ЭлементыЭлементы большой науки
Жизнь в науке. Дневники
Главная / Дневники / Панаиоти Николай Николаевич / Запись

ПЛАН ПО СТО

panaioty
18.05.2006
10:42
Наука и мировоззрение консервативны. Человеческая история свидетельствует, что революции редко приводят к существенному изменению положения в лучшую сторону, поэтому весьма рискованны. Часто результат бывает прямо противоположным ожидаемому. Поэтому я за эволюционный путь и в обучении тоже.
Цель – сформировать у детей готовность воспринимать идеи и методы современной науки на примере СТО. Заставить сомневаться в истинности представлений, основанных только на жизненном опыте и мнении окружающих. Главное при этом не создавать ложных убеждений, вроде – «на самом деле движется не Солнце, а Земля». Ни в коем случае не начинать делать их профессионалами в той или другой области физики. Этому они будут учиться после третьего курса.
План примерно следующий.
1. Показать, что свойства тела зависят от выбора системы отсчета. Скорость, как свойство тела зависит от выбора СО.
2. Неинерциальные и инерциальные СО.
3. Зависимость направления веса от выбора СО.
4. Законы Ньютона. Второй закон в виде двух форм. Школьной и ньютоновской.
5. Импульс – свойство, зависящее от выбора СО
6. Энергия, как свойство системы, которое можно изменить. Может быть положительной и отрицательной. Определяется с точностью до константы.
7. Электромагнитное поле. Изменение напряженности электрического и индукции магнитного поля при переходе из одной СО в другую.
8. Существует только то, что можно измерить.
9. Экспериментальное обнаружение отсутствия аддитивности массы. Дефект масс. Изменение энергии пропорционально изменению массы. Преимущества ньютоновской формы с учетом изменения массы.
10. Постулаты СТО.
11. Измерение длины и промежутков времени. Относительность этих величин.
12. Формула сложения скоростей.
13. Классика, как предельный переход при константе «с» стремящейся к бесконечности.
14. Зависимость изменения импульса не только от действующей силы, но и от скорости. Иллюстрация этой зависимости по Эйнштейну. Продольная и поперечная масса.
15. Взаимосвязь импульса и энергии. Сохранение модуля 4-вектора. (Без строгих определений).
16. Свойства фотона.
17. Изменение формы закона тяготения.
18. Модели описывающие мир, и область их успешной работы.

Это ни в коем случае не план одной главы. Начало в 7 классе, окончание в 9.



Ответить предыдущая | следующая

КОММЕНТАРИИ:

18.05.2006 13:32#
rykov
План по СТО
19.05.2006 19:52#
rykov
План по СТО
http://www.inauka.ru/blogs/article62844/print.html

1.Общий постулат о постоянстве скорости света в ОТО и в СТО. Нет ни одного физического опыта, подтверждающего этот постулат. Есть интерпретация некоторых наблюдаемых явлений в космосе, которая имеет "двойной стандарт".
Отклонение луча света Солнцем. По ОТО это искривление пространства или замедление времени у поверхности. Свет транслируется структурой вакуума (эфира) и коэффициент преломления волны равен отношению скорости света вне влияния Солнца и вблизи его поверхности. Искривление пространства - математическое понятие, коэффициент преломления - физическое. Структура вакуума космоса, в которой только и может распространяться свет, понятие не математическое , а физическое.

2.Общий постулат о постоянстве скорости света в ОТО и в СТО требует изменения времени. Так формула для длины волны света в зависимости от скорости и частоты излучения L=c/f. Ясно, если с=const, то должна изменяться частота излучения (изменение времени). На тяжёлой звезде замедление времени приводит к изменению спектра её излучения и наблюдаем "красное" смещение. Но если от гравитации зависит скорость света (пункт 1!), то скорость света уменьшается и эффект "красного" смещения объясняется уменьшением скорости сs вблизи звезды. Вдали от действия гравитации скорость с>cs и мы видим "красное" смещение.
Двойной стандарт есть и у "чёрной" дыры: либо время замедляется до нуля при постоянной скорости света, либо скорость света уменьшается до нуля при нормальном течении мирового времени.
18.05.2006 16:57#
dims
План по СТО
> 14. Зависимость изменения импульса не только от действующей силы, но и от скорости. Иллюстрация этой зависимости по Эйнштейну. Продольная и поперечная масса.

Нет никакой продольной и поперечной [релятивистской] массы. Различие соотношений между силой и ускорением в продольном и поперечном направлении проистекает из-за разного характера её изменения. Делать из этого вывод, что массы различаются можно только в предположении, что масса есть отношение силы к ускорению, но это неверно даже в классической механике, если масса меняется.

Например, если вы толкаете гружёную тележку из которой равномерно выспается груз, то соотношение между прилагаемой вами силой и ускорением тележки будет НЕ РАВНО массе тележки даже в мгновенном смысле.

Это будет происходить потому, что тележка будет ускоряться из-за двух причин:

1) от действия вашей силы
2) от того, что она облегчается, а импульс должен сохраняться

18.05.2006 18:30#
spark
План по СТО
Осторожно выскажу сомнение в том, что школьники 8 или 9 класса уже "доросли" до основ СТО (даже если это школьники спецклассов). Но это не значит, что я уверен, что они не доросли; я просто таких экспериментов не проводил.

На мой взгляд, такой эксперимент может быть успешным, если (1) преподаватель сам знает СТО далеко за пределами того, что будет излагаться, и (2) он уже опробовал такого типа курс на более подготовленных школьниках (например, выпускной класс). Опять же, я не знаю Вашей подготовки, поэтому ничего категорического заявлять не буду.

По поводу пунктов хочу посоветовать напирать не на теорию, а на задачки, причем задачки -- не на расчеты, а на понимание, решая которые (с помощью одноклассников или учителя), ученик сам "открывает" для себя все логические хитросплетения. Такие задачки есть, как в до-СТОшной, так и в СТОшной части.

Конкретные замечания к пунктам.

Пункт 7, на мой взгляд, будет очень трудным для школьников. Непонятно также, зачем он нужен в таком изложении.

Пункт 8, вообще говоря, в современной физике неверен. Смелость создателей квантовой механики заключалась, кроме прочего, в том, что было объявлено, что в теории можно оперировать и с "ненаблюдаемыми" величинами. Главное, чтоб наблюдаемые получались в согласии с экспериментом. Так что вопрос этот очень тонкий.

Как уже сказал Дмитрий, продольные/поперечные массы лучше не трогать. Если Вы все же так хотите их ввести, то не забудьте обговорить и "промежуточные" случаи, когда сила действует наискосок, а ускорение получается не параллельно силе.

Свойства фотона можно, конечно, рассказать, но это тоже тонкий момент, потому что надо уметь отвечать на множество хитрых вопросов (начиная с вопроса "Что такое фотон?"). Кроме того, тут уже начинается квантовая механика.

Пункт 17 мне не совсем понятен.
18.05.2006 18:49#
voix
План по СТО
> Пункт 7, на мой взгляд, будет очень трудным для школьников. Непонятно также, зачем он нужен в таком изложении.

Электромагнитное поле обязательно нужно упомянуть при изложении СТО.
Может здесь расказать о красном смещении фотонов?
18.05.2006 19:09#
spark
План по СТО
При более полном изложении более подготовленному школьнику/студенту ЭМ поле, конечно, упомянуть надо. Хотя бы на уровне взаимопреобразования электрического и магнитного полей и двух инвариантов. Но для этого надо уже понимать термины "напряженность электрического поля", "напряженность магнитного поля" и вообще знать что-то существенное про магнитное поле. 8 класс -- это, на мой взгляд, рановато.

А есть ограничиться лишь механикой теории относительности, то можно с ЭМ полями не заморачиваться.

Красное смещение, на мой взгляд, можно рассказать и без полей, на основании одной лишь кинематики и изменении частоты периодического процесса, наблюдаемого из разных СО.

18.05.2006 23:26#
panaioty
План по СТО
Моя задача - раскачать мышление человека.
Пункт 7. Предлагаю рассмотреть причины экспериментально регистрируемого возникновения зарядов на концах крыльев самолета, летящего в однородном магнитном поле. Сначала в СО, где самолет летит, потом там, где покоится.
Индукционный ток при движении магнита и при движении катушки.
19.05.2006 06:30#
evgueni
План по СТО
Если взять Задачник по физике под редакцией Савченко (основной учебник по физике в ФМШ при НГУ) то там можно увидеть набор задач и по СТО:

14.1 Постоянство скорости света. Сложение скоростей.

14.2 Заземление времени, сокращение размеров тел в движущихся системах. Преобразование Лоренца.

14.3 Преобразование электрического и магнитного полей.

14.4 Движение релятивиских частиц в электрическом и магнитном полях.

14.5 Закон сохранения массы и импульса

IMHO 14.3, 14.4 давать без соотвествующей математики не очень осмыслено.

Так к чему это я: как минимум за восемь лет на потоке Савченко до этой темы не дошли ни разу.

С другой стороны тему вполне можно осилить, но здесь очень важна квалификация самого преподавателя: он должен знать этот предмет отнюдь не на школьном уровне, чтобы объяснять дурацкие "парадоксы" возникающие из-за школьного птичьего математического языка.

Чтобы раскачать мышление необходимо дать язык, так как глухонемому раскаченное мышление не даст особых преимуществ. Без математики никуда.
19.05.2006 09:37#
nature_wonder
План по СТО
Прошу прошения, чтобы научить думать, достаточно популярных лекций Фейнмана...
Перегружать школьника тоже не следует. У вас есть только физика, а у него еще куча других предметов...
19.05.2006 14:45#
voix
План по СТО
> Прошу прошения, чтобы научить думать, достаточно популярных лекций Фейнмана...
Перегружать школьника тоже не следует. У вас есть только физика, а у него еще куча других предметов...


А вы сами эти лекции читали?
Школьник самостоятельно в них не разберется, будет скользить по верхам, не понимая сути.

Насчет перегрузок в школе
Как-то я здесь говорил, что в школе и так впустую теряется много времени, которое взрослый уже не способен наверстать. Дети впитывают знания как губка, причем практически безо всяких усилий. Нужно лишь правильно поставить процесс обучения. Перегрузки в школе это миф - результат неправильного обучения

К тому же в учебнике могут быть основные параграфы и параграфы для более углубленного изучения. Последние набираются мелким шрифтом и предназначены для пытливых учеников, в обязательную программу они не входят.
19.05.2006 19:25#
nature_wonder
План по СТО
Школьник самостоятельно в них не разберется, будет скользить по верхам, не понимая сути.
Ну почему же, мне кажется наоборот - Фейнман изложил все очень доступно (для тех, естественно, кто хочет научиться думать и кому это интересно).
http://vivovoco.rsl.ru/VV/Q_PROJECT/FEYNMAN/CONT.HTM



Правильно поставить процесс обучения - это, вне сомнения, самое главное. Просто многие авторы, особенно любящие свой предмет, склонны увлекаться...- Надо помнить, что мальчиков в классе примерно только половина, да и среди них не всех, откровенно говоря, следует мучить точными науками (альтернативный вариант - заставлять зубрить стихи целыми страницами).

Если мелким шрифтом и в обязательную программу не входит - тогда ради бога. Но проще составить пособие для углубленного изучения (прилагаемое к учебнику, по желанию).
19.05.2006 22:49#
voix
План по СТО
> Ну почему же, мне кажется наоборот - Фейнман изложил все очень доступно

Если вам все понятно, то попробуйте тогда ответить на мои вопросы :).


> Надо помнить, что мальчиков в классе примерно только половина, да и среди них не всех, откровенно говоря, следует мучить точными науками

У ребенка, который научился понимать речь, а это ЛЮБОЙ нормальный ребенок, есть все возможности с ЛЕГКОСТЬЮ в короткие сроки усвоить школьную программу по физике и математике. При правильном обучении, разумеется. И независимо от того, мальчик это или девочка.

Усвоение языка (не путать с изучением языка в школе) включает все предпосылки для успешного изучения точных наук на школьном уровне.


P.S. Я думал вы о многотомнике "Фейнмановские лекции по физике" :)
19.05.2006 17:56#
klink
План по СТО
Не хочу обидеть автора, но почти все пункты ( кроме, разве что 17 ) изучаются по школьной программе в той или иной степени. Но только в 11 классе. И мне это кажется вполне оправданным. в 7 классе - рановато, пожалуй, разве что только на научно-популярном уровне, без формул. А принцип соответствия и ограниченность физических моделей мы изучаем не только на примере СТО. Всего доброго.
20.05.2006 20:08#
panaioty
План по СТО
Надежда Юрьевна, спасибо за интерес. В свое время СТО изучалась как факультатив на старших курсах физфака. Лет 20, а то и больше это изучают в 10-11 классе. Я уже 8 лет "прохожу" СТО в 9 классе. В 11 классе основные формулы выводим, в 9-м -просто показываю. А роль системы отсчета и роль измерения, особенность наших представлений, на каких примерах показать?
Кстати, что записано в МИНИМУМЕ, чтоб .......
23.05.2006 10:11#
panaioty
План по СТО
Уважаемая Надежда Юрьевна.
Ничуть не обиделся. Дело в том, что практически все изучаемое в школе изучается в институте. И в школе сначала идет пропедевтика 7-9 класс, а потом более глубокое изучение в старших классах.
11.11.2007 10:33#
План по СТО
Уважаемый Николай Николаевич. Я читал Ваш план по СТО. У меня есть несколько замечаний. Вы пишите, что свойства тела зависит от выбора системы отсчета. Я не думаю, что бы кусок металла изменил прочность если я выберу одну систему, а Вы другую. Для металла будет трудно подстраиваться под разных систем. Это во вервых, во-вторых, в физике укоренилось неправильное понимание системы отсчета. Система отсчета - физический объект, это реальное тело с которым связана система координат. Ее нельзя задавать произвольно, ее надо выбирать из набора тел, которые участвуют во взаимодействие. Система отсчета, связанная с Солнцем, отличается от системы отсчета, связанной с Землей, хотя обе системы в кинематическом отношении равноправны, но неравноценны. Процессы в них протекают по разному. С уважением Садыков Бехруз Садыкович.
28.06.2009 20:56#
План по СТО
8-й пункт (8. Существует только то, что можно измерить.) нужно сделать 1-м.
А то, например, первый пункт не понятен: например в подвижной системе длина есть наблюдаемая, а есть собственная.
Обе они физвеличины, обе они измеримы (но первая прямо, а вторая -- только косвенно).
По-этому собственная длина тоже наблюдаема (но только в силу верности преобразований Лоренца).
Получается, есть свойства, которые можно измерить, но которые не зависят от системы отсчёта.

Нужно либо говорить "свойства тела _могут_ зависеть", либо уточнить, что речь идёт только о прямых измерениях.
Например, сказать "существует только то, что наблюдаемо непосредственно (прямо измеримо)".
30.06.2009 01:44#
План по СТО
И вот ещё момент по шестому пункту (6. Энергия, как свойство системы, которое можно изменить. Может быть положительной и отрицательной. Определяется с точностью до константы).
Что энергия определена с точностью до константы и в СТО, я за всеми руками, ногами, ушами и прочими выступающими частями тела.
Но, если открыть любой учебник по электродинамике, то там будет сказано, что в СТО, в отличие от классмеханики энергия однозначна.
Невозможно же необщепринятую концепцию излагать в школьном курсе в качестве основной?
Правильнее, наверно, переформулировать это место как что-то вроде "Вопрос об однозначности энергии".
Вести дневник и оставлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи
Логин:
Пароль:
Зарегистрироваться
Последние сообщения
Помощь
Всего дневников: 640

Пользователей
в системе: 2726

Всего записей
и комментариев: 48552

Записей и комментариев
за последние 24 часа: 17

АКТИВНЫЕ ДНЕВНИКИ


 
Энциклопедия | Новости | Блоги | Календарь | Право | Библиотека | Детские вопросы | ЖОБ При поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия