Методическая разработка по физике: «Семейные династии учёных-физиков»

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Югорский государственный университет»

СУРГУТСКИЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИКУМ

(филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения

высшего образования «Югорский государственный университет»

СНТ (филиал) ФГБОУ ВО «ЮГУ»

             Методическая разработка по физике:

             «Семейные династии учёных-физиков»

                                      Сургут 2018

 Семейные династии учёных физиков.

Цель : 

§  Расширить круг знаний и представлений учащихся о семейных династиях учёных физиков и об истории их открытий.

§  Нравственное воспитание обучающихся на примере жизни, научной деятельности  ученых - физиков.

§  Повышение интереса учащихся к физике как одному из предметов естественно-научного цикла.

Оборудование и приборы: Компьютер,  мультимедийный  экран; презентация.

Ход классного часа:

1.Объявление темы, цели классного часа и вступительное слово (кл. руководитель):

2. Выступление студентов:

§   Династия Мандельштамов,

§  Династия Кюри,

§  Династия Бернулли,

§  Династия Беккерелей,

§  Династия Капиц. 

3. Заключительное слово: кл. руководитель).

Пояснительная записка:

1.Объявление темы, цели к и вступительное слово :

Династия  в переводе с греческого означает "господство". Первыми династиями были семьи царей и императоров - члены семьи сменяли друг друга на престоле по праву наследования.

Сегодня слово династия имеет и другое, не "монархическое" значение. В современном мире "династией" принято назвать людей, происходящих из одной семьи, которые продолжают дела своих родителей, идут по их стопам в профессии.   Династия передает багаж знаний, которые позволяют приобрести многие хорошие качества.

Любая профессия требует от человека упорства, настойчивости и знаний.  И только передача этих знаний, обогащающих каждым поколением, создают династию.

Династии появляются в семьях, люди которых увлечены своей профессией. Если  дома постоянно обсуждают профессиональные вопросы, приходят в гости коллеги, то, естественно, дети тоже  захотят для себя такую же увлекательную профессию.

Давайте с вами, как положено перед любой работой, немного «разомнёмся» и настроимся на усвоение новой информации, а кто-то возможно даже дополнит услышанное сегодня новыми фактами. Для этого предлагаю провести экскурс в историческое прошлое.

Вам необходимо определить фамилию учёного по 5 подсказкам.

Задание 1. (Ньютон)

1.Этот английский учёный уже в 24 года сделал свои открытия в физике и математике.

2.Он получил должность смотрителя Монетного двора в Великобритании в 1695 г.

З.В 26 лет стал профессором.

4.Он обосновал 3 закона механики.

5.Сушествует легенда о том, что благодаря яблоку он открыл физический закон.

Задание 2.(Архимед)

1. Он был первым учёным, работавшим на войну и ставшим жертвой войны.

2. Его изобретения весьма популярны

З. С его главным открытием мы сталкиваемся, принимая ванну.

4. Он говорил: «Дайте мне точку опоры и я переверну весь мир!»

5. после сделанного открытия, он закричал: «Эврика».

         Кто может дополнить к услышанной информации, знаниями, полученными в школе, или прочитанной дома литературе, или с Интернет – ресурсов?

Семейные династии ученых-физиков

Для нас интереснее и ближе Семейные династии ученых-физиков. Сама династия не наделяет автоматически поколение качествами, которые присущи той, или иной профессии.

Одарённость, передающаяся по наследству, из поколения в поколение - явление достаточно редкое.  Говорят, что природа,  потратившись на гения, отдыхает на детях. И тем не менее факты из истории науки показывают, что существует и передача одаренности  по наследству, и  ее развитие в семейной среде. 

В истории физики  известны семейные династии ученых:  Мандельштамов, Кюри, Бернулли, Беккерелей, Капиц. 

2.Выступление студентов.

1 выступающий. Семейная  династия  Мандельштамов

Леонид Исаакович Мандельштам родился в семье врача Исаака Григорьевича Мандельштама.   Получил образование в Страсбургском университете, работал в Москве. Профессор Московского государственного университета. Практически заново создал физико-математический факультет, который многое потерял в 1911 году. Научные труды Мандельштама относятся главным образом к оптике, теории колебаний и радиофизике. Получил и исследовал в лабораторных условиях и в спектрах солнечных вспышек спектры высокоионизированных атомов. Изучил условия ионизации и возбуждения атомов и ионов в плазме, уширения и сдвига спектральных линий. Впервые измерил температуру молнии и разработал гидродинамическую теорию искрового разряда.

Всесторонне изучил рентгеновское излучение Солнца, установил, что оно имеет в основном термическую природу и состоит из квазипостоянной и медленно изменяющейся компонент. Мандельштам  в 1942 получил  Сталинскую  премию. Степень доктора натуральной физики Страсбургского университета (1902) российский и советский физик, один из основателей отечественной научной школы радиофизики.

В 1925 году преподавать физику в Московский государственный университет был приглашен крупный ученый, известный физик — Леонид Исаакович Мандельштам. Вскоре начались знаменитые мандельштамовские семинары. Сам Леонид Исаакович был блестящим лектором и докладчиком. Ученик его пишет в своих воспоминаниях: «Его лекции и доклады захватывали аудиторию, заставляли забывать обо всем на свете и переживать услышанное.  Его «оружием»  было  замечательное уменье поразить слушателей, задеть их за живое, зажечь интерес и заставить увидеть вопросы там, где, казалось бы, все уже ясно в силу сказанного ранее». Его сын  Мандельштам Сергей Леонидович  пошёл по стопам отца. Он работал в области атомной спектроскопии, советский физик, член-корреспондент АН СССР, основатель и первый директор Института спектроскопии Академии Наук  CCСР.   

2 выступающий. Семейная династия Кюри

Три поколения великих ученых-физиков. Три  Нобелевских премии получили члены одной семьи.  Вклад этой семьи в науку очень велик. Пьер Кюри и Мария Складовская-Кюри занимались исследованием радиоактивности. Ирен Жолио-Кюри и Фредерик Жолио-Кюри открыли явление искусственной радиоактивности. Первое поколение – это Пьер и Мария.  

Дочь многодетного польского учителя физики Владислава Склодовского Мария стала директором Института радия, профессором Сорбонны, двукратным лауреатом Нобелевской премии и совершила настоящий переворот в мировой науке. Но прежде ей довелось испытать унизительную нищету, голод, пройти через многие лишения.

В 1894 году она встретила Пьера Кюри.  Французский физик Пьер Кюри родился в Париже. Он был младшим из двух сыновей врача Эжена Кюри. Шестнадцати лет от роду, Пьер получил ученую степень бакалавра Парижского университета Сорбонны. Два года спустя он получил степень лиценциата - эквивалентную степени магистра физических наук. Вместе с братом Жаком Кюри открыл пьезоэлектричество в 1880—1881 гг.

Вместе с женой Пьер в 1898 году открыл полоний и paдий, исследовал радиоактивное излучение и ввел в научный обиход термин "радиоактивность". Кюри одними из первых поняли, что радий может применяться и в медицинских целях.

Супруги  стали признанными учеными с мировыми именами, с  этого времени интересы супругов Кюри как исследователей слились настолько полно, что даже в своих лабораторных записях они всегда употребляли местоимение «мы».  У них родились 2 дочери. 

2 поколение -  Ирен и Фредерик Жолио – Кюри

         Старшая дочь Кюри, Ирен  в 1926 г.  вышла замуж за Фредерико Жолио, и с тех пор соединились имена и судьбы двух ученых, они объединили свои фамилии  ЖОЛИО – КЮРИ.

Фредерик Жолио родился в Париже  в семье бывшего солдата Парижской Комунны Анри Жолио. В годы учебы Фредерик проявлял большой интерес к химии, физике, механике. Выдающийся французский физик, один из крупнейших ученых в области физики атомного ядра, видный прогрессивный общественный деятель. Фредерик  был членом одиннадцати иностранных академий и почетным доктором девяти университетов. Фредерик Жолио-Кюри был также президентом Всемирного Совета Мира.

Продолжая работу Мари и Пьера Кюри, супруги  Жолио -Кюри открыли явление искусственной радиоактивности   и в 1935 г.Фредерику и Ирен  Жолио-Кюри  была присуждена совместная Нобелевская премия. Умерли  Ирэн и Фредерик Жолио-Кюри  от лучевой болезни. У Ирэн и Фредерика было двое детей - дочь Элен и сын - Пьер.

Элен с отличием окончила Школу физики,  выпускником которой когда-то был отец, и посвятила себя ядерной физике. Пьер избрал биологию, в которой его особенно заинтересовала «химическая» проблема фотосинтеза.

Элен в настоящее время является профессором ядерной физики в Институте ядерной физики в Парижском университете.

Она является председателем коллегии, выдающей награды Марии Кюри, приз вручается выдающимся европейским исследователям.

В ее роду 4 лауреата Нобелевской премии.

3 выступающий. Семейная династия Бернулли

Три поколения Бернулли  оставили заметный след в истории точных наук, дали  8 крупных математиков и физиков, из которых наиболее известны Якоб, Иоганн, Даниил и Якоб II. Среди академиков Петербургской Академии наук – пятеро представителей семьи Бернулли.  Иога́нн Берну́лли  (1667-1748)— швейцарский математик  и механик, самый знаменитый представитель семейства Бернулли, младший брат Якоба Бернулли, отец  Даниила Бернулли. 

Дании́л Берну́лли  (08.02.1700 - 17.03.1782)  выдающийся швейцарский физик-универсал и математик, сын Иоганна Бернулли. Отец Даниила хотел сделать его коммерсантом и дважды делал неудачную попытку поместить его на должность приказчика, но Даниил добился возможности следовать своему влечению к науке.   Окончил Базельский университет.  В 1725 г. Даниилу  пришло приглашение из России поступить на службу в только что созданную Петром  I Петербургскую академию, где он пробыл 7 лет  и вернулся в Базель, где профессором анатомии и ботаники, а затем философии и физики.

Наука была единственной страстью Даниила Бернулли. Возможно, поэтому он не был женат.  Из-за занятий наукой у него были натянутые отношения с отцом, с которым они все время вели споры о приоритете. Отец и сын независимо занимались одними и теми же проблемами и занимались успешно. Об этом  свидетельствует один факт. В 1732 г. Парижская академия наук объявила конкурс на тему "О взаимном наклонении планет". Две работы из поступивших на конкурс были признаны лучшими, и премию было решено разделить между их авторами. Когда вскрыли конверты с девизами, то оказалось, что эти авторы - отец и сын Бернулли. Даниил Бернулли был очень добрым человеком. Он жертвовал университету, в котором преподавал, крупные суммы денег, построил дешевую гостиницу для путешествующих студентов, помогал нуждающимся. Он был чужд зависти и радовался научным достижениям, полученными другими. Научный авторитет Даниила Бернулли был очень высок. Даниил Бернулли был первым, кто высказал суждение о том, что давление газа обусловлено тепловым движением молекул. В гидродинамике Даниил Бернулли дал уравнение установившегося движения идеальной несжимаемой жидкости. Оно выражает собой закон сохранения энергии. Уравнение Бернулли позволяет понять многие явления гидромеханики и аэромеханики. Оно используется при расчете различных трубопроводов, насосов и расходомеров, исследовании процессов фильтрации и т.п.  Придал  магнитам подковообразную форму.Даниил Бернулли  академик и иностранный почётный член  Петербургской академии наук, член Академий: Болонской , Берлинской , Парижской, а также Лондонского королевского общества . Лауреат многочисленных премий и призов в конкурсах. В честь Якоба и Иоганна Бернулли назван кратер Bernoulli на Луне.

4 выступающий. Семейная династия Беккерелей

Пример династии Беккерелей уникален.

Родоначальником династии был Антуан Сезар Беккерель (1788–1879). До 27 лет он служил в армии и был участником Испанской войны, развязанной Наполеоном, а затем всецело посвятил себя науке, возглавив кафедру физики в Парижском музее естественной истории. Антуан Сезар был членом Парижской академии наук, а затем и ее президентом.

Уйдя в отставку, посвятил себя научным трудам. Занимался вопросами фосфоресценции, флуоресценции, термоэлектричества, теории гальванических элементов, магнитных свойств и электропроводности вещества. В 1829 изобрел слабополяризующийся гальванический элемент.  Сыграл огромную роль в становлении своего сына и внука как ученых.

Его сын, французский физик Александр Эдмон Беккерель (1820–1891) продолжил дело вначале в качестве ассистента, а затем в должности директора Музея естественной истории. Он проводил исследования в тех же направлениях, что и отец, перед авторитетом которого глубоко преклонялся. Как и отец, он был членом Парижской академии наук и ее президентом. Являлся членом Шведской королевской академии наук и иностранным членом Лондонского королевского общества.

Известные достижения: Цветное фотографирование  солнечного спектра. Опыты Беккереля интересны как первые попытки фотографирования с сохранением натуральных цветов.

Но подлинный триумф династии пришелся на долю Антуана Анри Беккереля (1852–1908), который продолжил дело отца и деда. Наряду с работами по магнитооптике и спектроскопии он также интересовался явлением фосфоресценции.

Труд его отца - "Свет, его причины и действия" - стал настольной книгой у сына.

Из сравнения магнитных свойств кислорода и озона Беккерель пришел к выводу, что последний обладает более ярко выраженными магнитными свойствами, чем кислород. 

Вместе с отцом Анри провел многочисленные опыты по измерению температуры магмы.  Первое в мире сообщение о существовании радиоактивности было сделано Беккерелем. Это открытие можно отнести к числу наиболее выдающихся открытий современной науки. Именно благодаря ему, человек смог значительно углубить свои познания в области структуры и свойств материи, понять закономерности многих процессов во Вселенной, решить проблему овладения ядерной энергией.

В 1896 году, когда были пасмурные дни, Беккерель прячет приготовленную к эксперименту фотопластинку с солью в стол. Между лепешкой соли и фотопластинкой на этот раз он положил маленький медный крестик, чтобы проверить, пройдут ли сквозь него рентгеновские лучи.

Когда он вынул из ящика ту самую фотопластинку, на которой несколько дней пролежали крестик и соль, на всякий случай проявил ее. Каково же было его удивление, когда он увидел на проявленной фотопластинке четкое изображение и крестика, и лепешки с солью! Значит, солнце и флуоресценция здесь ни при чем? Как первоклассный исследователь, Беккерель не поколебался подвергнуть серьезному испытанию свою теорию и начал исследовать действие солей урана на пластинку в темноте. Так обнаружилось, и это Беккерель доказал последовательными опытами, что уран и его соединение непрерывно излучают без ослабления лучи, действующие на фотографическую пластинку и, как показал Беккерель, способные также разряжать электроскоп, то есть создавать ионизацию. Открытие это вызвало сенсацию. Особенно поражала способность урана излучать спонтанно, без всякого внешнего воздействия.

Правда, Беккерелю пришлось «поплатиться» за свое открытие. Как-то для публичной лекции Беккерелю понадобилось радиоактивное вещество, он взял его у супругов Кюри и пробирку положил в жилетный карман. Прочтя лекцию, он вернул владельцам радиоактивный препарат, а на следующий день обнаружил на теле под жилетным карманом покраснение кожи в форме пробирки. Беккерель рассказывает об этом Пьеру Кюри, тот ставит на себе опыт: в течение десяти часов носит привязанную к предплечью пробирку с радием. Через несколько дней у него тоже наблюдается покраснение, перешедшее затем в тяжелейшую язву, от которой он страдал в течение двух месяцев. Так впервые было открыто биологическое действие радиоактивности.

В честь Беккереля названа единица измерения активности радиоактивных изотопов. Все эти выдающиеся достижения не остались незамеченными. Беккерель был избран в Лондонское королевское общество, Парижская академия наук присудила ему все имевшиеся знаки отличия. За открытие явления естественной радиоактивности Беккерель в 1903 году был удостоен Нобелевской премии.

Имена Беккерелей вписаны в историю мировой науки золотыми буквами.

А первооткрывателя явления радиоактивности, называют гением.

5 выступающий. Семейная династия Капиц

Пётр Леони́дович Капи́ца ( 1894 -  1984) — советский физик. Академик АН СССР. Родился в Санкт-Петербургской губернии, видный организатор науки. Основатель Института физических проблем, директором которого оставался вплоть до последних дней жизни. Один из основателей Московского физико-технического института. Лауреат Нобелевской премии по физике за открытие явления сверхтекучести жидкого гелия, ввёл в научный обиход термин «сверхтекучесть». Известен также работами в области физики низких температур, изучении сверхсильных магнитных полей и удержания высокотемпературной плазмы. Разработал высокопроизводительную промышленную установку для ожижения газов (турбодетандер). С 1921 по 1934 год работал в Кембридже под руководством Резерфорда. В 1934 году во время гостевого визита был насильно оставлен в СССР.

В  Кембриджской  лаборатории молодой советский учёный быстро заслуживает уважение коллег и руководства благодаря таланту инженера и экспериментатора. Работы в области сверхсильных магнитных полей приносят ему широкую известность в научных кругах.

В 1925 году Капица — заместитель директора Кавендишской лаборатории по магнитным исследованиям.  Через 4 года его избрали членом Лондонского Королевского общества. А через год  Совет Королевского общества принимает решение о выделении 15 000 фунтов стерлингов на строительство в Кембридже специальной лаборатории для Капицы, где Капица избирается Мессельским профессором Королевского общества.

Премьер-министр страны Стэнли Болдуин так  отметил русского ученого: «Мы счастливы, что у нас директором лаборатории работает профессор Капица, так блестяще сочетающий в своём лице и физика, и инженера. Мы убеждены, что под его умелым руководством новая лаборатория внесёт свой вклад в познание процессов природы».

         В 1934 год  Капица при возвращении  на Родину, в качестве условия потребовал перевезти Мондовскую лабораторию, в которой он работал. Капица проводит  наблюдения, которые  привели к мысли, что шаровая молния — тоже явление, создаваемое высокочастотными колебаниями, возникающими в грозовых облаках после обычной молнии. Таким образом подводилась энергия, необходимая для поддержания продолжительного свечения шаровой молнии. Эта гипотеза была опубликована в 1955 г. Через несколько лет у нас появилась возможность возобновить эти опыты.

Вплоть до последних дней жизни Капица сохранял интерес к научной деятельности, продолжал работать в лаборатории и оставался на посту директора Института Физических проблем. 

П. Л. Капи́ца занимался физикой сильных магнитных полей а  еще - физикой низких температур. Он разрабатывал  новые холодильные машины и установки, он  использовал весь свой талант физика и инженера.  Сегодня же холодильное оборудование стало таким привычным, такой неотъемлемой частью нашей жизни, что даже представить трудно то время, когда этого оборудования не было.

После смерти учёного его супруга организовала в его доме музей. В свободное время  Пётр Леонидович увлекался шахматами. Во время работы в Англии выигрывал первенство графства Кембридж  по шахматам. Любил мастерить домашнюю утварь и мебель в собственной мастерской. Ремонтировал старинные часы.

Его  сыновья  – Андрей  Петрович  и Сергей  Петрович  так же стал видными учеными. 

Серге́й Петро́вич Капи́ца ( 1928- 2012) советский учёный-физик, телеведущий,  главный редактор журнала «В мире науки» вице-президент РАЕН. Вёл научно-популярную телепрограмму «Очевидное — невероятное».

Андре́й Петро́вич Капи́ца ( 1931—2011) 

советский географ и геоморфолог, заслуженный профессор Московского университета. Совершил одно из последних географических открытий XX века. После обработки результатов Первой советской антарктической экспедиции 1955—1957 годов выдвинул гипотезу о существовании огромного подлёдного озера под станцией «Восток». Позже эта гипотеза подтвердилась. Участник  четырёх антарктических экспедиций. Награжден в 1971 году  Гос.  премии СССР за участие в создании «Атласа Антарктики».

Заключение (кл.руководитель): Вклад этих людей в мировую науку невозможно переоценить. Династия, это не призвание, не профессия, это имя, это имидж семьи, ее знамя.  Быть похожим на родителей, это значит взять от них все самое ценное,  развивать, улучшать, совершенствовать и приумножать этот багаж, и передавать его своим детям.

 История науки – это всегда история великих личностей.