Учебное пособие. — Челябинск: Челяб. гос. пед. ун-т, 2016. — 336 с.
Фундаментальные физические теории определяют базис научного знания.
Вузовский и школьный курсы физики включают научные знания в
обобщенном и систематизированном виде. Дидактической единицей
обобщения физического материала как в вузе, так и в школе может
быть тема, раздел курса, фундаментальная физическая теория,
физическая картина мира. Последние два структурные элемента знания
являются укрупненными единицами обучения. Они способны осуществлять
генерализацию, интеграцию и фундаментализацию физического знания на
основе его эволюции.
Методологический подход в обучении фундаментальных физических теорий первоначально апробирован на факультативных занятиях в старшей профильной школе, затем на пропедевтических занятиях по курсу общей физики в вузе. Результаты многолетнего исследования авторов представлены в учебном пособии. Предисловие.
Введение.
Физическая картина мира и фундаментальные физические теории.
Классическая механика.
Развитие классической механики.
Материальная точка – идеализированный объект теории.
Понятия и физические величины кинематики.
Основные принципы механики.
Основные законы механики.
Некоторые применения законов механики.
Обобщения и систематизация классической механики в таблицах, рисунках.
Задачи и упражнения.
Молекулярно-кинетическая теория строения вещества.
Развитие молекулярно-кинетической теории строения вещества.
Положения молекулярно-кинетической теории строения вещества, их опытные обоснования.
Принципы молекулярно-кинетической теории – законы классической статистики.
Основное уравнение молекулярно-кинетической теории строения вещества.
Законы Шарля, Гей-Люссака, Бойля-Мариотта.
Законы Паскаля, Дальтона и Авогадро.
Температура.
Свойства конденсированных систем с точки зрения молекулярно-кинетической теории строения вещества.
Реальные газы.
Явления переноса с точки зрения молекулярно-кинетической теории строения вещества.
Основные понятия и принципы термодинамики.
Обобщения и систематизация молекулярно-кинетической теории строения вещества в таблицах, рисунках.
Задачи и упражнения.
Теория электромагнитного поля.
Возникновение теории электромагнитного поля.
Непрерывное электромагнитное поле – идеализированный объект теории.
Основные понятия и физические величины теории.
Принципы теории.
Уравнения Дж. Кл. Максвелла.
Постоянное электрическое поле. Первое уравнение Максвелла.
Связь переменного электрического поля с вихревым магнитным. Третье уравнение Максвелла. Электромагнитные колебания и волны.
Обобщения и систематизация в таблицах, схемах и рисунках.
Задачи и упражнения.
Основы классической электронной теории вещества.
Экспериментальные основы классической электронной теории вещества.
Идеализированный объект теории.
Понятия и принципы электронной теории вещества.
Теория проводимости металлов.
Электрическая проводимость жидкостей.
Электрическая проводимость газов.
Электрическая проводимость полупроводников.
Электрические свойства вещества.
Магнитные свойства вещества.
Оптические свойства вещества.
Обобщения и систематизация в таблицах, схемах и рисунках.
Задачи и упражнения.
Специальная теория относительности.
Классические представления о пространстве и времени.
Пространство–время – идеализированный объект специальной теории относительности.
Опыт Майкельсона.
Относительность длины и времени. Относительность одновременности.
Инерциальные и взаимные системы отсчета.
Преобразования Лоренца.
Следствие специальной теории относительности.
Обобщения и систематизация в таблицах. Специальная теория относительности.
Задачи и упражнения.
Основы квантовой физики.
Развитие и становление квантовой механики.
Волны и квантование.
Атомы и квантование.
Волновые свойства частиц.
Корпускулярно-волновой дуализм.
Идеализированный объект квантовой теории.
Основные понятия и физические величины теории.
Принципы теории.
Уравнение Шредингера, примеры его применения.
Движение частиц в одномерной потенциальной яме.
Туннельный эффект.
Применение уравнения Шредингера к атому водорода. Квантовые числа.
Вынужденное излучение и лазеры.
Обобщения и систематизация в таблицах, схемах и рисунках.
Задачи и упражнения.
Приложение. Решение задач.
Библиографический список.
Методологический подход в обучении фундаментальных физических теорий первоначально апробирован на факультативных занятиях в старшей профильной школе, затем на пропедевтических занятиях по курсу общей физики в вузе. Результаты многолетнего исследования авторов представлены в учебном пособии. Предисловие.
Введение.
Физическая картина мира и фундаментальные физические теории.
Классическая механика.
Развитие классической механики.
Материальная точка – идеализированный объект теории.
Понятия и физические величины кинематики.
Основные принципы механики.
Основные законы механики.
Некоторые применения законов механики.
Обобщения и систематизация классической механики в таблицах, рисунках.
Задачи и упражнения.
Молекулярно-кинетическая теория строения вещества.
Развитие молекулярно-кинетической теории строения вещества.
Положения молекулярно-кинетической теории строения вещества, их опытные обоснования.
Принципы молекулярно-кинетической теории – законы классической статистики.
Основное уравнение молекулярно-кинетической теории строения вещества.
Законы Шарля, Гей-Люссака, Бойля-Мариотта.
Законы Паскаля, Дальтона и Авогадро.
Температура.
Свойства конденсированных систем с точки зрения молекулярно-кинетической теории строения вещества.
Реальные газы.
Явления переноса с точки зрения молекулярно-кинетической теории строения вещества.
Основные понятия и принципы термодинамики.
Обобщения и систематизация молекулярно-кинетической теории строения вещества в таблицах, рисунках.
Задачи и упражнения.
Теория электромагнитного поля.
Возникновение теории электромагнитного поля.
Непрерывное электромагнитное поле – идеализированный объект теории.
Основные понятия и физические величины теории.
Принципы теории.
Уравнения Дж. Кл. Максвелла.
Постоянное электрическое поле. Первое уравнение Максвелла.
Связь переменного электрического поля с вихревым магнитным. Третье уравнение Максвелла. Электромагнитные колебания и волны.
Обобщения и систематизация в таблицах, схемах и рисунках.
Задачи и упражнения.
Основы классической электронной теории вещества.
Экспериментальные основы классической электронной теории вещества.
Идеализированный объект теории.
Понятия и принципы электронной теории вещества.
Теория проводимости металлов.
Электрическая проводимость жидкостей.
Электрическая проводимость газов.
Электрическая проводимость полупроводников.
Электрические свойства вещества.
Магнитные свойства вещества.
Оптические свойства вещества.
Обобщения и систематизация в таблицах, схемах и рисунках.
Задачи и упражнения.
Специальная теория относительности.
Классические представления о пространстве и времени.
Пространство–время – идеализированный объект специальной теории относительности.
Опыт Майкельсона.
Относительность длины и времени. Относительность одновременности.
Инерциальные и взаимные системы отсчета.
Преобразования Лоренца.
Следствие специальной теории относительности.
Обобщения и систематизация в таблицах. Специальная теория относительности.
Задачи и упражнения.
Основы квантовой физики.
Развитие и становление квантовой механики.
Волны и квантование.
Атомы и квантование.
Волновые свойства частиц.
Корпускулярно-волновой дуализм.
Идеализированный объект квантовой теории.
Основные понятия и физические величины теории.
Принципы теории.
Уравнение Шредингера, примеры его применения.
Движение частиц в одномерной потенциальной яме.
Туннельный эффект.
Применение уравнения Шредингера к атому водорода. Квантовые числа.
Вынужденное излучение и лазеры.
Обобщения и систематизация в таблицах, схемах и рисунках.
Задачи и упражнения.
Приложение. Решение задач.
Библиографический список.