аналогии с большим успе-
хом можно объяснить следую-
щие явления:
1) Возникновение двух оди-
наковых по величине и разно-
имённых зарядов (рис. 193).
2) Нейтрализация двух
Рис. 193. Аналогия электризации
тел со сжатым газом.
равных по величине и разнозначных зарядов. Действи-
тельно, при соединении трубой двух сосудов, показанных на
рисунке 193, давление газа станет одинаковым и равным атмо-
сферному.
§ 89,3
387
3) Возникновение электрического тока не только между раз-
ноимёнными, но и одноимёнными зарядами, лишь бы между ними
существовало электрическое напряжение,^ е. они имели бы раз-
личные потенциалы. Действительно, для возникновения воздуш-
ного тока между сосудами необходима разность давлений между
заключёнными в них газами, вне зависимости от того, являются
Рис. 194. Аналогия возникновения тока между одноимёнными зарядами
(обозначения в сосудах знаком + соответствуют давлению газа, избыточному
по сравнению с атмосферой, знаком — давлению,' меньшему атмосферы).
Рис. 195. Аналогия возникновения тока
при соединении заряда с землёй.
ли газы в обоих сосудах сжатыми или разрежёнными (по отноше-
нию к атмосферному давлению) (рис. 194).
4) Исчезновение электрического заряда при соединении его
с землёй. В этом случае заряды точно так же сравниваются с га-
зами, сжатым и разрежённым, заключёнными в сосуды. При
сообщении сосуда с атмосферой возникает воздушный ток из
сосуда или в сосуд, что аналогично исчезновению заряда при
сообщении его с землёй (рис.
195).
5) Необходимость затраты
энергии на получение элект-
рических зарядов (рис. 193).
6) Выяснение направле-
ния электрического тока
для различных случаев
(рис. 193—195).
3. Аналогии электриче-
ской цепи. Наиболее важное
значение имеют аналогии при
ознакомлении учащихся
с электрической цепью и её
составными частями. Особо
сложным для учащихся
является не столько вопрос о схеме самой цепи, сколько правиль-
ное понимание назначения источника тока, приёмников электри-
ческой энергии и проводников, пропускающих ток. При этом при-
ходится выяснять не только, как течёт ток в цепи и почему он
25*
388
§ 89,3
там возникает, но также и энергетическую сторону, т.е. что генера-
тор потребляет энергию, превращая её в энергию электрического
тока; приёмники же, используя электрическую энергию, пре-
Рис. 196. Аналогия источника электрического тока с насосом.
Рис. 197. Аналогия электрической цепи (источник, приёмник, выключатель).
вращают её в механическую работу, теплоту, свет и т. п. В этом
случае наиболее полезной является следующая аналогия (рис.196).
Водяной или воздушный насос, приводимый в действие ру-
кой или двигателем, возбуждает в трубке АВС непрерывный по-
ток воды или газа. В патрубке А, через который вода или газ по-
§ 89,3
389
Рис. 198. Аналогия напряжения у источника
электрического тока.
ступают в «цепь», имеется давление, большее, чем в патрубке С,
где вода или газ из «цепи» засасываются в насос. Таким образом,
насосом создаётся непрерывная круговая циркуляция воды или
газа — явление, аналогичное возбуждению генератором элек-
трического тока. Разность давлений аналогична напряжению
генератора; количество воды или газа, протекающих через попе-
речное сечение трубы в одну секунду, уподобляется силе электри-
ческого тока.
Место, где вода или газ выходят из насоса, может быть условно
обозначено знаком плюс; место, через которое вода или газ воз-
вращаются из цепи в насос, — знаком минус. Направление тока в
«цепи» берётся соответ-
ствующим принятому,
т. е. от плюса к ми-
нусу. Для поддержания
водяного или газового
тока необходимо затра-
чивать энергию, при-
водя насос в действие.
Таким образом, насос
как бы превращает под-
водимую к нему энер-
гию в энергию водяного
или воздушного потока.
Подобно этому в элект-
рических генераторах
на поддержание тока
в цепи расходуется
один из видов энер-
гии, например, . меха-
ническая или химиче-
ская.
Если в какое-либо место «цепи» включить водяную или газо-
вую турбину Л, то она придёт во вращение за счёт энергии водя-
ного или воздушного тока (рис. 197). Такая турбинка является
аналогом электрического приёмника, например, электромотора М
(рис. 197). Проводящие воду или газ трубы соответствуют провод-
никам тока (проводам), зажим Мора С — выключателю К,
Таким образом, рассмотренная аналогия оказывается полез-
ной при введении основных понятий об электрической цепи, элек-
трическом токе и таких величинах, как сила тока и напряжение.
Наконец, аналогия с самых первых шагов изучения электриче-
ства позволяет установить взгляд на источник тока и приёмники,
как на устройства, превращающие какой-либо из видов энергии
в электрическую и обратно. Аналогия может быть использована
также при введении понятия о сопротивлении и рассмотрении
вопроса о посюянстве тока в цепи.
390
§ 90; £ 91,1
Рекомендуется преподавателю показать модель аналогии
электрической цепи, смонтировав её из воздушного насоса и
резиновой трубки (рис. 198). Надев на патрубки насоса резиновые
трубки, закрытые на их свободных концах, и производя несколько
поворотов рукояткой насоса, можно показать также, что одна
из трубок (-[-) раздуется, другая же (—) сплющится. Такая кар-
тина аналогична напряжению на клеммах генератора.
Глава девятнадцатая
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ОТДЕЛУ: ЭЛЕКТРИЧЕСТВО
§ 90. Вступительная беседа
Демонстрационные опыты — см. т. II, § 43, 1—3.
Поскольку изучение отдела механики заканчивается рассмот-
рением устройства двигателей, постольку связь с предыдущим
изложением легко осуществляется, если изучение отдела элект-
ричества начать с характеристики электрического тока, как од-
ного из видов энергии. Такое введение нужно ещё и для того,
чтобы учащиеся получили некоторое представление о круге во-
просов, подлежащих рассмотрению, и могли оценить в известной
мере важность изучения электричества.
Вступительная беседа по своему содержанию должна состоять
из двух частей. В первой из них на ряде опытов следует пока-
зать учащимся, что электричество составляет один из видов энер-
гии ь(вращение электромотора, горение лампочки, действие
электроплитки). Во второй части на простейших примерах и со-
поставлениях выясняют удобства и простоту применения электро-
энергии для получения механического движения теплоты и света
(рис. 38,1 и II и 180). Кроме того, обращается внимание на ис-
ключительную простоту передачи электроэнергии на расстоя-
ние посредством проволоки и распределения её по местам
потребления. Одним из наиболее разительных примеров по этим
вопросам является сопоставление по картинкам (диапозитивы
или эпископическая проекция) видов цехов — электрифициро-
ванного предприятия и устаревшего, в котором механическая
энергия распределяется от трансмиссий посредством ремней.
§ 91. Начатки электростатики
Демонстрационные опыты — см. т. II, §42.
Упрощенные приборы — см. т. III, § 41.
Рисунки и чертежи на уроках — см. т. IV, § 57.
1. Содержание, а) Электризация тел. Два рода электрических
зарядов. Взаимодействие зарядов, б) Электроскоп. Понятие о ве-
личине заряда, в) Проводники и непроводники, г) Нейтрализа-
§ 91,2—3
391
ция двух разноимённых зарядов. Электростатическая индукция,
д) Электрическая искра. Гроза. Громоотвод.
2. Методические замечания. Как было указано в § 86, изу-
чение начальных сведений по электростатике в первом концентре
физики имеет смысл только в том случае, когда эти сведения по-
служат для введения понятия об электрическом токе; если эта за-
дача явится неразрешённой, то электростатика станет представ-
лять из себя нечто обособленное от электродинамики, что пове-
дёт к загромождению курса. Изучение электростатики важно ещё
и для объяснения некоторых электрических явлений, происходя-
щих в атмосфере и являющихся источником нелепых предрас-
судков. Таким образом, в первом концентре физики надлежит
рассмотреть только ограниченный круг электростатических яв-
лений, которые позволили бы дать представление об электриче-
ских зарядах, выяснить, что эти заряды по своей величине могут
быть больше или меньше, ввести понятие о проводниках и непро-
водниках и определить электрический ток, как движение зарядов
по проводникам. Вопрос о нейтрализации двух равных и противо-
положных по знаку зарядов и явление электростатической индук-
ции приходится вводить, поскольку эти факты имеют место в яв-
лении грозы. Однако, объяснение их без введения начатков элек-
тронной теории не может быть дано.
3. Электрические заряды и их взаимодействие. Понятия об
электрических зарядах, двух родах электричества и их взаимодей-
ствии устанавливаются на опытах. Прежде всего обнаруживает-
ся проявление электрической силы между заряжённой палочкой и
какими-либо телами, выражающееся в их взаимном притяжении.
Лучшим экспериментом для этого следует считать притяжение к
палочке линейки, уравновешенной на корешке книги или другой
подставке (см. т. II, рис. 299) или половой щётки на спинке сту-
ла (см. т. II, рис. 1). Этот опыт приводит не только к обнаруже-
нию электрической силы, но позволяет также показать, что самые
различные тела могут быть посредством «трения» приведены в осо-
бое состояние, — другими словами, наэлектризованы. При этом
указывается, что электризация возникает при «трении» (точнее—
тесном соприкосновении)1 двух разнородных тел, для некоторых
пар — сильнее, для других — слабее. Из веществ, хорошо элек-
тризующихся, учащимся предлагается запомнить: стекло с шёл-
ком или бумагой, а также эбонит (пластмасса) с мехом.
Далее на опытах с палочкой, подвешенной на стремечке, или
с электрическими маятниками устанавливаются существование
1 Вопрос о причине возникновения зарядов оставляется открытым,
почему приходится оставлять устаревший и неправильный термин «трение».
Надо указать, что трение создаёт тесное соприкосновение трущихся тел—
одно из главных условий возбуждения электрического состояния. Пока-
зывая опыты, преподаватель должен иметь это в виду и овладеть соответ-
ствующими навыками электризации (см. т. II, § 42, 3 и 4).
392
§ 91.4—6
двух родов электричества и взаимодействие их (см. т. II, § 42,
1—4, рис. 301 и 302) и вводятся условные обозначения зарядов зна-
ками плюс и минус. При этом необходимо дать зарисовку трёх
типичных случаев взаимодействия маятников (см. т. IV, рис.
242, 243, 248 и 249).
Определение электрического заряда не даётся; учащиеся по-
степенно привыкают к терминологии, что в результате «трения»
двух разнородных веществ возникают электрические заряды.
Весьма важно показать учащимся, что заряды по своей вели-
чине могут быть различными, и тем самым подвести их к пред-
ставлению о количестве электричества. Лучшим способом для это-
го являются соответствующие опыты с электроскопом (см. т. II,
рис. 292,1 и II), или электрометром Брауна (см. т. II, рис. 293),
которые в первом концентре физики допустимо рассматривать как
своеобразные «кулонометры», а не измерители разности потенциа-
лов (см. т. II, § 42, 10 и т. IV, рис. 244—247). Тот же вопрос мож-
но выяснить с помощью электрических султанов (см. т. II, § 42,9
и рис. 303). Объяснение устройства и действия электроскопа и в
случае надобности электрометра Брауна затруднений не представ-
ляет (см. т. II, рис. 294).
4. Проводники и непроводники. Электрический ток. Соединяя
один заряженный электроскоп с другим незаряженным посред-
ством палочек, из различных материалов, показывают учащимся,
что по некоторым из палочек электрический заряд перемещается
или перетекает от одного электроскопа к другому (см. т. II, § 42,
10). Этот опыт позволяет ввести понятия о проводниках и изоля-
торах. При этом даётся перечень таких проводников и изоляторов,
с которыми учащимся придётся встретиться при изучении начал
электродинамики. Из непроводников указываются: эбонит , ка-
учук (изоляцияна проводах), стекло, мрамор и фаянс (щиты и мон-
тажная аппаратура), асбест и слюда (изоляция в электропечах),
шёлк и бумага (оплётка на проводах), парафин и т. п. (рис. 33);
из проводников — металлы, ретортный уголь (вольтова дуга).
Описанный опыт служит также для введения первого понятия
об электрическом токе, как о перемещении электрических зарядов
по проводнику.
5. Нейтрализация зарядов. Электростатическая индукция.
Нейтрализацию двух разноимённых зарядов показывают, соеди-
няя между собой два султана или электроскопа — один заря-
женный положительно, другой—отрицательно (см. т. II, рис.
303 и 295). Электростатическую индукцию (см. т. II, рис. 304)
следует рассмотреть в её возможно более простом виде (рис. 199).
Возможно также воспользоваться разборным кондуктором,
соединённым с двумя электроскопами.
О рисунках — см. т. IV, рис. 250 и 251.
6. Электрическая искра. Гроза. При изучении электростатики
необходимо выяснить, что гроза является одним из электрических
Рис. 199. Демонстрация электростатической индукции посредством электрометра Брауна.
394
§ 91,6
II
I
Рис. 200. Фульгурит (I) и
белемнит (II).
явлений в атмосфере1. Для этого прежде всего показывают по-
лучение электрической искры между кондукторами электроста-
тической машины (Уимшерста) (см. т. II, рис. 296). Демонстри-
руют также загорание от искры тампона из ваты, смоченного
эфиром, и пробивание отверстия в картоне (см. т. II, § 42, 11).
Желательно также продемонстрировать физиологическое дейст-
вие тока, разрядив для этого небольшую лейденскую банку (см.
т. II, рис. 298) через цепь учащихся.
Все эти опыты служат для объясне-
ния, что электрическая искра может
вызвать пожар, произвести механи-
ческие разрушения и повести к по-
ражению или смерти человека и жи-
вотных. Вопрос о том, почему грозо-
вые тучи оказываются наэлектризо-
ванными, оставляется без рас-
смотрения. Относительно молнии
указывается, что она пролетает или
между двумя облаками, имеющими
различные по знаку заряды, или
между облаком и землёй, в данном
месте которой вследствие индукции
возникает противоположный по
знаку заряд. Кроме того, даётся
объяснение, почему молния ударяет
чаще всего в наиболее высокие пред-
меты.
Весьма важно развеять легенду
о том, что при ударе молнии в
стрела1 2. За такие стрелы невежествен-
землю летит «громовая»
ные люди обычно принимают белемниты — остатки (скелеты) вы-
мерших животных (головоногих моллюсков) (рис. 200, II). В ре-
зультате же удара молнии в песок, вследствие его расплавления,
может образоваться кусок спекшегося песка неправильной фор-
мы, называемый фульгуритом (рис. 200, I).
Крайне желательно показать учащимся диапозитив со сним-
ком молнии или спроектировать соответствующий рисунок при
помощи эпископа. В заключение учащимся рассказывается об ис-
следователях, доказавших, что гроза вызывается электрическим
состоянием атмосферы (Ломоносов, Рихман (рис. 6),
Франклин) и об устройстве громоотвода (рис. 201), обратив
их внимание на устройство заземления В (см. т.ч IV, рис. 252).
1 О последних научных воззрениях на явление грозы см. журнал
«Электричество», 1946, № 10.
2 Этот вопрос поднимают только в том случае, если подобное поверие
существует в данной местности.
§ 91,7—9
395
Если учащиеся имеют у себя дома антенны для радиоприем-
ников, их следует предупредить, что:
1) антенна не может служить громоотводом и в то же время не
способствует какому-либо особому притяжению молнии (за ис-
ключением влияния высоты), как это утверждается некоторыми
несведущими лицами;
2) не только во время грозы, но и при её приближении нельзя
касаться антенны (незаземлённой) во избежание возможного
поражения накопившимся в
антенне зарядом.
Полезно показать фрагмен-
ты из кинофильма «Гром и мол-
ния» (10 м).
7. Исторические сведения.
Исторические сведения огра-
ничиваются краткими указа-
ниями, что явления электриза-
ции были известны ещё до на-
чала нашей эры и, в частности,
что название «электричество»
происходит от греческого слова
«электрон», означающего ян-
тарь (его электризация при
трении была известна давно).
Следует упомянуть также, что
своё основное развитие элек-
тростатика получила в XVII и
XVIII веках благодаря трудам
Рис. 201. Устройство громоотвода.
многих учёных, в том числе и известного учащимся Отто Ге-
рике.
8. Задание на дом; Учащимся следует поручить проделать дома
некоторые электростатические опыты, дав им соответствующие
указания об устройстве электрических маятников из папиросной
гильзы, нитки и кусочка сургуча или парафина (от свечки)1. Образ-
цы упрощенных приборов, которые легко создать в домашних ус-
ловияху рекомендуется поставить на демонстрационный стол
для ознакомления с ними учащихся. Электризуемыми телами мо-
гут быть гребёнки, бутылки, изделия из пластмассы или плекси-
гласса. Опытами, возможными для проведения дома, являются:
притяжение тел, взаимодействие зарядов, определение знака за-
ряда, летающая ватка (см/т. II, рис. 299—301); опыты с газетным
листом (см. Перельман, Газетной лист) и др.
9. Внеклассные мероприятия. Электростатика является одной
из благодарнейших тем для внеклассных занятий. Настоятельно
рекомендуется организация вечера занимательной физики, на
1 См. т. III, § 41.
396
§ 92,1—2
котором учащиеся показали бы ряд электростатических опытов,
сопровождая их соответствующими объяснениями. К числу та-
ких опытов относятся демонстрации: сетка Кольбе, истечение с
острия ^колесо Франклина), лейденская банка, рассеивание дыма,
электризация человека и др. (см. т. II, § 42, 2, 5,7 и 11 и рис.
295, IV, 298, 300 и 305).
Как показывает практика, такой вечер в значительной мере
способствует возбуждению интереса к изучению электричества
и в то же время пополняет знания учащихся сведениями из элек-
тростатики.
§ 92. Электрический ток, его прйзнаки и направление
Демонстрационные опыты и лабораторные рабо-
ты — см. т. II, § 43.
Упрощенные приборы — см. т. III, § 42.
Рисунки и чертежи на уроках — см. т. IV, §§ 58-и 59.
1. Содержание: а) Действия электрического тока — магнит-
ное, тепловое и химическое, б) Направление электрического тока.
Гальваноскоп.
2. Действия электрического тока. На основе электростатиче-
ских явлений учащиеся получают первое представление об элек-
трическом токе, как о перемещении электрических зарядов по
проводнику. Однако, это представление весьма шатко и далеко
неполно, так как оно возникает только на основе логики заключе-
ния о необходимости перемещения зарядов при явлениях заря-
жения и разряжения тел. Учащиеся скорее доверяют словам учи-
теля о существовании электрического тока, чем убеждены в
этом. Поэтому очередной задачей преподавателя является озна-
комление учащихся с такими свойствами или, вернее, внешними
проявлениями (действиями) электрического тока, на основании
которых можно было бы заключить об его реальном существо-
вании, подобно тому как в электростатике учащиеся получают
твёрдое убеждение в существовании зарядов по их взаимодей-
ствию, по показаниям электроскопов и т. п. По техническим и
отчасти методическим соображениям преподаватель лишён
возможности продемонстрировать действие тока при разряде
электростатического характера; суждение же о действиях на
основании явления искрового разряда явилось бы для учащихся
чересчур сложным. Поэтому для опытов берётся источник тока в
виде батареи элементов; учащимся при этом указывается, что ток
при разряде заряженных тел является чересчур кратковремен-
ным и слабым; обнаружение его действий сильно затруднено;
источник же тока, который впоследствии подвергнется изучению,
способен давать непрерывный ток длительное время.
Опыты, проведённые во вступительной беседе (§ 90), уже со-
здали некоторое представление о действиях электрического тока.
§ 92,3 397
Тогда демонстрации показывались для выяснения, что электри-
ческий ток представляет собой один из видов энергии. Опыты,
знакомящие с действиями тока как определёнными признаками
его существования, имеют иную цель. Такими признаками тока
являются по существу два: 1) неотъемлемое свойство — магнит-
ные действия (см. т. II, рис. 362) и 2) выделение теплоты в провод-
нике1. (см. т. II, рис. 339). Демонстрациями этих свойств (электро-
магнит и накаливание проводника) можнобылобыограничитьсяпри
изложении вопроса, если бы не было надобности тотчас же ввести
Рис. 202. Основной опыт (элекролив CuSO4) для установления напра-
вления тока.
понятие о направлении электрического тока. Поэтому обязатель-
ной является демонстрация химических действий, именно: элек-
тролиза сернокислой меди (см. т. II, § 44, 7) — явления, на осно-
ве которого легче всего убедить учащихся в том, что ток имеет
определённое направление (рис. 59 и 202). Кроме того, желательно
показать опыт Эрстеда (см. т. И, § 48, 4 и рис. 357, I).
3. Направление тока. Гальваноскоп. Отметив заранее полюсы
источника тока различными цветами и знаками плюс и минус, по-
казывают учащимся, что выделение меди происходит только на
одном определённом электроде электролитической ванны с раст-
вором CuSO4 (рис. 59). Затем пересоединяют проводники у по-
люсов батареи так, чтобы они явно перекрещивались и тем самым
подтверждали сделанное пересоединение. На опыте обнаружи-
1 Справедливо для температур, не близких к абсолютному нулю.
398
§ 92,4; § 93,1—2
вают, что медь выделяется теперь на другом электроде. Демон-
страция позволяет дать понятие об условном направлении тока
и ввести обозначения полюсов источника плюсом и минусом. Мне-
моническим правилом, введение которого, впрочем, необязатель-
но, может служить следующее: выделение меди происходит по
направлению тока (во внешней цепи).
Сделанный вывод о существовании направления тока лучше
подкрепить ещё второй демонстрацией магнитных действий. Это
тем более важно, что на основе её можно познакомить учащихся
с устройством гальваноскопа, как с прибором, служащим для удоб-
ного и быстрого определения направления тока. Для этого пока-
зывают, что магнитная стрелка, повёртываясь, втягивается в ка-
тушку своими различными концами в зависимости от направле-
ния тока.
При изложении вопроса следует намеренно уклониться от
объяснения принципа составления электрической цепи, сосредо-
точивая всё внимание учащихся на фактах, служащих для сужде-
ния о направлении тока. Однако, зарисовку, характеризующую
выделение меди на катоде и подобную изображённой на рисунке
59, произвести на доске следует. Точно так же необходим ри-
сунок, показывающий действие гальваноскопа при различных
направлениях тока и отсутствии последнего (см. т. IV, § 61, 3 и
рис. 266).
4. Внеклассные занятия. Уместно на кружковых занятиях
показать учащимся превращение электрической энергии в све-
товую, для чего показывают действие неоновых ламп и трубок с
различными газами (см. т. II, рис. 333 и 334). Полезно познако-
мить учащихся также с простыми способами определения полю-
сов: раствор H2SO4, раствор NaCl с фенолфталеином, а также
применение полюсной бумаги (см. т. II, § 44, 4 и рис. 313).
Об упрощенных приборах к теме — см. т. Ill, §§ 42—43.
§ 93. Источники электрического ток&
Демонстрационные опыты — см. т. II, §§17, 1—7 и 44, 1—
3, 8 и 9..
Упрощенные опыты—см. т. III, § 43.
Рисунки и чертежи на уроках — см. т. IV, § 60, 2—4.
1. Содержание: а) Виды источников токц. Генераторы — меха-
нические и химические, б) Гальванические элементы. Устройство
элементов — Вольта, хромовых и Лекланше. Сухие элементы,
в) Принцип действия аккумуляторов. Основные типы аккумулято-
ров — щелочные и кислотные, г) Применение гальванических
элементов и аккумуляторов в технике.
2в Методические замечания. Поскольку при изучении воп-
роса о направлении тока учащимся показывался источник элек-
трического тока и были введены условные обозначения его по-
§ 93,3
399
люсов, постольку данная тема является естественным продолже-
нием предыдущей. Изучение источников электрического тока
производится с энергетической стороны, т.е. как преобразователей
одного из видов энергии в энергию электрическую. При этом изу-
чении необходимо восстановить в памяти учащихся закон сохра-
нения энергии и указать, что в источниках тока электрическая
энергия возникает за счёт затраты других видов энергии. Произ-
ведя классификацию источников тока и отложив рассмотрение
принципа «механического» генератора до своего времени, всё из-
ложение посвящают изучению химических источников — гальва-
Рис. 203. Карманный
фонарик с магнитоэлек-
трической машинкой.
и что электрическая
нических элементов и аккумуляторов.
Так как процессы электролиза не изу-
чаются в курсе физики школы-семилетки,1
то следует дать, только самое общее пред-
ставление о химических реакциях в галь-
ванических элементах, сводящееся в сущ-
ности к установлению наличия реакции
между цинком и раствором, при которой
в рассматриваемых случаях происходит
превращение химической энергии в элект-
рическую.
Нужно, чтобы учащиеся в результате
изучения представляли, что гальваниче-
ский элемент состоит из двух разнородных
по веществу электродов, погружённых в
раствор, химически действующий на
один из них или на оба, но по-разному,
энергия получается от элемента, когда эта реакция происходит.
Даётся представление об устройстве гальванических элементов
двух типов — Лекланше и хромового (см. т. II, § 17, 5—7 и рис.
121—124); последний тип изучается потому, что на ряде простых
опытов нетрудно показать его, как усовершенствование элемента
Вольта. По отношению к аккумуляторам вопрос излагается ещё
более элементарно, именно: указывается принципиальное отличие
от гальванических элементов и даётся классификация на два основ-
ных вида — щелочные и кислотные.
Учащиеся должны усвоить также простейшую терминоло-
гию — «полюсы» и «электроды элемента».
3. Гальванические элементы. Изучение источников тока сле-
дует начинать с их классификации по видам преобразуемой энер-
гии на два основных типа — механические и химические. Демон-
стрируя накаливание электрической лампочки от динамомашины,
приводимой в движение от руки, указывают, что в таком источ-
нике механическая энергия превращается в электрическую (см.
т. II, рис. 394 и 395, II). Весьма наглядной является также демон-
1 Изучение электролиза производится в курсе химии.
400
§ 93,3
страция карманного фонарика с магнитоэлектрической машинкой
(рис. 203). Учащихся ставят в известность, что изучение такого
вида источника тока будет произведено впоследствии, и переходят
к рассмотрению химических источников. Первым демонстрируется
элемент Вольта, составленный из медной и цинковой пластин, опу-
щенных в раствор серной кислоты (см. т. II, § 44, 8 и рис. 310, 311
и 316, II и т. IV, рис. 259 и 260). Следует обратить внимание уча-
щихся, что между раствором и цинком происходит химическая
реакция, для чего нужно показать эту реакцию отдельно, воспро-
изводя её в пробирке или в стаканчике и зажигая выделяющийся
газ. Этот опыт убедит учащихся в наличии химической реакции
между цинком и кислотой, так как в элементе Вольта реакция
плохо заметна. Действие элемента Вольта показывают, присоеди-
няя к нему электрический звонок, хорошо отрегулированный,
иначе он звонить не станет (см. т. II, § 48, 7 и рис. 375). Заменив
медь углем, получают более сильный эффект, указывающий на
значение второго электрода, не подверженного химическому воз-
действию раствора.
Проведённые опыты позволяют объяснить принцип действия
гальванических элементов вообще, заключающийся в том, что
электрическая энергия возникает за счёт химической при реакции
между одним из электродов элемента и раствором. Далее при
помощи того же опыта показывают, что элемент Вольта способен
давать ток в течение короткого времени, а затем его действие пре-
кращается. Вопрос о том, почему происходит прекращение дей-
ствия элемента, рассматривается в самых общих чертах, как изо-
ляция слоем выделяющегося газа, но о существе явления поля-
ризации представлений не даётся. Указывается лишь, что дли-
тельное и более сильное действие получается при добавлении
к раствору некоторых химических веществ, препятствующих
образованию «газового чехла» на аноде. Это доказывается на опыте
для элемента с парой цинк — уголь при помощи добавления
к раствору двухромовокислого калия (см. т. II, § 44, 8). Таким
образом, учащиеся знакомятся с принципом действия и устрой-
ством хромовых элементов, к числу которых принадлежит эле-
мент Грене (см. т. II, § 17, 6 и рис. 122).
Исключительное значение для понимания вопроса о поляриза-
ции и лучшего усвоения учащимися излагаемого имеет демонстри-
рование при помощи проектирования нй| экран (см. т. II, § 23 и
рис. 144) реакций, происходящих в Гальваническом элементе
(рис. 204). Для этого нужны простейшие самоделки: сосуд с плоско-
параллельными стенками (см. т. II, рис. 141) и две полоски —
медная и цинковая (о приборе и проведении опыта — см. т. III,
§ 43).
Совершенно обязательно ознакомить учащихся с устройством
элементов Леклапше и их видоизменений, известных под назва-
нием сухих и сухо-наливных (см. т. II, § 17, 7 и рис. 121, 123 и 124).
Рис. 205. Разложение током соли NaJ или KJ (иод-жёлтобурое окрашивание;
щелочь при реакции с фенолфталеином — яркокрасное окрашивание).
§ 93,4
401
Указывается, что электродами, так же как и у элемента Грене,
являются цинк и уголь, в раствор же входит не серная кислота,
а нашатырь. Непрерывность действия достигается благодаря пе-
рекиси марганца, которая в элементе окружает угольный электрод.
Обязательны демонстрация сухого элемента в разобранном виде
и указание, что раствор
в нём приведён в. те-
стообразное состояние,
чтобы этот раствор при
опрокидывании элемен-
та не выливался.
Относительно рас-
смотренных элементов
даётся указание, что в
них положительным по-
люсом является уголь,
отрицательным — цинк.
4. Аккумуляторы.
Для перехода к вопросу
об аккумуляторах вы-
ясняется основной не-
достаток гальваниче-
ских элементов, заклю-
чающийся в том, что,
после того как в них
отработается цинк или
раствор, приходится за-
менять новыми, а сухие
элементы — выбрасы-
вать. По отношению же
к аккумуляторам ука-
зывается, что восста-
ние. 204. Демонстрация принципа действия
гальванического элемента проектированием на
экран сосуда с плоско-параллельными стен-
ками.'! — В сосуд с раствором серной кислоты
погружены две полоски, одна медная, другая
цинковая неамальгамированная — водород вы-
деляется на цинке. II — Цинковая пластинка
новление израсходован-
ных химических ве-
ществ, при реакции ко-
торых выделялась эле-
амальгамирована — выделения водорода не
происходит. III—При замыкании элемента во-
дород выделяется на меди. IV — В слое с
деполяризатором выделения водорода нет.
ктрическая энергия,
производится посредст-
вом пропускания тока
в обратном направле-
нии. Для этого производится демонстрация принципа действия ак-
кумулятора (зарядка и разрядка), при которой учащиеся увидели
бы образование перекиси.свинца (см. т. II, § 44, 9 и рис. 317, I и II).
Классификация аккумуляторов на щелочные и кислотные обяза-
тельна. Следует также показать аккумуляторы щелочной и свин-
цовый (см. т. II, рис. 117 и 118) в разобранном виде, не вдаваясь
при объяснениях в какие-либо детали.
26 Е. Н. Горячкин, том I
402
§ 93, 5—8; § 94,1
Основные правила обращения с гальваническими элементами
и аккумуляторами уместнее изложить при первой же лаборатор-
ной работе с ними.
Об устройстве аккумуляторов — см. т. II, § 17, 2—4; о за-
рядке — см. т. II, § 72.
5. Исторические сведения. Желательно, хотя бы в самой крат-
кой форме, познакомить учащихся с открытиями Гальвани
и В о л ь т а, положившими начало новой эры в учении об
электричестве. Эти сведения небесполезны в том отношении,
что позволят дать объяснение происхождению названий гальвани-
ческий элемент и ток и впоследствии наименования единицы —
вольт.
6. Применения в технике. Учащимся указывается, что гальва-
нические элементы в. настоящее время применяются в таких
устройствах, которые не требуют значительного количества элек-
трической энергии. К числу таких устройств, например, отно-
сятся: звонковая сигнализация, карманные фонарики, телефон,
телеграф, некоторые типы радиоприёмников и т. п. Значение
применения аккумуляторов лучше всего выяснить на таких при-
мерах, йак ветросиловая установка, освещение в поездах, питание
стартера у автомобиля и т. п. Особо важное значение аккумуля-
торов в военном деле отмечается в отношении подводной лодки.
Из других применений элементов полезно рассмотреть устройство
взрывателя у пловучих мин. О применении аккумуляторов в воен-
ном деле — см. Внуков, Физика и оборона страны, 1943.
7. Учебные пособия. При рассмотрении вопроса о применении
в технике надсГ продемонстрировать соответствующие диапозитивы
или спроектировать эпископом рисунки из книг.
8. Внеклассные занятия. В кружковых занятиях полезно по-
знакомить учащихся с амальгамированием цинка (см. т. II, рис.
314) и зарядкой гальванических элементов (см. т. II, § 17, 5—7).
Крайне желательно продемонстрировать электролиз раствора сер-
ной кислоты (см. т. II, § 44, 6 и рис. 315 и см. т. IV» рис. 258) и не-
которые реакции разложения солей (например, KJ и NaJ) с цвет-
ными индикаторами (рис. 205) (см. т. II, § 44, 10 и рис. 312).
§ 94. Электрическая цепь
Демонстрационные опыты и лабораторные рабо-
ты— см. т. II, §§ 43,1—3 и 67,1—5. >
Упрощенные приборы—см. т. III, §'42.
Рисунки и чертежи на уроках — см. т. IV, §§ 58 и 59.
1. Содержание: а) Принцип составления электрической цепи
й назначение её составных частей, б) Управление током в цепи
посредством выключателя, в) Назначение изоляции у проводов.
Первое понятие о коротком замыкании, г) Представление о напря-
жении, как причине возникновения тока в цепи, д) Параллельное
и последовательное соединения приёмников, е) Условные обозна-
§ 94,2—3
403
Рис. 206. Устано-
вочный выключа-
тель: а и Ъ—пружи-
нящие контакты;
с — металлическая
поворачивающая-
ся пластинка, за-
мыкающая ток.
чения электрической цепи. Вычерчивание схем, ж) Лаборатор-
ная работа: Сборка простейших схем цепи.
2. Методические замечания. Изучением электрической цепи
заканчивается первый круг сведений об электричестве. При рас-
смотрении данной темы: 1) подытоживаются и уточняются все по-
лученные ранее сведения об электричестве; 2) производится изу-
чение принципа составления электрической цепи и конкретного
назначения её отдельных частей; 3) изучается устройство подсоб-
ных частей (клеммы, провода, выключатели и т? п.) и 4) вводятся
первые представления q напряжении тока.
В результате изучения темы учащиеся долж-
ны раз и навсегда овладеть знаниями о состав-
лении цепи, выучиться не только чертить' её
схемы, но и твёрдо усвоить практические на-
выки по её составлению. Поскольку'эти знания
и навыки весьма важны для дальнейшего изуче-
ния курса, Постольку данную тему надо рас-
сматривать как одну из наиболее важных и от-
ветственных. Поэтому на её изучение необхо-
димо обратить самое серьёзное внимание.
3. Электрическая цепь. Опыты, демонстри-
ровавшие действия электрического тока, в ча-
стности, служившие для определения его на-
правления и давщие представление об устрой-
стве химических источников тока и т. п.,
являются достаточным материалом для выясне-
ния вопроса о структуре электрической' цепи
и её составных частях. Создав установки для двух-трёх опытов
из показанных ранее или поставив новые, преподавателю нетруд-
но прежде всего выяснить учащимся, что электрическая цепь
образует собой замкнутое кольцо, и затем объяснить общепри-
нятую в связи с этим терминологию, например, замыкание и
размыкание цепи и т. п. Вводя в цепь выключатель, нужно
на опыте показать 'его действие, заставляя электрическую
лампочку или электрический источник то прекращать свои
действия при разрыве цепи, то возобновлять их при её
замыкании (см. т. II, рис. 493, 1). Далее, сравнивая между
собой установки двух цепей, например, одну с лампочкой и
другую с моторчиком, нетрудно выяснить три основные части
простейшей электрической цепи, именно: источник тока (эле-
мейт или аккумулятор)/ приёмник тока (лампочка, моторчик,
электромагнит, электролитическая ванна и т. п.) и соединяю-
щие их провода. При этом определяется назначение частей
цепи: источник, преобразуя один из видов энергии в электриче-
скую, служит для возбуждения тока в цешц приёмник — для
преобразования энергии тока в энергию других видов; проводни-
ки — для подведения тока от источника к приёмнику, или для
26*
404
§ 94,3
канализации тока. Схема электрической цепи изображается услов-
но согласно общепринятым обозначениям частей цепи (рис. 63).
При рассмотрении схемы электрической-цепи и энергетического
значения её составных частей огромную пользу может оказать
рассмотрение аналогии с установкой, описанной в § 89, 3 и пока-
занной на рисунке 197.
Об устройстве гальванических элементов учащиеся уже получи-
ли представление ранее. Устройство приёмников рассматривать не
следует, но ознакомление учащихся с устройством проводов (одно-
Рис. 207. Аналогия последовательного включения приемников.
Рис. 208. Аналогия параллельного включения приёмников.
жильные и многожильные) и назначением изоляции на них обя-
зательно (см. т. III, § 42 и т. IV) рис. 256). Рассматривается также
устройство ключа (см. т. II, рис. 489) и установочного выключа-
теля (рис. 206 и см. т. IV, рис. 257).
В связи с вопросом об изоляции проводов выясняется, что
называется коротким Замыканием, причём указывается, что оно
приносит значительный вред источнику тока. В заключение пока-
зывается электрическая цепь, питаемая от сети освещения (см.
т. II, рис. 494).
Второй этап изучения цепи посвящается ознакомлению с обо-
значением полюсов знаками, с направлением тока и его условным
обозначением стрелками. В целях избежания путаницы в дальней-
шем, следует приучить учащихся обозначать направление тока
при помощи стрелки без оперения (рис. 207 и 208) в отличие от
обозначения направления механического движения (тел). При
изучении вопроса о направлении тока учащимся надо напомнить
§ 94,4-5
405
опыты с электролизом раствора CuSO4 (рис. 202) и с отклонением
стрелки в 'гальваноскопе, а также напомнить, чЮ направление
тока в цепи зависит от источника и что место выхода тока у по-
следнего обозначается знаком плюс, а место, через которое ток,
пробежав по внешней цепи, вновь возвращается в источник, —
знаком минус. При этих объяснениях настоятельно рекомендуется
прибегнуть к’помощи аналогии (рис. 196—198). Заключительный
этап уделяется наиболее сложному вопросу о причинах возникно-
вения тока в цепи. Учащимся из всего предыдущего изучения ясно,
что до тех пор, пока приёмник не присоединён к источнику тока,
электрического тока через него не возникает и приёмник не при-
дёт в действие.Для существования тока нужен источник, способный
заставлять электрические заряды двигаться по проводам цепи.
Таким образом, источник тока должен оказаться электрически
заряженным. Отсюда возникает необходимость каким-либо обра-
зом охарактеризовать «способность» элемента создавать ток в цепи
благодаря его «заряжённости». Здесь необходимо применить опи-
сательную терминологию, так как сразу нельзя перевести мышле-
ние учащихся от примитивной стадии в «научную» стадию, хотя бы
совершенно элементарную. Поэтому в рассматриваемом случае
уместно введение такого понятия: «для того чтобы источник мог
давать электрический ток, он должен обладать ^напряжением на
своих полюсах». Так впервые для учащихся вводится первоначаль-
ное понятие о напряжении, без каких-либо более глубоких разъяс-
нений по существу, которые даются впоследствии. Такое введение
первого представления о напряжении, сделанное в начале изуче-
ния электричества, как показывают теория (§ 8, 2) и школьная
практика, является первым заложенным камнем фундамента, на
котором постепенно строится и сформировывается понятие на-
пряжения в его энергетическом смысле. Пользование аналогией
(рис. 198), в которой напряжение сравнивается с напором и давле-
нием, желательно, так как позволит впервые вскрыть различие
между напряжением тока и его силой.
4. Соединения приёмников в группы. Вопрос о соединении
между собой источников тока рассматривается позднее — после
введения первых представлений о напряжении» Последовательное
и параллельное соединения приёмников демонстрируются препо-
давателем и затем изучаются учащимися в лабораторной работе.
Большое значение имеет применение изготовленной своими силами
картины, где в качестве аналогии изображены водяные колёса А
и В, установленные в реке: 1) одно после другого (рис. 207) и
2) рядом в параллельных её рукавах СС (рис. 208) (см. т. IV,
рис. 264).
5. Условные обозначения цепи и её частей. После рассмотре-
ния вопроса о принципе составления цепи учащиеся знакомятся
с общепринятыми условными обозначениями источников и приём-
ников тока, а также других подсобных частей цепи. В результате
406
§ 94,6—7
учащиеся должны выучиться аккуратно изображать на схеме
простейшие электрические цепи.
При обучении вычерчиванию следует соблюдать следующие
положения:
1) Провода, соединяющие источники тока с приёмниками,
должны рисоваться прямыми линиями и при изгибе образо-
вывать прямой угол, благодаря чему вся схема цепи приобре-
тёт форму прямоугольника (рис. 207 и 208). Недопустимо изобра-
жение проводов кривыми или, что ещё хуже, спиралями.
2) Следует строго придерживаться приведённых на рисунке
63 условных обозначений, являющихся некоторым упро-
щенным видоизменением принятых в электротехнике.
3) Все части цепи следует изображать достаточно крупно и
притом в одинаковом масштабе, стремясь к тому,
чтобы соединительные провода не занимали излишнего места.
Из приведённых на рисунке 63 обозначений учащиеся знако-
мятся лишь с теми из них, которые соответствуют виденным ими
приборам; остальные обозначения даются постепенно впослед-
ствии.
Вопрос об условных обозначениях и выполнении схем под-
робно рассмотрен в’т. IV, § 58, 1—3 (см. т. IV, рис. 253—255).
6. Лабораторная работа. Огромное ^значение при изучении
электрической цепи имеет проведение соответствующей лабора-
торной работы по сборке электрической цепи (см. т. II, § 67, 1—
5). В этой работе учащиеся должны практически ознакомиться
с составлением простейших электрических цепей, с приборами, её
составляющими, и получить ряд навыков политехнического ха-
рактера. Кроме того, им следует преподать ряд правил обращения
с источниками тока и приёмов составления цепи, чтобы впослед-
ствии требовать их неукоснительного выполнения (см. т. II,
§ 67, 3). Крайне желательно, чтобы учащиеся сами составляли
гальванический элемент из угольной палочки и цинковой пла-
стинки (набор по электролизу Горячкина), погружаемых в раствор
с хромовой жйдкостью(рис.202). Рекомендуется составление схем—
одной со звонком и другой сначала с одной, а затем с двумя лам-
почками; включаемыми последовательно и параллельно (см. т. II,
§ 67, 4 и рис. 493, 1 — IV). Нужно также, чтобы учащиеся научи-
лись включать в цепь ключ для управления только одним или
двумя приёмниками. К учащимся следует предъявить требование,
чтобы они практически ознакомились также с устройством элек-
трических'проводов, для чего рекомендуется дать кусочки провод-
ников с типичными изоляторами — эмалью, бумажной оплёткой
и резиной. Необходимо также научить их правильно зажимать
провода под клеммы, очищать изоляцию и соединять провода.
7. Задачи. Как в классе, так и дома учащиеся должны проделать
несколько задач на вычерчивание схем электрической цепи. Кроме
принципиальных схем, надо поручить учащимся выполнить не-
§ 94,8; § 95,1—2
407
сколько монтажных схем, т. е. произвести на чертеже соединения
отдельных приборов, расположенных в определённых местах.
К числу таких задач (сложных), например, относится такая: пока-
зать такое соединение источника тока и звонка с кнопкой, распо-
ложенных, как ука-
зано на рисунке 99,
чтобы он звонил толь-
ко от каждой из кно-
пок.
8. Внеклассные за-
нятия. На внекласс-
ных занятиях могут
прежде всего прово-
диться тренировоч-
ные занятия по со-
ставлению схем цепи.
Наиболее важными
Рис. 209. Зарядка патрона для электрической
лампочки.
являются занятия в кружке: 1) по простейшему монтажу про-
водов и зарядке арматуры осветительной проводки (рис. 209) и
2) составление основных схем электрического освещения. О ме-
тодике и технике занятий по электрическому освещению — см.
т. II, §67, 4 и рис. 490—492, 494 и 495, I—V.
§ 95. Сила электрическогб тока
Демонстрационные опыты и лабораторные работы —
см. т. II, §§ 15,9—12,45, 2, 44, 7 и 68, 1 — 4.
Упрощенные приборы—см. т. III, §44.
Рисунки и чертежи на уроках — см. т. IV, § 61, 1—2.
1. Содержание: а) Сила электрического тока. Единица силы
тока — ампер, б) Вычисление силы тока по количеству металла,
выделяемого в 1 сек. в) Амперметр. Принцип его действия. Способ
включения его в электрическую цепь, г) Лабораторная работа:
Одинаковость силы тока в различных точках неразветвлённой цепи.
2. Методические замечания. Основное затруднение, возни-
кающее при введении понятия о силе электрического тока, как о
количестве электричества, перемещаемом в 1 сек. через поперечное
сечение проводника, зависит прежде всего от весьма неудачного
термина «сила», всегда вводящего в заблуждение учащихся. Дей-
ствительно, термин «сила тока» я’вляется несоответствующим су-
ществу этого понятия; установлений его было, как' известно,
обусловлено причинами исторического характера. Неудачностью
этого термина можно отчасти также объяснить, что учащиеся впо-
следствии легко путают понятия силы тока и напряжения. Во
избежание путаницы настоятельно рекомендуется ввести и при-
держиваться термина «величина тока» или «ток» с тем, чтобы,
когда существо понятия окажется вскрытым для учащихся, пе-
рейти к обычному термину «сила тока».
408
§ 95,3
Определение величины (силы) тока невозможно без отчётли-
вого представления о количестве электричества, понятие о котором
устанавливается при изучении электростатики. Учащихся на
опытах йегко убедить, что электрические заряды могут быть боль-
шими или меньшими, т. е. отличаться по своей величине. Важно
своевременно ввести по отношению к зарядам термин «количество
электричества» с тем, чтобы при изучении данной темы не услож-
нять изложение специальным рассмотрением этого вопроса. Су-
щественно, чтобы из предыдущего изложения учащиеся получили
представление об электрическом заряде как о некотором количе-
стве электричества, аналогичном понятиям — количеству веще-
ства, количеству теплоты и т. п. Введение единицы для измерения
количества электричества — кулона — не является необходи-
мостью, так как определение ампера может быть сделано без его
посредства. Если же введение единицы напряжения — вольт —
определяется через работу тока (§ 97, 2), то вопрос об изме-
рении количества электричества рассматривать совершенно не-
обходимо. '
Огромное значение при изучении данной темы имеет вопрос
о том, что сила тока является одинаковой во всех точках неразвет-
влённой цепи, иначе учащиеся впоследствии после изучения во-
проса о работе тока начинают нередко утверждать, что, величина
(сила) тока до его протекания через приёмник больше, чем после
выхода из, приёмника. Значительную пользу для разъяснения
вопроса приносят аналогии, показанные на рисунках 196 и 197.
Кроме понятия о величине тока и ознакомления с методами её
определения через явление выделения металла при электролизе,
обязательцо рассмотрение вопроса об измерении тока ампермет-
ром. В результате изучения темы учащиеся, кроме соответствую-
щих знаний, должны овладеть навыками измерения величины
(силы) тока амперметром.
3. Величина (сила) тока. При введении понятия о величине
(силе) электрического тока следует прибегать к аналогиям, рас-
смотрение которых в значительной мере облегчит разъяснение
этого понятия. Действительно, количество воды, протекающей
через поперечное сечение трубы, аналогично величине электриче-
ского тока. Кроме того, величина водяного тока в любом месте
трубы является бдинаковой так же, как это наблюдается и для
электрического тока в неразветвлённой цепи (§ 89).
Изложение темы следует начинать с выявления, что величина
тока может быть различной. Из предыдущего изучения учащиеся
уже знают, что электрический ток представляет собой перемещаю-
щиеся ,в определённом направлении по проводнику заряды; по-
этому теперь им приходится на опыте доказать только то, что ток
по своей величине может быть больше или меньше. Суждение об
этом производится на основании сравнения на опытах интенсивно-
сти действий различных токов (различия: в накале одной и той же
§ 95,3
409
лампочки, в притяжении железа одним и тем же электромагнитом,
в отклонении стрелки гальваноскопа или другого измерительного
прибора и т. п.).
Установив, что величина (сила) тока может, быть различной,
при помощи аналогии с текущей водой вводят понятие о величине
(силе) тока, как о количестве электричества, протекающего через
поперечное сечение 1 проводника в одну секунду. Весьма полезным
и доступным оказывается ещё сравнение тока с вытекающей из
водопроводного крана водой. Учащимся не представляет затруд-
нений сообразйть, что величина «водяного тока» будет тем значи-
тельней, чем большее количество воды станет выливаться в каждую
отдельную секунду 1 2. Несмотря на кажущуюся простоту понятия
о величине тока, учащимся, как показывает практика, трудно
оценить значение в определении величины тока таких факторов,
как время, и в необходимости указания о поперечном сечении про-
водника. Поэтому при ответе от них после определения следует
тотчас же требовать разъяснения, почему количество электриче-
ства отнесено к единице времени и почему в определении врворится
о поперечном'сечении.
На основании сравнения опытов с горящей лампочкой и элек-
тролизом подкисленной воды нетрудно выяснить учащимся, что
средством для определения величины (силы) тока служит явле-
ние электролиза. Так как измерение количества выделенного ме-
талла при электролизе может быть сделано тоднее и проще, чем
такое же измерение для газов, то далее можно обосновать, почему
суждение о величине (силе) тока производится на основании выде-
ления металла (серебра).
Единица величины (силы) тока — ампер — определяется как
такой ток, который в 1 секунду выделяет 1,118 мг серебра, т. е.
обходятся без посредства кулона. Учащимся следует указать, что
единица величийы (силы) тока — ампер — названа так в честь
французского учёного Ампера, много сделавшего своими
трудами в области учения об электричестве.
После установления единицы (силы) тока и введения обозна-
чения для записи её наименования буквой а или А, предприни-
мается решение задач в тренировочных целях такого типа:
I. Найдите силу тока, выделившего из раствора соли серебра в течение
100 сек. 111,8 мг серебра?
II. Сколько серебра выделит в течение 1 минуты ток силою в 5 а?
В условия этих задач не следует вводить таких данных, кото-
рые усложняли бы вычисления и отвлекали бы внимание от основ-
ного вопроса.
1 О разъяснении термина «поперечное сечение»— см. § 96, 3 и см. т. IV,
рис. 122.
2 Учащиеся по аналогии склонны сделать вывод о различной скорости
электрического тока, от чего следует предостеречь.
410
§ 95,4
При истолковании понятия о напряжении в энергетическом
смысле (§97, 2) приходится вводить единицу количества электри-
чества — кулон, определяемую как количество электричества,
при прохождении которого через раствор выделяется 1,118 мг
серебра. Определение величины (силы) тока даётся согласно при-
ведённому выше, но ампер определяется через кулон, как такой ток,
при котором за 1 сек. через поперечное сечение провода протекает
1 кулон. Тогда, очевидно, приходится вводить соотношение:
кол. электричества
величина тока =---------------------
время
или I = ~
Рис. 210. Устройство простейшего меха-
низма амперметра со втягивающимся
сердечником. Железный сердечник В,
висящий на пружине А и соединённый
с концом длинной стрелки С, втяги-
вается в катушку тем глубже, чем силь-
нее текущий через неё ток.
и производить соответствующие расчёты в тренировочных целях.
4. Амперметр. На опыте можно показать, что гальваноскоп
может служить для сравнения величин (сил) токов, а следова-
тельно, для его измерения.
Для этого амперметр соеди-
няют последовательно с лам-
почкой и демонстрируют,
что отклонение стрелки тем
значительней, чем интенсив-
ней накал лампы, т. е.
больше величина (сила) тока.
Разъяснив, каким образом
можно проградуировать
амперметр, следует произ-
вести с демонстрационным
амперметром несколько из-
мерений. Учащихся знако-
мят также, что буква А, по-
ставленная на шкале, являет-
ся признаком, отличающим
амперметр от других электри-
ческих измерительных при-
боров. Разъяснение устрой-
ства амперметров, с которыми
учащиеся будут иметь дело —
демонстрационный гальвано-
метр (см. т. IJ, рис. ИЗ и
114 и 323) и школьный лабораторный амперметр (см. т. II,
рис. 112), — сделать на данном этапе невозможно. По-
этому приходится ограничиваться рассмотрением, принципов наи-
более простых механизмов — со втягивающимся сердечником
(рис. 210) и теплового (рис. 211). Демонстрация соответствующих
моделей является обязательной.
В заключение показывается с зарисовкой соответствующей
схемы (рис. 212) способ включения амперметра в цепь (см. т. II,
$ 95,5
411
§ 67, 3), причём обращается внимание на два основных обстоятель-
ства:
1) Обязательность включения амперметра в, цепь только п о-
следовательно с другими' приборами.
Рис. 211. I и 11. Устройство простейшего теплового прибора.
Проводник АВ, соединённый со стрелкой С, натягивается
пружиной D. При термическом расширении проводника под
действием тока стрелка отклоняется (на шкале изображены
условные равномерные деления, не соответствующие току).
2) Необходимость соединять плюс амперметра с тем провод ом
который идёт от положите
ка, если на амперметре имеются
соответствующие обозначения.
5. Величина (сила) тока в
неразветвлённой цепи. Особо
важное значение имеет вопрос
о постоянстве силы тока во всех
точках неразветвлённой цепи,
не только по указанной выше
причине^, но и для обоснования
правила (третьего), что ампер-
метр может быть включён для-
измерений в любое место
цепи (рис. 212). Разъяснению
этого закона Кирхгофа, как
было уже указано, много может
помочь аналогия (рис. 207)’. По-
стоянство тока в неразветвлён-
ной цепи обнаруживают на
опыте, воспользовавшись дву-
мя-тремя демонстрационными
-амперметрами, включёнными в
различных местах цепи.
ь н о г о полюса источника то-
Рис. 211, III. Самодельный тепло-
вой амперметр.
412
§ 95, 6-9
6. Лабораторная работа. Кроме того, что лабораторная работа
будет способствовать разъяснению закона Кирхгофа, она важна
для практического ознакомления учащихся с измерением вели-
чины (силы) тока амперметром (см. т. II, § 68, 1—4).
Кроме обнаружения постоянства силы тока в неразветвлённой
цепи (см. т. II, рис. 500), необходимо, чтобы учащиеся исследова-
тельским путём подошли к выводу, что сумма величин (сил) токов
в разветвлениях равна величине (силе) тока в магистрали. Крайне
желательно провести работу проверки показаний амперметра по
выделению меди (см. т. II, §68, би рис. 503).
Перед лабораторной работой необходимо изложить правила обра-
щения с амперметром и требовать их неукоснительного выполнения.
7. Задание на дом. Учащимся поручается решение задач более
сложного типа, чем приведённые выше. Целью задач является не
Рис. 212. Схема включения
амперметра для наблюдения
постоянства силы тока в не-
разветвлённой цепи.
только тренировка для усвоения по-
нятия о силе тока, но и ознакомление
с возможностью вычислять количе-
ство выделенного металла при неко-
торых процессах электролиза, имею-
щих большое практическое значение»
К числу таких процессов относятся:
выплавка алюминия, гальваносте-
гия, рафинирование меди. О назна-
чении этих процессов даётся указа-
ние в условии задачи; об этом же
должен сказать несколько слов пре-
подаватель. Электрохимические экви-
в условии задачи без терминологии,
валенты приводятся
т. е. в виде указания, что ток силою в 1 а в течение 1 сек. выделяет
такое-то количество данного металла.
8. Учебные пособия. Следует рекомендовать при объяснении
устройства амперметра пользоваться картинкой «Механизмы вольт-
метров и амперметров».
9. Внеклассные занятия. В кружке полезно осуществить, мо-
дели теплового и электромагнитного приборов (см. т. III, §§45
и 47) и изучение устройства современного механизма электромаг-
нитной системы со втягивающимся сердечником (см. т. II, § 15,9
и 10 и рис. 108, II и 112).
Самые широкие возможности открывается при постановке
работ по электролизу солей металлов, что4 может быть начато
уже при первом изучении электрической цепи. Как показы-
вает школьный опыт, учащиеся в кружке с большим интере-
сом производят омеднение ' гальваническим путём и выполня-
ют простейшие работы по гальванопластике. Последнее осо-
бенно важно, поскольку это позволяет преподавателю осве-
домить о трудах русского учёного академика Б. С. Якоби,
как известно, являющегося изобретателем гальванопластики —
§ 86,1—3
413
способа, применяемого до настоящего времени в некоторых
производствах, например, при изготовлении патефонных плас-
тинок. Хотя с именем Якоби учащиеся встретятся ещё не
раз при изучении электричества (телеграф, электромотор), од-
нако, оставлять их без осведомления о трудах этого учёного
по гальванопластике нельзя.
Указание по- технике гальваностегии и гальванопластике —
см. т. III, § 43.
§ 96. Сопротивление
Демонстрационные опыты и лабораторные работы —
см. т. II, §§.45, 3 и 9, 68, 4.
Упрощенные приборы — см. т. III, §§ 42 и 44.
Рисунки и чертежи на уроках — см. т. IV, § 62, 1— 2.
1. Содержание, а) Изменение силы тока при включении в цепь
различных проводников. Понятие о сопротивлении проводников,
б) Зависимость сопротивления проводника от его длины, площади
поперечного сечения и материала. Единица сопротивления — ом.
в) Расчёты сопротивлений проводников, г) Реостаты, их назначение
и устройство.
2. Методические замечания. В предыдущей теме было установ-
лено, что величина (сила) тока в цепи может быть различной. Та-
ким образом, у учащихся естественно возникает вопрос, какие при-
чины обусловливают установление в цепи тока определённой силы*.
Одной из таких причин является напряжение, величина которо-
го зависит от источника. Это свойство цепи изучается впоследствии
в специальной теме. Однако, в целях облегчения формирования
понятия о напряжении, в начале данной темы следует упомянуть
в самой общей форме о влиянии напряжения (напора) на величину
(силу) тока. Другим фактором, влияющим на величину тока, яв-
ляется качество, присущее проводникам, входящим в состав цепи
и называемое их сопротивлением.
При введении понятия о сопротивлении важно, чтобы учащиеся
уяснили себе, что оно является качеством проводни-
ков или тех или иных приёмников (лампочки, обмотки электро-
магнита и т. п.), включённых в цепь. Сопрдтивление внешней
цепи определяет силу тока в ней, но отнюдь не зависит ни от ис-
точника тока, ни от величины тока. Об этом приходится говорить
здесь потому, что учащиеся, не получив должных разъяснений,
нередко рассматривают сопротивление как одно из качеств электри-
ческого тока.
3. Понятие о сопротивлении. Понятие о сопротивлении провод-
ников вводится на основании опыта. Для этого к одному и тому же
источнику тока присоединяют различные проводники и показы-
вают, что сила тока в цепи получается различной (см. т?. II, § 45,9
и рис. 320 и 326). Таким образом, устанавливается, что величина
414§ 96,3
тока в цепи, питаемой одним и тем же источником, зависит от
свойств проводников. Следует показать на опыте, что всякий
добавочный провод, введённый в цепь, обязательно уменьшает
силу тока в цепи в той или иной мере. На основании этого делают
вывод, что проводники как бы оказывают сопротивление элек-
трическому току — одни в -брлыпей степени, другие в меньшей.
Весьма полезным в данном случае является применение аналогии
с сопротивлением, возникающим в трубам для протекающей в них
воды. Распространённой является также аналогия с сопротивле-
нием потоку газа в трубах: в одной — заполненной «горохом»,
в другой — более мелкими зёрнами и, наконец, в третьей —
свободной.
После установления факта сопротивления проводников про-
изводится экспериментальным путём изучение вопроса о зависи-
мости сопротивления от геометрических размеров и материала про-
водников. Пользуясь прибором,описанным в т. II, § 45,9 (рис. 320),
устанавливают зависимость сопротивления от длины провода.
Показания амперметра позволяют установить прямую пропорцио-
нальность сопротивления длине проволоки. Прежде чем рассма-
тривать зависимость сопротивления от площади поперечного се-
чения, надо дать учащимся определение последней и выяснить её
отличие оТ толщины проводника. Эти два совершенно различных
понятия обычно легко смешиваются учащимися, что и служит здесь
и впоследствии причиной появления соответствующих ошибок.
Для выяснения различия между «толщиной и поперечным сече-
нием нужно дать чертёж (см. т. IV, рис. 122) и предложить им про-
извести измерение толщины карандаша при помощи миллиметро-
вой бумаги и затем площади его поперечного сечения. Необходимо
самому преподавателю всегда употреблять термин: «площадь по-
перечного сечения», а не «поперечное сечение».
Только после проведения подобной подготовки можно перейти
к установлению зависимости сопротивления от площади попереч-
ного сечения. Заранее подобрав проводники с площадями попереч-
ных сечений, относящимися между собою, как 1:2:3, можно уста-
новить на опыте обратную пропорциональность сопротивления
площади, поперечного сечения. Наконец, производя измерения
силы тока для проводок одинаковой длины и одинакового попереч-
ного сечения, обнаруживают зависимость сопротивления от ве-
щества проводника.
Без введения формулы полученные результаты фиксируются
в виде записи:
Сопротивление зависит от вещества проводника.
Сопротивление R прямо пропорционально длине (Z)
проводника и обратно пропорционально площади его
поперечного сечения (5).
Понятие об удельном сопротивлении и соответствующая фор-
мула вводятся позднее, после решения*ряда тренировочных задач.
§ 96, 4—5
415
Иначе учащиеся усваивают понятие об удельном сопротивлении
формально и пользуются формулой для вычислений чисто меха-
нически.
4. Единица сопротивления. При установлении единицы сопро-
тивления — ома — учащимся сообщается, что эталоном сопротив-
ления может быть, вообще говоря, взят проводник из любого ма-
териала. Ртуть-берётся потому, что её можно получить сравнитель-
но легко в чистом виде без примесей. Сечение выбирается равным
1 мм2, как наиболее простое. Относительно длины, равной 106,3 см,
приходится указывать, что вопрос об этом может быть разъяс-
нён только впоследствии. Так как учащиеся знают, что геометри-
ческие размеры тел изменяются в зависимости от температуры, то
при определении ома необходимо указать температуру (0°).
После определения ома1'показывается запись его наименования
в виде ом. Желательно дать также обозначение ома греческой бук-
вой омега — Q, поскольку на реостатах и других приборах можно
встретить именно такое обозначение.
5. Удельное сопротивление. Расчёты. Для ознакомления с рас-
чётами сопротивления проводок учащимся предлагаются задачи
тренировочного характера, примерно такого типа:
1. Найдите сопротивление железного провода длиной в 50 м, с площа-
дью поперечного сечения в 6 кв. мм, если 1 м железного провода с площадью
поперечного сечения в 1 кв. мм имеет сопротивление 0,1 ома.
После решения одной-двух задач такого типа вводится таблица,
указывающая сопротивление проволок длиной в 1 м С сечением
в 1 мм2 из различных материалов, и учащиеся приучаются поль-
зоваться этими табличными данными на основании указания в усло-
вии задач материала проволоки. Только после того, как уча-
щиеся овладеют техникой вычисления сопротивления, может быть
дано определение удельного сопротивления (р) й введена формула:
Введённая таблица удельных сопротивлений должна быть под-
вергнута тотчас же и впоследствии изучению, помимо её использо-
вания по своему прямому назначению для решения задач. Смысл
этого изучения заключается в том, чтобы объяснить учащимся при-
менение различных материалов для электрических проводов.
Медь служит для канализации сильных токов (моторы, освещение);
железо благодаря своей дешевизне применяется для слабых (те-
лефон, телеграф); специальн&е сплавы — нихром, никелин и др.—
для реостатов, электропечей и т. п.
Учащимся необходимо раздать для ознакомления с внешними
признаками металлов кусочки проволок из них. Весьма полезно
1 Указание, что единица сопротивления названа в честь учёного Ома,
необходимо.
416
- § 96, 6—7
применение диаграммы, на которой были бы показаны относитель-
ные длины проволок, имеющих одинаковое сопротивление или
одинаковую проводимость (рис. 213).
После рассмотрения устройства реостатов даются задачи на
определение длицы провода для получения заданного сопротивле-
ния, т. е., например, такого типа:
II. Какой длины должен быть взят провод из никелина с площадью по-
перечного сечения в 0,5 кв. мм, чтобы он имел сопротивление в 50 омов?
Задачи на определение удельного сопротивления и сечения
провода по соответствующим данным решать не имеет смысла, так
как они, затрудняя учащихся с математической стороны, особого
интереса в первом концентре физики не представляют.
6. Реостаты и магазины сопротивления. Назначение реостата
определяется как прибора, служащего для изменения (ограниче-
Серебро
Медь
Алюминий
Железо
Н цк келин
Рис. 213. Диаграмма, показывающая длины проводников
Одинакового поперечного сечения, имеющих одинаковое
сопротивление и сделанных из различных веществ.
ния) силы тока в электрической цепи. Устройство реостатов рас-
сматривается двух типов: лабораторного с движком и с переключа-
телем. Для этого не только показывают их с внешней стороны
(см. т. II, § 43, 1—5 и рис. 306 и 307), но и на схематических чер-
тежах объясняют их устройство (см. т. IV, рис. 269). При объяс-
нениях о реостате с движком обращается внимание учащихся, что
изоляцией между витками провода является покрывающий их слой
окиси. Для тренировки полезно предложить учащимся
нарисовать положение движка реостата тац, чтобы: 1) оказалось
включённым всё сопротивление; 2) половина или одна треть его и
3) сопротивление целиком было выведено.
Присоединив последовательно амперметр и реостат к элементу,
надо показать на опыте действие реостата.
Устройство магазина сопротивления рассматривается только
в том случае, если его применяют при лабораторной работе.
7. Задание на дом. Кроме задач на расчёты сопротивления про-
водников и определения их длины по заданному сопротивлению,
§ 96, 8—9; § 97, 1—2
417
учащимся следует поручить произвести измерения толщины и
площади поперечного сечения по клетчатой бумаге какого-либо
круглого предмета в целях выяснения различия между толщиной
и площадью. Желательно также построение ими диаграммы удель-
ных сопротивлений, что способствовало бы запоминанию некото-
рых из этих величин (медь 0,02, железо 0,1, никелин и другие по-
добные вещества 0,3—0,4).
' 8. Лабораторная работа.* В некоторых учебниках и методиче-
ских руководствах рекомендуется проведение лабораторной ра-
боты: измерение сопротивления методом замещения. Эта работа за-
ключается: 1) в измерении силы тока в цепи с включённым в неё
данным сопротивлением и 2) в подборе такого сопротивления мага-
зина или катушек, при котором получался бы ток такой же силы.
Тогда искомое сопротивление будет равно замещающему сопротив-
лению. Рекомендовать для проведения такую лабораторную работу
нельзя, так как она практической значимости не имеет, сложна
для выполнения и, наконец, при неопытности учащихся приво-
дит к возникновению коротких замыканий. Поэтому в лабораторной
работе следует поставить более скромную задачу, заключающуюся
во включении в цепь лампочки, реостата и амперметра и наблюде-
нии изменения силы тока в цепи при действии реостата (см. т. II,
§ 68).
9. Внеклассные занятия. В кружковой работе рекомендуется
показать учащимся, что жидкости также обладают сопротивле-
нием, и объяснить действие водяного и лампового реостатов
(см.т. II, §43,7 и 8 и рис. 308 и 309), что имеет практическую зна-
чимость.
§ 97. Напряжение, работа и мощность тока
Демонстрационные опыты и лабораторные работы —
см. т. II, §§ 45, 4, 5, 10—13; 68, 4—5.
Упрощенные приборы — см. т. III, §§ 44—45.
Рисунки и чертежи на уроках — см. т. IV, § 62,3.
1. Содержание, а) Понятие о напряжении электрического тока,
б) Единица напряжения—вольт, в) Измерение напряжения вольт-
метром. г) Работа тока, д) Мощность тока, е) Единицы работы
тока — ватт-час, гектоватт-час и киловатт-час.
2. Методические замечания. Как было уже указано в § 87, наи-
более правильным является введение энергетического толкования
для понятия о напряжений. Только при таком подходе возможно
создать у учащихся более или менее точное представление о нацря-
жении.
Интересное решение данной методической задачи даёт
Д. И. С а ха р о в в своём учебнцке «Физика для школ взрослых»,
§ 144. Автор сначала рассматривает аналогичный вопрос из меха-
ники, именно — о подсчёте работы двигателя, приводимого в дейст-
27 Е. Н. Горячкин, том I
418
§ 97,2
Рис. 214. Водяные колёса, развивающие
различную мощность.
вне водой, сжатым газом или паром, через две величины: 1) рабо-
ту, производимую каждым килограммом рабочего вещества, и
2)количество килограммов этого вещества,прошедшего через двига-
тель. Такой способ подсчёта принципиально нов для учеников,
так как они привыкли определять механическую работу через про-
изведение силы на путь1. Однако,*этот принцип подсчёта работы
через энергию, отнесённую к килограмму рабочего вещества, вво-
дится именно потому, что он лежит в основе аналогии с определе-
нием работы электрического тока. Несмотря на кажущееся излиш-
нее усложнение, возникаю-
щее вследствие введения по-
добной аналогии, вопрос о
напряжении, работе и мощ-
ности электрического тока
сильно упростится для его
правильного понимания уча-
щимися.
Понятие об указанном
способе подсчёта механиче-
ской работы следует вводить
на самых простых числовых
примерах и рассуждениях.
Таким простым и доступным
примером является сравнение
работоспособности воды, име-
ющей напор высотой — в
одном случае 2 м, в другом
3 м и в третьем 4 м, поясняя
данное изложение рисун-
ком плотин с тремя водя-
ными колёсами Л, В и С раз-
личных размеров (рис. 214). Учащимся нетрудно выяснить, что
каждый килограмм воды на колёсах Л, Вм.С совершает различную
работу, равную соответственно 1 кГм, 2 кГм и 3 кГм. После этого
разъясняется, что если работоспособность каждого килограмма
воды известна, то легко подсчитать работу водяного колеса, зная,
какое количество воды протекает через него. Так, если через ко-
лесо С протечёт 100 кГ воды, то работа, совершённая ею, будет при
работоспособности в 4 кГм равна 4-100 =±400 кГм. Прибегая к
подобным примерам (например, сжатый газ и т. п.), выясняют для
учащихся такой принцип подсчёта работы и тренируют их до пол-
ного уяснения существа вопроса. Чем тщательней будет процзве-
1 Само собой разумеется, что нужно заблаговременно повторить с уча-
щимися об измерении механической работы и мощности, обратив особое вни-
мание на расчёты с единицами джоулем и ваттом (§ 82), чтобы к моменту изу-
чения вопроса о напряжении знания в этой области оказались достаточно
чёткими.
§ 97,3
419
дена такая подготовка, тем легче окажется изложение вопроса о
напряжении электрического тока.
3. Понятие о напряжении. Чтобы показать, каким образом при
избранном методическом пути может быть введено понятие о на-
пряжении, приводим выдержки из учебника Д. И. Сахарова
«физика»1.
«...Подобно этому (т. е. подсчёту механической работы, указан-
ному выше) и для расчёта работы электрического тока в каком-
нибудь приборе (например, в лампе) надо знать два числа: во-пер-
вых, какую работу производит в лампе каждый кулон протекшего
электричества. Это определяется величиной, подобной напору воды
и называемой напряжением. Во-вторых, надо знать,
сколько протекло по волоску лампы электричества.
Здесь необходимо оговориться. Несмотря на сходство рассужде-
ний относительно движения рабочих веществ (воздух, вода)
и движения электричества, не следует забывать о глубоком разли-
чии этих явлений. Движение электричества — иная форма дви-
жения, качественно отличная от движения воздуха и воды».
«...Возьмём лампочку от карманного фонаря и лампу в 25 вт,
работающую от городской осветительной сети. Измерения пока-
зывают, что по ним идёт почти одинаковый ток. Чем же объяснить
громадную разницу в количестве испускаемого ими света?
Это зависит от различия в напряжениях, под которыми находят-
ся лампочки. Напряжение, под которым находится какой-либо
прибор, определяет собой работу, которую производит в нём каж-
дый кулон протекающего электричества1 2. Первая лампа работает
от батарейки, т. е. при низком напряжении. При этом каждый ку-
лон производит в лампе лишь небольшую работу. В результате по-
лучается мало тепла и света. Вторая лампа работает от осветитель-
ной сети, т. е. при значительно более высоком напряжении. Здесь
каждый кулон производит в лампе гораздо большую работу.
Единица напряжения называется вольтом (в).
1 вольт — такое напряжение, при котором 1 кулон протекшего
электричества производит .работу в 1 джоуль. Значит, при на-
пряжении 3,5 в (под таким напряжением работает лампочка кар-
манного фонарика) каждый кулон протекшего электричества про-
изводит в лампочке работу в 3,5 джоуля. При напряжении 120 в
(московская осветительная сеть) каждый кулон производит в лампе
работу в 120 джоулей».
•Таковы рассуждения, позволяющие ввести понятие о напряже-
нии и единицу для его из’мерения — вольт. Показав, как произ-
водится запись наименования вольта (в или V) и киловольта, в
тренировочных целях производят расчёты работы одного кулона
для различных напряжений, т. е. решают несколько задач вида:
1 Изд. 8-е, 1940, стр. 146 и 147.
2 Эту величину называют также разностью потенциалов.
27*
420
§ 97,4—5
Напряжение тока равно х вольтам. Какую работу может совершить у
кулонов электричества с таким напряжением?
Повторными разъяснениями, возвращением к аналогии с водя-
ным потоком и тренировочными расчётами надо добиться, чтобы по-
нятие о напряжении оказалось непосредственно связанным с пред-
ставлением о работе 1 кулона электричества при данных условиях.
Эта задача в вопросе о напряжении и работе тока является наиболее
важной и наиболее сложной. Если задача окажется разрешённой,
то создавшееся понятие о напряжении можно считать достаточно
точным и полным для учащихся семилетки, и, кроме того, дальней-
шие расчёты работы и мощности тока окажутся для них нетруд-
ными и, главное, не голословными, а обоснованными.
В заключение производится ознакомление с назначением вольт-
метра без объяснения ’ его устройства и показывается, каким об-
разом измеряется напряжение у различных источников тока и на
клеммах приборов. При этом даются соответствующие схемы
(см. т. II, рис. 501) и особенно подчёркивается отличие присоедине-
ния вольтметра от включения Амперметра (см. т. II, § 68,3).
Свою задачу преподаватель может считать выполненной, если
он в результате изложения вопроса о напряжении научит рассуж-
дать учащихся примерно так: «... измеряю вольтметром, чтобы
определить напряжение на приборе (на участке цепи) и благодаря
этому узнать, какую работу совершает один кулон электричества,
протекающего через прибор...»
4. Напряжейие источников тока. Применяя вольтметр и демон-
стрируя соответствующие измерения, нужно показать учащимся,
что напряжение у гальванических элементов — у сухих около 1,2
V, Грене около 1,8 V и аккумуляторов: щелочных — около 1,2 V и
кислотных — около 2 V, не требуя точного запоминания этих цифр.
При этом даётся разъяснение смысла величины напряжения у источ-
ников тока, т. е. что напряжение у источника показывает, какую
работу может совершить 1 кулон электричества, протекая через
всю внешнюю цепь. Далее, воспроизводя соответствующие демон-
страционные измерения, показывают два способа соединения
элементов между собой — параллельное и последовательное
и выясняют вопрос о напряжений батареи при таких соединениях.
Большое значение для уяснения этого вопроса учащимися по
существу имеет применение аналогии с насосами (рис. 192). Сле-
дует особенно подчеркнуть правило соединения полюсов при
параллельном и последовательном включениях и осведомись,
что при ошибках возникает порча или прекращение работы эле-
ментов.
В заключение надо познакомить учащихся с величиной неко-
торых стандартных напряжений, принятых в технике (т. е. 6, 12,
120 и 220 V) и привести соответствующие примеры (фары автомоби-
ля, школьный киноаппарат, освещение квартир).
6. Работа тока. Перед рассмотрением вопроса о работе тока
§ 97,6
421
следует напомнить учащимся о' законе сохранения энергии и об-
ратиться к тепловым действиям тока, указав, что при этом электри-
ческая энергия целиком превращается в тепловую (§ 99,2 и 3).
Принципиальное значение приобретает вопрос о неодинаковой
работе электрического тока на различных участках цепи, что об-
наруживается накаливанием цепочки из проводов различного со-
противления (см. т. II, § 46,6 и рис. 339). Так как учащиеся ймеют
уже представление о сопротивлении проводников, то нетрудно вы-
яснить, что наибольшая работа совершается током на участке с
большим сопротивлением. Объяснению может сильно помочь ана-
логия с неодинаковой работой велосипедиста на участках различных
дорог — асфальтированной, булыжной и грязной грунтовой. Далее
на основании проведённой подготовки с расчётами механической
мощности и определения напряжения введение формулы для под-
счёта работы тока затруднений не представит. Учащихся следует
подвести к решению вопроса путём примерно таких рассуждений:
1 кулон при напряжении 1 в совершает работу 1 дж.
1 » » » 5 в » >5 дж,
100 кулонов » » » 5 в совершают » 100x5 = 500 дж.
Впоследствии надо требовать от учащихся повторения по-
добных рассуждений, особенно при решении первых задач. После
проведения нескольких упражнений можно сделать вывод:
работа тока = напряжение X количество электричества
и ввести буквенные обозначения:
A = U-Q.
6. Мощность тока. Немного затруднений вызывает введение
формулы мощности тока, определяемой как работа, совершаемая
в 1 сек. Но и в этом случае сначала проводят разъясняющие вы-
числения и только потом дают обобщение в виде:
мощность тока = напряжение х величина тока
или Р = U -I,
За единицу мощности, как это было указано в § 82,4, прини-
мают
л л dote
1 вт •== 1 --.
сек
Формуле работы тока придаётся такой вид:
работа тока = напряжение X величина тока X время
или A =U •!-t.
Далее в тренировочных целях решается несколько задач на вы-
числение мощности.
Кроме вычислительной стороны, учащимся надо продемон-
стрировать, как можно определить мощность тока с помощью ам-
перметра и вольтметра (см. т. II, § 45,5 и рис. 48 и 329, II).
422
§ 97,7—10; § 98,1
7. Единица работы тока — ватт-час. Эту единицу и её произ-
водные (гекто- и киловатт-час) можно ввести только после рассмот-
рения вопроса о мощности тока. На расчётах надо показать про-
стоту вычислений в этих единицах израсходованной электриче-
ской энергии. Установление соотношения между джоулем и ватт-
часом необязательно.
8. Электрический счётчик* Устройство электрического счёт-
чика не рассматривается, но учащимся должно быть дано представ-
ление о том, что существенной его частью служит электромотор,
сцепленный с механическим счётчиком, показывающим число обо-
ротов, сделанных мотором. Указывается также, что чем сильнее
ток течёт через мотор, тем больше его скорость вращения, и что
число сделанных счётчиком оборотов прямо пропорционально
количеству протекшей через него энергии. В местностях, где имеет-
ся электроэнергия, учащихся следует научить определять пока-
зание счётчика.
9. Задачи и задание на дом. Основным видом задач являются
подсчёты мощности по напряжению и силе тока для различных элек-
троприборов (плитка, чайник, электрическая лампочка, электромо-
тор и т. п.) и силы тока по мощности и напряжению. Для электро-
моторов, кроме вычисления электрической мощности, следует ввес-
ти подсчёты механической мощности в киловаттах и лошадиных
силах по данному к. п. д. Подсчёты работы тока производятся в
тренировочных целях через напряжение, силу тока и время — сна-
чала в джоулях и затем киловатт-часах. Важно научить учащихся
определять расходы электроэнергии по мощности, потребляемой
электрическими приборами. Полезно поручить учащимся про-
следить за показанием электрического счётчика, если таковой имеет-
ся у них в квартире, в течение нескольких дней.
10. Лабораторная работа. Лабораторную работу желательно
поставить для овладения учащимися способом включения вольт-
метра, а также для сравнения ими напряжений у элементов, вклю-
чённых последовательно и параллельно. Возможно также пред-
ложить учащимся измерить напряжение на клеммах лампочки и
величину (силу) тока, а затем вычислить её мощность (см. т. II,
рис. 501). О методике и технике лабораторной работы—см. т.
П, § 68,4. ’
§ 98. Закон Ома
Демонстрационные опыты и лабораторные работы—
см. т. II, §§ 45, 4, 10—13 и 68, 5.
Упрощенные приборы — см. т. III, §44.
• Рисунки и чертежи на урок ах — см. т. IV, § 62,3.
1. Содержание: а) Зависимость силы тока от напряжения и со-
противления. б) Закон Ома. в) Лабораторная работа: Измерение
сопротивления и мощности, г) Вычисления по формулам — за-
кона Ома и мощности.
§ 98,2—3
423
2. Методические замечания. Закон Ома в школе-семилетке рас-
сматривается только для участка цепи; распространение его на
всю цепь потребовало бы значительного времени и, главное, ока-
залось бы сложным для учащихся.
Введение закона Ома на основе экспериментальных данных за-
труднений не представляет. Учащиеся обычно легко усваивают
зависимость силы тока от напряжения и сопротивления и пользуют-
ся ею для вычислений. В отношении косвенных выражений за-
кона Ома, т. е. определения напряжения и сопротивления, уча-
щиеся нередко допускают ошибки математического характера,
искажая зависимость, что надо преподавателю заранее иметь в
виду.
При изучении закона Ома важна не столько вычислительная
сторона сама по себе, сколько применение этого закона для решения
различных конкретных физических вопросов. Поэтому необходимо
обращать особое внимание на содержание задач, подбирая та-
кие, в которых ставятся вопросы по отношению к конкретным объек-
там и случаям, в той или иной мере знакомым учащимся или пред-
ставляющим интерес для них.
Если закон Ома изучается раньше введения понятия мощности
тока, то установление единицы напряжения (вольта) делается че-
рез ампер и ом. Однако, и при рекомендуемом нами определении
понятия о напряжении через работу тока необходимо в соответст-
вующее время подчеркнуть, что при напряжении в 1 вольт в цепи
с сопротивлением в 1 ом устанавливается сила тока в 1 ампер,
т. е., иными словами, дать определение вольта через ампер и ом.
3. Закон Ома. Руководствуясь указаниями, приведёнными в
т. II, § 45, 10—12 и рис. 327—329, на опытах обнаруживают за-
висимость силы тока сначала от напряжения и затем от сопротив-
ления. На подготовку эксперимента следует обратить самое серь-
ёзное внимание; надо подобрать источники тока и сопротивления
цепи так, чтобы отсчёты на вольтметре и амперметре выражались
целыми числами; в связи с этим надо напряжение и сопротивление
изменять (увеличивать и уменьшать) в целое число раз (2 или 3).
На опыте сначала устанавливается, ято величина тока прямо про-
порциональна напряжению, и проводится устное решение не-
скольких тренировочных задач, например, таких типов:
I. Напряжение увеличилось в 6 раз. Как изменилась величина тока?
II. При напряжении в 120 в величина тока равна 6 а. Какая
£ила тока возникает в той же цепи при напряжениях в 240 в, 60 в и 12 в?
При установлении прямой пропорциональности между вели-
чиной (силой) тока и напряжением весьма существенное значение
имеет построение графика, связывающего эти величины (см. т. IV,
рис. 110). График строится на основании конкретных числовых
данных, полученных из опыта. Такой график позволяет подвести
учащихся к первым представлениям о функциональной зависи-
424
§ 98,3
мости между величинами. В частности, надо ознакомить учащихся
с графическим способом нахождения величины (силы) тока по на-
пряжению и впоследствии —напряжения по величине (силе) тока.
Во втором этапе по введению закона Ома на опыте обнаруживается,
что величина тока обратно пропорциональна сопротивлению, и
проводятся тренировочныеупражнения, подобные указанным выше.
На основании соответствующих числовых данных строится гра-
фик зависимости величины (силы) тока от сопротивления (см. т. IV,
рис. 114). Только после этого даётся формулировка закона
Ома в его обычном виде, и производятся записи зависимости сна-
чала словами:
сила тока
и затем формулой:
(____ напряжение (U)
' ' сопротивление (R)
U
1 =
После решения нескольких тренировочных задач на вычисление
величины (силы) тока по данным напряжению и сопротивлению
вводится соотношение и решаются задачи вида:
III. Какое напряжение нужно приложить к электрической лампочке,
имеющей сопротивление 8 омов, чтобы через неё потёк нормальный для её
накала ток силою в 0,5 а?
При подборе такого типа задач для упрощения следует избе-
гать термина падение напряжения и говорить о напряжении на
данном участке (приборе).
В заключение предпринимается решение нескольких задач на
определение сопротивления по формуле R = у, например, в виде:
IV. Какое сопротивление имеет электрическая плитка, если через неё
при напряжении в 120 в течёт ток, равный 5 а?
Относительно введённого соотношения R = ~ надо выяснить
учащимся, что сопротивление есть качество, присущее прово-
дам цепи и никоим образом не зависящее от напряжения и вели-
чины тока. Поэтому, как было уже указано ранее в § 38, 3, некото-
рые методисты утверждают, что нельзя сопротивление цепи считать
прямо пропорциональным напряжению и обратно пропорциональ-
ным величине тока. Рассматриваемое соотнощение, по их мнению,
является формулой, по которой можно лишь определить величину
сопротивления цепи на основании числовых данных напряжения
и величины тока, полученных измерениями на опыте.
Г» U
Установленное соотношение R = у используется также для
объяснения вопроса, ранее оставленного открытым и заключаю-
щегося в том, почему единица сопротивления — ом — выбрана со-
ответствующей сопротивлению ртутного столба длиной в 106,3 см„
§ 98,4—7
425
4. Усложнённые задачи на закон Ома. Когда учащиеся овла-
деют техникой вычисления на закон Ома, следует перейти к зада-
чам, при решении которых приходится использовать ещё формулу
мощности тока. К числу таких задач, •имеющих практическую
значимость, относятся, например, такие:
V. Какое сопротивление имеет электрическая лампочка в 40 вт, пред-
назначенная для'напряжения в 120 в?
VI. Какую мощность имеет плитка с сопротивлением в 20 омов при на-
пряжении в 120 в? Сколько метров нихромового проводника с площадью
сечения в 0,8 мм2 надо взять для её изготовления?
Задачи решаются раздельно в отношении применяемых формул
и сопровождаются постановкой соответствующих вопросов (§ 39).
В заключение, поскольку учащиеся 7 класса имеют элементар-
ные сведения из алгебры, весьма желательно подвести учащихся
к выводу выражения мощности тока через его величину (силу)
и сопротивление на участке:
P = I^R.
Эта формула оказывается полезной для её последующего ис-
пользования в законе Джоуля-Ленца.
5. Исторические сведения. Биография Ома особого инте-
реса не представляет; учащихся, однако, надо познакомить, что
этому замечательному учёному принадлежит открытие двух зави-
симостей: сопротивления от материала и геометрических размеров
проводника и величины (силы) тока от напряжения и сопротивле-
ния. Кроме того, необходимо показать значение закона Ома, яв-
ляющегося без преувеличения основным законом в учении об элек-
трическом токе.
6. Лабораторная работа. В лабораторной работе учащихся,
прежде всего, следует ознакомить с измерением напряжения вольт-
метром, если это не было сделано ранее при изучении предыдущей
темы (§ 97, 10). Учащимся предлагают произвести измерения на-
пряжения у одного, двух и трёх элементов, соединённых последо-
вательно. Кроме того, включая к электрической лампочке сна-
чала один, два и затем три элемента, надо дать учащимся убедиться
в увеличении силы тока. Наконец, следует предложить им на
основании результатов измерения напряжения и силы тока про-
извести вычисления мощности и сопротивления лампочки. О мето-
дике и технике лабораторных работ — см. т. II, § 68, 4 и 5.
7. Задание на дом. Задачи, задаваемые учащимся на дом, со-
стоят в вычерчивании графиков и, основное, в решении числовых
примеров сначала на закон Ома в его прямом и затем косвенном
выражении. Наконец, даются задачи на совместное применение
формул закона Ома и мощности. Условия задач подбираются та-
кими, чтобы они носили физический характер, но отнюдь не явля-
лись только счётными.
426
§ 99,1—2
§ 99. Превращение электрической энергии в тепловую
Демонстрационные опыты и лабораторные
работы — см. т. II, §§ 46, 1—7 и 68, 7.
Упрощенные приборы — см. т. III, § 45.
Рисунки и чертежи на уроках — см. т. IV, § 63,1—5.
1. Содержание: а) Закон Джоуля-Ленца, б) Лабораторная
работа: Сравнение количества теплоты, полученной при нагрева-
нии током, с ожидаемой по расчёту, в) Использование тепловых
действий тока в технике и в быту, г) Электрическое освещение;
плавкий предохранитель, электрические лампочки, д) Вольтова
дуга и её применение, е) Электрические печи сопротивления.
2. Методические замечания. Настоящей темой заканчивается
изучение основных законов тока и в то же время начинается рас-
смотрение превращений электрической энергии в другие виды.
Тема состоит из двух частей. В первой вводится закон Джоуля-
Ленца, во второй изучаются применения электроэнергии для осве-
щения и получения теплоты. Смысл введения закона Джоуля-Лен-
ца в программу школы-семилетки заключается не только в том,
чтобы научить учащихся производству перерасчётов электриче-
ской энергии в теплоту, но, главное, в обосновании уже введённых
понятий работы и мощности. Это обоснование строится на опытах
с превращением энергии электрического тока в теплоту.
Существует и иной путь, именно: вывод закона Джоу ля-Ленца
из выражения работы тока на основе закона сохранения энергии;
однако, этот вывод доступен только при высоком развитии уча-
щихся. Рассуждения, которые ведутся при этом, примерно, сле-
дующие.
Работа электрического тока равна
А = U •! *t джоулей.
Если Зта работа целиком превращается в теплоту, то количе-
ство выделенной теплоты равно:
А =0,24- U -I»t кал.
Для получения формулы закона Джоуля-Ленца в её класси-
ческом виде надо на основании закона Ома произвести подста-
новку U=I-R й получить:
Q=0,24/2-7?Z.
Данный путь вывода формулы закона Джоуля-Ленца оказы-
вается полезным впоследствии, при повторении всего курса фи-
зики.
Изложение вопроса о технических приложениях тепловых дей-
ствий тока затруднений не представляет и вызывает обычно зна-
чительный интерес учащихся.
§ 99,2
427
Преподаватель со всей отчётливостью должен уяснить себе, что
данная тема является наиболее благоприятной для выявления
значения трудов русских учёных и техников. Неправильно только
упомянуть при изложении соответствующих вопросов имена Э. X.
Ленца, А. Н. Лодыгина, П. Н. Яблочкова и
В. В. П е т р о в а, как это делают в большинстве случаев. Такой
путь в лучшем случае даст чисто формальные результаты и уча-
щиеся выучат соответствующие места, не представляя себе ни ог-
ромного значения работ этих учёных, ни своеобразной героики в
борьбе за русскую науку с равнодушием и косностью современ-
ников и с жестокими материальными условиям#. Кроме того, у
учащихся составится совершенно неправильное представление, что
заслуга Петрова заключается только в открытии электриче-
ской дуги, заслуга Яблочкова — в изобретении «свечи». Роль
Яблочкова в развитии мировой электротехники более
уместно охарактеризовать впоследствии (§ 103) при изучении воп-
роса о передаче электрической энергии на расстояние. В данной
же теме внимание преподавателя должно быть обращено на оз-
накомление с жизнью и трудами одного из замечательнейших рус-
ских учёных — академика Василия Владимировича Петрова
(1762—1834) Ч Из числа наиболее крупных открытий, описанных в
книге: «Известия о гальвани-вольтовских опытах, которые произ-
водил профессор физики Василий Петров посредством огромной
наипаче батареи, состоящей иногда из 4200 медных и цинковых
кружков...», учащимся следует охарактеризовать значение сле-
дующих открытий:
1) Разложение электрическим током некоторых жидкостей.
2) «Светоносное вещество или пламя купно с теплотворным
веществом», т. е. свечением разряжённого газа от батареи.
3) Получение электрической дуги.
4) Использование электрической дуги для восстановления ме-
таллов из окислов.
5) Сваривание металлов в пламени дуги.
Кроме того, учащимся важно указать, что Петров впер-
вые применил изолирование проводов сургучом и воском.
Таковы основные заслуги В. В. Петрова перёд наукой фи-
зикой и техникой, поэтому его справедливо считают основополож-
ником одной из важнейших областей техники — электрометал-
лургии.
Ознакомление учащихся с биографией этого великого русского
физика надо считать обязательным, тем более, что преподавателю
при рассказе о жизни Петрова можно нарисовать яркую кар-
тину бездушного отношения власти к русским учёным и неува-
1 См.: Академик В. В. Петров, Сборник под ред. акад. С. И. Ва-
вилова, изд. Акад, наук СССР, М.—Л., 1940.
Н. Ш ость ин, Василий Владимирович Петров, журн. «Электриче-
ство», 1944, № 11—12.
428
§ 99,3
жения к их заслугам, особо характерным для того времени и во-
обще для царского режима.
Характеристику академика Э. X. Ленца, как ведущего
мирового учёного, более уместно по методическим соображениям
дать во время прохождения темы: Электромагнитная индукция
(§ 102). В данной же теме можно ограничиться сравнительно крат-
кими сведениями об учёном в связи с законом Джоуля-Ленца.
Рассказывая об электрической лампочке накаливания, пре-
подавателю следует не только упомянуть о А. Н. Лодыгине
как изобретателе такой лампочки, но и нарисовать картину судьбы
изобретения, отношения промышленных кругов и власти царской
России, заставившего этого замечательного инженера покинуть
родину и работать за границей.
3. Закон Джоуля-Ленца. Учащимся уже показывались опыты
с нагреванием проводников током; надо, однако, их повторить,
обратив х внимание на опыты, обнаруживающие зависимость на-
грева проводников, во-первых, от силы тока и, во-вторых, от их
сопротивления. То и другое можно продемонстрировать на уста-
новке, состоящей из амперметра и цепочки проводников с различ-
ными сопротивлениями (см. т. II, § 46, 2 и 5 и рис. 339).
Основная задача преподавателя при введении закона Джоуля-
Ленца заключается в том, чтобы более отчётливо (чем это делалось
ранее) выяснить учащимся, что тепловые действия, возникающие
в проводниках, являются результатом превращения электриче-
ской энергии в теплоту и притом всей энергии целиком. Таким
образом, по количеству выделяемой теплоты можно заключить
о его работе на участке цепи за данное время и об его мощности.
В результате такой постановки вопроса учащимся станет ясно, что
для подсчёта работы электрического тока нужно произвести изме-
рение выделенной током теплоты и на опыте установить эквива-
лент между работой электрического тока и количеством теплоты,
что и было сделано трудами Джоуля и Ленца, выразив-
ших искомое соотношение в форме закона:
Q= 0,24-Aft. г.
Необходимо провести также демонстрацию, заключающуюся
в нагревании током воды в сосуде посредством спирали
(см. т. II, §68, 2 и рис. 498 и 499) и дать схему включения приборов
для измерения напряжения и силы тока (см. т. IV, рис. 273).
Проводить демонстрацию с тем, что(?ы на основе измерений по-
дойти к закону Джоуля-Ленца, не рекомендуется, так как отсчёты
по термометру не видны учащимся, расчёты громоздки, а время
нагревания сравнительно длительно. Поэтому обязательно, пока-
зав установку, нужно тотчас же организовать соответствующую
лабораторную работу (см. т. II, § 68, 7).
Формулировка закона даётся в виде следующей:
§ 99,4—5
429
Количество выделенной током теплоты прямо пропор-
ционально квадрату величины тока и сопротивлению нагре-
ваемого проводника.
4. Задачи. После введения формулы производится решение
задач на нахождение количества теплоты, без калориметрических
расчётов, следующих видов:
I. Какое количество теплоты каждую секунду выделяет спираль электро-
плитки с сопротивлением в 20 омов при величине тока в 6 а?
II. Какое количество теплоты выделяет электрический утюг в течение
10 мин., если напряжение равно 120 в и величина тока 2,5 а?
Далее задачи усложняются калориметрическими расчётами (оп-
ределение температуры воды, времени нагрева до кипения и т.п.).
В заключение решаются задачи с введением к. п. д., причём
смысл его разъясняется для различных бытовых нагревательных
приборов (печь, плитка, чайник). Желательно применение также
задач-вопросов, например:
III. Изменяется ли количество теплоты, выделяемой током при пере-
мене направления тока?
IV. Почему к. п.д. электропечи для нагревания воздуха в комнате равен
100%, а к. п. д. электрочайника считают меньше 100%?
V. Зачем места соединения проводов рекомендуется спаивать?
VI. Какой из проводов одинакового материала и сечения скорее раска-
лится — изолированный или голый?
б. Электрическое освещение. Из вопросов техники электри-
ческого освещения рассматриваются, главным образом, два — об
устройстве электрических лампочек накаливания и плавких пре-
дохранителей. В отношении электрических лампочек указыва-
ются: материал и устройство волоска, назначение вакуума или за-
полнения инертным газом, устройство цоколя и патрона (см. т. .IV,
рис. 274 и 275). Полезно указать температуры нитей ламп для пус-
тотной и газонаполненной. Затем производится демонстрация раз-
личного типа ламп, начиная с лампочки для карманного фонарика
до наиболее мощных (кинолампы в 300—700 W и осветительные
в 500—1 000 W), указываются мощности ламп и наиболее ходовые
напряжения (3,5; 6; 12; 120 и 220 V). Небесполезно объяснить уча-
щимся также, для какой цели в продаже имеются лампочки на
110 V и 127 V Ч Учащихся необходимо научить читать надписи
на лампочках вроде следующей: 120 V 40 W. Для сравнения к. п. д.
источников света полезна диаграмма (рис. 47, I и II).
Рассказав о лампах накаливания, надо, хотя бы весьма коротко,
изложить вопрос о новейших источниках света, к числу которых
принадлежат ртутная и натриевая лампы (см. т. II, рис. 335 и 337)
и лампа дневного света. В связи с этим вопросом следует показать
«горение» неоновой лампы или трубки (см. т. II, рис. 333 и 334).
1 Предназначены: первые для домов, лежащих весьма близко, и вторые
для домов —далеко от электростанции (120 в) или от районного транс-
форматора.
430
§ 99,6
После рассказа о лампах рассматриваются условия, при кото-
рых возникает короткое замыкание в сети освещения, и произво-
дится ознакомление с назначением и устройством плавких предо-
хранителей (рис. 215.и см. т. IV, рис. 276). Об этих условиях надо
не только поставить в известность учащихся, но и на ряде демон-
страций показать, каким образом вследствие небрежности или
несовершенства изоляции, при включении несоответствующих
напряжению приборов и т. п., происходит короткое замыкание,
и к чему оно может повести. Возникновение весьма сильного тока,
ведущего к возгоранию проводов при коротком замыкании, должно
быть объяснено числовым примером. После этого рассказывается
Рис. 215. Устройство пробочного плавкого предохранителя.
об устройстве плавких предохранителей (см. т; II, рис. 27 и 28) —
пластинчатых и пробочных. Желательно проведение демонстрации
действия плавкого предохранителя (см. т. II, § 46, 3 и рис. 331).
Относительно пробок надо внушить учащимся, что ремонт их
своими силами недопустим, вкладка жилки от шнура противоза-
конна и что перегоревшую пробку надо заменять новой.
В заключение полезно рассказать о пути тока от места ввода
в здание до лампочек в квартирах, для чего полезна картина, по-
добная изображённой на рисунке 216.
Описание различных приборов освещения, монтажа проводов
и указания о методике и технике эксперимента — см. т. II, § 67, 2 и 5
и рис. 490—495 и т. III, § 15. ,
6. Вольтова дуга. Вольтову дугу следует охарактеризовать
не только как источник сильного света, применяемый в кино-
аппаратах и прожекторах, но и как источник весьма высоких темпе-
ратур, при некоторых условиях превосходящих температуру по-
верхности Солнца. Давать описание особенностей дуги постоян-
ного тока не имеет смысла; можно ограничиться указанием общего
назначения углей. Для демонстрации явления вольтовой дуги (см.
т. II, рис. 340 и 341 и см. т. IV, рис. 278) и плавления в её пламени
тугоплавких веществ (кирпича) необходима проекция на экран
(см. т. II, § 46, 4 и 7). Кроме того, небесполезно показать уча-
щимся, не вдаваясь в подробное описание, устройство регулятора
вольтовой дуги и затем на несколько мгновений зажечь её. Наблю-
Рис. 216. Схема ввода тока в здание и распределение его по квартирам.
А — ввод кабеля для освещения; 1,2,3 — стояки; В — переходные Пре-
дохранительные коробки; К — счётчики; L — групповые предохранитель-
ные щитки; С — ввод кабеля для мотора; D — вводная предохранитель-
ная коробка; Е — плавкий пластинчатый предохранитель; J — рубящий
выключатель.
432
§ 99,7-11
дать дугу учащиеся должны обязательно через закопчённые или
цветные стёкла.
Применение вольтовой дуги в технических электропечах рас-
сматривать нет надобности; об этом можно лишь упомянуть при
рассказе о жизни и трудах В. В. Петрова. Гораздо важнее
дать учащимся понятие об электросварке (С л а в я н о в) и, если воз-
можно, продемонстрировать её принцип.
7. Печи сопротивления. Рассматривается устройство: нагре-
вательных элементов у бытовых электроприборов — чайника и
утюга (см. т. II, рис. 332), а также электропечей с открытыми спи-
ралями — отражательной и обычной электроплитки (см. t. II,
рис. 130, I). Для того чтобы дать представление о специальных ти-
пах печей сопротивления, применяемых в технике, полезно пока-
зать действие модели печи с угольными зёрнами (см. Ф. Э., т. III,
§ 28, 5). Понятие об устройстве индукционной печи будет дано
при изучении трансформатора. Об устройстве электронагревате-
лей — см. т. III, § 45.
8. Значение в технике. В заключение изложения вопроса о
тепловых действиях тока необходимо выяснить учащимся значе-
ние применения этих действий в технике. Прежде всего указы-
ваются преимущества электрического освещения перед другими
видами (сравнительная безопасность, экономичность, простота
ухода и обращения и т. п.); в частности, выясняется значение при-
менения вольтовой дуги в прожекторах для военных целей. Затем
выясняются преимущества электропечей (простота устройства и
изменения температуры, отсутствие примесей при плавлении ве-
ществ и др.). Наконец, рассматривается вопрос об электросварке,
вызвавшей, как известно, переворот в области строения ферм для
мостов и в самолётостроении и т. д.
9. Наглядные пособия. Из наглядных учебных пособий прежде
всего интересны диаграммы: к. п. д. электрических лампочек
(рис. 47), шкала высоких температур (см. т. IV, рис. 94 и 96), срав-
нение к. п. д. электропечей с печами других типов. Такие диаграм-
мы могут быть заранее изготовлены силами учащихся. Из учебных
картин, выпущенных Учпедгизом, весьма желательно примене-
ние картины «Электрическое освещение». Необходимой надо счи-
тать демонстрацию или кинофильма «Электропечи», или диапози-
тивов, или же, наконец, эпископическое проектирование соответ-
ствующих картинок из книг.
10. Исторические сведения. Исторические сведения при изло-
жении вопроса о тепловых действиях тока представляют интерес
не только сами по себе, но и потому, что позволяют показать зна-
чение работ в этой области русских учёных и изобретателей,
о «чём — см. выше, в разделе 2.
11. Экскурсия. В связи с вопросом об электрическом освеще-
нии нужно организовать экскурсию для осмотра проводки освеще-
ния от места ввода тока в здание и ознакомить с распределением
§ 99,12; § 100,1—2
433
тока по помещениям х. Такую экскурсию можно произвести в са-
мой школе, если в неё проведён ток. Небесполезна экскурсия на
ламповый завод, так как (помимо приобретённых знаний) на уча-
щихся сильное впечатление производит работа машин-автоматов.
12. Внеклассные занятия. Тема открывает широкие возмож-
ности для внеклассных занятий. Рекомендуется выпуск стенга-
зеты или организация доклада на тему, посвящённую работам
В. В. Петрова, А. Н. Лодыгина, П. Н. Яблочкова,
Н. Г. Славлнова, что особенно легко сделать, если работает
кружок «Русские электротехники XVIII и XIX веков» (см.
т. III, § 2, 7). При работе электротехнического кружка, предна-
значенного в основном для создания навыков и описанного в
т. III, § 2, 8, производятся: изучение устройства электрического
освещения, в том числе предохранителей, изготовление или ре-
монт кипятильников, печей и т. п., демонстрации контактной
электросварки, электропечи с раствором соды и т. п.
Значительный интерес представляет также вопрос о термотоке
(см. т. II, рис. 324) и его использовании для измерения высоких
и низких температур.
§ 100. Магнетизм и электромагнетизм,
Демонстрационные опыты и лабораторный рабо-
ты— см. т. II, §§ 47, 48 и 69.
Упрошенные приборы—см. т. III, §§ 46—47.
Рисунки и чертежи па уроках — см. т. IV, §§ 64—66.
1. Содержание: а) Основные магнитные явления. Магнитные
полюсы. Магнитная стрелка. Взаимодействие магнитных полюсов,
б) Компас и его применение. Понятие о магнитном поле. Типичные
картины магнитных спектров, в) Лабораторная работа: Основные
магнитные явления; магнитные спектры, г) Магнитное поле тока
и катушки, д) Электромагнит и его применения — подъёмный
электромагнит, телеграф, звонок, электромагнитные измеритель-
ные приборы.
2. Методические замечания. Значение темы заключается в вы-
яснении одного из основных и неотъемлемых свойств электриче-
ского тока — его магнитного действия. Магнитные силы являются
теми силами, с помощью которых вращаются якоря электромото-
ров и приводятся в действие различные электромагнитные меха-
низмы. Изучение же электромагнетизма невозможно без рассмо-
трения основных свойств постоянных магнитов. Помймо самостоя-
тельного значения, тема является подготовительной, так как уча-
щиеся должны получить такие сведения, которые позволили бы
1 См. Горячкин, Как рассчитать и сделать электрическую провод-
ку.
28 Е. Н. Горячкин, том I
434
§ 100,2
Рис. 217. Распределение магнетизма (по числу
удерживаемых гвоздей можно судить о вели-
чине и распределении магнитных сил).
изучать впоследствии движение проводника в магнитном поле и
явление электромагнитной индукции. Ради этого приходится:
1) давать учащимся понятие о магнитном поле и расположении
силовых линий в нём и 2) на опыте показывать существование
магнитного поля вокруг
прямого провода. Ску-
дость сведений из обла-
сти механики, неизбеж-
ная в школе-семилетке,
а также недостаточная
степень развития уча-
щихся приводят к тому,
что вопрос о силовых
линиях, характеризую-
щих направление маг-
нитных сил, является
для их понимания весь-
ма трудным. Учащиеся
обычно склонны рассма-
тривать силовые линии поля как реально существующие. Весьма
значительное недоумение учащихся вызывает картина поля во-
Рис. 218. Магнит из специаль-
ного сплава удерживает на
своём уголке стальной авто-
мобильный шарик.
круг прямого тока, так как она не
вяжется с ранее введёнными пред-
ставлениями о полюсах. Вопрос
об электрической природе магне-
Рис. 219. Железные опилки поддер-
живаются на всём протяжении сило-
вых линий.
тизма у постоянных магнитов и теория Ампера не рассматри-
ваются.
Учение о магнетизме и электромагнетизме строится на экспе-
риментальном материале — демонстрациях преподавателя и ла-
§ 100,3-4
435
бораторных работах, организуемых как в классе, так и в виде
домашних занятий.
3. Магнитные полюсы них взаимодействие. На основе опытов,
техника и методика которых описана в т. II, § 47,. 1—8, учащиеся
должны получить сведения: о распределении магнетизма в магните
(рис. 217), магнитных полюсах, ней-
тральной линии и взаимодействии по-
люсов (см. т. II, рис. 344, 345,349 и 353).
В связи с наименованиями видов магне-
тизма, а также важности явления по
существу, приходится ставить вопрос
о земном магнетизме, магнитной стрел-
ке и компасе (см. т. II, рис. 343 и 504),
эти сведения в некоторой мере уже из-
вестны учащимся из уроков географии.
Учащихся надо познакомить на опыте
также с явлениями магнитной индук-
ции и показать приёмы намагничива
ния стальных предметов (см. т. II,
рис. 354 и 347).
При демонстрациях крайне жела-
тельно пользоваться магнитами из но-
вого специального сплава «мишемита»,
обладающими огромной подъёмной си-
лой (рис. 218). Такой магнит можно,
например, вынуть из пришедшего в не-
годность радиорепродуктора-динамика.
Опыты с таким магнитом производят на
учащихся особо сильное впечатление.
Интересным будет опыт, при котором
стальной шарик, положенный на
нейтральную линию намагниченного
бруска, скатывается к концу, и другие
явления, показанные на рисунках
218—220.
Рис. 220. Небольшой маг-
нит, обращённый к другому
бол её крупному магниту
своим одноимённым полю-
О рисунках на уроках — см. т. IV,
рис. 279—282.
4. Магнитное поле. Начиная из-
ложение, на опыте обнаруживают,
сом, висит в воздухе (стек-
лянная трубка не позволяет
малому магниту упасть в
сторону).
что в различных точках пространства вокруг магнита про-
является действие магнитных сил (см. т. II, § 47, 1, 4 и 10). Это про-
странство называют магнитным полем. Вопрос о величине магнит-
ных сил в поле не рассматривается. К выяснению направления
магнитных сил можно подойти следующим образом. Прежде всего
надо доказать учащимся, что магнитная стрелка в Поле устанавли-
вается по направлению действия магнитной силы, проявляющейся
в данном месте. Для этого необходимо показать на опыте, что ли-
28*
436
§ 100,4
нейка, способная подобно магнитной стрелке вращаться около
оси при натягивании верёвки В, привязанной к одному из её кон-
цов, поворачивается и принимает положение по направлению
действующей на верёвку силы А (рис 221). Только после такой
подготовки можно выяснить учащимся возможность исследования
направления сил в поле посредством магнитных стрелок. Про-
демонстрировав расположение нескольких магнитных стрелок,
намеренно помещённых по одной-двум из типических силовых ли-
ний, вводят понятие о силовых линиях, как о линиях, показываю-
щих направление действия магнитных сил (см. т. II, § 47, 10,
рис. 355 и т. IV, рис. 285).
Направление силовых линий обозначают условно, принимая,
что они выходят из северного полюса
Рис. 221. Опыт для обнаружения, что
линейка, вращающаяся на оси, устанав-
ливается по направлению силы, дей-
ствующей на конец линейки.
магнита и входят в его южный
полюс. Далее ставят вопрос
о выяснении направления
действия сил во всём магнит-
ном поле целиком, и уча-
щимся нетрудно понять, что
для решения этого вопроса
надо воспользоваться множе-
ством магнитных стрелок и
притом возможно меньшего
размера.
После этого показывают,
что железные опилки, на-
магнитившиеся вследствие
индукции в поле, так же, как
магнитные стрелки, могут
служить для выяснения кар-
тины поля. Только после этого подаётся мысль вопользоваться
мелкими кусочками железа для наблюдения картины поля
(рис. 219), и производятся опыты с получением магнит-
ных спектров посредством опилок (см. т. II, рис. 151 и 505).
Наиболее важным4 является получение спектров прямого и
U-образного магнитов. При этом весьма существенно обратить
внимание учащихся на то, что силовые линии между полю-
сами U-образного магнита могут быть изображены без боль-
шой погрешности параллельными прямыми линиями (однородное
поле), что важно для изучения последующих тем.
Спектры между одноимёнными и разноимёнными полюсами
двух магнитов показываются, но объяснений взаимодействия по-
люсов на основе спектров не даётся.
Учащимся необходимо показать, как следует зарисовывать
магнитные силовые линии. Вопрос о зарисовках спектров под-
робно рассмотрен в т. IV, § 65 и рис. 283 и 284.
О получении спектров и их демонстраций — см. т. II, § 69, 5
и рис. 148.
§ 100,5—6
437
5. Лабораторная работа. Следует настоятельно рекомендовать
проведение лабораторной работы, состоящей в повторении основ-
ных опытов, в том числе и получения магнитных спектров, пока-
занных преподавателем. Такая работа способствует лучшему
уяснению изученного, а также запоминанию наблюдаемых фактов.
Вполне возможно, в целях экономии времени, поручить учащимся
проделать опыты дома,
раздав им по магниту и
небольшому количеству
опилок. Надо обучить
также правильному поль-
зованию компасом (см.
т. II, рис. 507). О мето-
дике и технике проведе-
ния работы — см. т. II,
§ 6% 1-5.
6. Электромагнетизм.
В школе-семилетке нет
Рис. 222. Правило букв для определения
магнитных полюсов у катушек.
надобности подходить к
изучению поля катушки, отправляясь обычным путём от рас-
смотрения поля прямого тока и затем витка; такой путь
явился бы чересчур длительным и, главное, сложным. Вполне
возможно начать изложение с обнаружения на опыте, что вокруг
и внутри катушки существует магнитное поле, подобное полю пря-
Рис. 223. Правило пловца для опре- Рис. 224. Правило правой руки для
деления полюсов у катушки (север- определения полюсов у катушки
ный полюс слева). (пальцы по направлению тока; боль-
шой палец указывает на северный
полюс).
мого магнита. Далее, следует указать на существование полюсов
у электромагнита, показать их зависимость от направления тока
и ввести правило определения наименования полюсов. Из много-
численных мнемонических правил наибольшего внимания заслу-
живает правило букв (рис. 222), как наиболее легко запоминаю-
щееся. Возможно также воспользоваться правилом «плывущего
человека» (рис. 223); правило руки (рис. 2^4) рекомендовать нельзя
438
§ 100,6
во избежание путаницы в дальнейшем с правилом правой руки
относительно направления индуктивного тока.
На опыте следует, обнаружить также значение железного сер-
дечника у электромагнита и ознакомить учащихся с устройством
и действием прямого и U-образного электромагнитов (см. т. II,
Рис. 225. Расположение силовых линий вокруг
прямого тока.
^иловые
ТоЦ
Рис. 226. Правило штопора и винта.

рис. 362—364). Демонстрируя электромагнит от подъёмного
крана (см. т. II, рис. 365), надо воспользоваться для объясне-
ния расположения полюсов в нём тремя-четырьмя U-образными
магнитами, сложив их крестом одноимёнными полюсами вме-
сте (см. т. II, рис. 356,
V и VI).
О. технике и методике
эксперимента по электро-
магнетизму — см. т. II,
§ 48, 3; о рисунках на уро-
ках — см. т. IV, рис. 290—
292.
Как было указано, для
последующего изучения
движения проводника в
магнитном поле приходит-
ся знакомить учащихся,
что вокруг прямого про-
водника с током обнару-
живается магнитное поле (рис. 225). Вопрос об этом ставится как
бы в объяснение ' магнитных действий катушки. Демонстрация
магнитного действия тока производится при помощи опыта Эрстеда
или группы стрелок, расположенных около вертикального провод-
ника (см. т. II, § 48, 2 и 5, рис. 357, 359, 373 и 374). При этом
важно, чтобы учащиеся убедились, что направление линий маг-
нитного поля зависит от направления тока. Следует также дать
правило штопора или вцнта (рис. 226).
§ 100,7—8
439
В методическом отношении не исключена, конечно, возмож-
ность начинать изложение электромагнетизма с обнаружения
магнитных действий вокруг проводника тока с тем, чтобы затем
перейти непосредственно к изучению поля катушки. •
О методике и технике эксперимента — см. т. II, § 48, 1 и 4—6
и рис. 357—361.
7. Применение электромагнитов» Согласно указаниям, данным
вт. II, § 48, 3 и 7, демонстрируются и изучаются электромагнит,
применяемый для подъёма железа, электрический звонок и теле-
граф (см. т. II, рис.
365, 375 и 366). Для
ознакомления с азбу-
кой Морзе рекомен-
дуется поручить уча-
щимся написать зна-
ками своё имя, от-
чество и фамилию
(рис. 227).
О методике и тех-
нике эксперимента—
см. т. II, § 48, 7.
О рисунках — см.
т. IV, рис. 292—294.
8. Исторические
сведения» Неизбеж-
ность некоторых
исторических экскур-
сов вызывается преж-
де всего необходи-
мостью осведомить Рис- 227- Запись учащихся знаками Морзе,
учащихся об откры-
тии явлений магнетизма в природных условиях (см. т. II,
рис. 344) и происхождения названия «магнетизм». Кроме того,
в связи с вопросом о компасе необходимо поставить в известность
и о применении компаса в глубокой древности на Востоке
(рис. 228) и о времени начала использования его в Европе.
< Именно в связи с изложением вопроса о телеграфе учащимся
легко выяснить огромное значение в области электрической связи
трудов русских учёных для мировой науки и техники. П. Л. Ш и л-
л и н г является изобретателем ‘первого, оказавшегося приме-
нимым на практике злектрического телеграфа. Простота устрой-
ства телеграфа и управления им (см. т. III, § 2,7) были настолько
очевидны, что изобретением удалось заинтересовать царя, на-
значившего специальный комитет для выяснения возможности по-
стройки телеграфной линии между Петербургом и Кронштадтом.
Заслуга Шиллинга заключалась не только в изобретении
телеграфного аппарата, но и в применении изоляции проводов смо-
440
§ 100,8
лёной пенькой, благодаря чему такие провода можно было укла-
дывать под водой, что и показали испытания на подводной линии
между Адмиралтейством и Морским Министерством. Более того,
для прокладки линий по суше Шиллинг первый предложил
«установить деревянное шесты и на них подвесить совершенно
неизолированную проволоку, изолируя её только в точках при-
веса к столбам. Заявление это показалось настолько нелепым,
Рис. 228. Изображение старин-
ной магнитной повозки из
Японии. Фигурка А, помещён-
ная на острие, показывает
рукой на юг.
что члены комитета отозвались на
это единодушным гомерическим хо-
хотом»1.
Шиллинг в 1834 г, демон-
стрировал своё изобретение за гра-
ницей (в Гейдельберге). Оно стало
известно англичанину Куку, усо-
вершенствовавшему и применившему
изобретение Шиллинга* под видом
собственного изобретения на анг-
лийских железных дорогах. Смерть
же Шиллинга в 1837 г. не по-
зволила осуществить проект теле-
графной связи Петербурга с Крон-
штадтом.
Однако, работы Шиллинга
получили дальнейшее развитие и
практическое применение в России
благодаря одйому из замечательней-
ших русских учёных — академику
Б. С. Якоби. Этот учёный по-
строил в 1839 г. первую телеграф-
ную линию между Зимним дворцом
и Морским штабом. Замечательно, что провода, изолированные
резиной и помещённые в стеклянные трубки, были про-
ложены под землей. Кроме того, Якоби воспользовался изо-
бретёнными им телеграфными аппаратами, производившими впер-
вые в мире запись переданного на бумажной ленте в виде зиг-
загов. В дальнейшем Якоби усовершенствовал телеграфный
аппарат так, что в приёмном устройстве стрелка указывала пере-
даваемые буквы. Якоби была построена телеграфная линия
между Петербургом и Царским селом.
Характерно также, что Якоби в одном из своих аппара-
тов использовал химическое действие тока на ленту, пропитанную
раствором К J и крахмалом, что и позволило ему вести запись сиг-
налов точками и тире без применения электромагнита. Этот принцип
был впоследствии использован иностранными учёными (Казелли
1 «История телеграфа в России», журнал «Электричество», 1881 г.,
стр. 209.
§ 100,9—11
441
Рис. 229. Электромагнит на
заводе «Серп и молот».
и др.), осуществившими передачу по проводам рукописного текста
и рисунков.
Если Шиллинг и Якоби являются пионерами теле-
графной связи по проволоке, то проф. А. С. Попов — также пио-
нер в области беспроволочной связи.
Об этом надо осведомить учащихся на
уроке; ещё лучше посвятить спе-
циальное внеклассное занятие ха-
рактеристике работ Шиллинга,
Якоби и Попова, как это,
например, указано в т. III, § 2,7.
9. Учебные пособия. В связи с
вопросом о применении электромаг-
нитов желательна демонстрация диа-
позитивов или эпископическая проек-
ция рисунков из книг: работа маг-
нитного крана (рис. 229), установка
телеграфа Морзе й др.
10. Задачи. По вопросу о магне-
тизме и- электромагнетизме задачи
вычислительного характера не могут
быть применены в школе-семилетке;
задачи-вопросы — немногочисленны.
Поэтому домашнюю работу учащихся
можно использовать для решения
задач на законы Ома и Джоуля-Ленца
и на вычисление мощности и работы
тока — в целях лучшего закрепле-
ния ранее изученного материала.
11. Внеклассные занятия. Тема
открывает значительные возможности
для кружковых занятий. По маг-
нетизму учащимся могут быть пред-
ложены производство опытов с де-
лением магнитов на части и состав-
ление их из частей. По электромагнетизму возможно про-
ведение работ: намагничивание током, изготовление электро-
магнита, модели телеграфа и различных моделей, работаю-
щих при помощи электромагнитов (см. т. II, рис. 348 и 362; см.
т. III, § 47).
Весьма желательно рассмотреть с учащимися устройство теле-
фона (см. т. II, рис. 367—369). Полезно организовать также
выпуск стенгазеты по вопросу об истории телеграфа или доклады
учащихся на эту тему с проведением соответствующих демон-
страций, как это указано выше в разделе 8.
442
§ 101,1—2
§ 101. Превращение электрической энергии в механическую
Демонстрационные опыты и лабораторные работы —
см. т. II, §§49 и69,6.
Упрощенные приборы — см. т. III, § 48.
Рисунки ичертежи науроках — см. т. IV, §§ 67, 1—5.
1. Содержание: а) Движение проводника в магнитном поле.
Связь между направлением движения и направлениями тока и
магнитных силовых линий. Правило левой руки, б) Рамка с током
в магнитном поле. Её повороты. Нейтральное положение. Прин-
цип устройства электроизмерительных приборов Депре д’Арсон-
валя. в) Получение непрерывного вращения рамки в магнитном
Рис. 230', I. Рисунки контура с коллектором, объясняющие принцип дей-
ствия электромотора.
поле. Коллектор, г) Понятие об устройстве электромотора. Зави-
симость силы тока и потребляемой мощности от механической
нагрузки, д) Лабораторная работа: Сборка простейшего электро-
мотора и приведение его в действие. Соединение якоря с индукто-
ром.* Изменение числа оборотов и реверсирование, е) Применение
электромоторов в технике и в военном деле.
2. Методические замечания. В начале изучения данной темы
вопросы ставятся для установления связи с предыдущим в следую-
щей последовательности:
1) действуя одним магнитом или электромагнитом на другой,
можно получить механическое перемещение последнего;
2) причиной этого движения является воздействие одного
магнитного поля на другое;
3) поскольку вокруг проводника с током существует магнит-
ное поле, постольку магнит должен оказывать действие на такой
проводник.
Цели при изучении данной темы сводятся в основном к следую-
Рис. 230,1. Применение цветных мелков при объяснении действия коллекто-
ра в электромоторе.
§ 101,2
443
щим: 1) ознакомление с принципом устройства и действия простей-
шего электромотора, как прибора, служащего для превращения
электрической энергии в механическую, и 2) выяснение на типич-
ных примерах применения электромоторов в технике, а также
значения этого применения. ,
Тема представляет значительные затруднения как для уясне-
ния учащимися существа вопроса, так и для фиксирования его
в памяти по следующим причинам:
1) Учащиеся впервые сталкиваются с явлениями, в которых
связываются направления трёх величин (поле, ток, механическое
движение), что требует от них пространственных представлений
в системе трёх прямоугольных координат.
2) Графические изображения, при помощи которых может быть
произведено объяснение
а тем более рамки, дей-
ствие коллектора), тре-
буют далеко не простых
построений в косоуголь-
ной проекции (рис. 230,
I), что оказывается тех-
нически не под силу не
явлений (движения прямого провода,
Направление тона
^\\\\\vxvn
А наблюдателю
От наблюдателя
только учащимся, но
иногда и самому пре-
подавателю.
В целях обеспечения
Рис. 231. Условные обозначения направле-
ния тока.
доступности излагаемого вопроса не-
обходимо:
1) Широкое применение, кроме эксперимента, учебных на-
глядных пособий — картин и моделей рамки и контура с коллек-
тором, объясняющих их устройство (см. т. II, рис. 40, I, 377 и 390).
2) Упрощение графики, для чего приходится прибегать к
условному изображению провода и рамки в виде их поперечных
сечений и направлений тока условными знаками — крест и точка
(рис. 231). Подобные же условные обозначения применяются при
объяснении действия коллектора (рис. 230, II).
При подготовке к урокам, ввиду методической сложности темы,
преподавателю следует обратить особое внимание на составление
эскизов зарисовок на классной доске, а также на тщательный под-
бор чередования эксперимента, демонстраций наглядных пособий
и рисования на доске. Значительное упрощение при объясне-
ниях получается при применении для рисования цветных мел-
ков (рис. 230, II). Вопрос о рисунках подробно рассмотрен
в т. IV, § 67, 1—5 (рис. 295—302).
Тема разбивается на четыре основных вопроса согласно пунк-
там а, б, в и г, указанным в разделе 1 настоящего параграфа.
Изучение каждого последующего вопроса возможно только после
отчётливого уяснения и запоминания учащимися изложенного
в предыдущем. Рассмотрение же вопроса о применении моторов
444
§ 101,3
в технике затруднений не представляет при условии использования
картин, диапозитивов или кинофильмов. Лабораторная работа
предпринимается не столько для создания у учащихся соот-
Рис. 232. Схема для выяснения направле-
ния движения проводника с током в маг-
нитном поле.
ветствующих политехни-
ческих навыков, сколько
для окончательного разъ-
яснения устройства мото-
ра и, главное, для изучения
управления им.
3. Движение провод-
ника в магнитном поле.
В процессе опроса учащих-
ся по предыдущему от-
делу и последующего за-
ключения преподавателя
вопросы ставятся в плане,
указанном в начале раз-
дела 2 настоящего параграфа, что явится необходимым введением
к изучению темы.
Изучение движения проводника с током в магнитном поле
начинается с демонстрации при "помощи прибора, состоящего из
провода, подвешенного между
полюсами U-образного магнита
(см. т. II, § 49, 2 и 6 и рис. 376,
I и II). В этом случае весьма су-
щественное значение имеет при-
менение магнита с окрашенными
полюсами; полезно также укреп-
ление на проводе стрелки, пока-
зывающей направление тока.
На опыте сначала обнаружи-
ваются два возможных случая
движения при неизменном рас-
положении магнцтного поля,
что и фиксируется на соответ-
ствующем чертеже (рис. 232).
При этом приходится напоми-
нать или, если это не известно
учащимся, то знакомить их с
условными обозначениями сече-
ния проводника и направления
тока в нём (рис. 231).
Затем повторяют опыт, про-
Рис. 233. Правило левой руки.
изведя изменение направления силовых линий поля на обратное,
и результаты фиксируют на чертеже, подобном рисунку 232, или
же, что проще, используют рисунок, предлагая учащимся повер-
нуть их рисунок в тетради на 180° («вверх ногами»).
§ 101,3
445
При наблюдениях весьма важно также обратить внимание уча-
щихся на то, что провод с током стремится двигаться перпенди-
кулярно к силовым линиям поля, но отнюдь не вдоль их.
Сопоставление опытных наблюдений приводит к заключению
о существовании связи между направлением движения проводника
и направлениями тока и поля. Повторяя опыты, выясняют эту
Рис. 234. Два исходных положения (I и II) при введении правила левой руки
для полюса N: справа (I) и слева (II). Стрелки показывают направление
поворотов руки для получения положений III и IV, соответствующих тому
_ же положению полюса N, но противоположному направлению тока.
связь при помощи чертежей (рис. 232) и затем вводят мнемониче-
ские правила левой руки (но не трёх пальцев как более сложное
для учащихся) (рис. 233). Вводя правило, прежде всего следует
добиться у учащихся, чтобы они: 1) пользовались именно левой
рукой, а не правой; 2) держали бы ладонь распрямлённой, а боль-
шой палец отведённым в сторону; 3) совершали сперва установку
ладони по отношению к полю и только после этого устанавливали
пальцы по току, не нарушая положения своей ладони. При этом
446
§ 101,4
необходимо следить, чтобы эта установка не приводила к ненуж-
ным и вычурным изгибам тела и выворотам руки, что нередко на-
блюдается на практике. Во избежание этого преподаватель должен
показать, что ладонь руки в её исходных положениях следует
располагать перпендикулярно к груди (рис. 234, I и II), повора-
чивая её, в случае надобности, вверх (III) или вниз (IV) на 180° \
Вызывая учеников к доске, нужно произвести основательную
тренировку применения правила как по отношению к чертежу,
так и прибору. При этом необходимо, чтобы все учащиеся класса
также производили соответствующую установку своих рук
(рис. 235).
Рис. 235. Тренировка учащихся в классе на применение правила левой
руки. На стене висит плакат с изображением буквы S, показывающий,
что эта стена соответствует южному полюсу.
Объяснение движения t проводника даётся как результат
взаимодействия магнитных полей магнита и тока, однако,
без изображения силовых линий вокруг тока и без объяснений,
подобных приведённым в учебнике Фалеева и Пёрышки-
на (Ст. уч., рис. 101).
4. Повороты рамки в магнитном поле., Как было указано,
сначала должен быть изучен вопрос о поворотах рамки в маг-
нитом поле и только после этого возможно перейти к рассмотре-
нию вопроса о коллекторе. Практика показывает, что учащиеся
только тогда смогут получить нужное представление о рамке и
о результате действия на неё сил в магнитном поле, когда будет
1 Для получения исходных положений удобне.е класть ладонью левую
руку на правую (I) или левую щёку (II).
§ 101,4
447
применена модель рамки или % контура, подобная показанной
на рисунке 236, но без коллектора, сделанная и$ толстой прово-
локи и способная поворачиваться вокруг оси. С демонстрации
такой рамки начинают изложение вопроса.
Рисование на классной доске рамки в косоугольной проек-
ции отняло бы у преподавателя много времени и, главное, такой
рисунок оказался бы трудным для его воспроизведения уча-
щимися (рис. 230, I). Поэтому такие чертежи, полезные для
объяснения, следует сделать за-
ранее на листах бумаги и, прцбе-

Рис. 236. Самодельная модель
рамки, сделанная из провода
с надетыми на него трубками
А и В и деревянного цилиндра,
на котором наклеены листы
С и D цветной бумаги.
Рис. 237. Катушка для демонстрации
поворотов рамки.
гая к ним, отнюдь не требо-
вать копирования их учащимися
в своих тетрадях. На классной
доске преподавателю рекомен-
дуется изображать рамку в её разрезе так, как эхо показано, напри-
мер, на рисунке 242, используемом для объяснения явления ин-
дукции. Поскольку же при .демонстрации поворотов рамки при-
меняется обычно катушка (рис. 237) или вращающийся виток
(см. т. II, рис. 379 и 380), то на чертежах можно изображать
рамку так, как это показано на рисунке 238.
Для упрощения' рассуждений весьма важно как на модели
рамки, так и на катушке* прибора окрасить в различные цвета
половины рамки, на которые её делит ось вращения. Без такой
окраски нельзя сравнивать конечное положение рамки по отно-
шению к её положениям, существовавшим до опыта. С этой же
целью на чертежах одну из половин А рамки необходимо изобра-
жать чёрной (штриховка), другую В — белой (рис. 230 и 238).
Установив на опытах (см. т. II, §49,8), что рамка, произведя
448
§ 101,4
поворот, останавливается в положении ММг (рис. 237 и 238, III),
которое может быть названо нейтральным, дают объяснение этому-
явлению, пользуясь, с одной стороны, чертежами (рис. 238,
I—III и IV—V) и, с другой стороны, моделью рамки. Действуя
руками на эту модель или любую другую рамку, разъясняют,
почему силы Р и Q, действующие на проводники А и В рамки,
вызвав её поворот (рис. 239, I) до нейтрального положения, не
в состоянии вызвать дальнейшее движение и стремятся лишь
поворотов до нейтрального
положения ММ{ (III) рамки
(катушки) при различных
направлениях тока в про-
водах А и В.
разорвать рамку (рис. 239,
II). Такая демонстрация, не-
смотря на простоту вопроса,
весьма важна.
Чередуя опыты, демонстрации рамки и зарисовки, препода-
ватель выясняет следующие положения:
1) Рамка с током в магнитном поле поворачивается и прини-
мает конечное положение, соответствующее «нейтральному»
ММг.
2) Рамка, выведенная из нейтрального положения поворотом
её в любую сторону, возвращается в то же положение.
3) Направление поворота рамки при данном расположении
полюсов зависит от направления тока в проводниках А и В.
4) Если в рамке, занявшей нейтральное положение (рис. 238,
III), переменить направление тока, то она повернётся ещё на
180° — проводники В (белый) и А (чёрный) поменяются местами.
§ 101,5—6
449
5) Для получения непрерывного вращения рамки необходимо
изменять в ней направление тока в момент достижения ею нейт-
рального положения.
5. Принцип действия электроизмерительных, приборов Депре
д’Арсонваля. Установив, что направление поворота рамки с то-
ком в данном магнитном поле зависит от направления тока,
нетрудно даты объяснение принципа действия демонстрационного
гальванометра (см. т. II, рис. ИЗ) или, что то же, электроизме-
рительных приборов магнитно-электрической системы (см. т. II,
Рис. 239. Демонстрация, что силы, дей-
ствующие на рамку в направлениях, ука-
занных стрелками, вызывают сначала её
поворот из положения I в положение II и
затем стремятся разорвать рамку.
§ 15, 9 и 10). Для демонстрации этого принципа можно исполь-
зовать вращающийся виток, снабдив его стрелкой (см. т. II,
рис. 380). При объяснении устройства приборов Депре д’Арсон-
валя важно указать на роль спиральной пружины, устанавли-
вающей катушку в плоскости, перпендикулярной к нейтральной
линии.
6. Получение непрерывного вращения рамки при помощи
коллектора. После изученйя поворотов рамки и выяснения усло-
вий для её непрерывного вращения переходят к рассмотрению
устройства простейшего коллектора из двух полуколец, как
приспособления, автоматически осуществляющего перемену
направления тока. Усвоение действия коллектора представляет
для учащихся далеко не лёгкую задачу, почему приходится при-
бегать не только к объяснительным чертежам на доске и соот-
29 Е. Н. Горячкин, том I
450
§ 101,7
ветствующим картинам (рис. 230), но и к модели рамки с кол-
лектором, называемой обычно контуром с коллектором (рис. 236).
Во избежание путаницы при объяснениях работы контура необ-
ходима окраска у него щёток, пластин коллектора и проводни-
ков различными цветами (см. т. II, рис. 40). Устройство и при-
менение контура для объяснений подробно описано в т. II, § 49, 7.
Для демонстраций непрерывного вращения рамки пользуют-
ся вращающимся витком (см. т. II, рис. 379, I и II); огромную
пользу приносит также раздача учащимся по столам примитив-
ных моделей электромоторчиков (см. т. II, §§ 49, 3 и 69, 6 и рис. 381
и 506). Для объяснения на чертеже в развитие рисунка 238,
I—III показывают перемену направления тока в момент про-
хождения через нейтральное положение ММх (рис. 238, IV) и затем
дальнейшее движение рамки (V), приводящее к положению,
показанному на рисунке 238, III. Указание, что контур на ней-
тральной/линии находится в «мёртвом» положении и проходит
через него только благодаря инерции, является неизбежным.
Причина «мёртвого» положения приводится одна, зависящая от
направления действия сил.
Объяснив действие коллектора, преподаватель на опыте по-
казывает, что при перемене направления тока происходит из^
менение направления вращения контура.
7. Электромотор. Основные части электромотора (индуктор,
якорь, коллектор, щётки) указываются преподавателем сначала
по отношению к контуру и вращающемуся витку (см. т. II,
рис. 379) и затем по отношению к простейшей модели электро-
мотора с магнитом (см. т. II, рис. 506).
Далее преподаватель, демонстрируя небольшой технический
электромотор в разобранном виде (см. т. II, рис. 384), для чего
можно также воспользоваться динамомашиной и соответствующей
картинкой, объясняет, что для усиления действия: 1) вместо
одного витка берут несколько витков, 2) наматывают их на же-
лезный сердечник (тело якоря) и 3) вместо постоянного магнита
применяют электромагнит, способный создавать более сильное
магнитное поле. Барабанную обмотку у якоря не следует рассмат-
ривать так же, как и множественность пластин коллектора. По
этому поводу можно ограничиться указанием, что сложная об-
мотка якоря позволяет повысить к. п. д. мотора и обеспечить
его более надёжное действие (отсутствие 'мёртвых положений,
плавность хода).
В заключение изучается важнейший вопрос о моторе с точки
зрения преобразования им электрической энергии в механиче-
скую. Принципиальное значение имеет демонстрация, при помощи
которой учащиеся убедились бы, что потребляемая мотором элект-
рическая мощность зависит от его механической нагрузки. Для
этого ставится такой опыт. Электромотор включается последо-
вательно с амперметром, и производится измерение силы тока
§ 101,8
451
при подъёме сначала малого и затем большого груза (рис. 240).
Можно также взамен подъёма груза подтормаживать якорь
пальцем (см. т. II, § 49, 3 и 9). К. п. д. электромотора определяется
как отношение величины получаемой от него полезной > меха-
нической мощности к величине потребляемой электрической.
При этом указывается, что лучшие электромоторы с точки зре-
ния к. п. д. являются одними из наиболее совершенных машин.
С вопросом об изменении числа оборотов электромотора и из-
менении направления его вращения лучше всего ознакомить
учащихся на соответствующей лабораторной работе.
8. Лабораторная работа. Проведение лабораторной работы,
посвящённой* вопросу об электромоторе, следует признать крайне
желательным. Действитель-
но, демонстрации и соответ-
ствующие объяснения пре- Ду дЬ
подавателя оказываются, как
показывает практика, всё же
недостаточными для создания
отчётливого представления у
учащихся об устройстве и
действии электромотора. При
проведении же лабораторной
работы учащиеся получают
возможность детально рас-
смотреть устройство электро-
мотора и выяснить назначе-
ние и взаимодействие его
отдельных частей. Кроме
того, лабораторная работа по-
зволит ознакомиться на прак-
тике с вопросами: о соеди-
нении якоря и индуктора,
об изменении направления
вращения и числа оборотов
у электромотора. Лаборатор-
Рис. 240. Демонстрация, что потребляе-
мая электромотором электрическая
мощность зависит от величины механи-
ческой работы.
ную работу проводят, пользуясь самодельным примитив-
ным электромоторчиком (см. т. II, рис. 506) или набором по электро-
магнетизму (см. т. П, рис. 370). Описание работы — см. т. II,
§ 69, 6. Учащимся предлагается сначала пустить электромоторчик
с постоянным магнитом и ^согласно указаниям, данным в т. II,
§ 69, 6, получить изменение направления вращения, меняя:
1) направление тока в якоре и 2) направление силовых линий
поля. После этого, изменяя сопротивление реостата (см. т. II,
рис. 307), можно получить большую и меньшую скорость враще-
ния. Затем учащимся поручается заменить постоянный магнит
электромагнитом и, соединив последний с якорем, выяснить
вопрос о способе изменения направления вращения в этом слу-
29*
452
§ 101,9—10
чае. Если нет времени для проведения данной работы на уроках,
то настоятельно рекомендуется поставить её на внеклассных
занятиях.
9. Применение электромоторов в технике. В заключение темы
учащихся следует ознакомить прежде всего с преимуществами
электромоторов по сравнению с другими видами двигателей
и только после этого — с типичными случаями применения мо-
торов в технике. К числу важнейших преимуществ электродви-
гателей относятся: 1) возможность построения моторов любой
мощности (от сотых долей до тысяч киловатт); 2) простота кон-
струкции; 3) простота пуска в ход, изменения числа оборотов
Рис. 241. Схема устройства трамвайного вагона: Р — электромагнитный пре-
дохранитель; Q — контроллер; R, R— реостаты; £—плавкий предохранитель.
и реверсирования (изменение вращения на обратное) (см. т. II,
рис. 386 и 387). Принципиальное значение имеет также то обстоя-
тельство, что электрический мотор потребляет электрическую
мощность, зависящую от его механической нагрузки.
Из числа применений электромоторов указывается исполь-
зование их для приведения в движение различных машин и ору-
дий на фабриках и заводах, в сельском хозяйстве (молотилки,
веялки, сортировки, маслобойки и т. п.) и электротранспорте.
Рекомендуется рассмотреть устройство трамвайного вагона
(рис. 241) и троллейбуса. Вопросы о применении электромоторов
в технике достаточно полно изложены в стабильном учебнике.
В заключение необходимо привести данные, которые характе-
ризовали бы современное состояние и текущую пятилетку по
электрификации транспорта в СССР.
В городской школе нельзя не упомянуть также о применении
электромоторов в бытовых условиях (лифт, вентиляторы, электро-
моторы для швейных и стиральных машин и т. п.).
О рисунках — см. т. IV, рис. 301 и 302.
10. Применение в военном деле. Вопрос о применении элект-
ромоторов в военном деле достаточно полно изложен в книге:
§ 101,11—12
453
В. П. Внуков, Физика и оборона страны. Наиболее важными
являются применения в подводной лодке и в некоторых артил-
лерийских установках тяжёлых' орудий.
11. Исторические сведения. При первых попытках создания
электродвигателей использовался принцип притяжения электро-
магнитом железа. Электромоторы, основанные на принципе при-
тяжения железа, практического применения не получили до вре-
мени изобретения динамомашины, когда была открыта её обра-
тимость.
В связи с изучением электромотора учащихся надо позна-
комить с жизнью и трудами русского учёного Бориса Семёно-
вича Якоби, который не только изобрёл первый электромотор,
но и применил его на практике для движения лодки. Эта лодка
с колёсами, приводимыми в движение от электромотора, была
испытана Якоби в 1839 г. на реке Неве в Петербурге. Ис-
точником энергии служила батарея из 128 элементов (Грове);
мощность её была такова, что, по свидетельству современника,
присоединённая к ней фортепианная струна длиной в 1 м на-
каливалась мгновенно. Лодка успешно плавала с 12 пассажи-
рами против течения и ветра в продолжение нескольких часов.
Однако, несколько раз приходилось приостанавливать опыт,
вследствие выделения из батареи удушливых паров и газов^—
окислов азота.
Кроме изобретения электромотора, Якоби, как ^то было
указано ранее в §§ 95 и 100, является изобретателем гальвано-
пластики и различного типа оригинальных телеграфных аппа-
ратов.
Характерно, что этот учёный и изобретатель скончался в
бедности, хотя изобретения его получили практическое приме-
нение.
12. Задачи. Задачи, применяемые в классе и задаваемые на
дом, являются тренировочными на применение правила левой
руки. Учащимся при заданном положении полюсов и направле-
нии тока предлагается определить направление движения про-
водника и рамки. Усложнёнными задачами подобного типа явятся
вопросы: 1) определение направления движения при изображении
поля силовыми линиями без полюсов и 2) нахождение направ-
ления тока при соответствующих данных.
В целях повторения следует поручить учащимся решение
задач на определение из соотношения
N
к- п- Д- =й1
одной из входящих величин: силы тока, к. п. д., электрической
(U*I) или механической мощности (7V) для электрического
мотора. Решение этих задач производится арифметическим пу-
тём.
454
§ 101,13—15; § 102,1
13. Наглядные учебные пособия. Кроме указанных учебных
пособий в виде моделей рамки и простейшего якоря электромотора
с коллектором, весьма полезно применение картин, схематически
изображающих различные положения рамки, — без коллектора
и с ним, подобно рисунку 238 и изготовленных своими силами.
Желательно также при объяснении устройства электромотора
использовать ту часть картины «Устройство генератора постоян-
ного тока», где генератор изображён в разрезе. Не менее полезна
картина «Устройство механизмов вольтметров и амперметров»
в отношении магнито-электрической системы (Депре д’Арсонваля)
(см. т. II, рис. 108, III и IV). Для сельской и городской школы,
где нет электрифицированной промышленности и транспорта,
особо важное значение приобретает демонстрация фрагментов
из кинофильма: «Превращение электрической энергии в механи-
ческую».
14. Экскурсии. Для школ, расположенных в крупных горо-
дах, где имеется электрический трамвай, рекомендуется прове-
дение экскурсии в трамвайные мастерские. Объектами демонстра-
ции являются установки моторов для приведения в действие
станков в мастерских, электрический мотор постоянного тока
(из числа разобранных для ремонта) и электрооборудование ва-
гона (бугель, выключатель, контроллер, реостаты и мотор).
Изучение устройства трамвайного вагона может быть заменено
с равным успехом и пользой осмотром ремонтируемого троллей-
буса. Экскурсия в железнодорожные мастерские, где ремонти-
руются электровозы и электровагоны, менее полезна, ввиду
значительно более сложного устройства их по сравнению с трам-
ваем и троллейбусом.
Подготовка к экскурсии производится согласно указаниям,
данным в § 30.
15. Внеклассные занятия. Для кружка электротехников
может быть рекомендовано изготовление моделей электромоторов,
что не представляет затруднений ни в отношении навыков ре-
месленного характера, ни со стороны нужных материалов. Опи-
сание устройства таких моделей — см. т. II, § 49 и т. III, § 48е
§ 102. Превращение механической энергии в электрическую
Демонстрационные опыты — см. т. II, §§ 2 и 50.
Упрощенные приборы — см. т. III, § 49.
Рисунки и чертежи на уроках—см. т. IV, § 68.
1. Содержание: а) Явление электромагнитной индукции.
Связь между направлениями поля, движения проводника и тока.
Правило правой руки, б) Получение переменного тока при вра-
щении рамки в магнитном поле. Различие между переменным и по-
стоянным токами, в) Коллектор, как прибор для выпрямления
переменного тока, г) Понятие об устройстве динамомашины.
§ 102,2 455
Обратимость динамомашины, д) Значение открытия электромаг-
нитной индукции и изобретения динамомашины.
2. Методические замечания. Для связи с предыдущим отде-
лом в начале изучения темы следует поставить вопрос, примерно,
в том виде, в каком он возник у М. Фарадея1. Если провод-
ник с током в магнитном поле приходит в движение, то, в' свою
очередь, не может ли движение проводника в поле повести к воз-
никновению тока? Другими словами, ставится вопрос о возмож-
ности превращения механической энергии в электрическую.
Методические затруднения при изучении t явления электро-
магнитной индукции и принципа устройства и действия дина-
момашины вызываются теми же причинами, которые были ука-
заны в § 101, 2. Однако, их легче преодолеть, поскольку подоб-
Рис. 242. Изображение направления индукционного тока на поперечном
сечении рамки или контура.
ные вопросы уже рассматривались в предыдущем при изучении
электромотора. В целях упрощения изложения и обеспечения
доступности материала для учащихся приходится прибегать,
кроме демонстрации опытов, к широкому использованию учеб-
ных пособий в виде рамок или контуров с кольцами и коллекто-
ром (см. т. II, § 50, 7, рис. 377, 389 и 390), а также к применению
объяснительных картин. При рисовании на доске необходимо
отказаться от чертежей в косоугольной проекции и давать услов-
ные изображения в виде разрезов, подобных показанному на ри-
сунке 242. Поскольку учащиеся не имеют представления об элект-
родвижущей силе, постольку, в целях упрощения изложения при
рассмотрении явления электромагнитной, индукции и последую-
щих вопросов, приходится говорить об индуцированном в про-
водниках электрическом токе, а не об индуцированной электро-
движущей силе, что является с научной точки зрения не совсем
правильным.
Затруднения при изучении явления индукции возникают
также по той причине, что демонстрационный гальванометр,
1 Фарадей ставил вопрос о «превращении магнетизма в электричество».
456
§ 102,3
применяемый в школе, оказывается недостаточно чувствительным.
Поэтому явление приходится показывать в сильно осложнённом:
виде, возбуждая ток в катушке, а не в прямом проводнике.
Далеко не простым делом является создание у учащихся
сколько-нибудь правильного представления о переменном элект-
рическом токе не только как о
Рис. 243. Правило правой руки.
токе, периодически изменяющем
своё направление, но и о не-
прерывном изменении его вели-
«чины в течение каждого по-
лупериода. Желательно, чтобы
учащиеся получили представ-
ление о графике переменного
тока и могли дать соответ-
ствующие объяснения. Это ока-
зывается возможным только в
том случае, когда на построение
всевозможных. графиков препо-
даватель в течение всего курса
обращал достаточное внимание.
3. Электромагнитная индук-
ция. Изложение этого вопроса
не только в школе, но и в учеб-
никах является неудовлетвори-
тельным. Вследствие методиче-
ского несовершенства аппара-
туры на опытах удаётся обнаружить только возникновение индук-
ционного тока, но не обосновать существующую связь между
направлениями поля, механического движения и направлением:
тока. Подробное изложение ме-
тодики эксперимента, ведущей
к упрощению изложения во-
проса и позволяющей ввести
правило правой руки, а также
описание соответствующих при-
боров даны вт. II, § 50, 2 и 5.
Здесь же по отношению к экспе-
рименту ограничимся следую-
щими указаниями:
1) Индукционная катушка, Рис. 244. Два типичных случая элек-
имеющаяся обычно в школе, тромагнитной индукции,
должна быть признана негод-
ной с методической точки зрения. Следует применять специально
изготовленную катушку, на которой ясно видны учащимся на-
правление обмотки и у которой провода окрашены в различные
цвета (см. т. II, рис. 40).
2) Внутри демонстрационного гальванометра надо, в случае
надобности, сделать пересоединение проводов, ведущих к его
§ 102,3
457
клеммам, чтобы отклонение стрелки происходило по току (см. т. II,
§ 45, рис. 323).
3) При демонстрации пользоваться не прямым, а U-образным
магнитом, так как картина поля у последнего проще/чем у пер-
вого (см. т. II, рис. 399 и 401).
4) Следует перемещать катушку, надвигая её на магнит, но
не наоборот. В про-
тивном случае воз-
никнут затруднения
при введении пра-
вила правой руки1.
Только при со-
блюдении указанных
условий может быть
сравнительно просто
установлена на опыте
связь, выражаемая
правилом правой ру-
ки (рис. 243).
Явление индук-
ции изучается в сле-
дующем виде:
1) Индукционный
ток возникает при
движении проводни-
ка поперёк силовых
линий поля, но от-
нюдь не вдоль их
(рис. 244).
Рис. 245. Четыре возможных случая при
перемещении катушки около полюсов маг-
нита.
2) Явление индук-
ции наблюдается не
только при движении
проводника по отно-
шению к полю, но и
поля по отношению к проводнику, т. е. при относительном движе-
нии поля и проводника.
3) Четыре возможных случая движения проводника около
магнитных полюсов сводятся к двум основным случаям относи-
тельного перемещения проводника поперёк силовых линий поля
(рис. 245).
4) Направление индукционного тока в зависимости от направ-
лений поля и перемещения определяется правилом правой руки.
Желательно рассмотреть правило Ленца, что рациональнее
выполнить позднее — при постановке опыта, обнаруживающего
сопротивление якоря динамомашины при её нагрузке.
1 В правиле говорится о движении провода, а не магнитного поля.
458
§ 102,4
Получение индукций электромагнитом можно не демонстри-
ровать, так как это не вносит чего-либо принципиально нового.
Демонстрация возникновения тока во вторичной катушке при
перерывах 'тока в первичной служит введением к рассмотрению
вопроса о трансформаторе и поэтому должна быть проведена
в начале следующей темы.
При изучении правила правой руки следует,, руководствуясь
положениями, приведёнными в § 101, 3, провести тренировочные
занятия со всем классом.
Зарисовки преподавателя на доске и учащихся в тетрадях
должны соответствовать всем возможным случаям движения
катушки относительно полюсов (рис. 244 и 245).
Рис. 247. Рисунок для объяснения
действия коллектора.
Рис. 246. Контур с кольцами для
объяснения получения переменного
тока.
Вопрос об этих рисунках подробно рассмотрен в т. IV, § 68, 1
(рис. 303—308).
4. Получение переменного тока вращением рамки. Для основ-
ного опыта, служащего для обнаружения возникновения перемен-
ного тока при поворотах рамки в магнитном поле, служит катушка,
описанная в т. II, § 50, 6 (рис. 393). Суждение об изменении на-
правления тока при прохождении рамки через нейтральное
положение производится на дсновании отклонения стрелки демон-
страционного гальванометра. Объяснение наблюдаемому явле-
нию даётся на основании правила правой рукй при помощи демон-
страционного контура с кольцами (рис. 246 и см. т. II, рис. 389)
и заранее изготовленных картинок, подобных рисунку 242. У этого
контура, как и при изучении движения проводника, для упро-
щения объяснений необходима окраска его отдельных частей
в различные цвета.
Учащихся следует ознакомить с основными отличиями пере-
менного тока от постоянного:
§ 102,5—6 459
1) Переменный ток через одинаковые промежутки времени
меняет своё направление на обратное.
2) Сила переменного тока в течение такого промежутка времени
непрерывно возрастает до некоторой наибольшей величины
и затем так же уменьшается до нуля.
3) Время, в течение которого переменный ток течёт как в
том, так и обратном направлении, называется периодом перемен-
ного тока. Желательно дать график переменного тока (см. т. IV,
рис. 306).
В заключение надо рассмотреть устройство магнито-электри-
ческой машины с кольцами и показать её действие, накаливая
электрическую лампочку (см. т. II, § 50, 8 и рис. 394). При этом
даются объяснения, с какой целью тело якоря делается из желе-
за, а обмотка — из значительного числа витков.
Упомянув о замене магнитов электромагнитами, такую машину
можно рассматривать как прообраз современных машин перемен-
ного тока (альтернаторов), 'употребляемых в технике. Название
машин переменного тока динамомашинами неправильно1.
5. Выпрямляющее действие коллектора. Динамомашина.
Выпрямляющее действие коллектора выясняют, пользуясь кон-
туром с коллектором и прибегая к заранее изготовленным рисун-
кам вроде изображённых на рисунке 2471 2. Затем демонстрируют
действие магнито-электрической машины с коллектором (см. т. II,
рис. 394), накаливая лампочку и показывая при помощи демон-
страционного гальванометра, что машина даёт прямой ток. По-
лезно рассказать также об устройстве карманного фонарика с маг-
нито-электрической машиной (см. т. II, рис. 395, II). Указав,
что в технических машинах вместо магнитов применяют для
усиления действия электромагниты, учащихся знакомят с динамо-
электрическим принципом, состоящим в том, что ток для питания
индуктора берётся от якоря динаМомашины, что составляет её
характерное свойство.
Учащиеся легко усматривают тождество в устройствах динамо-
машины и мотора постоянного тока. Поэтому вопрос об обрати-
мости динамомашины, что показывается на опыте, не представляет
затруднений.
6. Динамомашина как преобразователь механической энергии
в электрическую. Важнейшее принципиальное значение имеет
опыт, показывающий, что потребляемая динамомашиной меха-
ническая мощность зависит от электрической, даваемой динамо-
1 Динамо-электрический принцип заключается в питации индук-
тора (электромагнитов) током от якоря машины. Благодаря остаточному
магнетизму в полюсах динамомашина способна к самовозбуждению при
пуске.
2 Значительное упрощение при объяснениях достигается при выполне-
нии рисунков учителем с помощью цветных мелков (рис. 230, II) и уча-
щимися посредством цветных карандашей.
460
§ 102,7-8
машиной. Такое явление обнаруживается по изменению скорости
падающего груза, который приводит в действие динамомашину
(см. т. II, § 50, 3) при её электрической нагрузке, по сравнению
с работой вхолостую. В связи с этим опытом и явлением обрати-
мости динамомашины, как было указано в разделе 3, должно быть
выяснено правило Ленца. На основании сопоставления правил
правой и левой руки и рисунков вполне возможно подвести уча-
щихся к выводу, что индуктивный ток всегда имеет такое направ-
ление, что создаёт силу, противодействующую производимому
движению. Далее вводится понятие о к. п. д. динамомашины
и указывается его высокая величина для наиболее совершенных
машин. Введение к. п. д. производят, отправляясь от закона
сохранения энергии и тем самым подчёркивая всеобщность послед-
него.
В заключение рассматривается значение изобретения механи-
ческого генератора электрической энергии, которое сделало воз-
можным получение сильных токов и позволило ввести широкое
использование электрической энергии в технике и быту.
7. Исторические сведения. Рассмотрение значения изобрете-
ния механического генератора электрической энергии должно
сопровождаться сообщением соответствующих исторических
сведений. К числу их принадлежат: 1) история открытия электро-
магнитной индукции М. Фарадеем; 2) биография М. Ф а-
р а д е я (§§ 9 и 10); 3) краткие сведения об изобретении динамо-
машины и 4) история открытия обратимости динамомашины.
Изучение биографии М. Фарадея имеет весьма большое вос-
питательное значение.
Кроме рассказа о Фарадее, учащихся надо ознакомить с
жизнью и важнейшими открытиями русского учёного Эмилия
Христиановича Ленца, посвятившего всю свою жизнь в ос-
новном изучению магнито-электрических явлений. Наиболее
важным следует считать открытие им закона, устанавливаю-
щего направление индуцированного тока (правило Ленца) и
тем самым связывающего в одно целое явления движения про-
водника в магнитном поле и явления электромагнитной индук-
ции (см. раздел 6). Это открытие имело огромное принципиаль-
ное значение и, дополненное ещё рядом других работ Ленца
по электромагнетизму, являлось первой определяющей для ми-
ровой науки работой по теории электромагнитных машин. По-
этому осведомление учащихся об академике Ленце только как
об учёном, открывшем закон Джоуля-Ленца, является недос-
таточным.
8. Задачи. Задачи применяются с той же целью и такого же
типа, как и в теме «движение проводника». Особые интерес
и пользу представляют задачи-вопросы о переменном токе, пред-
лагающие предсказать, как будут происходить: тепловые дей-
ствия, электролиз сернокислой меди и подкислённой воды и
§ 102,9 — 10; § 103,1—2
461
притяжение электромагнитом железа (см. т. II, § 51, 2 и
рис. 406).
9. Учебные пособия. Кроме указанных выше контуров с коль-
цами и коллектором, следует применить объяснительную карти-
ну: «Устройство генератора постоянного тока». Полезна демон-
страция диапозитивов с изображением употребляющихся в тех-
нике машин (генераторов) постоянного и переменного токов.
Ещё лучше показать соответствующие фрагменты из кинофильма:
«Превращение механической энергии в электрическую».
Исключительно сильное впечатление на учащихся производит
демонстрация действующей модели паросиловой электростанции.
10. Внеклассные занятия. Как было указано в § 49, 3, жела-
тельна организация вечера, посвящённого М. Фарадею, или
выпуск соответствующей стенгазеты. Для кружковых занятий
тема открывает широкие возможности для изучения переменного
тока на ряде опытов (см. т. II, § 51, 2 и т.' III, § 2,7).
§ 103. Передача и распределение электрической энергии
Демонстрационные опыты — см. т. II, § 51.
Упрощенные приборы—см. т. III, §50.
Рисунки и чертежи на уроках — см. т. IV, § 69.
1. Содержание: а) Возникновение тока во вторичной катушке
при перерывах тока в первичной. Роль железного сердечника,
б) Принцип действия и устройство трансформатора. Изменение
напряжения тока в зависимости от соотношения числа витков.
К. п. д. трансформатора, в) Значение передачи электрической
энергии на расстояние. Способ уменьшения потерь энергии при
передаче. Применение трансформатора. Схема электропередачи,
г) Значение электрификации в народном хозяйстве.
2. Методические замечания. Данная тема в своей первой части
{а и б) является дальнейшим изучением явления электромагнит-
ной индукции и поэтому связь её с предыдущей темой ясна. Вто-
рую часть темы надо рассматривать, как заключение ко всему
учению об электричестве, выясняющее экономическое и социаль-
ное значение применения электроэнергии в народном хозяйстве.
Изучение темы для учащихся затруднений не представляет.
Наиболее сложным для них является вопрос о необходимости
применения высокого напряжения при передаче электроэнергии,
но и здесь трудности могут быть преодолены, если в объяснениях
подходить к решению вопроса через потери на тепловые действия
(см. раздел 4).
На подготовку к изложению вопроса об экономическом и со-
циальном значение электрификации в народном хозяйстве пре-
подаватель должен обратить самое серьёзное внимание, чтобы
«суметь в сравнительно короткое время дать учащимся полное
462
§ 103,3—4
представление об особом значении электрификации в нашей
стране социализма \
3. Индукция током. Изложение начинают опытом с индукцион-
ной катушкой, состоящей из двух обмоток, с вынимающимся
сердечником (см. т. II, рис. 392). На опыте (см. т. II, § 51, 2
и рис. 407) обнаруживают, что во вторичной обмотке возникает
индукционный ток только при замыкании и размыкании тока
в первичной. Далее показывают, что явление усиливается, если
внутрь катушек ввести железный сердечник. Важнейшее значе-
ние имеет также демонстрация, что возбуждение тока происходит
при всяких изменениях силы тока, текущего в первичной обмотке.
Относительно направлений индукционного тока устанавливается,
что они различны при замыкании и размыкании.
4. Трансформатор. Напомнив учащимся о характерных свой-
ствах переменного тока, заключающихся в непрерывном изменении
силы этого тока, а также и его направления, показывают и объ-
ясняют явление трансформации с катушкой, замкнутой на лам-
почку и надеваемой на железный сердечник катушки Томсона
(см. т. II, § 51, 3 и 5 и рис. 408). Далее, воспользовавшись разбор-
ным школьным трансформатором (см. т. II, рис. 409) и производя
соответствующие опыты, демонстрируют, что трансформатор
может служить как для понижения напряжения, так и его повы-
шения, а также вводят соотношение между напряжениями на
обмотке-и числами их витков:
£
U2~~Z2’
указывая, что оно является приближённым. При этих опытах
учащихся знакомят с названиями и назначением отдельных
частей трансформатора (сердечник, вторичная и первичная об-
мотки) (см. т. IV, рис. 291).
В заключение трансформатор рассматривают с энергетиче-
ской стороны и, базируясь на законе сохранения энергии, по-
казывают, что при повышении напряжения получается проигрыш
в силе тока, при понижении — выигрыш. Это позволяет ввести
основное для трансформатора соотношение — равенство мощно-
стей тока в обеих катушках:
Относительно трансформатора даётся указание величины его
к. п. д., близкой к 100%, так как трансформатор является одним
из наиболее совершенных в энергетическом отношении устройств.
Изложение вопроса о трансформаторе заканчивают демон-
страцией применения его для приведения в действие звонка,
1 В частности, надо познакомиться с книгой: Степанов, Электри-
фикация РСФСР в связи с переходной фазой мирового хозяйства, 1922>
стр. 392.
§ 103,5—6
463
накала низковольтных ламп, горения вольтовой дуги и т. п.
(см. т. II, рис. 410—412).
5. Передача и распределение электрической энергии. Прежде
всего следует обосновать вопрос, почему именно возникает пробле-
ма о передаче электрической энергии на значительные расстоя-
ния (использование белого угля, нерентабельность перевозки
низкосортного топлива и т. п.). Тогда учащимся станет ясным,
с какой целью приходится разбирать вопрос о достижении наи-
меньших потерь в проводах прй дальних передачах значительных
электрических мощностей.
Сущность рассуждений, которые следует вести, должна быть
примерно следующей: 4) При прохождении тока (/) по проводам
часть электрической энергии расходуется на преодолевания их
сопротивления (/?). 2) Электрическая энергия при этом превра-
щается в тепловую. На основании закона Джоуля-Ленца эти
потери пропорциональны величине I^-R. 3) Уменьшение вели-
чины потерь может быть достигнуто за счёт или увеличения сече-
ния проводов, или уменьшения силы тока. 4) Увеличение сечения
проводов по экономическим и техническим причинам может быть
произведено только до известного предела. 5) Уменьшение силы
тока при передаче данной электрической мощности легко достиг-
нуть за счёт использования тока высокого напряжения. 6) Ввиду
опасности для жизни и неудобств применения ток высокого на-
пряжения на месте его потребления необходимо превратить
в ток сравнительно низкого напряжения.
Из этих положений последует основной вывод о необходимости
преобразования напряжения электрического тока при передаче
энергии сначала на месте его получения — в высокое и затем
на месте потребления — опять в низкое.
Эта задача технически легко разрешима при применении
трансформаторов и использования не постоянного, а именно
переменного тока. Таким ооразом, учащимся разъясняется основ-
ная причина, по которой в технике употребляется, главным обра-
зом, переменный ток. Однако, необходимо указать также, что благо-
даря современным научным достижениям в ближайшем будущем
передача энергии на расстояние будет производиться постоянным
током высокого напряжения, так как это является более выгод-
ным в экономическом и других отношениях.
Далее рассматривается схема передачи электроэнергии (гене-
ратор, повышающий трансформатор, линия высокого напряже-
ния, понижающйй трансформатор, приёмники) (рис. 248 и см. т. IV,
рис. 309). При этом необходимо сообщить, в качестве примеров,
данные для наиболее замечательных наших передач (мощность,
расстояние, величина напряжения и т. п.). Весьма полезно, эти
данные изобразить на заранее изготовленных диаграммах.
6. Значение электрификации в народном хозяйстве. Выясне-
ние значения электрификации необходимо разделить на два ос-
464
§ 103,6
новных вопроса — экономический и социальный. Прежде всего
подлежит рассмотрению экономическая сторона. На основе
знаний, полученных ранее учащимися, формулируются следую-
щие основные положения:
t) Энергия электрического тока или, другими словами,
электрическая энергия позволяет весьма удобно при помощи
сравнительно простых машин и приборов получать механическую
работу, теплоту, свет и т. п., как для промышленности и транспор-
та, так и для потребностей быта.
2) Только при помощи электрической энергии возможно про-
изводство некоторых химических веществ, достижение высоких
температур, получение лучей, применяемы? в медицине для диаг-
ностики и лечения и т. п.
3) Электрическая энергия позволяет без больших потерь пе-
редавать энергию на дальние расстояния (десятки и сотни кило-
Токот
генератора
бОООв
Трансформатор
повышающий
Линия передачи
100000-200000в\
•бооов jj Е;
120-
220в
Трансформатор
понижающий
бОООв
120-
220в
Рис. 248. Схема передачи электрической
энергии на расстояние.
120'2206
метров) и на местах потребления дробить её на питание как мощ-
ных, так и сколь угодно незначительных по мощности устройств.
4) Только применение электрической энергии сделало возмож7
ным использование энергии крупны^ водопадов и рек и позво-
лило избежать перевозки топлива с места его добывания. Элект-
рическая энергия сделала также экономически выгодной исполь-
зование -низкосортных видов топлива (сланцы, бурые угли,
торф).
5) Электрификация позволяет не только осуществлять срав-
нительно мощные ветровые электростанции (рис. 50), но в буду-
щем использовать огромные мощности (10 000 кет) на установ-
ках, проект одной из которых (в Крыму на гцре Ай-Петри) показан
на рисунке 249.
После выяснения экономической стороны ставится вопрос
о социальном значении электрификации в народном хозяйстве
нашей страны. Для этого преподаватель должен выяснить уча-
щимся: 1) Состояние электрификации до революции. 2) Взгляды
В. И. Л е н и н а на значение электрификации и составление
по его инициативе плана ГОЭЛРО. 3) Бурный рост электрифика-
ции страны в годы Сталинских пятилеток. 4) Значение электрифи-
§ 103,7—8
465
кации нашей промышленности в годы Великой Отечественной войны.
5) Перспективы развития электрификации в текущую пятилетку.
7. Исторические сведения. Излагая вопрос о передаче элек-
трической "энергии на расстояние, совершенно недопустимо не
рассказать учащимся о том, что при решении этой проблемы
труды русских учёных
и инженеров _ имели
определяющее значе-
ние. В связи с изобре-
тением своей «свечи»
П. Н. Яблочков
перЙыйпостроил генера-
тор переменного тока и
столкнулся с вопросом
о распределении элект-
рической энергии. Ему
же принадлежит идея,,
трансформатора, кото-
рый был осуществлён
в 1882 г. в Московском
университете И. Ф.
У с а г и н ы м. Однако,
это изобретение стало
известно немцам, было
ими запатентовано и
выдано за своё. Созда-
телем же передачи элек-
троэнергии на расстоя-
ние следует считать
русского учёного и ин-
женера Михаила Оси-
повича Долив о-Д о-
бровольского, в.
1891 г. продемонстри-
Рис. 249. Проект ветровой электростанции
мощностью в 10 000 кет.
ровавшего на выставке передачу мощности 300 кет на рас-
стояние 175 км с применением повышающих и понижающих
трансформаторов. Более того, Доливо-Добровольский
воспользовался трёхфазным током, употребляемым и в настоя-
щее время, разработал теорию этого тока, изобрёл и по-
строил трёхфазный генератор и, что особенно йажно, за-
мечательныШ по простоте .устройства асинхронный двигатель.
8. Задачи. Решение в классе нескольких числовых примеров
должнй быть проведено для соотношений:
1) U1:U2 — Z1:Z2, 2) U1-I1 = U2-I2.
Задачи подобного же типа даются учащимся для решения дома.
Решение задач служит для лучшего уяснения учащимися назна-
30 Е. Н. Горячкин, том I
4G6
§ 103,9—10; § 104
чения трансформатора и вопроса о необходимости применения при
передаче тока высокого напряжения.
9. Учебные пособия. Существенное значение имеет использо-
вание объяснительных картин по вопросу о схеме передачи и рас-
пределения электрической энергии (рис. 38, I и II). Изложение
вопроса об электрификации и значение её в народном хозяйстве
должно сопровождаться демонстрацией диапозитивов, иллюстри-
рующих устройство передачи электроэнергии и её применения
в разнообразных отраслях промышленности, сельского хозяйства
и на транспорте. Ещё лучше использовать соответствующий
кинофильм. За отсутствием диапозитивов и кино необходимо
проектировать на экран эпископом соответствующие рисунки
из книг. Возможно также применение фотомонтажа. Полезна
демонстрация схемы передачи и преобразования энергии. Такую
картину нетрудно изготовить своими силами (рис. 180). Крайне
желательно ознакомление’ учащихся с некоторыми диаграммами
и графиками, показывающими развитие электрификации в нашей
стране и её рост в ближайшем будущем.
10. Внеклассные занятия. В кружковой работе возможно
провести практическое ознакомление учащихся с применением
трансформаторов для приведения в действие электрического
звонка, электромоторчика, низковольтных лампочек и т. п.
(см. т. II, § 51, 3 и 5). Важны и весьма интересны для учащихся
демонстрации электросварки и индукционной печи, как примеры
специального применения трансформаторов. Возможно позна-
комить учащихся с простейшими электролитическими выпрями-
телями (см. т. II, § 51, 6 и рис. 413 и 414). Полезно показать дей-
ствие, катушки Румкорфа (см. т. II, рис. 396 и 405).
Заслуживает внимания рассмотрение вопроса об устройстве
электростанций: гидроэлектрической (рис. 36), а также тепловой
конденсационной (рис. 37) и теплоэлектроцентрали (рис. 170).
Глава двадцатая
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ОТДЕЛУ: НАЧАЛЬНЫЕ
СВЕДЕНИЯ1© СВЕТЕ И ЗВУКЕ
§ 104. Содержание отдела
В современных программах отдел «Оптйка» озаглавлен «На-
чальные сведения по свету», что указывает на значительную
элементарность этих сведений. Изучаются четыре основных во-
проса: 1) распространение, 2) отражение, 3) преломление и 4) со-
став света. При рассмотрении первого вопроса устанавливается
прямолинейность распространения света, что служит для объяс-
нения образования теней и полутеней, а также причины и суще-
ства лунных и солнечных затмений. Неизбежным является вопрос
§ 105
467
об освещённости и её зависимости от расстояния поверхности
до источника света и от угла наклона, так как это имеет большое
практическое значений для жизни и объясняет некоторые явле-
ния, наблюдающиеся в природе при солнечном освещении.
Изучение отражения света имеет целью прежде всего объяс-
нить, почему человек видит* окружающие его несветящие ‘ тела.
Рассмотрение- закона зеркального отражения света позволяет
выяснять отсутствие принципиального различия между зеркаль-
ным и рассеивающим отражениями, а также показать учащимся
причину образования изображений в плоском зеркале. Помимо
общеизвестного использования плоского зеркала в быту, рассмат-
ривается его применение в военной технике. Из сферических
зеркал изучается в самом элементарном изложении вогнутое,
так как это нужно для объяснений действия прожектора.
Преломление света на границе двух сред обнаруживается
опытным путём и рассматривается в возможно более упрощенном
виде, без введения коэфициента преломления, — однако, всё
же так, чтобы на основе полученных сведений можно было объяс-
нить преломляющее действие призмы и собирающей линзы,
а также получение изображений предметов при посредстве линзы,
в частности по отношению к проекционному фонарю и фотоаппа-
рату. В этом же разделе рассматривается также устройство чело-
веческого глаза и рассказывается о действии очков и- о примене-
нии лупы. О сложных оптических инструментах в виде микроскопа
и труб надо упомянуть без рассмотрения их устройства.
Изучение разложения белого луча на составные части вводится
для объяснения окраски тел и действия светофильтров (цветных
стёкол). Но кроме того, в этом разделе, что важно заметить, зна-
чительно расширяются сведения учащихся* о «свете» введением
понятий о невидимых лучах и ознакомлением с некоторыми их
свойствами. В заключение учащихся знакомят в самых общих
чертах с принципом и значением спектрального анализа при
химических и астрономических исследованиях.
§ 105. Методические замечания
Как это видно из приведённой характеристики содержания,
курс по свету является описательным, основанным всецело на
экспериментальных данных и имеющим большое общеобразова-
тельное значение. В курсе нет места для сколько-нибудь широких
теоретических обобщений/ и ‘вопрос о природе света не затра-
гивается. Свет рассматривается как нечто, ощущаемое нашим
глазом, возникающее в источниках света и распространяющееся
от них прямолинейно во все стороны. Возможно и нужно уста-
новить воззрение на свет, как на один из особых видов энергии,
что следует сделать во вводной беседе к изучению оптики. Такое
научное истолкование внесёт в известной мере ясность в вопрос
30*
468
§ 105
о превращении энергии в источниках света и об её преобразовании
при поглощении телом лучей. Таким образом, изучение некото-
рых сведений о свете производится, поскольку это возможно, на
основе учения об энергии, в частности, на законе сохранения её.
Для изложения данного курса в большей степени, чем для дру-
гих разделов физики, характерно широкое применение опытов.
Беседы преподавателя начинаются с опытов, сопровождаются
наблюдениями опытных данных и заканчиваются опытами.
Однако, при прохождении оптики нередко наблюдается проти-
воположная картина, когда курс оказывается по сравнению с дру-
гими отделами физики наиболее бедным в экспериментальном
отношении и превращается в сплошное «меловое» изложение.
Причиной такого явления служат обычно ссылки на отсутствие
необходимой аппаратуры, а если кое-что имеется в кабинетах,
то — на отсутствие затемнения в помещении. Между тем отдел
оптики для своего изучения требует в крайнем случае только про-
стейшего проекционного фонаря (см. т. II, рис. 61) и источника
света, так как частями из фонаря (рефлектор, конденсор, стёкла
из объектива) при самостоятельном изготовлении некоторых при-
митивных приборов, например, призмы, склеенной йз стёкол,
и при подборе некоторых материалов (цветные — целофан, бу-
мага и материя, жесть и т. п.) и предметов (плоское зеркало)
вполне возможно обесйечить в школе-семилетке все важнейшие
опыты по оптике. При проведении опытов весьма важно применять
технику, описанную в т. II, § 52, 1—5. Изготовление штор затем-
нения, хотя бы из газетной бумаги, склеенной в несколько слоёв
и зачернённой какой-либо краской, легко осуществимо силами
учеников и преподавателя при всех условиях сельской, а тем
более городской школы (см. т. II, § 7, 4 и рис. 22—23). Методи-
ческой особенностью курса оптики является применение черче-
ния, как метода для условного обозначения пучков или лучей
света, фиксирования закономерностей (отражение, преломление)
и, наконец, для объяснения на основе графических построений
некоторых явлений (изображения предметов). Наибольшая про-
стота для понимания чертежей учащимися достигается при приме-
нении цветных мелков (рис. 250). Поэтому преподаватель обязан*
самым тщательным образом выполнять чертежи на доске и требо-
вать того же от учащихся при зарисовках в тетрадях. Немалое
значение имеет поручение учащимся для домашних занятий не-
которых построений хода лучей, выполняемых с помощью транс-
портира и линейки.. Однако, графические построения должны
занять довольно скромное место и не преобладать над опытами,
как это нередко наблюдается при изложении сведений по оптике.
Понятия, вводимые в курсе оптики, несложны, так как по
большей части совпадают с жизненными представлениями, за
исключением явлений преломления света. Однако, это справед-
ливо при условии, если понятия вводятся или уточняются на
Рис. 250. Применение цветных мелков для чертежей по оптике. I — отра-
жение от рассеивающей поверхности; II — преломление луча света на гра-
нице двух сред.
§ 106
469
основе опытов. Изучение закона отражения света затруднений
обычно не вызывает; преломление же света рассматривается
только с качественной стороны.
Общие сведения о рисунках и чертежах на уроках — см. т. IV,
§§ 70 и 71 и рис. 310—315.
Рис. 251. «Лампа» со светящи-
мися бактериями.
§ 106. Вводная беседа
Вводная беседа к изучению начальных сведений о свете должна
заключать в себе два основных вопроса — понятие о свете, как
об одном из видов энергии, и све-
дения об источниках света — и
служить подготовкой к изучению
последующих тем. Значение света
выясняется на примерах, показы-
вающих три основных положения:
1) свет позволяет человеку и жи-
вотным видеть предметы и, следо-
вательно, ориентироваться в про-
странстве; 2) солнечный свет, под-
разумевая в том числе и невидимые
лучи, создаёт на Земле температур-
ные, условия, необходимые для
жизни, и 3) в растениях благо-
даря поглощению света их зелё-
ными частями происходит усвое-
ние углекислоты из воздуха с вы-
делением кислорода и аккумули-
рование энергии лучей Солнца
в виде химической энергии.
Доказать на опыте, что свет
есть один из $идов энергии,
можно достаточно убедительно
посредством селенового фотоэле-
мента, не объясняя действия при-
бора (см. т. II, § 45,8 и рис. 325),
присоединённого к миллиампер-
метру (демонстрационному галь-
ванометру) и освещаемому от какого-либо источника света. Воз-
можно также продемонстрировать действие радиометра (см. т. II,
§37, 5 и рис. 267, II), крылышки которого приводятся во вращение
по причине разности давлений разрежённого воздуха, возникаю-
щей около крылышек при неодинаковом нагревании их зачернён-
ных и блестящих поверхностей. В заключение изложения данного
вопроса надо осведомить учащихся о попытках непосредствен-
ного использования энергии солнечных лучей для нагревания
воды в котлах, что применяется для перегонки воды (опреснители)
470
§ 107,1—2
и для приведения в действие паровой машины. При этом надо
картинки из книг посредством эпи-
диаскопа. Вторым вопросом вводной
беседы является ознакомление уча-
щихся с видами источников света.
Прежде всего рассказывается о тем-
пературных источниках, к числу
которых принадлежат: керосиновая
лампа, газовые горелки, электриче-
ские лампочки накаливания и т. п.
При этом интересно обратить внима-
ние учащихся на энергетическую
сторону вопроса, т. е. на к. п. д.
различных источников света, для
чего лучше воспользоваться заранее
изготовленной диаграммой (рис. 47).
Кроме того, обязательна демонстра-
ция такого источника света, где по-
показать соответствующие
Рис. 252. Иванов червячок
(самец — I и самка — II).
следний возникает при ’непосредственном превращении электри-
ческой энергии (неоновая трубка или лампа, трубки Гейслера или
Плюккера, натриевая и ртутная лампы) (см. т. II, § 46 и
рис. 333—337 и 404). В заключение указываются примеры про-
явления такого света в природе при полярных сияниях, а также
рассказывается о существовании биохимических источников '(осо-
бые виды бактерий (рис. 251), жук или светлячок (рис. 252) Ч
§ 107. Распространение света
Демонстрационные опыты—см. т. II, § 53.
Упрощенные приборы—см. т. III, §51.
Рисунки и чертежи на уроках —см. т. IV, § 72, 1—4.
1. Содержание: а) Прямолинейное распространение света,
б) Тень ,и полутень, в) Затмения, г) Скорость света, д) Понятие
об освещённости.
2. Прямолинейное распространение света. Изучение прямо-
линейного распространения света производится при помощи опы-
тов. Кроме наблюдения в ясный день за распространением лучей
Солнца, проникающих в окно класса (рис. 253), необходимо про-
демонстрировать ход потока или пучка света от какого-нибудь
сильного и притом точечного источника (рис. 254) (см. т. II, §13,
6—И). Пучок получают через сравнительно небольшое отверстие,
чтобы, задымляя воздух (см. т. II, § 52, 5 и рис. 60), показать
границы пучка, резко очерченные прямыми линиями, и в то же
время обратить внимание на то, что пучок является расходя-
г Световой эквивалент (для 1=5550 А) равен 620 люмен!ватт. У свет-
лячка световая отдача 600 люменеатт, т. е. к. п. д. почти равен 100%.
§ 107,3
471
Рис. 253. Наблюдение параллель-
ности солнечных лучей.
щимся; это и изображается на соответствующей зарисовке (см.
т. IV, рис. 310 и 311). Кроме того, показывают опыт с прокалы-
ванием отверстий в непроницае-
мом для света чехле, под которым
помещён источник света (см. т. II,
§ 53, 1 и рис. 415). По положе-
нию зайчиков, появившихся на
стенах и потолке, легко показать
прямолинейность распростране-
ния света. Полезен также опыт
с прохождением света через от-
верстия, расположенные на одной
прямой линии (см. т. II, рис. 416).
При изучении данного вопроса
надо ввести понятие о луче све-
та, как об очень узком его пото-
ке, и не прибегать к определению
луча, как линии распространения
света. Учащимся следует также
показать, как лучи света изобра-
жаются на чертежах, и при всех
последующих их зарисовках сле-
дить, чтобы лучи являлись действительно прямыми линиями.
В заключение важно установить на опыте существование двух
основных видов пучков — параллельного и расходящегося—и,
кроме того, выяснить, почему лу-
чи Солнца можно принять на зем-
ной поверхности за параллельные.
3. Тень и полутень. Вопрос об
образовании тени и полутени, де-
монстрируемый посредством соот-
ветствующих опытов (рис. 255)
и объясняемый с помощью черте-
жей (см. т. IV, рис. 318 и 319),
для изложения затруднений обыч-
но не представляет. При объясне-
ниях новыми для учащихся явятся
понятия об источниках света — точечном и неточечном, т. е.
имеющим некоторую поверхность; на этом приходится отдельно
останавливаться и показывать разницу, например, между кино-
проекционной лампой и обычной лампочкой накаливания или
керосиновой лампой (см. т. II, рис. 71). Важно также выяс-
нить учащимся, что полутень уменьшается или, другими сло-
вами, резкость границ тени увеличивается при возрастании
расстояния между источником света и проектируемым объектом.
Иначе для учащихся не станет ясным, почему при свете удалён-
ной лампы почти отсутствуют полутени.
Рис. 254. Схема демонстрации рас-
пространения. света от точечного
источника света.
472
§ 107,4
О методике и технике эксперимента — см. т; II, § 53, 1.
4. Солнечные и лунные затмения. Вопрос о затмениях рас-
сматривается при помощи чертежей, а также посредством демон-
страции теллурия или
3
Рис. 255. Демонстрация тени и полутени от
четырёхточечного источника света.
же при помощи во-
гнутого зеркала с ис-
точником света, гло-
буса и небольшого
шарика (яблока), изо-
бражающего Луну
(см. т. II, § 53, 1 и
рис. 421). Выяснение
причины затменрй
уже производилось в
курсе географии, и
поэтому этот вопрос
является для учащих-
ся не .новым. Однако,
его приходится ста-
вить, чтобы объяснить
разницу в полном и неполном затмении Солнца и, главное, про-
иллюстрировать его, как прямое следствие прямолинейного рас-
пространения света. Весьма полезно применение картины:
СОЛНЕЧНЫЕ И ЛУННЫЕ 3 Д Т W £ И И И
Рис. 256. Картина; «Солнечные и лунные затмения».
§ 107,5—6
473
«Солнечные и лунные затмения» (рис. 256). В заключение необ-
ходимо остановиться на вопросе о связанных с затмениями суеве-
риях и указать, что современная наука предсказывает с порази-
тельной точностью время1 наступления затмений.
5. Скорость света. Объяснение определения скорости света
по Рёмеру необязательно, так как требует сравнительно дли-
тельного изложения астрономических сведений, необходимых
для уяснения ^того вопроса учащимися. Можно ограничиться
указанием, что эта скорость впервые была измерена посредством
астрономических наблюдений и затем были найдены способы её
измерения в лаборатории. Величина скорости света указывается
равной 30000Q км в сек без упоминания, что для различных
сред она неодинакова. В заключение следует показать расчётом,
через какой промежуток времени свет от Солнца достигает Земли.
Полезно осведомить также об огромности астрономических рас-
стояний, благодаря чему в астрономии приходится употреблять
особую единицу для их измерений — световой год.
6. Освещённость. Понятие об освещённости устанавливается
на основании примеров из обыденной жизни,' а также на опыте
путём сравнения освещённости двух листов белой бумаги, поме-
щённых на различных расстояниях от источника света. Так как
учащимися было выяснено, что свет есть один из видов энергии,
то возможно (но необязательно) определить, что освещение пред-
метов зависит от количества световой энергии, падающей на еди-
ницу площади. Зависимость освещённости от наклона площадки
и от расстояния последней до источника света выясняется с по-
мощью чертежей и иллюстрируется опытами (см. т. II, § 53, 2).
Количественная зависимость от расстояния не устанавливается.
В заключение важно дать объяснение смене времён года на Земле.
474
§ 107,7-9; § 108,1—2
7. Задачи и задание на дом. Помимо расчётов с величиною
скорости света, учащимся могут быть предложены задачи-вопросы,
связанные с явлением прямолинейного распространения света.
’8 . Наглядные пособия. Кроме теллурия, желательно примене-
ние настенной картины, объясняющей затмения (рис. 256) и смену
времён года.
9. Внеклассные занятия. Учащимся полезно показать на мест-
ности провешивание прямой линии с помощью цалок (рис. 257).
Рис. 258. Получение изображений
с помощью сидения от стула.
Из практических работ рекомендуется изготовление камеры об-
скуры и проведение наблюдений с получением изображений через
малые отверстия (рис. 258) (см. т. II, рис. 417). В общеобразо-
вательных целях желательна организация лекции-беседы о
системе мира и истории её формирования.
§ 108. Отражение света
Демонстрационные опыты и лабораторные работы—
см. т. II, §§ 54. 55, 6 и 70, 1—3.
Упрощенные приборы — см. т. III, §52.
Рисунки и чертежи на уроках — см. т. IV, § 73.
1. Содержание: а) Понятие об отражении света, б) Закон отра-
жения. в) Плоское зеркало, г) Вогнутое зеркало, д) Лаборатор-
ная работа на закон отражения, е) Применение в технике плоских
и вогнутых зеркал.
2. Методические замечания. Отражение света разбирается
сначала с качественной стороны с тем, чтобы прежде всего объяс-
нить учащимся, что благодаря этому явлению человек и животные
могут видеть предметы. При этом же выясняется, что поверхность
нам кажется чёрной потому, что она поглощает и почти не отражает
падающий на неё свет. Это имеет принципиальное значение потому,
§ 108,3—4 475
что в обиходной жизни понятие о «белом» противопоставляется
понятию о «чёрном» \ подобно тому, как теплоте противопостав-
ляется холод. Закон отражения изучается для того, чтобы объ-
яснить действие плоского зеркала и в частности выяснить место
и величину получаемого изображения. Особенно сильное впечат-
ление производит на учащихся демонстрация, что изображение
получается за зеркалом на строго определённом расстоянии,
равном расстоянию предмета до зеркала. Вопрос о вогнутом
зеркале изучается в самом элементарном виде для объяснения
действия прожекторов. Демонстрации по теме легко осуществимы
и не требуют, кроме зеркал и источника параллельного света,
никакой аппаратуры. Проведение лабораторной работы, помимо
ознакомления с законом отражения, служит подготовкой к по-
следующему изучению преломления света методом провешивания
лучей посредством булавок. \
3. Понятие об отражении света. Прежде чем изучать закон
отражения, следует дать учащимся общее представление об явле-
нии отражения света. На пути распространения света ставят
различные поверхности — чёрную, серую и белую — и посред-
ством диаграммы знакомят учащихся с некоторыми числовыми
данными, характеризующими количество отражаемого света
(белая бумага 80—85%, бархат чёрдый 0,2% и т. п.) (см. т. II,
рис. 449). Далее без рассмотрения хода лучей устанавливается
различие между зеркальным отражением и рассеянным, для чего
сравнивают отражение от куска белой материи и зеркала. В за-
ключение необходимо выяснить различие между прозрачными и не-
прозрачными веществами и доказать, что прозрачные тела частично
отражают свет от своей поверхности. Это легко обнаружить,
ставя на пути пучка света стекло, лучше зеркальное, и, располагая
его под различными углами, показывают образование зайчика.
Полезен также опыт с отражением света от зеркального стекла
(см. т. II, рис. 424).
Изложение следуе$ сопровождать приведением» примеров из
обиходной жизни, иллюстрирующих явление отражения. Надо
рассказать также о том, что некоторые мировы^ тела, например,
Луна, видны для нас благодаря отражению солнечного света от их
поверхности.
4. Закон отражения света. Закон равенства углов падения и от-
ражения (см. т. IV, рис. 320) устанавливается на опытах (см. т. II,
§ 54, 2), для чего служат многочисленные приборы (см.чт. II,
рис. 422, 423, 435 и 439)/ Формулировку, что лучи падающий
и отражённый лежат в одной плоскости с перпендикуляром к зер-
калу, можно не требовать от учащихся, но показать это явление
нужно. Так как учащиеся нередко склонны отсчитывать углы
1 Белое может казаться чёрным по контрасту, как это мы видим на бе-
лом экране при проектировании диапозитивов.
476
§ 108,5
между jfynoM и поверхностью зеркала, а не перпендикуляром, то
следует дать чертёж с соответствующими объяснительными над-
писями и требовать от учащихся запоминания определения углов
падения и отражения. Обязательно должно быть выяснено также,
что падающий и отражённый лучи взаимно переместимы. Пос-
ле установления закона необходимо провести тренировочные заня-
тия на построение углов отражения по заданным углам падения.
В частности должны быть решены вопросы об отражении пучков
параллельных и расходящихся лучей от зеркальной поверхности
(рис. 259, I) и рассеивающей (рис. 250).
5. Плоское зеркало. По отношению к'плоскому зеркалу изу-
чаются следующие два положения: 1) изображение предмета полу-
чается за зеркалом против предмета на таком же расстоянии от
зеркала и 2) размер изображения равен размеру предмета. Эти
положения нетрудно выяснить, используя имеющийся у учащихся
бытовой опыт применения зеркала и известную демонстрацию
с отражением пламени свечи в зеркальном стекле (см. т. II, § 54,3
и рис. 424). Кроме того, большую пользу для облегчения вывода
приносит раздача зеркал учащимся в классе и предложение про-
вести наблюдения, что происходит с изображением предмета,
если последний отодвигать или придвигать к зеркалу. Для объяс-
нения явления надо прибегнуть к помощи чертежа, причём для
§ 108,6
477
получения нужного результата надо: 1) отметить мысленно точку
(рис.260) положения изображения и 2) отражённые лучи АС и
BD из места падения А и В рисовать так, чтобы продолжения их
CS1hDS19 проводимые впослед-
ствии, пересеклись в этой точке
При рассмотрении этого
чертежа учащйеся впервые зна-
комятся со свойством глаза че-
ловека и животных видеть све-
тящую точку на месте пересече-
ния расходящихся лучей вне
зависимости от того, действи-
тельно литам находится светя-
Рис. 261. Изображение в плоском
зеркале.
щая точка или на самом деле Рис. 260. Построение изображения
она отсутствует. Полезно пока- в плоском зеркале,
зать кривое плоское зеркало
и объяснить учащимся причину даваемого .им искажения. Демон-
стрируют также простой опыт, чтобы показать искажение, вноси-
мое плоским зеркалом (рис. 261).
Рисунки на уроках — см. т. IV, рис. 323 и 324.
6. Сферическое зеркало. Сферическое вогнутое зеркало
(рис. 262) изучается для того, чтобы показать его применение в
прожекторах и фарах. Поэтому рассматривается только один част-
ный случай* когда на зеркало
падают параллельные лучи
(рис. 263). Вопрос о пересечении
таких лучей в главном фокусе
зеркала решается с помощью
опыта (см. т. II, § 55,4 и
рис. 440), но не с помощью чер-
тежа, так как учащимся не
всегда под силу построение лу-
чей, отражённых от кривой
поверхности. Далее на опыте
показывают, что если светящую
точку поместить в главный фо-
кус зеркала, то отражённые лучи
образуют параллельный пучок
(см. т. II, рис. 429). Важно
показать также, что сдвиг источ-
ника света вдоль оптической оси
из главного фокуса дальше от зеркала ведёт к тому, что пучок
становится в той или иной мере расходящимся. Это нужно для
объяснения освещения дороги автомобильными фарами и работы
прожекторов заливающего света. Получение изображений
с помощью вогнутого зеркала и вопросы о выпуклом зеркале
не изучаются; однако, если есть время, то можно показать изобра.
478
§ 108,7—8
жение в зеркалах и продемонстрировать рассеивающее действие
выпуклого зеркала (рис. 259, II).
7. Применение в технике. Рассматривают применение плоского
Рис. 262. Рисунок, полез-
ный при объяснении
устройства сферического
зеркала.
зеркала в перископе для наблюдений из
окопов и из подводной лодки и в ге-
Отраженное лучи Падающие лучи
4 -------------------------
Q.____________
Центр зеркала
ГлавнЬш фокус
Рис. 263. Отражение параллельных лучей от
сферического зеркала.
лиографе для целей телеграфирования (рис. 264). Объяснение
действия этих приборов затруднений не представляет. Значение
вогнутых зеркал выясняется на использовании их в военных про-
жекторах и в автомобильных
фарах, а также в проекцион-
Рис. 265. Вогнутое цилиндрическое
зеркало А солнечного двигателя. По
фокусной линии‘проложена труба В
с нагреваемой водой, в
Рис. 264. Схема гелиографа.
ных фонарях для получения
более сильного освещения экра-
на. Вновь надо упомянуть также
об использовании вогнутого зеркала в солнечных паровых котлах
и объяснить значение их применения для некоторых местностей,
например, для Туркмении (рис. 265).
8. Задачи и задание на дом. На отражение света существует
ряд задач-вопросов, разрешение которых имеет бытовое значение,
вроде, например, следующих:
I. Как повлияет на освещение в комнате замена тёмных обоев белыми?
II. Какое Значение имеют белые колпаки у настольных электрических
лампочек и керосиновых ламп?
§ 108,9—И; § 109,1
479
Как было указано, нужно применять задачи на построение
отражённых лучей от плоского зеркала, причём при их решении
дома надо безусловно тре-
бовать применения линей-
ки и транспортира.
9. Лабораторная ра-
бота. Проведение лабора-
торной* работы на закон
отражения как для пло-
ского, так и вогнутого зер-
кала надо признать жела-
тельным. В этой работе
следует прибегать к методу
провешивания хода лучей
с помощью булавок (см.
т. II, рис. 508, 512 и 513).
О методике и технике
лабораторной работы —
см. т. II, § 70, 1—3.
10. Наглядные посо-
бия. Демонстрации модели
перископа, Которая, кстати
сказать, может быть легко Рис. 266. Изображение в наклонных зер-
сделана самими учащи- калах.
мися, обязательны. Жела-
тельно показать диапозитивы с изображениями военного прожек-
тора и установки солнечного двигателя или прибегнуть к эпи-
скопической проекции соответствующих рисунков из книг.
11. Внеклассные занятия. В кружках возможно изготовление
перископа, наклонных зеркал (рис. 266) и калейдоскопа. Жела-
телен показ применения гелиографа для передачи сигналов Морзе.
Значительный интерес представят демонстрации получения изобра-
жений с помощью вогнутого зеркала, а также определение его
фокусного расстояния (см. т. II, § 54, 5—7 и рис. 428).
§ 109. Преломление света
Демонстрационные опыты илабораторныеработы —
см. т. II, §§ 54,8, 55, 70, 4—6 и 71,1—5.
Упрощенные приборы—см. т. III, §53.
Рисунки и чертежи на уроках — см. т. IV, § 74.
1. Содержание: а) Понятие о преломлении света, б) Ход лучей
через призму, в) Собирающие и рассеивающие линзы, г) Фокус-
ное расстояние собирающих линз, д) Получение действительного
изображения с помощью линз и применение этого явления в фото-
аппарате и проекционном фонаре, е) Глаз как оптический прибор,
ж) Очки и лупа.
480
§ 109,2—3
2. Методические замечания. Из всех тем по оптике настоящая
является наиболее трудной для учащихся, несмотря на то, что
явление преломления изучается только с качественной стороны.
Одной из причин, вызывающих затруднение, является необходи-
мость запоминания сравнительно значительного количества фак-
тов и притом ранее не известных учащимся. Второй причиной слу-
жит многочисленность и сложность вводимых понятий, и, наконец,
третьей — необходимость выполнения точных чертежей, • служа-
щих для объяснения явлений. При прохождении темы эксперимент
надо считать не только обязательным, но и на подготовку его
следует обратить самое серьёзное внимание, чтобы достигнуть
при демонстрациях наибольшей простоты и выразительности.
Опыты для своего проведения нуждаются в проекционном фонаре
и двух-трёх, в крайнем случае очковых, линзах. Можно обой-
тись стёклами, взятыми от проекционного фонаря. '
Существует два мнения на Изложение вопроса о преломлении.
Одни считают, что вычерчивание хода лучей в линзах необходимо
с тем, чтобы учащиеся могли дать на основании чертежа объясне-
ние характера и величины изображения предмета. Другие, ука-
зывая, что вопрос о применении чертежей вызывает затруднения
и отнимает сравнительно много времени, считают, что построение
хода лучей более уместно ^производить во втором концентре фи-
зики. При стремлении упрощать курс физики первого концентра
приходится ограничиваться применением минимального количе-
ства самых необходимых чертежей и давать построение хода лу-
чей в линзах только в самых простых случаях.
3. Понятие о преломлении света. Явление преломления обна-
руживается на опыте посредством узкого пучка параллельных
лучей, падающего на поверхность воды и скользящего вдоль бе-
лого экрана, благодаря чему становится виден путь луча (см. т.П,
§ 55, 3 и 7 и рис. 434). Хороша также демонстрация преломле-
ния при помощи ванн с раствором в воде флюоресцина (см. т. II,
рис. 432). Преподаватель должен заранее подобрать угол падения
таким, чтобы между величинами углов падения и преломления
наблюдалась резкая разница. Затем даётся чертёж, на котором '
показывается, как надо строить углы падения и преломления
(см. т. IV, рис. 326 и 327). На аккуратное выполнение этого чер-
тежа следует обратить самое серьёзное внимание и такого же вы-
полнения неукоснительно требовать от учащихся. Выводы, сде-
ланные из опыта, могут быть сформулированы, примерно, в сле-
дующей форме: 1) при переходе из воздуха в воду луч не остаётся
прямолинейным, а на границе, разделяющей эти среды, прелом-
ляется; 2) при прохождении луча из воздуха в воду угол прелом-
ления меньше угла падения. Большую пользу приносит раздача
учащимся плоско-параллельных пластинок (см. т. II, рис. 511)
для наблюдения ими явления, подобного изображённому на ри-
сунке 267.
§ 109,4
481
Рис. 267. Вид части окружности и пря-
мых параллельных линий, наблюдаемых
через пластинку с плоско-параллель-
ными гранями.
Далее, на опыте надо доказать ещё следующие положения:
3) луч, перпендикулярный к поверхности воды, не преломляется
и 4) при переходе луча из
воды в воздух угол преломле-
ния оказывается меньшим
угла падения или, другими
словами, лучи падающий и
отражённый обратимы (см.
положение 1). Все эти поло-
жения иллюстрируются соот-
ветствующими чертежами,
лучше всего выполненными
цветными мелками (рис. 250,
II). Проведение тренировоч-
ных занятий на построение
лучей обязательно.
В заключение учащимся
указывается, что все эти вы-
воды справедливы не только
для сред воздух и вода, но
и для сред воздух-стекло (рис. 267), воздух-керосин и др. Попя-
тило различной оптической плотности средне вводится. Поскольку
при опыте с преломлением луча всегда наблюдается частичное от-
ражение света, то надо рассказать и об этом явлении. О методике
и технике опытов — см. т. II, § 55, 1 и 2, рис. 431—436 и 441.
Рис. 268. Построение лучей для объ-
яснения смещения предмета при на-
блюдении его через призму.
Рис. 269. Употребление
линз в виде комбинации
из призм и плоско-парал-
лельной пластинки.
4. Ход лучей через призму1. Сначала преподаватель должен
объяснить учащимся, что называется призмой, обратив внимание,
что в основании этого геометрического тела лежит треугольник.
На соответствующем опыте (см. т. II, § 55, 7 и рис. 441, III и IV)
показывается, что луч, пройдя сквозь призму, оказывается от-
клонённым к её более широкой части (основанию треугольника).
1 Изучение хода лучей через плоско-параллельную пластинку необя-
зательно.
31 е. II. Горячкин, том I
482
§ 109,5
Для объяснения явления надо научить учащихся строить ход
лучей, производя построение перпендикуляров и соблюдая по-
ложения 1 и 4 (см. раздел 3) (см. т. IV, рис. 328 и 329). Прове-
дение нескольких тренировочных построений для закрепления
в памяти их принципа обязательно. Поскольку учащиеся увидят,
Рис. 270. Обратимость параллельных лучей, преломляемых
выпуклой линзой.
что преломлённый луч окажется окрашенным, постольку надо
указать, что это явление будет изучено впоследствии.
Изучений хода лучей через призму предпринимается для
объяснения преломления в оптических стёклах. Однако, поскольку
центральная часть линзы сравнивается с плоско-параллельной
пластинкой, постольку надо показать на опыте, что луч, пер-
пендикулярный к поверхности пластинки, не преломляется.
Рис. 271. Типичные случаи хода расходящихся лучей через
выпуклую линзу.
Возможно также с помощью рисунка 268 дать объяснение, почему
рассматриваемый через призму предмет кажется приподнятым.
5. Линзы. Линза определяется, как тело из стекла или другого
прозрачного материала, ограниченное шаровыми поверхностями,
для чего даётся соответствующий чертёж (см. т. IV, рис. 330
и 331). Нет надобности знакомиться со всевозможными формами
линз; достаточно указать двояко-выпуклую, плоско-выпуклую
п двояко-вогнутую, т. е. такие, которые встретятся при дальней-
§ 109,6
483
шем изучении. Действие линз — собирающей и рассеивающей —
объясняют, рассматривая их как комбинацию усечённых призм
и принимая среднюю часть линз за плоско-параллельную пластин-
ку (рис. 269 и см. т. IV, рис. 334). Тогда на основании выведен-
ного правила, что луч отклоняется призмой к её широкой части,
показывают на опытах собирающее действие двояко-выпуклой
линзы и рассеивающее — двояко-вогнутой линзы (см. т. II,
§ 55, 7 и рис. 436, 437 и 442). По отношению к плоско-выпуклой
линзе явление обнаруживается также посредством опыта.
6. Получение изображений с помощью собирающей линзы.
Прежде всего по отношению к собирающей линзе вводится поня-
тие об оптической оси как линии FFX, проходящей через середину
линзы и замечательной тем, что луч проходит вдоль оптической
Рис. 272. Место и величина изображений в зависимости от положения
предмета по отношению к главному фокусу линзы.
оси, не преломляясь (рис. 270). Затем на опыте доказываются сле-
дующие положения: 1) параллельные лучи, проходя через соби-
рающую линзу, собираются в одной точке, называемой главным
фокусом и обозначаемой буквой F± (рис. 270, II и см. т. II, рис. 442);
2) если источник света поместить в главный фокус линзы, то лучи
после прохождения через неё будут параллельными (рис. 270,1) и
3) главный фокус лежит тем ближе к линзе, чем она выпуклее.
Вводится также определение фокусного расстояния, как расстояния
между главным фокусом и линзой (см. т. IV, рис. 332—334).
После этого демонстрируется, что расходящиеся лучи, па-
дающие от точечного источника света, собираются в одной точке
и дают изображение этого источника на экране (рис. 271, I).
Важно показать, что если экран приблизить или, наоборот, удалить
от стекла, то вместо изображения точки получается круглое свет-
лое пятно. Приближая и удаляя источник света, на опыте де-
монстрируют, что изображение меняет своё место (рис. 271, II).
Далее переходят к демонстрациям светящего предмета (лампочки
или свечи) и доказывают два основных положения: 1) если пред-
мет находится между фокусом и двойным фокусом, то его изоб-
31*
484
§ 109,7—8
ражение получается действительным, увеличенным и перевёр-
нутым, и 2) если предмет находится от линзы далее двойного
фокуса, то изображение получается действительным, уменьшен-
ным и перевёрнутым (см. т. II, рис. 430). Для запоминания по-
лезно вывесить в классе чертёж, подобный показанному на ри-
сунке 272. Как было указано, построение изображений, получае-
мых с помощью собирающей линзы (рис. 273, I) (см. т. IV, § 74, 4
и рис. 335—337) не обязательно, но желательно.
I
g
2?
Предмет
Изображение
Объектив
На основании зависи-
мости величины изображе-
ния и его характера от по-
ложения предмета относи7
тельно главного фокуса
проводится объяснение дей-
ствия проекционного фо-
наря (см. т. II, § 21 и
рис. 61, 138—144) и фото-
графического аппарата
Рис. 274. Изображение хода лучей (цен-
тральных) в фотоаппарате.
(рис. 274) (см. т. IV, рис. 338—339).
7. Применение линз в технике. Следует выяснить значение
применения линз во всякого рода оптических инструментах, имен-
но: в рефракторе, зрительной трубе, бинокле, дальномере и ми-
кроскопе, показав их внешний вид, хотя бы на картинках (рис. 275),
а также указать на огромное значение большинства из них в военной
технике. Устройство этих приборов не изучается; исключение
составляют проекционный фонарь и фотографический аппарат;
однако, они разбираются в самых общих чертах. Даётся схема
устройства проекционного фонаря и называются с указанием
назначения его отдельные части (рефлектор, конденсор, объектив)
(см. т. II, рис. 61). Точно так же даются сведения о диапозитиве
и его изготовлении (рис. 48—51) (см. т. II, рис. 138). Подобные же
сведения приводятся относительно фотографического аппарата
(рис. 274), причём даётся самое общее представление о процессах
съёмки, проявления и получения. отпечатков с негатива. Демон-
страция работы проекционного фонаря и внешнего вида фото-
аппарата обязательна.
Учащихся нужно осведомить, что оптические стёкла до
Октябрьской революции в России не производились. Благодаря
работам советских учёных в Государственном оптическом инсти-
туте все оптические инструменты выпускаются нашей отечест-
венной промышленностью.
8. Лупа. Изучение действия лупы является неизбежным, по-
скольку этот прибор находит себе применение при занятиях
биологией, а также в обиходной жизни. Надо раздать учащимся
очковые стёкла, чтобы они овладели навыком применения лупы,
рассматривая мелкие объекты, например, кончик пера, кожу
па руке и т. п. После того как учащиеся убедятся, что получаемое
Рис. 273. Применение цветных мелков при построении изображений в линзе
(I) и при изображении разложения света на цвета (II).
§ 109,9—10
485
Рис. 275. Картина: «Рефрактор».
уроке физики надо показать соот-
Рис. 276. Оптическая скамья для лабо-
раторных работ.
изображение является прямым и увеличенным, выясняется,
почему изображение называется мнимым, т. е. кажущимся или
не существующим в действительности.
9. Глаз. Несмотря на то, что вопрос о человеческом глазе рас-
сматривается в биологии, на
ветствующую картину (см.
т. IV, § 75) или модель глаза
и дать соответствующие объ-
яснения. Совершенно неиз-
бежно коснуться также во-
проса о назначении и дей-
ствии очков, прибегая при
этом к объяснительным кар-
тинам, показанным на ри-
сунке 341 вт. IV. Полезно,
но необязательно рассказать
в самых коротких словах об
обозначениях фокусного рас-
стояния знаками и —9 и
числом диоптрий.
10. Лабораторные работы. Число лабораторных работ, ко-
торое может быть проведено по вопросу о преломлении, вообще
говоря, велико. Ознакомив учащихся с методом провешивания
лучей посредством булавок, можно поручить некоторые работы
для выполнения дома. В классе обязательно проведение двух
486
§ 109,11—12; § 110,1—2
работ, из которых одна работа знакомит ,с ходом луча при
преломлении (см. т. II, рис. 514—518), другая, выполняемая с
помощью оптической скамьи (рис. 276), служит для ознакомления
с получением изображений посредством собирательной линзы.
О методике и технике работ — см. т. II, § 71, 4.
11. Наглядные пособия. Кроме указанных настенных картин —
очки, устройство человеческого глаза и астрономической трубы,
желательно показать картины с изображением микроскопа без
изучения его устройства.
12. Внеклассные занятия. G учащимися возможно провести
лабораторные работы по оборке модели астрономической трубы
и микроскопа (см. т. II, § 71, 5). Огромный интерес обычно вызы-
вает у учащихся рассмотрение устройства киноаппарата.
§ 110. Состав света
Демонстрационные опыты — см. т. II, §§21 и 56.
Упрощенные работы — см. т. III, § 54.
Рисунки и чертежи на уроках — см. т. IV, § 76.
1. Содержание: а) Разложение призмой белого луча на цвет-
ные. б) Получение белого света при сложении соответствующих
цветных лучей, в) Окраска тел. г) Невидимые лучи, д) Понятие
о спектральном анализе.
2. Методические замечания. Тема является заключительной
к отделу оптики. Подытоживающего значения она не имеет, так
как в ней рассматривается вопрос уже не геометрической, а фи-
зической оптики. Вопросы, излагаемые в теме, настолько эле-
ментарны и просты, что они обычно не вызывают затруднений для
понимания их учащимися. Однако, это справедливо только при
том непременном условии, что при изложении проводятся соот-
ветствующие демонстрации опытов. Если такие демонстрации от-
сутствуют и учащиеся не увидят в натуре достаточно широкого
спектра, на котором они могли бы ясно различить характерные
цвета, то изучение темы потеряет свой смысл и «знания» явятся
только излишним балластом для памяти. Даже при отсутствии
проекционного фонаря можно (с призмой, склеенной из трёх
стёкол от фотопластинок и заполненной водой, или же угла любого
аквариума) получить яркий и достаточно длинный спектр Солнца
в любом, даже полузатемнённом, помещении (см. т. II, рис. 445).
Наибольшее затруднения возникают при, изучении невидимых
лучей, так как обнаружение их в спектре б большинстве случаев
невозможно в школе-семилетке, так как требуются сравнительно
мощная дуга для проекционного фонаря, а также термобатарея
с зеркальным гальванометром и флюоресцирующий экран. В от-
ношении инфракрасных лучей надо повторить опыты с луче-
испусканием и лучепоглощением, т. е. вновь рассмотреть вопрос,
являющийся для учащихся 6 класса мало доступным. Необходимо
§ 110,3 -4
487
дать, хотя бы самые общие, представления о спектре газов с тем,
чтобы стало возможно указать на открываемые спектральным ана-
лизом возможности, в том числе, и для исследования состава раз-
личных мировых тел. Спектры поглощения, хотя они имеют ос-
новное значение в астрофизических исследованиях, за сложностью
вопроса изучать не приходится.
3. Разложение белого луча на цветные. К изучению спектра
подходят, ставя вопросы о причинах существования в природе
различной окраски тел и показывая цветные стёкла и окрашен-
ное пламя. Спектр демонстрируют на экране и одновременно
дают описание способа и
схему его получения при
помощи призмы и пучка
лучей, прошедшего через
узкую щель (см.1 т. II,
рис. 450). Выводами из это-
го опыта должны явиться
следующие положения:
1) обычный (белый) свет
состоит из смеси лучей раз-
личного цвета; 2) причина
получения спектра заклю-
чается в том, что цветные
лучи отклоняются приз-
мой неодинаково: сильнее
всего — фиолетовые и сла-
бее — красные и 3) наибо-
лее заметные цветные лучи
располагаются в спектре
так: красный, оранжевый,
жёлтый, зелёный, голубой,
синий и фиолетовый (рис.
также смешивание цветов
Рис. 277. Термостолбик школьного типа.
273,11). Следует обязательно показать
для получения белого света не только
с помощью линзы, но и кружка Ньютона (см. т. II, рис. 448 и 451).
В заключение необходимо продемонстрировать, какие измене-
ния происходят в спектре, если на пути белого луча ставить
различные цветные стёкла. Этот опыт послужит для вывода, что
цветное стекло пропускает через себя не все цветные лучи, а
только определённые, а также объяснит явление, наблюдающееся
при рассматривании предметов через светофильтры.
О методике и технику эксперимента — см. т. II, § 56, 1—5.
4. Окраска тел. Причину цветной окраски тел нетрудно выяс-
нить учащимся, если показать на опыте, ‘что окрашенные поверх-
ности отражают не весь белый свет, а только отдельные соответ-
ствующие им цветные лучи (см. т. II, § 56, 1 и рис. 449). Полезно
также, получив спектр, продемонстрировать изменение цветов
различно окрашенных бумаг или тканей, освещаемых различными
488
§ 110,5—7
цветными лучами. Это, в частности, служит для объяснения из-
менения цветов тел при вечернем искусственном освещении. Неиз-
гладимое впечатление, к тому же объясняющее существо вопроса,
производит на учащихся демонстрация ртутной или лучше нат-
риевой лампы, при свете которых наблюдается резкое изменение
окраски окружающих тел (см. т. II, рис. 335—337).
5. Невидимые лучи. Для постановки вопроса о невидимых лу-
чах следует напомнить учащимся, что Солнце является для
Земли не только источником света, но и теплоты, и что при изу-
чении способов передачи теплоты было доказано существование
невидимых лучей. После этого посредством термостолбика
(рис. 277) обнаруживают наличие инфракрасных лучей в соответ-
ствующем месте спектра и дают объяснение их названию. Прове-
дение демонстраций с инфракрасными лучами для ознакомления
со свойствами их обязательно. Опыты с отражением и поглоще-
нием лучей, поставленные после прохождения оптики, делаются
доступными для понимания учащимися (§ 72, 2 и 7) (см. т. II,
§ 37, 5, 12 и 13 и рис. 265—268, 276 и 277). Обнаружение ультра-
фиолетовых лучей много сложнее, так как требует применения
экрана с платиносинеродистым барием. Свойства ультрафиоле-
товых лучей (поглощение, отражение, преломление) в школе-
семилетке не могут быть изучены на опытах; об этих свойствах
приходится только рассказывать. Важно отметить химические
действия ультрафиолетовых лучей, проявляющиеся, в частности,
в выцветании некоторых красок (беление тканей), в' воздействии
лучей на фотографическую пластинку, а также в биологических
действиях (загар, умерщвление некоторых микроорганизмов, ле-
чебные свойства). В заключение следует рассказать об изменении
соотношения различного рода лучей, испускаемых телом при его
накаливании. Полезно показать также явление фосфоресценции
(см. т. II, рис. 447, II и III).
6. Спектры газов. Понятие о спектральном анализе. На осшь
вании примеров учащимся сообщается, что накалённые твёрдые
и жидкие (например, расплавленные металлы) тела дают сплош-
ной спектр. После этого демонстрируют спектр паров какого-либо
металла и некоторых газов, обращая внимание, что спектры их
имеют линейчатый характер (см. т. II, § 56, 6, рис. 62). На осно-
вании таблицы спектров показывается, что каждому из элементов
присущ свой определённый спектр, состоящий из отдельных
характерных линий. Далее, учащихся знакомят с тем, как посред-
ством изучения спектра испускающего свет тела можно судить
о его химическом составе, т. е. с принципиальным обоснованием
спектрального анализа. В заключение указывается, что изучение
спектров Солнца, звёзд, туманностей и других мировых тел
позволило узнать, из каких химических элементов они состоят.
7. Лабораторная работа. Если школа располагает достаточным
количеством карманных спектроскопов (см. т. II, рис. 446), то
§ 110,8; § 111,1—3
489
полезно провести с учащимися лабораторную работу по наблю-
дению спектров — сплошного и линейчатых. Особенно обильный
линиями спектр получается у неоновой лампы (см. т.-II, рис. 333
и 334).
8. Наглядные пособия. Необходимыми являются таблицы
спектров — сплошного и линейчатых (водорода, гелия, неона).
§ 111. Начальные сведения о звуке
Демонстрационные опыты—см. т. II, §57.
Упрощенные приборы — см. т. III, §55.
Рисунки и чертежи на уроках — см. т. IV, § 77.
1. Содержание: а) Понятие о колебательном движении, б) Ско-
рость звука, в) Высота тона, г) Резонанс, д) Ухо и звуковой аппа-
рат человека, е) Телефон и патефон.
2. Методические замечания. Как было указано в §52, 1 и § 54,
в первый концентр физики в общеобразовательных целях безу-
словно должны быть введены начальные сведения о звуке.
Затруднения, возникающие при изучении акустики в школе-
семилетке, состоят в том, что учащихся приходится в той или иной
мере знакомить с механизмом неизвестного для них вида распро-
странения энергии в виде звуковых волн. Однако, задача может
быть сведена к тому, чтобы дать только самые общие представле-
ния об этом процессе, которые позволили бы изучить важнейшие
явления звука, наблюдаемые учащимися в окружающей жизни.
Поэтому нет надобности вводить понятия об амплитуде, природе
колебания и длине волн. Вполне возможно ограничиться только
вопросами о возникновении периодически следующих друг за
другом сгущений и разрежений воздуха около звучащего тела
и на основе аналогии с волнами на поверхности жидкости (см. т. II,
рис. 457)—о распространении звуковых волн. Для прохождения
темы характерно значительное количество опытов, на основе ко-
торых строится изучение всех явлений.
3. Понятие о колебательном движении. Представление о ко-
лебательном движении даётся при помощи маятника и линейки
(см. т. II, рис. 452) или металлической пилочки, зажатой одним
концом в тиски, достаточно гибкой и длинной, чтобы учащиеся
могли ясно видеть её колебательное движение (см. т. II, рис. 458).
На этих опытах устанавливается понятие о частоте колебаний
и затем показывается, что колеблющаяся пластинка при неко-
торой частоте становится источником звука. Объясняют также
устройство и действие камертона (см. т. II, §§ 24,9 и 57, 2 и
рис. 152, 153 и 455). Демонстрируя опыт со звонком, помещён-
ным под колокол воздушного насоса, доказывают, что звук до-
стигает человеческого уха через воздух. После этого, прибегая
к помощи чертежей, подобных изображённому на рисунке 278,
объясняют возникновение сгущений и разрежений воздуха около
490
§ 111,4
колеблющейся пластинки или ветвей камертона. Представление о
распространении этих сгущений и разрежений даётся на опыте с
горизонтально подвешенной спиралью из проволоки (см. т. II,
рис. 454) или же с распростра-
нением волн на поверхности
жидкости (см. т. II, § 57, 3 и
рис. 453 и 457). Распространяю-
щиеся вслед друг за другом раз-
режение и сгущение называют
звуковой волной (рис. 279).
В заключение сообщается, что
не только воздух проводит
звук, но твёрдые и жидкие тела
также звукопроводящи и притом
в большей степени, чем воздух.
К числу хорошо проводящих
звук тел относится вода, чем
пользуются в военном деле для
обнаружения подводной лодки и
других судов по шуму их винтов.
4. Скорость звука. Предста-
вление о том, что звук распро-
страняется не мгновенно, а с известной скоростью, обосновывается
на примерах из жизненной практики (молния и гром и др.), а также
на явлении эхо, которое объясняется попутно как отражение
звука. Как на основной способ измерения скорости звука надо
указать на определение промежутка времени между одновремен-
ными световыми и звуковыми сигналами (например, вспышка при
выстреле и звук его), подаваемыми со значительного расстояния.
При удалении
Нормально
При сближении
II
III
Рис. 278. Схема для объяснения
возникновения волны при колеба-
ниях ветвей камертона.
9 *
Ж
ж
Длина Go/inbi
Камертон
Рис. 279. Схема для объяснения механизма возникновения
звуковых волн.
§ 111,5—10
491
эас — низкии тон, сопрано
Записи
Запись

Рис. 280. Часть патефонной
пластинки в увеличенном виде.
Величина скорости звука может быть дана без указания на
её зависимость от температурных условий, равной 340 м в сек,
что соответствует 15° С. О скорости звука в других телах можно
не упоминать. В тренировочных целях, а также для объяснения
явлений надо решить несколько задач по вопросам, связанным
с величиной скорости звука.
5. Высота тона. Качество звука, известное под названием
высоты тона, выясняется на примерах
и дискант — высокий). Зависимость
высоты тона от числа колебаний
демонстрируется колёсами Савара
(см. т. II, § 57, 4 и 5 и рис. 459).
Необходимо указать учащимся, что
источником звука является колеблю-
щееся тело, если оно совершает чис-
ло колебаний в пределах примерно
от 40 до 16000 в секунду.
6. Ухо и голосовой аппарат че-
ловека. По модели или на картине
учащихся следует познакомить с
устройством человеческого уха, не
входя в детальное объяснение его час-
тей. Подобное объяснение в общих
чертах даётся и для голосового аппарата человека.
7. Резонанс. Явление резонанса демонстрируют с камертонами
(см. т. II, рис. 461) и разъясняют с помощью механического ре-
зонанса на маятниках (см. т. II; § 57, 2 и 6 и рис. 452). Кроме того,
указывают на значение .явления звукового резонанса в музыкаль-
ных инструментах.
8. Телефон и патефон. В заключение темы рассматривают
устройство микрофона и телефонной трубки и объясняют их
действие (см. т. II, § 48, 3 и рис. 367 и 368). Изучение патефона
производят в том случае, если его возможно продемонстриро-
вать (см. т. II, рис. 456). Рассмотрение принципа механизма
звукозаписи и звуковоспроизведения затруднений не вызывает
(рис. 280).
9. Применение в технике. Из области строительного дела сле-
дует осведомить учащихся о звукоизоляционных материалах и
значении их применения. Кроме указанных в разделе 3 вопросов
из военной техники, желательно ознакомить со значением звуко-
метрии и в частности г назначения звукоулавливателей.
10. Задачи и задание на дом. Существует значительное число
задач-вопросов, касающихся звуковых явлений, наблюдаемых
в природе и бытовых условиях, из которых преподаватель сможет
выбрать наиболее существенные.
11. Внеклассные занятия. На внеклассных занятиях рекомен-
дуется рассказать об истории изобретения телефона и граммофона.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие автора ....................................... ° 3
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ
ОБЩИЕ ВОПРОСЫ МЕТОДИКИ ФИЗИКИ
Глава первая. Задачи методики физики
§ 1. Физика как наука....................................... 9
§ 2. Физика как учебный предмет............................ 10
§ 3. Методика физики и её задачи........................... 11
Глава вторая. Задачи и содержание курса физики средней школы
§ 4. Общие задачи школы-семилетки.......................... 13
§ 5. Задачи начального курса физики......................... —
§ 6. Содержание знаний учащихся по физике.................. 14
§ 7. Опыт и теория в курсе физики.......................... 16
1. Опыт в курсе физики. 2. Назначение и способы постановки
опытов
>§ 8. Элементы физических теорий в курсе начальной физики .... 19
1. Физические понятия как элементы научного мышления.
2. О процессе формирования понятий. 3. Физические теории
в курсе начальной физики
§ 9. Элементы истории физики и техники в преподавании физики . . 24
1. Значение истории физики при ее преподавании. 2. Историче-
ская тематика в основном курсе. 3. Историческая тематика
на внеклассных занятиях. 4. Методика введения историче-
ского материала. 5. Литература по истории физики.
§ 10. Политехническое образование и задачи преподавания физики . . 37
1. О задаче политехнического образования. 2. Иллюстративная
роль техники. 3. Способы ознакомления с техникой. 4. Навыки
политехнического характера. 5. Литература по технике .
§ 11. Воспитательные задачи преподавания физики в школе..... 41
ЧАСТЬ ВТОРАЯ
МЕТОДЫ ПРЕПОДАВАНИЯ ФИЗИКИ
Глава третья. Организация уроков по физике
§ 12. Структура уроков по физике.......................... 44
1. Постановление ЦК ВКП(б). 2. Виды уроков по физике. 3. Схема
построения урока. 4. Способы сообщения новых знаний.
5. Наглядные приемы сообщения знаний. 6. «От живого созер-
цания...» 7.«... к абстрактному мышлению...» 8. «...к практике»
§ 13. Подготовка урока по физике............................ 58
Оглавление
493
Глава четвёртая. Демонстрации по физике
§ 14. Виды, демонстраций..........*............................ 61
§ 15. Значение демонстрации экспериментов...................... 62
Глава пятая. Наглядные учебные пособия
§ 16. Значение и виды наглядных пособий........................ 65
§ 17. Машины и их детали....................................... 66
§ 18. Коллекции................................................ 73
§ 19. Картины.................................................. 75
1. Назначение и виды картин. 2. Настенные и раздаточные кар-
тины. 3. Монтажи
§ 20. Графики.................................................. 83
§ 21. Диаграммы................................................ 86
§ 22. Диапозитивы и эпископическое проектирование.............. 88
§ 23. Кино..................................................... 92
1. Значение кино. 2. Типы и перечень кинофильмов. 3. Методика
применения кино. 4. Подготовка к кинопроектированию.
5. Литература
Глава шестая. Рисование и черчение на уроках физики
§ 24. Значение рисунков........................................102
§ 25. Важнейшие методические требования к рисункам.............108
Глава седьмая. Лабораторные работы
§ 26. Значение и виды лабораторных работ.......................112
1. Значение лабораторных работ. 2. Виды лабораторных работ .
§ 27. Методика лабораторных работ..............................118
1. Место лабораторных работ на уроке. 2 Работы исследова-
тельского характера. 3. План-лабораторной работы. 4. Под-
готовка учащихся к работе. 5. Проведение работы. 6. Обра-
ботка и использование результата
§ 28. Организация лабораторных работ и литература..............125
1. Организация. 2. Литература
Глава восьмая. Экскурсии
§ 29. Назначение и виды экскурсий............................. 130
1. Цели экскурсий. 2. План экскурсий
§ 30. Тематика экскурсий......................................4 133
1. Здание как объект для экскурсии. 2. Энергетическое хозяй-
ство. 3. Обработка металлов? 4. Транспорт. 5. Сельскохозяй-
ственные машины и орудия. 6. Экскурсии в природу
§ 31. Организация и проведение экскурсий.......................140
1. Подготовка преподавателя к экскурсии. 2. Подготовка уча-
щихся к экскурсии. 3. Проведение экскурсии. 4. Заключи-
тельная беседа. 5. Литература
Глава девятая. Задачи по физике
§ 32. Основные цели решения задач..............................145
§ 33. Тренировочные задачи.................................. . 146
1 Содержание тренировочных задач. 2. Требования к учащимся
§ 34. Физические задачи........................................148
494
Оглавление
1. Основная особенность физических задач. 2. Значение реше-
ния физических задач. 3. Приёмы решения. 4. Содержание
условий задач
§ 35. Задачи-вопросы............................................158
1. Значение задач-вопросов. 2. Содержание задач-вопросов
§ 36. Занимательные задачи......................................163
§ 37. Задачи с применением графиков.............................165
§ 38. Математика на уроках физики...............................166
1. Объём математических знаний. 2. Введение формул и их
применение при решении задач. 3. О функциональной зави-
симости
§ 39. Техника решения задач и оформление записей................171
§ 40. Последовательность в подборе задач для решения............175
§ 41. Литература............................................. 176
1. Методика решения задач. 2. Задачники
Глава десятая. Планирование и учёт работы по физике. Повторение
§ 42. Планирование работы.......................................180
1. Значение общего плана. 2. Составление годового календар-
ного плана. 3. Тематический план. 4. Схема тематического
плана: Закон Архимеда для жидкостей. 5. План урока. 6. Про-
верка выполнения плана
§ 43. Учёт знаний учащихся......................................186
1. Значение учёта. 2. Содержание учёта. Оценки. 3. Учёт домаш-
них заданий. 4. Устный опрос учащихся. 5. Контрольные
письменные работы. 6. Экзамены по физике
§ 44. Повторение пройденного...................................*194
1. Значение повторения. 2. Соединение повторения с учётом
знаний. 3. Повторение как специальный вид работы.
Глава одиннадцатая. Учебная книга по физике
§ 45. Учебник по физике.........................................197
1. Роль и значение учебника. 2. Учебники по физике. 3. Записи
Учащихся-B тетради
§ 46. Внеклассное чтение учащихся...............................200
§ 47. Библиотека учителя........................................202
1. Значение библиотеки. 2. Книги по физике. 3. Книги по истории
физики. 4. Книги по технике. 5. Методическая литература
Глава двенадцатая. Внеклассные занятия по физике
§ 48. Виды и значение внеклассных занятий.......................206
1. Значение внеклассных занятий. 2. Виды внеклассных занятий
§ 49. Внеклассные занятия...................................... 210
1. Лекции преподавателя. 2. Киносеансы. 3. Рефераты и доклады
учащихся. 4. Дополнительные лабораторные работы. 5. Под-
готовка демонстраций и лабораторных работ. 6. Значение
и содержание вечеров занимательной физики. 7. Заниматель-
ные опыты, игрушки и картины. 8. Литература для вечеров
занимательной физики. 9. Стенгазета
§ 50. Кружки....................................................232
1. Виды кружков. 2. Методические требования к кружкам.
3. Литература
§ 51. Дополнительные занятия с отстающими и отличниками .... 238
Оглавление
495
ЧАСТЬ ТРЕТЬЯ
МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ОТДЕЛЬНЫХ ТЕМ ПРОГРАММЫ
Глава тринадцатая. Программа по физике
§ 52. Общий обзор программ физики средней и семи летней школы . . 239
1. Общие задачи курса физики. 2. О связи с другими предметами.
3. Учебная сетка часов. 4. Общее содержание курса
§ 53. Радиальное, концентрическое и ступенчатое расположение мате-
риала . .......................................................242
1. Изложение в порядке усложнения форм движения. 2. Три
системы расположения материала
§ 54. Общее содержание программы семилетней школы..............245
Глава четырнадцатая. Методические указания к отделу: Простейшие
физические измерения
§ 55. Содержание отдела........................................247
§ 56. Методические замечания...................................248
§ 57. Вводная беседа к изучению физики.........................253
§ 58. Измерение длины, площади и объёма........................257
§ 59. Измерение веса. Удельный вес.............................264
§ 60. Силы и их измерение......................................270
Глава пятнадцатая. Методические указания к отделу: Свойства твёрдых,
жидких и газообразных тел
§ 61. Содержание отдела........................................277
§ 62. Вводная беседа...........................................278
§ 63. Свойства твёрдого тела. Давление.........................279
§ 64. Свойства жидкостей.......................................287
§ 65. Закон Архимеда для жидкостей.............................292
§ 66. Свойства газов.......................................... 294
§ 67. Закон Архимеда для газов.................................303
Глава шестнадцатая. Общие методические замечания к отделу: Теплота
§ 68. Варианты программы по теплоте............................306
§ 69. Значение молекулярно-кинетической теории.................307
§ 70. Вступительная беседа к отделу: Теплота...................308
§ 71. Расширение тел от нагревания.............................309
§ 72. Передача теплоты.........................................314
§ 73. Количество теплоты.......................................323
§ 74. Плавление................................................329
§ 75. Кипение и испарение......................................334
§ 76. Начатки молекулярно-кинетической теории..................339
Глава семнадцатая Методические указания к отделу: Начальные
сведения по механике
§ 77. Содержание программы.....................................341
§ 78. Методические замечания к программе механики..............343
§ 79. Вводная беседа...........................................344
§ 80. Виды движения. Инерция...................................345
§ 81. Трение...................................................349
§ 82. Работа и мощность............................•...........352
496
Оглавление
§ 83. Простые механизмы..........................................355
§ 84. Понятие об энергии.........................................360
§ 85. Машины-двигатели...........................................368
Глава восемнадцатая. Методические замечания о курсе электричества
§ 86. Место и содержание курса электричества....................379
§ 87. О введении основных понятий в учении об электричестве . . . 381
§ 88. Начатки электронных представлений..........................382
§ 89. Аналогии в преподавании электричества......................384
Глава девятнадцатая. Методические указания к отделу: Электричество
§ 90. Вступительная беседа.......................................390
§ 91. Начатки электростатики................................... —
§ 92. Электрический ток, его признаки и направление..............396
§ 93. Источники электрического тока . ,..........................398
§ 94. Электрическая цепь.........................................402
§ 95. ' Сила электрического тока.................................407
§ 96. Сопротивление..............................................413
§ 97. Напряжение, работа и мощность тока.........................417
§ 98. Закон Ома................................................. 422
§ 99; Превращение электрической энергии в тепловую...............426
§ 100. Магнетизм и электромагнетизм.............................433
§ 101. Превращение электрической энергии в механическую..........442
§ 102. Превращение механической энергии в электрическую..........454
§ 103. Передача и распределение электрической энергии............461
Глава двадцатая. Методические указания к отделу: Начальные сведения
о свете и звуке
§ 104. Содержание отдела.........................................466
§ 105. Методические замечания ...................................467
§ 106. Вводная беседа 469
§ 107. Распространение света.....................................470
§ 108. Отражение света...........................................474
§ 109. Преломление света.........................................479
§ ПО. Состав света............................................. 486
§ 111. Начальные сведения о звуке............................... 489
Редактор С. Н. Жарков. Техн, редактор Н. П. Цирульницкий.
А 06257. Подписано к печати 26/VII 1948 г. Печатных листов 31+% л. вклеек.
Учётно-издат. листов 33,23+0,27 вклеек. В 1 печ. листе 43 тыс. тип. знаков.
Отпечатано в типографии М-140 с матриц, изготовленных 1-й Образцовой типографией
треста «Полиграфкнига» Огиза. Москва.
Школьные учебники (((Р
SHEBA.SPB.&U/SHKOLA