Методика изучения темы “Электромагнитные колебания” в курсе физики средней школы

При определении содержания и методов изучения данного раздела необходимо руководствоваться такими основными факторами, как научной значимостью отобранного для изучения материала и важностью его практических приложений.

Колебательные процессы – одни из самых распространенных процессов в природе. Изучение колебаний – это универсальный ключ ко многим тайнам мира.

Колебательные процессы, а именно электромагнитные колебания являются основой действия всех электро- и радиотехнических устройств.

В процессе изучения темы “Электромагнитные колебания” рассматриваются свободные электромагнитные колебания и автоколебания в колебательных контурах, а также вынужденные колебания в электрических цепях под действием синусоидальной ЭДС. Все эти вопросы имеют очень большое значение, так как на их основе затем изучаются электромагнитные волны с их научно-практическими приложениями.

При изложении данной темы в курсе физики средней школы учитель должен опираться на следующие основные положения:

использование аналогий механических и электромагнитных колебаний;

изучение и объяснение явлений и процессов на основе знаний об электрическом и магнитном полях и электромагнитной индукции, полученных в X классе;

широкое применение физического эксперимента.

Содержание материала и последовательность его изложений отражены в ниже следующем примерном поурочном планировании:

1-й и 2-й уроки. Повторение материала об электромагнитной индукции. Свободные и вынужденные электрические колебания.

3-й урок. Колебательный контур. Превращение энергии при ЭМК.

4-й урок. Аналогия между механическими и электромагнитными колебаниями.

5-й урок. Уравнения гармонических колебаний в контуре. Упражнения.

Первые пять уроков отводятся на изучение процессов в колебательном контуре. Центральными являются уроки, на которых рассматривается колебательный контур, раскрывается сущность происходящих в нем процессов и устанавливается, что свободные электромагнитные колебания в идеальном контуре гармонические. С колебательным контуром учащиеся знакомятся, наблюдая электромагнитные колебания низкой частоты, возникающие в цепи, состоящей из последовательного соединенных конденсатора и катушки индуктивности.

Электромагнитные колебания вначале представляются как периодическое (в идеале - гармоническое) изменение физических величин (заряда, тока, напряжения), характеризующих состояние системы проводников. Затем показывается, что при этом происходит периодическое изменение энергий электрического поля конденсатора и магнитного поля катушки с током.

Очень важно при этом отметить, что эти изменения неразрывно связаны друг с другом, что выражается в сохранении полной энергии в идеальном колебательном контуре.

Необходимо показать, что колебательный контур – это система, у которой есть состояние устойчивого равновесия, характеризуемое состоянием с минимальной потенциальной энергией (конденсатор не заряжен), в которое система приходит сама собою (разрядка конденсатора) и через которое она может проходить “по инерции” (явление самоиндукции). Это следует подчеркнуть при количественном изучении процессов в контуре и получении формулы Томсона, так как только для колебательной системы имеет смысл понятие “собственная частота”.

Чтобы доказать, что в идеальном контуре происходят гармонические колебания, необходимо получить основное уравнение, описывающее процессы в контуре и показать его аналогичность уравнению гармонических механических колебаний.

Для получения основного уравнения, описывающего процессы в контуре, лучше использовать закон Ома для участка цепи, содержащего э.д.с. Это позволяет снять возможный вопрос о допустимости применения закона, установленного для постоянного тока, для описания процессов в колебательном контуре, кроме того, при этом отпадает необходимость оговаривать отсутствие гальванического элемента. В этом случае роль разности потенциалов играет напряжение на конденсаторе, равное Q/C. Записав

Статьи по педагогике:

Понятие культуры поведения и её компоненты
Культура ( от лат. сultura - воздействие, воспитание, образование) в широком смысле это совокупность способов и приёмов человеческой деятельности объективированных в материальных носителях средствах труда, знаках и передаваемых последующим поколениям. В узком смысле культура трактуется в социологии ...

Развитие речевой функции в дошкольном возрасте
В продолжение всего дошкольного периода дети быстро пополняют свой словарный запас, начинают пользоваться все более сложными грамматическими конструкциями и все чаще относиться к речи как к средству налаживания социальных контактов. С точки зрения генетического подхода Роджер Браун выделил в языков ...

Полнота и глубина знаний
Как отмечает педагогика, молодому поколению должен быть передан весь объем имеющихся знаний, но, так как это невозможно, а в отношении каждого учащегося тем более, то школьной программой предусмотрен минимально необходимый объем знаний об изучаемых объектах. Этот объем и характеризует полноту знани ...