Головна » Статті » АКТУАЛЬНІ ПРОБЛЕМИ ФІЗИКИ ТА МЕТОДИКИ НАВЧАННЯ ФІЗИКИ

У категорії матеріалів: 103
Показано матеріалів: 1-5
Сторінки: 1 2 3 ... 20 21 »

Сортувати за: Дате · Названию · Рейтингу · Комментариям · Просмотрам

Формулювання проблеми. Виходячи з потреб сьогодення, актуальними є проблеми підвищення результативності навчально-виховного процесу в контексті формування й розвитку ключових компетентностей, однією з яких є природничо-наукова компетентність, як невід’ємна характеристика сучасної особистості. Наразі пріоритетною є ідея підвищення статусу природничої освіти, посилення природничого складника в освітніх програмах Тому, у статті розкрито проблему формування природничо-наукової компетентності учнів на уроках фізики; розглянуто визначення природничо-наукової компетентності та основні завдання її розвитку у процесі навчання фізики. У науковому дослідженні розглядаємо особливості природничо-наукової компетентності та її формування шляхом використання тестових завдань міжпредметного змісту; обґрунтовуємо доцільність їх використання в процесі навчання фізики.
Матеріали і методи. У процесі дослідження були застосовані такі методи: теоретичні – аналіз, порівняння, систематизація та узагальнення навчально-методичних, науково-популярних та прикладних джерел з проблеми дослідження.
Результати. Подано приклади тестових завдань міжпредметного змісту з розділу «Механіка», які сприяють реалізації компетентнісного підходу та формуванню природничо-наукової компетентності учнів в процесі навчання фізики, а саме учні здійснюють наукове дослідження – спостерігають, висувають гіпотези, перевіряють їх, формулюють відповідні висновки, розв’язують завдання проблемного характеру.
Висновки. Процес розв’язування запропонованих тестових завдань міжпредметного змісту (розділ «Механіка») забезпечує здійснення дослідницької діяльності; активізацію пізнавального інтересу учнів; інтересу до пізнання навколишнього світу та можливості експериментального вивчення фізичних процесів, явищ та законів у живій природі, що забезпечує формування природничо-наукової компетентності учнів у процесі вивчення фізики. У подальшому планується розробка завдань міжпредметного змісту з інших розділів фізики, які забезпечуватимуть реалізацію компетентнісного підходу в освітньому процесі.

Formulation of the problem. Based on the needs of today, the problems of increasing the effectiveness of the educational process in the context of the formation and development of key competences, one of which is natural science competence, as an integral characteristic of the modern personality, are urgent. At present, the priority is the idea of raising the status of natural education, enhancing the natural component of educational programs. Therefore, the problem of the formation of natural and scientific competence of students in physics lessons is revealed in the article; the definition of natural scientific competence and the main tasks of its development in the process of teaching physics are considered. In scientific research we consider the peculiarities of natural science competence and its formation through the use of test tasks of cross-curricular content; substantiate the feasibility of their use in the process of teaching physics.
Materials and methods. The following methods were applied during the research: theoretical - analysis, comparison, systematization and generalization of educational-methodological, popular science and applied sources on the problem of research.
Results. Examples of cross-curricular content test tasks from the section "Mechanics", which contribute to the implementation of the competence approach and the formation of natural and scientific competence of students in the process of teaching physics, namely, students carry out scientific research - observe, hypothesize, formulate, answer, formulate problematic tasks.
Conclusions. The process of solving the proposed cross-curricular content test tasks (Mechanics section) provides research; activating cognitive interest of students; interest in the knowledge of the outside world and the possibility of experimental study of physical processes, phenomena and laws in wildlife, which ensures the formation of natural and scientific competence of students in the process of studying physics. In the future, we are planning to develop cross-curricular content tasks from other physics departments that will provide the implementation of a competence approach in the educational process.

АКТУАЛЬНІ ПРОБЛЕМИ ФІЗИКИ ТА МЕТОДИКИ НАВЧАННЯ ФІЗИКИ | Переглядів: 60 | Author: Федчишин О.М., Мохун С.В. | Download in PDF |

Формулювання проблеми. Стаття є дослідною. Головна проблема яка висувається в статі, це чи зароджуються дислокації, під дією лазерного опромінення. Спочатку ставили задачу визначити умову імпульсного лазерного опромінення, при якій найбільш ефективно створюються напруження зсуву у приповерхневому шарі кристала, а також задачу розрахунку температурного  поля у зоні опромінення.
Матеріали і методи. Використовували монокристалічний германій з питомим опором 45 Ом·см і щільністю ростових дислокацій 2,5·103 см-2. Торець злитка з площиною (111) піддавали шліфуванню, хіміко-динамічному і хімічному поліруванню. Дефектну структуру виявляли у хромовому травнику із суміші CrO3:HF=1:1. Опромінення поверхні (111) Ge здійснювали на лазерній установці типу УИГ-1М з рубіновим оптичним квантовим генератором, працюючим у режимі вільної генерації на довжині хвилі λ =0,694 мкм. Густина енергії опромінення на поверхні германію змінювалась в межах 2-25Дж/см2, тривалість імпульсу була 1мс. Опромінення відбувалося  сфокусованим на поверхні лазерним променем, в окремих експериментах використовували розфокусований промінь. Діаметр D зони лазерного опромінювання становив 3 мм. Дислокаційну структуру вивчали оптичним методом.
Результати. За результатами обчислень були отримані залежності температури вздовж радіуса плями для різних моментів часу від початку дії лазерного опромінювання Проаналізовано фізичний механізм виникнення дислокацій на ділянці з  температурою  ̴ 450 К, де фотонагрівання не є головним фактором дефектоутворення. Структурними дослідженнями встановлено, що найбільш ефективно напруження зсуву у приповерхневому шарі зразка Ge створюються дією розфокусованого променя з енергією опромінення, достатньої для оплавлення кристала лише у центрі лазерної плями. Шляхом розв’язання диференціального рівняння теплопровідності отримані залежності густини оптичної потужності, яка поглинається поверхнею від часу опромінення, а також розподіл температури на поверхні уздовж радіуса лазерної плями.
Висновки. Зроблено висновок, що дислокації в лінійно-періодичних структурах виникають за рахунок гетерогенного зародження і розширення призматичних петель, орієнтованих в періодично-індукованому полі концентрації вакансій.

Formulation of the problem. In this paper, the problems of defect formation of low-temperature zones on the surface (112) of monocrystalline Ge are considered for the first time.  Theoretical calculations were necessary to find the temperature distribution on the surface along the radius of the laser spot from the onset of radiation, to perform structural studies and to substantiate the physical mechanism of the formation of observed defects.
 Results. The effect of the free-generation ruby laser pulse on the surface (112) of the germanium (Ge) single crystal has been examined. Laser irradiation of a semiconductor surface leads to three important effects of defect formation: heating, deformation of the surface layer and electronic excitation of centers. Firstly, the task was to determine the condition of pulsed laser irradiation, in which the shear stresses in the surface layer of the crystal are most effectively created, as well as the task of calculating the temperature field in the irradiation zone. Monocrystalline germanium with a resistivity of 45 cm and a density of growth dislocations of 2.5·103 cm-2 has been used. The defective structure has been detected in chromium etchant from a mixture of CrO3: HF = 1: 1. The (111) Ge surface has been irradiated with a ruby laser operating in the free-generation mode at a wavelength of λ = 0.694 μm. The radiation energy density at the germanium surface has been varied within 2-25 J / cm2, the pulse duration was 1ms. The irradiation has been performed with a laser beam focused on the surface, and in some experiments, a defocused beam has been used. The diameter of the laser irradiation zone was 3 mm. Structural studies have been shown that the most effective shear stresses in the subsurface layer of the Ge sample are created by the action of a defocused beam with radiation energy sufficient to melt the crystal only in the center of the laser spot. By solving the differential equation of thermal conductivity, the dependences of the optical power density, which is absorbed by the surface during irradiation, have been obtained, as well as the temperature distribution on the surface along the radius of the laser spot. The physical mechanism of occurrence of dislocations on the site with temperature ~ 450 K has been analyzed, where photovoltaics is not the main factor of defect formation. It is proved that dislocations in linear-periodic structures arise due to heterogeneous nucleation and expansion of prismatic loops oriented in a periodically induced.
 Conclusion. 1. Solving the differential thermal conductivity equation, we find the dependencies of the power on the time absorbed by the surface and the temperature distribution on the Ge surface along the radius of the laser spot.  At distances from the center of the spot greater than 0.9 mm, where the maximum temperature did not exceed 300K, structural studies were performed.  2. Optical microscopy reveals periodic dislocation structures in the surface layer.  The model according to which long lines of dislocations are formed from short prismatic loops of interbranch type of heterogeneous origin is proposed

АКТУАЛЬНІ ПРОБЛЕМИ ФІЗИКИ ТА МЕТОДИКИ НАВЧАННЯ ФІЗИКИ | Переглядів: 67 | Author: Надточій В.О., Бєлошапка О.Я. | Download in PDF |

У статті на основі аналізу сучасних ідей, моделей, гіпотез та теорій прослідковується еволюція наукової картини світу відповідно до послідовної зміни фізичної, біологічної, синергетичної та інформаційної парадигм.
Формулювання проблеми. Проаналізувати і співставити функціональний, атрибутивний і субстанційний підходи щодо трактування поняття інформації, які можуть слугувати основою нового уявлення про сучасну наукову картину світу.
Матеріали і методи. У якості методу дослідження було обрано системний підхід до аналізу літературних джерел, в яких репрезентується наукова картина світу. Базисом наукової картини світу вважалися фундаментальні знання, отримані, насамперед, у різних розділах фізики, що й визначало формування механістичної, електромагнітної та квантово-польової картин світу. Разом з тим у сучасній науці прослідковується утвердження універсальної ідеї - «ідеї розвитку», проникнення якої у фізику, хімію, космологію, антропологію, соціологію та в інші науки призвело до суттєвої зміни погляду людини на світ (Всесвіт) – цей погляд став системним. У рамках системної парадигми Всесвіт уявляється як сукупність зв’язків, а не речей (тіл); сучасне природознавство вивчає взаємодії, а не окремі замкнуті об’єкти; Всесвіт по суті це неподільна реальність всезагальних зв’язків, а не мозаїка окремих елементів. Тому, якщо в класичному природознавстві все було детерміновано подібно до чіткої роботи годинникового механізму, то з позиції сучасного природознавства образ світу уявляється як мереживо взаємно пов’язаних компонентів.
Результати. Внаслідок проведеного дослідження з’ясовано: перспективність експериментального визначення ознак первинності у Всесвіті інформації, доказовість чого призведе до того,що  всі процеси в ньому зводитимуться не до руху матерії, а до передачі та обміну саме інформації; якщо все ж утвердиться первинність матерії, то інформацію, як певну субстанцію, слід буде вважати як невідому на цей час форму існування матерії.
Висновок. На сьогоднішній день у природознавстві наявні низка гіпотез і теоретичних моделей, які прямо або опосередковано вказують на можливість існування інформації як об’єктивної реальності, що дозволяє розглядати її як певну матеріальну субстанцію. У зв’язку з цим значна частина дослідників еволюції наукової картини світу (НКС) вважають сучасну картину світу інформаційною. Перспективи дослідження феномену інформації, на нашу думку, мають бути спрямовані на експериментальне підтвердження її субстанційності, що внесе суттєві корективи в концепцію «матеріальності Всесвіту».

The evolution of the scientific picture of the world under the consistent change of physical, biological, synergistic and informational paradigms based on the analysis of modern ideas, models, hypotheses and theories is presented in the article.
Formulation of the problem. There is a need to analyze and contrast functional, attributive, and substantive approaches to interpreting the notion of information that may form the basis of a new understanding of the contemporary scientific picture of the world.
Materials and methods. A systematic approach to the analysis of literary sources in which the scientific picture of the world is represented was chosen as the method of research. The basis of the scientific picture of the world was considered to be fundamental knowledge obtained, first of all, in different sections of physics, which determined the formation of mechanistic, electromagnetic and quantum-field pictures of the world. However, in modern science, the implementation of the universal idea is traced. This "idea of ​​development", the penetration of which into physics, chemistry, cosmology, anthropology, sociology, and other sciences, led to a significant change in the view of man in the world (Universe) - this view became systemic. Within the systemic paradigm, the universe is represented as a set of connections, not things (bodies); modern science studies interactions, not individual closed objects; The universe is represented as an indivisible reality of universal communication, not as a mosaic of individual elements. Therefore, if everything is determined in classical science like a precise clockwork, then for modern science, the image of the world is represented as a lace of interconnected components.
Results. The research revealed: when the primacy of the universe of information is experimentally established in the future, all processes in it will be reduced not to the movement of matter but the transmission and exchange of information; if however, the primacy of matter is affirmed, then information as a certain substance should be considered unknown at this time
Conclusions. To date, there are some hypotheses and theoretical models in science that directly or indirectly indicate the possibility of information being an objective reality, which allows it to be regarded as a certain material substance. In this regard, a significant number of researchers of the evolution of the scientific picture of the world consider the modern picture of the world information. Prospects for the study of the phenomenon of information, in our opinion, should be aimed at the experimental confirmation of its substance, which will make significant adjustments to the concept of "materiality of the Universe".

АКТУАЛЬНІ ПРОБЛЕМИ ФІЗИКИ ТА МЕТОДИКИ НАВЧАННЯ ФІЗИКИ | Переглядів: 58 | Author: Краснобокий Ю., Ткаченко І. та ін. | Download in PDF |

Формулювання проблеми. У шкільному курсі фізики межі застосування лінійних законів не обговорюються, що призводить до їх надмірного використання при вирішенні задач. У зв’язку з цим необхідно: 1) розробити та описати методику аналізу меж застосування лінійних моделей граничного переходу в курсі фізики закладу вищої освіти; 2) висвітлити приклади застосування деяких найбільш світоглядно значущих нелінійних моделей для опису певних фізичних процесів та явищ.
Матеріали і методи. Узагальнення та системний аналіз літературних джерел з обраної тематики; методи математичного аналізу, системний підхід, задачний підхід.
Результати. Ефекти, пов’язані з нелінійністю фізичних систем і процесів, є дуже різноманітними і проявляються як у макро-, так і у мікросвіті. Лінійні моделі, як правило, є граничним випадком нелінійних моделей і є застосовними для доволі вузьких інтервалів зміни аргументу. Кількісний аналіз меж застосування лінійних фізичних моделей, який може бути проведений разом із студентами під час лекційних або практичних занять, повинен сприяти формуванню та розвитку їх уявлень про застосування моделей граничного переходу у фізиці. Описана методика аналізу має дедуктивний характер и дозволяє з єдиних позицій розглянути низку лінійних фізичних моделей.
Висновки. Надмірне використання та абсолютизація лінійних фізичних моделей студентами обумовлюють необхідність систематичного висвітлення в курсі фізики закладу вищої освіти меж застосування стрижневих «лінійних» законів та впровадження в навчальний процес вивчення найбільш значущих нелінійних моделей фізичних явищ, процесів та систем. Попередні результати навчання підтверджують ефективність описаного підходу для розвитку модельних уявлень студентів.

Formulation of the problem. In the school course of physics, the limits of applying linear laws are not discussed, which leads to their overuse in problem-solving. In this regard, it is necessary to 1) develop and describe a methodology for analyzing the limits of the application of linear models in the course of higher education physics; 2) cover examples of the application of some of the most important nonlinear models in the world to describe certain physical processes and phenomena.
Materials and methods. Generalization and systematic analysis of literary primary sources on selected topics; the methods of mathematical analysis, system approach, problem-solving.
Results. The effects associated with the nonlinearity of physical systems and processes are very diverse and manifest in both the macro and micro worlds. Linear models are usually a limiting case of nonlinear models and apply to fairly narrow intervals of argument change. Quantitative analysis of the limits of the application of linear physical models, which can be carried out with students during lectures or practical classes, should contribute to the formation and development of their ideas about the use of models of boundary transition in physics. The described method of analysis is deductive and allows us to consider from a single point of view several linear physical models.
Conclusions. The excessive use and absolutization of linear physical models by students necessitates a systematic coverage of the limits of the application of “linear” laws in a university physics course and the introduction of the most significant non-linear models of phenomena and systems into the educational process. Preliminary learning results confirm the effectiveness of the described approach for the development of student model ideas.

Формулировка проблемы. В этой работе уделяется внимание методике изложения материала, касающегося одного из важных разделов Общей теории относительности (ОТО) - гравитационного красного смещения. Часть этого материала студентами изучается в курсе общей физики при рассмотрении физических свойств гравитационного поля.
Материалы, методы. В данной статье рассмотрены три подхода к пониманию взаимосвязи временных интервалов с изменением частоты колебаний. Первый из них базируется на принципе эквивалентности инертной и гравитационной массы, который утверждает: в гравитационном поле все физические явления происходят точно так же, как в поле инерционных сил (то есть в ускоренных системах отсчета). Мысленный эксперимент, проведенный с лифтом, покоящимся на Земле и движущимся с ускорением силы тяжести, приводит к качественной оценки зависимости временных интервалов от значения потенциала в определенных точках Земли. Во втором случае на основе закона сохранения энергии проведена количественная оценка временного замедления вблизи массивных тел. Значение относительного изменения времени оказывается крайне малой величиной порядка 10-15. Оно было подтверждено в известном эксперименте Паунда и Ребки.  Наконец, качественная зависимость частоты колебаний от силы гравитационного поля демонстрируется на примере математического маятника.
Результаты. Изложение материала и примеры становится более наглядным, способствует лучшему запоминанию и восприятию студентами новых понятий. Повышается методическое мастерство самого преподавателя.
Выводы. Студентам, приступающим к изучению основ общей теории относительности, довольно сложно ощутить сущность гравитационного красного смещения (зависимость хода времени от величины гравитационного поля). В данной статье предпринята попытка пояснить связь промежутков времени с силой гравитации (потенциалом гравитационного поля) на основе трех мысленных экспериментов. Естественно, что связь пространства и времени можно подтвердить на основе и иных экспериментальных данных и теоретических соображений.

Formulation of the problem. In this paper, attention is paid to the method of presentation material relating to one of the most important sections of the General theory of relativity (theory of gravity) – gravitational redshift. Students study part of this material in the course of general physics when considering the physical properties of the gravitational field. Many experts interpret the gravitational redshift as time dilation near massive bodies. In recent years, an invaluable contribution to the development of basic provisions of the Special Theory of Relativity was introduced by scientists from different countries, among which I.D. Novikov, I.S. Shklovsky, Art. Hawking, Y.D. Zeldovich, V. B. Braginsky, L.D. Landau,N.V. Mickiewicz, L.B. Okun'. The purpose of this article is, first of all, to define gravitational displacement, understandable by students and show a correlation of gravitational time dilation (frequency changes oscillations of electromagnetic radiation) with power and energy field characteristic.
Results. Two types of redshift are known - cosmological and gravitational. Both the first and second phenomena consist of an increase in the wavelength (decrease in frequency) in the emission spectrum of space objects (galaxies, stars) in comparison with the reference spectra. In the first case, the redshift is called the cosmological redshift. It is associated with the expansion of our Metagalaxy. In the second case, we are dealing with a gravitational redshift associated with a decrease in the frequency of radiation emanating from sources with large gravitational fields. In higher education institutions, the gravitational field and its main properties - tension and potential, as the power and energy characteristics of this field are considered. In the framework of classical representations, students get acquainted with the identity of inertial and gravitational masses. These questions are understandable. But the consequences arising from the equivalence of inertial and gravitational masses are not always obvious. Three approaches to understanding the relationship of time intervals with a change in the oscillation frequency are considered. The first approach is based on the principle of equivalence of inertial and gravitational mass, which is based on the statement: in a gravitational field, all physical phenomena occur in the same way as the field of inertial forces (i.e., in accelerated reference systems). A thought experiment conducted with an elevator resting on the Earth and moving with the acceleration of gravity leads to a qualitative assessment of the dependence of the time intervals on the potential value at certain points on the Earth. In the second case, based on the law of conservation of energy, a quantitative estimate of the time dilation near massive bodies is obtained. The value of the relative time dilation turned out to be extremely small of the order of 10-15 and was confirmed in the well-known Pound and Rebko’sexperiment. Finally, a qualitative dependence of the oscillation frequency on the gravitational field strength is demonstrated by the example of a mathematical pendulum.
Conclusion. This article attempts to explain the relationship time intervals with the potential of the gravitational field based on three thought experiments. Naturally, the relationship between space and time can be confirmed based on other experimental data and theoretical considerations. The author expects this article to broaden the view of readers interested in the problems of gravity.

АКТУАЛЬНІ ПРОБЛЕМИ ФІЗИКИ ТА МЕТОДИКИ НАВЧАННЯ ФІЗИКИ | Переглядів: 110 | Author: Берестовой А.М., Надточий В.А. | Download in PDF |
1 2 3 ... 20 21 »