Инфоурок / Физика / Рабочие программы / Элективный курс по физике "Физика элементарных частиц"
Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.

Педагогическая деятельность в соответствии с новым ФГОС требует от учителя наличия системы специальных знаний в области анатомии, физиологии, специальной психологии, дефектологии и социальной работы.

Только сейчас Вы можете пройти дистанционное обучение прямо на сайте "Инфоурок" со скидкой 40% по курсу повышения квалификации "Организация работы с обучающимися с ограниченными возможностями здоровья (ОВЗ)" (72 часа). По окончании курса Вы получите печатное удостоверение о повышении квалификации установленного образца (доставка удостоверения бесплатна).

Автор курса: Логинова Наталья Геннадьевна, кандидат педагогических наук, учитель высшей категории. Начало обучения новой группы: 27 сентября.

Подать заявку на этот курс    Смотреть список всех 216 курсов со скидкой 40%

Элективный курс по физике "Физика элементарных частиц"

библиотека
материалов
hello_html_773a008.gifhello_html_eee2ec.gifhello_html_m55e253c3.gifhello_html_m15941c0a.gifhello_html_m1e8bc59e.gif












Выполнила:

учитель физики

Гущина Юлия Владимировна



Борисовка-2009

СОДЕРЖАНИЕ:


Введение


§ 1. Роль и место элективного курса в профильном обучении

старшеклассников

§ 2. Описание роли и места разрабатываемого элективного курса

при обучении физике, его цели, задачи, программа

§ 3. Содержание и методические рекомендации элективного курса

для старшеклассников «Физика элементарных частиц»


Заключение


Список используемой литературы

















Введение

Поиски путей оптимизации содержания учебных предметов, обеспечения его соответствия меняющимся целям образования могут привести к определению новых подходов структурирования содержания учебных предметов. Традиционный подход основывается на логике базовой науки. Другой подход может заключаться в отборе проблем, явлений, процессов, ситуаций, изучение которых соответствовало бы познавательным запросам учащихся. Такой подход может способствовать формированию учащихся как субъектов образовательной деятельности. С другой стороны, нельзя забывать о главной задаче российской образовательной политики – обеспечения современного качества образования на основе сохранения его фундаментальности и соответствия актуальным и перспективным потребностям личности, общества и государства. Таким образом, современная школа не должна отказываться от формирования знаний, умений и навыков, но считать приоритетным направлением деятельности – способствовать развитию школьников, научить его решать учебные и жизненные проблемы, научить учиться.

Концепция профильного обучения на старшей ступени общего образования одной из целей перехода к профильному обучению ставит создание условий для существенной дифференциации содержания обучения старшеклассников с широкими и гибкими возможностями построения школьниками индивидуальных образовательных программ. Следовательно, важнейшей частью обеспечения профильного обучения является создание элективных курсов.

Элективность – предоставление слушателям максимальной возможной самостоятельности выбора образовательных маршрутов – элективных курсов, изучение которых направлено на дальнейшую специализацию образования, или на профессиональную ориентацию учащихся в выбранной сфере деятельности, или просто на расширение познавательных интересов школьников, формирование их мировоззрения.

При изучении элективных курсов наиболее наглядно проявляется тенденция развития современного образования, заключающаяся в том, что усвоение предметного материала обучения из цели становится средством такого эмоционального, социального и интеллектуального развития ребенка, которое обеспечивает переход от обучения к самообразованию.

Можно отметить, что широкая область вопросов и проблем, связанных с формированием системы элективных курсов актуальна в условиях развития современного образования. Физика – важная, фундаментальная часть содержания естественно-научного образования. Элективный курс по физике в настоящих условиях часто пока единственная возможность донести в полной мере до учащихся многие современные актуальные составляющие физического знания, например по теме «Физика элементарных частиц».

Цель работы – рассмотреть роль и место элективных курсов в содержании современного физического образования, обосновать необходимость введения в школьный курс физики и построить программу элективного курса «Физика элементарных частиц» для старшеклассников и предложить методические рекомендации ее реализации.

Особенностью работы является разработка элективного курса по физике для старшеклассников в условиях профильной школы, отражающего мировоззренческую составляющую физической науки, которая является важным фактором при формировании естественно-научного мировоззрения школьников.

В работе рассматривается содержание выбранной темы с точки зрения современной физической науки, полученные знания по физике в вузе, знание приемов методической адаптации выбранного материала используются для его реализации в виде элективного курса для старшеклассников.





§ 1. Роль и место элективного курса в профильном обучении старшеклассников

Профильное обучение предполагает возможность выбора учащимися элективных курсов, наиболее полно отвечающих их интересам и требованиям их будущей области деятельности. Поэтому при проектировании элективных курсов необходимо исходить из потребностей учащихся.

При изучении элективных курсов наиболее наглядно проявляется тенденция развития современного образования, заключающаяся в том, что «усвоение предметного материала обучения из цели становится средством такого эмоционального, социального и интеллектуального развития ребенка, которое обеспечивает переход от обучения к самообразованию» [1].

Именно способность действовать самостоятельно – анализировать фактический материал, ставить собственные вопросы и пробовать давать на них свои ответы – вот едва ли не главная задача профильной школы. Но, поскольку, профильные курсы нагружены материалом, который нужно изучить («пройти»), необходимо учебное пространство относительной детской самостоятельности – место, где возможно остановиться, оглянуться, обсудить, высказать собственное мнение. Это место и есть пространство элективных курсов. Они поддерживают профильные курсы, но, в идеале, не добавляя, не увеличивая объема содержания, а давая новый взгляд на это содержание, помогая делать содержание профильных курсов «своим».

Элективные курсы занимают особое место в непрерывном образовании, а именно – в системах предпрофильной и профильной подготовки школьников, профессиональной подготовки студентов, в послевузовском образовании. Например, в системе предпрофильной подготовки учащихся элективные курсы носят преимущественно подготовительный характер, а в частности, служат для подготовки к успешной сдачи выпускных экзаменов и выбора профиля в старшей школе, а в дальнейшем и области профессиональной деятельности, после получения ими образования в высшей профессиональной школе (в вузе). Более того, элективные курсы должны помогать школьнику оценить свои возможности и сделать осознанный выбор своего последующего образовательного пути с учетом своих перспектив и возможностей в данной области [2].

Элективные курсы профильного обучения предоставляют большие возможности для формирования мировоззрения учащихся в условиях профильного обучения. Мировоззрение человека играет важную роль в его жизнедеятельности. Именно мировоззренческие взгляды лежат в основе определения доминирующих потребностей и мотивов личности, помогают сделать осознанный выбор в конкретных жизненных ситуациях на основе тех или иных личных убеждений. В основе мировоззрения человека лежат его философские знания о природе, обществе, человеке и процессе познания. Мировоззрение современного человека основывается на научных представлениях о мире, в котором он живет. Основой мировоззрения учащихся можно считать систему обобщенных, имеющих философское звучание знаний о природе и ее познании: материальность мира, диалектика природы, диалектико-материалистический характер процесса познания [1].

В соответствии с вышесказанным, содержание школьного естественнонаучного образования и особенно в условиях профильной школы, должно быть представлено во взаимосвязи и взаимодействии со всеми компонентами мировоззрения. К сожалению, сегодня мировоззренческая составляющая недостаточно представлена в содержании естественнонаучного образования: содержание учебных предметов физики, химии, биологии, астрономии сводятся преимущественно к изучению основ соответствующих наук и, в какой-то степени, их приложений. Элективные курсы, отражающие мировоззренческую составляющую естественных наук, – это, в основном, курсы межпредметного характера, интегрирующие знания учащихся по различным учебным предметам. Они позволят учащимся расширить рамки учебного предмета, ощутить взаимосвязи и закономерности природных явлений и процессов познания, будут способствовать формированию целостного представления о мире. Тематика элективных курсов мировоззренческого характера может быть весьма разнообразной [2]. Например, межпредметные курсы типа «Естествознание» могут проводиться в основной школе, с целью предпрофильной подготовки – оказание помощи учащимся в выборе профиля обучения в старших классах. В профильной школе такие курсы могут выполнять двоякую функцию:

- быть компенсирующим курсом для классов гуманитарного и социально-экономического профилей;

- быть обобщающим курсом для классов естественнонаучного профиля.

К элективным курсам предъявляются особые требования, направленные на активизацию самостоятельной деятельности учащихся, что реально возможно, поскольку эти курсы не связаны рамками образовательных стандартов и каким-либо экзаменационным материалом. Элективные курсы – новый элемент учебного плана, дополняющие содержание профиля, что позволяет удовлетворять разнообразные познавательные интересы школьников. Элективные курсы могут касаться любой тематики, как лежащей в пределах общеобразовательной программы, так и вне нее. Элективные курсы это новейший механизм актуализации и индивидуализации процесса обучения. С хорошо разработанной системой элективных курсов каждый ученик может получить образование с определенным желаемым уклоном в ту или иную область знаний.

В первую очередь элективные курсы – это занятия по выбору, позволяющие школьникам развить интерес к тому или иному предмету и определить свои профессиональные пристрастия.

Элективные курсы играют важную роль в системе профильного обучения на старшей ступени школы. Элективные курсы – обязательные курсы, которые учащиеся выбирают сами из имеющегося в учебном заведении «комплекта» и входящие в состав профиля обучения на старшей ступени школы. Выбор профильных и элективных курсов на основе базовых общеобразовательных предметов составит индивидуальную образовательную «траекторию» для каждого школьника [3].

В соответствии с одобренной Минобразованием России «Концепцией профильного обучения на старшей ступени общего образования» дифференциация содержания обучения в старших классах осуществляется на основе различных сочетаний курсов трех типов: базовых, профильных, элективных. Каждый из курсов этих трех типов вносит свой вклад в решение задач профильного обучения. Однако можно выделить круг задач, приоритетных для курсов каждого типа.

Базовые общеобразовательные курсы отражают обязательную для всех школьников инвариативную часть образования и направлены на завершение общеобразовательной подготовки обучающихся. Профильные курсы обеспечивают углубленное изучение отдельных предметов и ориентированы, в первую очередь, на подготовку выпускников школы к последующему профессиональному образованию. Профильные учебные предметы являются обязательными для учащихся, выбравших данный профиль обучения. Содержание указанных двух типов учебных предметов составляет федеральный компонент государственного стандарта общего образования. Достижение выпускниками уровня требований государственного образовательного стандарта по базовым общеобразовательным и профильным предметам определяется по результатам единого государственного экзамена. Элективные же курсы связаны, прежде всего, с удовлетворением индивидуальных образовательных интересов, потребностей и склонностей каждого школьника. Именно они по существу и являются важнейшим средством построения индивидуальных образовательных программ, т.к. в наибольшей степени связаны с выбором каждым школьником содержания образования в зависимости от его интересов, способностей, последующих жизненных планов. Элективные курсы – часть сложной композиции курсов для старшей школы [2]. Их роль, а также назначение, формы, способы организации и содержание не могут быть понятны и в полной мере реализованы, как нам кажется, вне общего контекста всего разнообразия курсов, среди которых должен найти свою образовательную траекторию старшеклассник.

Если базовые курсы школьник выбирает, когда понимает, что данный учебный предмет не связан с будущим образованием и профессией, то курсы, составляющие профиль, он выбирает по противоположной причине: старшеклассника привлекает содержание данного профиля, хотя, возможно, его предметно-познавательному интересу еще предстоит «созреть». Тем более еще далеко впереди профессиональное самоопределение. Элективные курсы как бы «компенсируют» во многом достаточно ограниченные возможности базовых и профильных курсов в удовлетворении разнообразных образовательных потребностей старшеклассников. Эта роль элективных курсов в системе профильного обучения определяет широкий спектр их функций и задач.

Элективные курсы выполняют следующие функции:

  • углубление, дополнение содержания профильного учебного предмета;

  • наращивание, развитие содержания одного из базовых учебных предметов;

  • удовлетворение разнообразных познавательных потребностей учащихся в выбранной ими предметной области и за рамками выбранного ими предмета;

  • мотивация профессионального интереса к той или иной сфере человеческой деятельности.

Таким образом, одни из них могут выступать в роли «надстройки», дополнения содержания профильного курса. В этом случае такой дополненный профильный курс становится в полной мере углубленным, а школа (класс), в котором он изучается, превращается в традиционную спецшколу с углубленным изучением отдельных учебных предметов. Другой тип элективных курсов может развивать содержание одного из базисных курсов, изучение которого в данной школе (классе) осуществляется на минимальном общеобразовательном уровне. Это позволяет интересующимся школьникам удовлетворить свои познавательные потребности и получить дополнительную подготовку, например, для сдачи ЕГЭ по этому предмету на профильном уровне. Третий тип элективных курсов направлен на удовлетворение познавательных интересов отдельных школьников в областях деятельности человека как бы выходящих за рамки выбранного им профиля.

Элективные курсы по физике можно разделить на несколько групп:

1) элективные курсы повышенного уровня, направленные на углубленное изучение физики, имеющие как тематическое, так и временное согласование с профильным курсом физики. Выбор такого курса позволит изучить физику на углубленном уровне.

2) элективные спецкурсы, в которых углубленно изучаются отдельные разделы профильного курса физики. Следовательно, выбранная тема изучается более глубоко, чем при выборе курса повышенного уровня.

3) элективные спецкурсы, в которых углубленно изучаются отдельные разделы основного курса, не входящие в обязательную программу курса физики;

4) прикладные элективные курсы, цель которых знакомство учащихся с важнейшими путями и методами применения знаний по физике на практике, развитие интереса учащихся к современной технике и производству;

5) элективные курсы изучения физических методов познания природы;

6) элективные курсы по истории физики и астрономии;

7) элективные курсы по решению задач, в том числе составлению и решению задач на основе эксперимента.

Задачи элективных курсов:

1. Развивают содержание базовых курсов, изучение которых осуществляется на минимальном общеобразовательном уровне.

2. Дополняют содержания определенного профильного курса, благодаря чему профильный курс становится в полной мере углубленным.

3. Удовлетворяют познавательные интересы отдельных школьников в областях деятельности человека, как бы выходящих за рамки школьного обучения, т.н. элективные курсы, носящие «внепредметный» или «надпредметный» характер.

4. Формируют у школьников некоторые элементарные знания и умения для успешного продвижения на рынке труда, т.н. элективные курсы профессиональной ориентации.

5. Способствуют социальной адаптации учащихся к объективным требованиям современной жизни. Данные элективные курсы прагматической направленности формируют актуальные знания и умения, необходимые в повседневной практической жизни человека.

6. Развивают у учащихся умения познавать, умения учиться, умения приобретать, организовывать и применять знания на практике, т.е. элективные курсы гносеологической, «собственно ученической» направленности.

Критерии оценки программ элективных курсов: актуальность содержания, соответствие общим целям образования; мотивационный потенциал; диагностичность и процессуальность поставленных целей; соответствие содержания поставленным целям; системность содержания; использование дифференцированного подхода; использование адекватных содержанию и психолого-педагогическим особенностям всех субъектов образовательного процесса педагогических технологий; практическая направленность; контролируемость программы; реалистичность программы с точки зрения времени; выдержанность дидактической структуры программы.

Оценивая возможность и педагогическую целесообразность введения тех или иных элективных курсов следует помнить и о таких важных их задачах, как формирование при их изучении умений и способов деятельности для решения практически важных задач, продолжение профориентационной работы, осознание возможностей и способов реализации выбранного жизненного пути и т.д.

Элективные курсы реализуются в школе за счет времени, отводимого на компонент образовательного учреждения. Вводя в школьное образование элективные курсы необходимо учитывать, что речь идет не только об их программах и учебных пособиях, но и о всей методической системе обучения этим курсам в целом. Ведь профильное обучение – это не только дифференцирование содержания образования, но, как правило, и по-другому построенный учебный процесс. Элективные курсы как наиболее дифференцированная, вариативная часть школьного образования потребует новых решений в их организации. Именно поэтому в примерных учебных планах отдельных профилей в рамках времени, отводимого на элективные курсы, предусмотрены часы в 10-11 классах на организацию учебных практик, проектов, исследовательской деятельности. Формы контроля: творческие работы различной направленности (уроки, занятия, исследовательские мастерские, проекты, конференции, зачеты). Эти формы обучения и контроля, наряду с развитием самостоятельной учебной деятельности обучающихся, применением новых методов обучения (например, дистанционного обучения, учебных деловых игр и т.д.), станут важным фактором успешного проведения занятий по элективным курсам [2].

Еще один вид элективных курсов – элективные курсы по предметам, не входящим в базисный учебный план. Это курсы, посвященные психологическим, социальным, психологическим культурологическим, искусствоведческим проблемам.

Элективные курсы, хотя и различаются целями и содержанием, но во всех случаях они должны соответствовать запросам учащихся, которые их выбирают. В связи с этим появляется возможность на примере учебных пособий по элективным курсам отработать условия реализации мотивационной функции учебника.

Ожидания учащихся в большинстве случаев будут связаны с достижением некоторых метапредметных результатов (например, с освоением способов анализа информации, способов конструирования сообщения, способов совместной деятельности, навыков решения проблем и т.д.). В учебниках по элективным курсам возможно и весьма желательно использовать аппарат обращения к внешкольным источникам информации (включая компьютерные сети) и к образовательному опыту, приобретенному вне рамок школы (дополнительное образование, самообразование, социально-творческая деятельность). При проведении элективных курсов проще использовать новые технические возможности, в частности, электронные учебные пособия. Это обусловлено меньшей наполняемостью групп и большей общностью интересов школьников. В настоящее время имеется достаточно большое количество весьма качественных CD – дисков, создаются электронные библиотеки, разрабатывается методика использования электронных материалов как на уроках, так и в процессе самообразования [2].

Возможно также создание учебных пособий по элективным курсам в виде набора модулей, что позволило бы определять содержание программы по этим курсам с участием учащихся. Такими модулями могут быть элективные спецкурсы, рассчитанные на 17-34 часа. Это позволит в течение учебного года глубоко изучить 2-4 темы дополнительно к профильному курсу. Такой вариант изучения профильного и элективного курса позволит сочетать системность знаний по предмету с глубоким изучением отдельных тем курса, выбранных самими учениками.

Важным направлением развития системы элективных курсов является адаптация наиболее удачных существующих курсов по выбору в различных странах мира к условиям России. С этой целью необходимо изучить опыт проведения элективных курсов в развитых странах и отобрать курсы, получившие широкое распространение. Полезно также опираться на 30-летний опыт существования системы факультативных занятий в СССР. Было создано более 100 программ разных факультативных курсов и, хотя не все из них получили широкое распространение в школах страны, среди них было много достойных курсов, обеспеченных учебными пособиями для учащихся и методическими пособиями для учителей.

Оценивая возможность и педагогическую целесообразность введения тех или иных элективных курсов следует помнить и о таких важных их задачах, как формирование при их изучении умений и способов деятельности для решения практически важных задач, продолжение профориентационной работы, осознание возможностей и способов реализации выбранного жизненного пути и т.д.

Элективные курсы могут быть построены и на самых разных основаниях. Разных по содержанию – оно может быть предельно широким или, напротив, «точечным»; по типу работы, которая может быть организована в процессе их изучения, – от дублирующих привычные методы обучения до совершенно нетрадиционных. Первое кажется неприемлемым, но кто знает, возможно, традиционные методы и будут иметь успех, если они позволят действительно сформировать предметные знания.

Элективные курсы могут быть построены монографически – на одной, но широчайшим образом представленной проблеме. Могут быть и информационно-ознакомительные – обо всем понемногу. Могут быть межпредметными или, напротив, посвящены узкой предметной проблематике, лишь обозначенной в профильном курсе.

Психологическим содержанием учебной работы в старшей школе становится сложный дизайн образовательной траектории. Предпочтительно является самостоятельно выстроенная (при консультативной помощи педагога-супервизора) индивидуальная образовательная траектория. Фактически список возможных базовых, профильных и элективных курсов составляет своеобразный образовательный ландшафт, по которому ученику предстоит пройти своей собственной дорогой.

Условием возможности подобной самостоятельной работы, самостоятельного пути является разнообразие учебных книг самого разного содержания. В качестве учебной литературы по элективным курсам могут быть использованы также учебные пособия по факультативным курсам, для кружковой работы, а также научно-популярная литература, справочные издания.

Ясно, что и роль учителя меняется. Теперь он не «держатель» всего возможного знания, а проводник по сложному пути вопросов и ответов. Он собеседник, советчик, эксперт. Конечно, он и контролер, и «указчик». Но хотелось бы, чтобы эти роли в сложной работе педагога были вторыми и даже – десятыми.


§2. Описание роли и места разрабатываемого элективного курса при обучении физике, его цели, задачи, программа

В конце изучения курса физики стоит тема «Элементарные частицы». На эту тему обычно остается очень мало времени, но это очень важная тема для формирования мировоззрения человека. Так как после открытия элементарных частиц и их превращений на первый план единой картины мира выступило единство в строении материи. В основе этого единства лежит материальность всех элементарных частиц. Различные элементарные частицы – это различные конкретные формы существования материи. В данном курсе речь идет о первичных, неразложимых далее частицах, из которых построена вся материя. Поэтому целесообразно предложить данный курс учащимся для наилучшего овладения знаниями по элементарным частицам.

Курс рассчитан на учащихся 16-17 лет и учитывает возрастные особенности школьников. На преподавание курса отводится 16 часов учебного плана, по 1 часу в 2 недели. Программа является вариативной частью базисного учебного плана.

Целью настоящего курса является рассказать об элементарных частицах так, чтобы мог понять человек, окончивший или оканчивающий среднюю школу и активно интересующийся физикой.

Задачи курса:

  • расширить информационно-смысловое поле ребенка;

  • создать условия для развития воображения, логического мышления учащихся;

  • способствовать объединению процессов учебного и научного познания;

  • помочь учащимся обнаружить в окружающих явлениях новые смыслы;

  • способствовать укреплению положительной мотивации к учению через создание ситуаций успеха;

  • создать условия для овладения учащимися новой методики работы с текстом учебника, любым учебным текстом;

Курс направлен на развитие у учащихся навыков:

1. Познавательной деятельности:

  • определять структуру объекта познания, поиска и выделения значимых и функциональных связей и отношений между частями целого;

  • самостоятельно выполнять различные творческие задания, самостоятельно и мотивированно организовывать свою познавательную деятельность;

2. Информационно-коммуникационной деятельности:

  • передавать содержание информации адекватно поставленной цели;

  • использовать мультимедийные ресурсы и компьютерные технологии для обработки, передачи, систематизации информации, создавать презентации;

  • участвовать в дискуссии, следовать этическим нормам и правилам ведения диалога.

3. Рефлексивной деятельности:

  • оценивать свою деятельность, предвидеть возможные результаты своих действий, учитывать мнения других людей при определении собственной позиции и самооценки;

  • осуществлять осознанный выбор путей продолжения образования или будущей профессиональной деятельности.

Материал занятий подобран так, чтобы максимально удовлетворить естественное стремление подростков к знаниям и самостоятельной познавательной деятельности, не скованной жесткими рамками обязательного стандарта обучения.

Курс построен так, чтобы способствовать саморазвитию ученика, активизирует его творческое и образное мышление, развивает инициативу, интуицию, работоспособность, умение давать самооценку своей работе, осуществлять самоанализ, осознанный выбор, оценивать свои объективные достижения.

Содержание программы:

Тема 1. Вводное лекционное занятие.

Тема 2. Что такое элементарная частица.

Тема 3. Урок-семинар «История открытия элементарных частиц».

Тема 4. Развитие теории элементарных частиц.

Тема 5. Классификация элементарных частиц.

Тема 6. Лептоны.

Тема 7. Мезоны.

Тема 8. Барионы.

Тема 9. Урок-викторина «Путешествие в прошлое».

Тема 10. Античастицы.

Тема 11. Превращение элементарных частиц.

Тема 12. Распады элементарных частиц.

Тема 13. Взаимодействие элементарных частиц.

Тема 14. Методы наблюдения и регистрации элементарных частиц: камера Вильсона.

Тема 15. Методы наблюдения и регистрации элементарных частиц: счетчики.

Тема 16. Итоговый урок.

Ожидаемые образовательные результаты курса:

  • успешная самореализация школьников;

  • умение решать исследовательские задачи, представлять полученные результаты;

  • опыт дискуссии, проектирования, работы в коллективе;

  • умение искать, отбирать и оценивать информацию, систематизировать знания;

  • возможность обоснованного выбора профессиональной ориентации.


§ 2. Содержание и методические рекомендации элективного курса для старшеклассников «Физика элементарных частиц»

Урок 1. Вводное лекционное занятие.

Цель: познакомить учащихся с элементарными частицами.

В настоящее время хорошо известно, что свойства веществ могут зависеть не только от того, какие атомы объединены в молекулы, но и от расположения молекул или атомов в пространстве. Классические примеры такой зависимости – графит, имеющий кубическую структуру расположения атомов углерода в пространстве, и алмаз, имеющий тетрагональную структуру расположения атомов того же углерода. Как известно, куб можно деформировать, не меняя длины его ребер, в то время как тетраэдр – абсолютно жесткая фигура. Соответственно, графит – мягкий, пластичный материал, а алмаз – сверхпрочный.

Физика элементарных частиц изучает мельчайшие частицы, из которых построен окружающий нас мир и мы сами. Цель этого изучения – определить внутреннюю структуру этих частиц, исследовать процессы, в которых они участвуют, и установить законы, которые управляют течением этих процессов.

В современной физике термин элементарные частицы употребляется не в своем обычном значении чего-то первичного, неразложимого на более простое, а для наименования большой группы мельчайших субъядерных частиц. В эту группу входят протон, нейтрон, электрон, фотон, π-мезон, мюон, нейтрино нескольких типов, так называемые странные частицы (К-мезоны, гипероны), очарованные частицы, промежуточные векторные бозоны и т.д. – всего к настоящему времени известно более 350 частиц, в основном нестабильных [6].

Большинство перечисленных частиц не удовлетворяет обычному определению элементарности, поскольку по современным представлениям они сами являются составными системами. Объединяющий их признак заключается в том, что они представляют форму материи, не ассоциированной в ядра и атомы [7].

Урок 2. Что такое элементарная частица

Цель: познакомить учащихся с миром элементарных частиц.

На протяжении нескольких тысячелетий пытливый человеческий ум волновал вопрос: «Из чего сделан мир?» С тех пор как древние греки все существующее попытались свести к четырем “стихиям” (воздух, вода, земля и огонь), немало различных картин мира сменили друг друга. Однако вера в то, что физический мир можно построить из небольшого числа некоторых первичных сущностей, или «элементов», никогда не покидала людей…

В слове «элементарно», по замечанию Корбена и де Бенедетти, заключена восхитительная двусмысленность. Оно может означать или то, что понимается сразу, или же нечто настолько фундаментальное, что оно никем пока вообще не понято. Именно в последнем смысле сейчас и называют субатомные частицы элементарными.

Элементарными частицами называются такие микрообъекты, которые невозможно расщепить на составные части.

Поначалу, впрочем, казалось все просто: это не допускающие дальнейшего дробления простейшие крупицы материи. Открытие каждой новой частицы составляло и составляет сейчас выдающийся триумф науки. Но все чаще к очередному триумфу начала примешиваться доля беспокойства. Слишком уж часто случались эти триумфы. Число частиц перевалило за тридцать. Неужели все они элементарны? Среди них ведь встречаются и такие, как мюон, которые и по сей день кажутся непонятным капризом природы. Без них мир наш, казалось, мог бы спокойно обойтись.

Поскольку молекулы, атомы и ядра (за исключением ядра атома водорода) можно подвергнуть расщеплению на составные части, они к элементарным частицам не относятся [8].

Сказанное, однако, не означает, что элементарные частицы не могут состоять из каких-то других, еще более «мелких», образований. Более того, большинство из них имеет как раз сложное строение. Но составные части этих частиц удерживаются такими силами, что разорвать соответствующие связи, согласно современным представлениям, принципиально невозможно.

Урок 3. Семинар «История открытия элементарных частиц».

Цель: узнать больше об элементарных частицах, познакомить учащихся с учеными, открывшими эти частицы.

Можно попросить учащихся к данному уроку подготовить небольшие сообщения об истории открытия элементарных частиц. План сообщений дается учителем, а каждое сообщение длится не более 5 минут. В конце урока при подведении итогов дается понятие элементарной частицы.

Примерный план:

  1. Кратко рассказать об ученом, открывшим элементарную частицу.

  2. Рассказать, как была открыта данная частица.

  3. Дать краткую характеристику данной частицы [9, 10, 11, 12, 13].

Учащиеся готовят презентации.

Урок 4. Развитие теории элементарных частиц.

Цель: поставить проблему классификации элементарных частиц.

Частиц, называемых элементарными, стало так много, что возникли серьезные сомнения в их элементарности. Появилась гипотеза о том, что все частицы построены из трех фундаментальных частиц. Первая модель подобного рода была предложена японским физиком С. Сакатой. Однако схема Сакаты оказалась неприменимой в области сильных взаимодействий.

Когда количество известных элементарных частиц достигло нескольких десятков, а затем многих сотен, возникла проблема классификации частиц – разделения их на группы, объединенные общими свойствами. Самой простой была идея расположения частиц в порядке возрастания массы и выделения родственных групп, подобно тому, как это было сделано с химическими элементами. Эта идея привела к определенному успеху.

Урок 3. Классификация элементарных частиц

Цель: рассмотреть классификацию элементарных частиц.

Частицы разделились на три группы (см. табл. 1.).



Таблица 1. Классификация Элементарных частиц.

Элементарные частицы

Наименование

частицы

Символы

частицы

и античастицы

Масса

в массах

электрона

Спин,

ħ

Стабильность или

нестабильность

Фотон

ɤ

0

1

Стабилен

Лептоны

Электронное нейтрино

νе

hello_html_7495465e.gif

0

½

Стабильно

Мюонное нейтрино

νμ

hello_html_5d8a91fd.gif

0

½

Стабильно

Таонное нейтрино

ντ

hello_html_m7010448d.gif

0

½

Стабильно

Электрон

е-

е+

1

½

Стабилен

Мюон

μ-

μ+

207

½

Нестабилен

Таон

τ-

τ+

3492

½

Нестабилен

Андроны

Мезоны

Пионы

π0

264

0

Нестабилен

Каоны




Эта-ноль-мезон

π+

К+

К0

π-

К-

К0

273

966

974

1074

0

0

0

0

Нестабилен

Нестабилен

Нестабилен

Нестабилен

η0

Барионы

Нуклоны

Протон

Нейтрон

Гипероны

Ламбда-гиперон

Сигма-гипероны




Кси-гипероны


Омега-минус-гиперон


p

n


Ʌ0

Σ+

Σ0

Σ-


Ξ0

Ξ-

Ω-


hello_html_7fabe4a9.gif

hello_html_m2676e9b6.gif


hello_html_m83a542d.gif

hello_html_m25fc48d7.gif

hello_html_m7d6fd7f7.gif

hello_html_m41492cf2.gif

hello_html_65178615.gif

hello_html_1e5e72fb.gif

hello_html_m6209e11a.gif


1836

1839


2183

2328

2334

2343

2573

2586

3273


½

½


½

½

½

½

½

½

3/2



Стабилен

Нестабилен


Нестабилен

Нестабилен

Нестабилен

Нестабилен

Нестабилен

Нестабилен

Нестабилен

В первой группе находится только одна частица – фотон с нулевой массой. Во вторую группу входят шесть частиц – электрон e и электронное нейтрино νе, мюон μ и мюонное нейтрино νμ, таон τ и таонное нейтрино ντ. Частицы этой группы назвали лептонами (от греч. leptos – легкий). Массы всех лептонов, кроме одного, таона, меньше масс всех остальных элементарных частиц.

Все остальные частицы назвали адронами (от греч. hadros – большой, сильный). Адроны, в свою очередь, делятся на две группы частиц – мезоны и барионы. Отличительной особенностью всех адронов является их сложный состав и способность к сильному взаимодействию, чем, собственно говоря, и обусловлено их название. Никакие другие частица (кроме кварков, которые и образуют адроны) в сильном взаимодействии участвовать не могут. Класс адронов самый многочисленный (более 300 частиц, если считать и античастицы).

Из того факта, что у одной из частиц, отнесенных к группе лептонов, масса больше, чем у многих адронов, следует, что основным признаком для деления элементарных частиц на группы является не их масса, а какие-то другие свойства. Эти свойства определяются способностью к фундаментальным взаимодействиям различного вида.

Таблица 2. Взаимодействия лептонов, адронов и промежуточных базонов, W±,Z° и глюонов G.


Грав.

Электром.

Сильное

Слабое

Электросл.

Лептоны

+

+

+

+

Адроны

+

+

+

+

+

γ

+

+

+

W±,

+

+

+

+

G

+

+

В таблице 2 знак + означает, что частицы участвуют во взаимодействии, указанном в верхней строке, знак — означает, что не участвует. Нейтральный Z°- бозон мог бы взаимодействовать электромагнитно, если бы он имел магнитный момент. Фотон, реальный и тем более виртуальный, может переходить в адроны, hello_html_4e12e4ac.gif и т.д., и таким опосредованным образом имеет также сильное (и слабое) взаимодействие. В таблицу включено также электрослабое взаимодействие, которое объединяет электромагнитное и слабое взаимодействия согласно теории Вайнберга - Салама.

Для объяснения бета-распада немецкий физик Вольфганг Паули в 1931 г. выдвинул гипотезу о существовании в природе еще одной элементарной частицы, названной нейтрино.

Гипотеза Паули о существовании частицы нейтрино была подтверждена экспериментально в 1953 г. Количество элементарных частиц, в число которых был включен и фотон, увеличилось до пяти: электрон, протон, нейтрон, нейтрино, фотон. Однако этим история открытия элементарных частиц не закончилась.

Урок 6. Лептоны.

Цель: рассмотреть подробнее один из классов элементарных частиц.

Класс делится на три группы. Первая группа готовит доклады о лептонах, вторая группа – о мезонах, а третья – о барионах. В каждой группе готовятся доклады про несколько частиц из данной группы частиц. Учащиеся находят интересные факты из существования частиц, готовят портреты ученых, занимавшихся изучением данных частиц. Все это проходит при использовании презентаций, созданных докладчиками. В конце урока подводятся итоги и выявляется лучшая группа. Лучшей группой будет считаться та, у которой был интересный доклад, которая нашла наиболее интересные сведения, наиболее интересно смогла рассказать про свои частицы [9, 12, 14].

Урок 7. Мезоны.

Цель: рассмотреть подробнее один из классов элементарных частиц.

На этом уроке выступает вторая группа.

Урок 8. Барионы.

Цель: рассмотреть подробнее один из классов элементарных частиц.

На этом уроке выступает третья группа.

Урок 9. Урок-викторина «Путешествие в прошлое».

Цель: Познакомить учащихся с интересными фактами из жизни ученых, открывшими элементарные частицы.

Несколько учащихся готовят небольшие доклады об ученых, открывших элементарные частицы. План докладов предлагается учителем, а доклад длится 5-7 минут [9, 11, 12].

Примерный план доклада:

  1. Биография ученого.

  2. Какие или какая частица была открыта, дата.

  3. Где используется это открытие.

Свои доклады учащиеся сопровождают презентацией.

Урок 10. Античастицы

Цель: познакомить учащихся с античастицами.

Соображения симметрии приводят к неизбежному выводу о том, что у каждой элементарной частицы существует “двойник” – античастица, которая отличается от частицы только знаком некоторых характеристик взаимодействий (например, электрического заряда, магнитного момента, лептонного и барионного зарядов). У некоторых частиц, в частности у фотона, античастица совпадает с самой частицей. Такие частицы называют истинно нейтральными.

В 1928 г. английский физик Поль Дирак при решении задачи о движении электрона со скоростью, близкой к скорости света, пришел к выводу о возможности существования в природе частицы с такой же массой, какой обладает электрон, но с положительным электрическим зарядом. Такой вывод он сделал на основании рассмотрения релятивистского уравнения

hello_html_m539b5186.gifhello_html_25e9122.gifhello_html_25e9122.gif,

связывающего массу, импульс и энергию частицы. Из этого уравнения следует:

hello_html_m4965228e.gifhello_html_mb396490.gifhello_html_mb396490.gif,

т. е. существуют две области значений энергии электрона с данным импульсом р, разделенные промежутком hello_html_1fc54b9c.gifhello_html_714e7149.gifhello_html_714e7149.gif. Электрон с отрицательным значением энергии, по первоначальным представлениям Дирака, должен был обладать отрицательной массой и приобретать ускорение, направленное противоположно направлению действующей силы. Затем Дирак показал, что состояниям с отрицательными значениями энергии могут соответствовать частица с нормальной массой, но с положительным электрическим зарядом. Позитрон представляет собой как бы античастицу электрона [15].

Существуют и другие античастицы. В настоящее время получены антипротон, антидейтрон и антигелий. При встрече со своими частицами (протоном, гелием и т.д.) античастицы попарно исчезают (аннигилируют), рождая фотоны большей энергии.

Существует также и антинейтрон. Возможность существования более тяжелых античастиц, чем антинейтрон и антипротон, не вызывает сомнений – для их получения нужны только более энергичные фотоны.

Нейтрино имеет античастицу. При этом оказывается, что при превращении нейтрона в протон в действительности вылетает именно антинейтрино, но это различие не всегда учитывается [16].

Урок 11. Превращение элементарных частиц

Цель: рассмотреть на уроке превращения элементарных частиц.

В атмосферном воздухе на уровне моря в результате воздействия ионизирующих излучений от естественных радиоактивных изотопов в среднем образуется 8 – 10 пар ионов в 1 см3 за 1 с. Естественно было бы предположить, что по мере удаления от поверхности Земли ионизация воздуха будет уменьшаться. Однако оказалось, что при подъеме ионизационной камере на воздушном шаре интенсивность регистрируемой ею ионизации сначала несколько уменьшается, а затем быстро растет. На высоте 9 км она примерно в 10 раз превышает интенсивность ионизации на уровне моря. На основании этих опытов было высказано предположение, что ионизация в верхних слоях атмосферы вызывается излучением, приходящим из космического пространства. Это излучение было названо космическим излучением или космическими лучами.

При вторжении в земную атмосферу частица первичного космического излучения сталкивается с ядром одного из атомов воздуха и вызывает его расщепление. При этом возникают вторичные частицы, обладающие высокой энергией, - протоны, нейтроны, альфа-частицы и многие короткоживущие элементарные частицы.

При встрече частицы со своей античастицей происходит их аннигиляция. Например, при аннигиляции электрона и позитрона они превращаются в два, три или несколько γ-квантов. Один γ-квант излучиться не может, так как это несовместимо с законами сохранения. При аннигиляции тяжелых частиц и античастиц возникают не столько γ-кванты, сколько другие легкие частицы, например π-мезоны при аннигиляции протона и антипротона. Наряду с аннигиляцией, при достаточно большой энергии возможен и обратный процесс рождения пары частица-античастица.

Одним из наиболее фундаментальных свойств элементарных частиц является их взаимопревращаемость: образующиеся в результате различных взаимодействий частица не входят в состав исходных частиц, а рождаются непосредственно в процессах их соударений или распадов. В микромире ничего подобного не происходит, и если бы вдруг кто-то увидел, как в результате столкновения двух автомобилей сами автомобили исчезли, а на их месте появились два новеньким мотоцикла и осел в придачу, то это показалось бы чудом [17]. Между тем в микромире подобные чудеса происходят постоянно!

Все процессы с элементарными частицами, включая их распады, протекают через последовательность актов поглощения и испускания, в которых непременно выполняются законы сохранения.

Урок 12. Превращения элементарных частиц.

Цель: познакомить учащихся с распадом и реакцией рождения частиц.

Несколько учащихся готовят доклады по предложенному учителем плану. В конце урока можно провести викторину по изученному материалу на 10 минут. Класс делится на две группы. Докладчики выступают в роли жюри [12, 15, 17].

Вопросы для викторины:

  1. На какие две группы можно разделить все превращения элементарных частиц?

  2. Какими являются наибольшее число элементарных частиц?

  3. Приведите пример распада.

  4. Приведите пример рождения частиц.

  5. Почему нейтрино может пролетать через громадную толщу вещества, не взаимодействуя с атомами?

Все превращения, происходящие в мире элементарных частиц, можно разделить на две большие группы: распады частиц и реакции рождения частиц.

  1. Распады частиц.

Подавляющее большинство элементарных частиц являются нестабильными и, просуществовав некоторое время (обычно доли секунды), распадаются на более легкие частицы:

hello_html_50979c7e.gifhello_html_42602586.gifhello_html_42602586.gif

Термин “распад” не следует понимать буквально: образующиеся на месте старой новые частицы нельзя считать ее составными частями; они рождаются в момент “распада” (а точнее – исчезновения) исходной частицы.

Примерами распадов частиц могут служить бета-распад нейрона (со средним временем жизни τ ≈ 15 мин):

hello_html_158f1a5f.gifhello_html_11cbf431.gifhello_html_11cbf431.gif,

а также превращение пиона (со средним временем жизни hello_html_m4c379d08.gifhello_html_m534e1e69.gifhello_html_m534e1e69.gif ) в антимюон и мюонное нейтрино:

hello_html_1f504bcb.gifhello_html_72d38093.gifhello_html_72d38093.gif.

  1. Реакции рождения частиц.

В этих реакциях происходит неупругое столкновение частиц, в результате которого рождается несколько новых частиц:

hello_html_7f1343f2.gifhello_html_7f1343f2.gif.

Примером подобного превращения может служить реакция, в которой впервые был получен антипротон:

hello_html_1a3c5bc2.gifhello_html_1a3c5bc2.gif.

Порог этой реакции (т. е. минимальная кинетическая энергия налетающей частицы, при которой реакция становится энергетически возможной) достаточно высок (5,6 ГэВ). Именно поэтому осуществить ее удалось лишь после того, как в Беркли (США) был запущен протонный ускоритель с энергией 6 ГэВ (1955 г.). До этого получать частицы с такой энергией не умели.

Теория предсказала существование еще одной частицы – нейтрино, не обладающей массой покоя с нулевым зарядом. Нейтрино образуется при распаде нейтрона на протон и электрон, появляется и в ряде других реакций. Так как оно лишено заряда и имеет нулевую массу, то взаимодействие с ядрами весьма маловероятно, нейтрино может пролетать через громадную толщу вещества, не взаимодействуя с атомами. Поэтому непосредственно его наблюдение и очень трудная задача, которая однако, была успешно решена.

Процессы с участием различных элементарных частиц сильно различаются по интенсивности протекания, т. е. по характерным временам и энергиям. В соответствии с этим взаимодействия, в которых они участвуют, феноменологически подразделяют на сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное. Сильное взаимодействие приводит к наиболее прочной связи элементарных частиц; именно оно обусловливает связь протонов и нейтронов в атомных ядрах.

Урок 13. Взаимодействие элементарных частиц.

Цель: познакомить учащихся с электромагнитным взаимодействием элементарных частиц.

Электромагнитное взаимодействие ответственно за связь атомных электронов с ядрами и связь атомов в молекулах и конденсированных средах. Между элементарными частицами это взаимодействие осуществляется через электромагнитное поле; для его существования наличие электрического заряда у частицы не обязательно. Например, не обладающий элементарным зарядом нейтрон имеет магнитный момент и участвует в электромагнитном взаимодействии.

Слабое взаимодействие проявляется в сравнительно медленно протекающих процессах распада некоторых элементарных частиц и атомных ядер. Например, благодаря слабому взаимодействию свободный нейтрон распадается на протон, электрон и электронное антинейтрино. Несмотря на сравнительно малую интенсивность и короткодействие, слабое взаимодействие играет очень важную роль в устройстве Вселенной. Например, если бы удалось «выключить» слабое взаимодействие, то погасло бы Солнце, так как был бы невозможен процесс превращения протона в нейтрон, позитрон и нейтрино, в результате которого четыре протона в конечном счете синтезируются в ядро 2Не. Этот процесс служит источником энергии Солнца и большинства звезд.

Все без исключения частицы участвуют в гравитационном взаимодействии, которое, однако, на субатомных расстояниях порядка 10-13 см и меньше не играет практически никакой роли.

В зависимости от способности к участию в тех или иных видах взаимодействий все элементарные частицы, за исключением фотона, разбиваются на две основные группы: адроны и лептоны. Адроны наряду с электромагнитным и слабым взаимодействием участвуют в сильном взаимодействии. Лептоны участвуют только в электромагнитном и слабом взаимодействиях [18].

Относительная роль разных видов взаимодействий (сильного, электромагнитного, слабого) в процессах с элементарными частицами зависит от энергии частиц. Поэтому деление взаимодействий на виды в зависимости от интенсивности процессов надежно осуществляется только при не слишком высоких энергиях. В современной физике растет уверенность, что все взаимодействия в природе тесно связаны между собой и по существу являются различными проявлениями некоторого единого поля. Объединение всех взаимодействий остается пока нерешенной задачей физической теории.

Очень важным этапом на этом пути стал успех в создании теории, объединившей электромагнитное и слабое взаимодействия в единое так называемое электрослабое взаимодействие. В этой новой теории электромагнитное поле и поле слабого взаимодействия рассматриваются как разные компоненты одного поля, в котором наряду с квантом электромагнитного поля фотоном участвуют три новых частицы – промежуточные векторные бозоны W+, W-, Z°. Необходимость существования этих частиц вытекает в новой теории из аналогии с электромагнитным взаимодействием, где электрический заряд играет двойную роль: с одной стороны, он является сохраняющейся величиной, определяющей само существование взаимодействия, а с другой стороны – источником электромагнитного поля, кванты которого осуществляют взаимодействие между заряженными частицами. Будучи аналогичными фотону, новые частицы все же резко отличаются от него наличием заряда и массы.

Электрический заряд у W+-бозона такой же, как и у протона, у W- как у электрона, a Z0-бозон электрически нейтрален. Новая теория не только предсказала существование этих частиц, но и позволила выразить их массы через известные из опыта константы, характеризующие электромагнитное и слабое взаимодействия при низких энергиях. Они оказались равными mw+ = mw- ≈ 81 ГэВ и mZ ≈ 92 ГэВ. Большая масса этих частиц (примерно в 100 раз больше, чем у протона) не давала возможности обнаружить их и исследовать экспериментально, пока не было достаточно мощных ускорителей. В 1983 г. в Женеве на ускорителе, где происходили столкновения протонов и антипротонов во встречных пучках с энергией 270 ГэВ в каждом пучке, все три частицы были открыты. Их массы оказались в блестящем согласии с теоретически предсказанными значениями.

О механизме фундаментальных взаимодействий. Идея о том, что в мире элементарных частиц взаимодействие осуществляется посредством обмена квантами какого-либо поля, родилась в физике еще в 30-х годах XX века, когда Юкава предположил, что сильное взаимодействие между нуклонами обязано своим происхождением гипотетическим частицам, получившим название мезонов. Массу этих частиц можно оценить с помощью соотношения неопределенностей. Неопределенность ΔЕ значения энергии ядра при испускании некоторой частицы (мезона) массы m порядка энергии этой частицы: ΔЕ = 2. Эта неопределенность в значении энергии существует в течение времени Δt пролета мезона внутри ядра, которое дается отношением размера ядра R к скорости частицы v = p/m: Δt Rm/p.

Урок 14. Методы наблюдения и регистрации элементарных частиц: камера Вильсона.

Цель: рассмотреть методы наблюдения и регистрации элементарных частиц, в частности при помощи камеры Вильсона.

Существование двойника электрона – позитрона – было предсказано теоретически английским физиком П. Дираком в 1921 г.

Одновременно он предсказал, что при встрече позитрона с электроном обе частицы должны исчезнуть, породив фотоны большой энергии. Может протекать и обратный процесс – рождение электронно-позитронной пары, например, при столкновении фотона достаточно большой энергии (его масса должна быть больше суммы масс покоя рождающихся частиц) с ядром [8].

Рис. 2. Трек позитрона в камере

Вильсона в магнитном поле

Спустя два года позитрон был обнаружен с помощью камеры Вильсона, помещенной в магнитное поле. Направление искривления трека частицы указывало знак ее заряда. По радиусу кривизны и энергии частицы было определено отношение ее заряда к массе. Оно оказалось по модулю таким же, как и у электрона. Была сделана фотография, доказывающая существование позитрона (см. Рис. 2.). Частица двигалась снизу вверх и, пройдя свинцовую пластинку, потеряла часть своей энергии. Из-за этого кривизна траектории увеличилась. hello_html_m5713a61.jpghello_html_m2df62969.jpg

Рис. 3. Треки электрон-позитронной пары в магнитном поле.

Процесс рождения пары электрон – позитрон γ-квантом в свинцовой пластине виден на фотографии (см. Рис. 3.). В камере Вильсона, находящейся в магнитном поле, пара оставляет характерный след в виде двурогой вилки [14].

Урок 15. Методы наблюдения и регистрации элементарных частиц: счетчики.

Цель: познакомить учащихся с еще одним способом.

Если заряды одинаковы, то становится возможным разделить частицы по величинам их масс. Для этой цели служит прибор, который носит название масс-спектрографа. Он широко применяется для химического анализа.hello_html_m61ea451b.jpg

Рис. 4. Масс-спектрограф.

Схема этого прибора показана на рис. 4. Идея его заключается в следующем. В электрическое поле конденсатора поступают частицы с разными значениями скоростей. Выделим мысленно группу частиц с одинаковым отношением e/m. Поток этих частиц попадает в электрическое поле и расщепляется: быстрые частицы отклонятся в электрическом поле меньше, медленные – больше. Веер этих частиц поступает теперь в магнитное поле, перпендикулярное чертежу. Оно включено так, чтобы отклонять частицы в противоположную сторону. И здесь быстрые частицы будут отклоняться меньше, а медленные – больше. Отсюда следует, что в какой-то точке, лежащей за пределами поля, выделенный нами мысленно пучок одинаковых частиц опять соберется в одну точку – сфокусируется.

Частицы с иным значением e/m также соберутся в точку, но в другую. Расчет показывает, что фокусы для всех e/m расположатся весьма близко к некоторой прямой. Если вдоль этой прямой расположить фотографическую пластинку, то частицы каждого сорта дадут знать о себе отдельной линией.

С помощью масс-спектрографа были открыты изотопы. Честь открытия изотопов принадлежит Дж. Томсону. В 1912 г., изучая отклонение пучка ионов неона в электрическом и магнитном полях, этот исследователь обратил внимание на то, что пучок расщепляется на две части.

В hello_html_6f352454.gifдвадцатых годах масс-спектрограф приобрел современные черты и началось изучение изотопического состава всех элементов. Все без исключения элементы представляют собой смесь изотопов [10].

Урок 16. Итоговый урок.

На этом уроке подводятся итоги. В конце урока можно провести небольшой тест или проверочную работу по изученному материалу. Можно предложить учащимся какое-нибудь творческое задание, например, составить кроссворд на тему «Элементарные частицы».







Заключение

Элективные курсы профильного обучения предоставляют большие возможности для формирования мировоззрения учащихся в условиях современной системы образования. Систематизируя и анализируя использованную при написании работы литературу, было установлено, что:

  • элективные курсы связаны, прежде всего, с удовлетворением индивидуальных образовательных интересов, потребностей и склонностей каждого школьника;

  • элективные курсы как бы «компенсируют» во многом достаточно ограниченные возможности базовых и профильных курсов;

  • элективные курсы, хотя и различаются целями и содержанием, но во всех случаях они должны соответствовать запросам учащихся, которые их выбирают;

  • элективные курсы являются средством повышения качества образования.

В данной работе мы построили программу элективного курса для старшеклассников «Физика элементарных частиц», рассмотрев огромный физический материал, связанный с понятием элементарных частиц, основы их классификации, историю открытия элементарных частиц. Данный курс разработан на основе требований к элективным курсам, использованы традиционные и нетрадиционные формы уроков. Наш курс отражает мировоззренческую составляющую физической науки, которая является важным фактором при формировании естественно-научного мировоззрения школьников. В работе мы рассмотрели содержание выбранной темы с точки зрения современной физической науки, полученные знания по физике в вузе, знание приемов методической адаптации выбранного материала используются для его реализации в виде элективного курса для старшеклассников.

Поставленные цели и задачи в ходе работы были выполнены.




Список используемой литературы

  1. Шаронова П. В. Методика формирования научного мировоззрения учащихся при обучении физике: Учебное пособие по спецкурсу для студентов педвузов. - М.: МП «MAP», 1994. - 183 с.

  2. Сборник научных трудов аспирантов и соискателей. Часть 1. Липецк: ЛГПУ, 2004. – 281 с.

  3. Клеветова Т.В. Формирование у старшеклассников мотивации достижения в процессе изучения физики: Автореф. канд. пед. наук. Волгоград, 2004- 24 с.

  4. Окунь Л.Б. Элементарное введение в физику элементарных частиц. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. – 126 с.

  5. Белонучкин В.Е. и др. Основы физики. Курс общей физики: Учебн. В 2 т. Т. 2. Квантовая и статическая физика / Под ред. Ю.М. Ципенюка. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2001. – 504 с.

  6. Касьянов В.А. Физика. 11 кл.: Учебн. Для общеобразоват. Учреждений. – 3-е изд., дораб. – М.: Дрофа, 2003. – 416с.

  7. Мякишев Г.Я. Физика: Учеб. для 11 кл. общеобразоват. учреждений / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев. – 12-е изд. – М.: Просвещение, 2004. – 336с.

  8. Физика: Учеб. для 11 кл. с углубл. изучением физики / А.Т. Глазунов, О.Ф. Кабардин, А.Н. Малинин и др.; Под ред. А.А. Пинского, О.Ф. Кабардина. – 8-е изд., перераб. и доп. – М.: Просвещение, 2005. – 448 с.

  9. Храмов Ю.А. Физики: Биографический справочник. – М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1983. – 400 с.

  10. Китайгородский А.И. Фотоны и ядра. – М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1979. – 208с.

  11. Энциклопедический словарь юного физика / Сост. В.А.Чулнов. — М.: Педагогика, 1974.

  12. Интерактивный курс “Физика, 7-11 классы”. Физикон, 2005.

  13. Суорц Кл.Э. Необыкновенная физика обыкновенных явлений: Пер. с англ. В 2-х т. Т. 2. – М.: Наука. Гл. ред. Физ.-мат. Лит., 1987. – 384 с.

  14. Ширков Д.В. и др. Физика микромира. – М.: СОВЕТСКАЯ ИНЦИКЛОПЕДИЯ, 1980. – 528 с.

  15. Бутиков Е.И. и др. ФИЗИКА: Учеб. пособие: В 3 кн. Кн. 3. Строение и свойства вещества. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. – 336 с.

  16. Громов С.В. Физика: оптика. Тепловые явления. Строение и свойства вещества: учеб. для 11 кл. общеобразоват. учреждений / С.В. Громов; под ред. Н.В. Шароновой. – 6-е изд. – М.: Просвещение, 2005. – 287 с.

  17. Григорьев В.И., Мякишев Г.Я. Силы в природе. – М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1983. – 416с.

  18. Хрестоматия по физике: Учеб. пособие для учащихся / Сост.: А.С. Енохович, О.Ф. Кабардин, Ю.А. Коварский и др.; под ред. Б.И. Спасского. – М.: Просвещение, 1982. – 223с.






Самые низкие цены на курсы переподготовки

Специально для учителей, воспитателей и других работников системы образования действуют 50% скидки при обучении на курсах профессиональной переподготовки.

После окончания обучения выдаётся диплом о профессиональной переподготовке установленного образца с присвоением квалификации (признаётся при прохождении аттестации по всей России).

Обучение проходит заочно прямо на сайте проекта "Инфоурок", но в дипломе форма обучения не указывается.

Начало обучения ближайшей группы: 27 сентября. Оплата возможна в беспроцентную рассрочку (10% в начале обучения и 90% в конце обучения)!

Подайте заявку на интересующий Вас курс сейчас: https://infourok.ru

Общая информация

Номер материала: ДВ-106824

Похожие материалы

2017 год объявлен годом экологии и особо охраняемых природных территорий в Российской Федерации. Министерство образования и науки рекомендует в 2017/2018 учебном году включать в программы воспитания и социализации образовательные события, приуроченные к году экологии.

Учителям 1-11 классов и воспитателям дошкольных ОУ вместе с ребятами рекомендуем принять участие в международном конкурсе «Законы экологии», приуроченном к году экологии. Участники конкурса проверят свои знания правил поведения на природе, узнают интересные факты о животных и растениях, занесённых в Красную книгу России. Все ученики будут награждены красочными наградными материалами, а учителя получат бесплатные свидетельства о подготовке участников и призёров международного конкурса.

Конкурс "Законы экологии"