Профилированное изучение дисциплины «Физика»

Физика, как обязательная дисциплина, в отделении ППКР колледжа должна изучаться профилировано. Содержание базисного компонента курса физики для подготовки профессий всех профилей задается обязательным минимумом содержания дисциплины. Задача профильного компонента - создание теоретической базы для освоения учащимися дисциплин общетехнического и профессионального циклов, повышения уровня профессиональной подготовки. Профессиональную направленность преподавания дисциплины можно осуществлять разными способами:

1. 1. Конкретизация теорий, явлений, процессов при изучении физики и закреплении знаний, используя учебный материал дисциплин профессионального цикла.
2. 2. Составлением и решением задач  с профессиональным содержанием, связанных с профессиональной деятельностью.
3. 3. Проведение лабораторно-практических работ, интегрированных с лабораторными работами дисциплин профессионального цикла.
4. 4. Использование кинофильмов, презентаций, диафильмов, отражающих взаимосвязь физики с профессией.
5. 5. Показ практического применения законов физики при изучении технических установок и технических процессов.
6. 6. Разъяснение значимости физики, как основы техники.
7. 7. Организация внеклассной работы по дисциплине: экскурсии, работа физико-технических кружков, вечеров и КВН с профессиональной направленностью.

В процессе обучения необходимо учитывать особенности контингента учащихся, ориентировать их не только на учение, но и на труд. Поэтому:

- весь основной материал изучать на уроке (обобщающие таблицы, опорные конспекты, схемы)

- развивать самостоятельность учащихся при работе с книгой, справочной литературой, формировать умение выделять основной материал, главную мысль, находить это в тексте параграфа.

- предлагать домашнее задание, имеющее профессиональную направленность, связанное с производительным трудом.

- наряду с фронтальной и индивидуальной формами работы использовать групповую форму работы на уроке.

Остановимся на решении задач с профессиональным содержанием, как одном из способов профилированного изучения физики.

Умение решать задачи помогает учащимся глубже разбираться в физических закономерностях. Поэтому наряду с изложением теоретического материала при изучении любой темы необходимо  решение задач, большинство из которых должны быть производственного и практического содержания.

При изучении основных тем базового курса физики мы уделяем особое внимание  решению расчетных  и качественных задач, т.к. это способствует построению логических умозаключений, основанных на физических  законах, пониманию  применения законов физики в современной технике.

Приведём конкретные примеры профилирования учебного материала для разных профессий.

Изучение раздела «Молекулярная физика» имеет большое значение для профессиональной подготовки по специальностям.

Качественные задачи

для профессий строительного профиля:

1.Почему при склеивании снимают эмульсионный слой?

2.На каком явлении основан процесс цементизации стали?

3.Для чего при холодной сварке деталей соединяемые поверхности

укладывают внахлест и подвергают сильному сжатию?

4.Почему при строительстве здания его фундамент изолируют,

например, покрывают толем?

5. Для чего перед оштукатуриванием кирпичные стены смачивают

водой?

для профессии повар :

Почему,  когда пекут блины сковородку, смазывают жиром?

На каком явлении основана засолка продуктов?

На чём основано быстрое приготовление пищи в скороварке?

для профессии Автомеханик

1. На чем основан принцип действия масляного фильтра в двигателях

внутреннего сгорания?

2.Какие физические явления происходят при образовании горючей смеси в карбюраторе?

3.Почему основные части тракторов и автомобилей делают из стали и чугуна, а не основные (втулки, корпуса) из пластмассы?

При использовании расчетных задач с учетом профессиональной направленности в данной теме, мы проверим не только понимание физической сущности законов, но и математические умения и знания, а также навыки в технике вычисления. Можно использовать следующие расчетные задачи:

1. Для сварки металлов и их сплавов в инертных газах гелий поставляется в баллонах под давлением 1,5·10⁷Па. Каково будет число молекул гелия в единице объема при 27ºС и этом давлении.

р = 1,5·10⁷Па p

t = 27ºС  = 300К                   р = nkt n = ----

---------------------- kt

n --- ? n = 3,6 · 10²⁷ м^-3

2. Ресивер (запасной резервуар для воздуха) объемом  8,31м³ содержит 116 кг сжатого воздуха для питания токарных станков. При какой температуре разорвется баллон ресивера, если он выдерживает максимальное давление 12·10⁶Па.                     (6·10⁵Па)

3. С какой силой давит поршень на стенку цилиндра двигателя внутреннего сгорания, если газ давит на поршень с силой 4 кН и шатун образует угол с осью цилиндра 30º.        ( 2,3 кН)

4. Перед тактом сжигания давление смеси в двигателе внутреннего сгорания равно 0,8·10⁵ Па, а температура 50⁰С . Определите температуру смеси в конце такта сжатия, если объем смеси в процессе сжатия уменьшился в 5 раз, а давление увеличилось до 7·10⁵Па.

( Т₂ = 320К)

5. Гусеничный трактор ДТ-75 имеет в рабочем объеме камеры 4,2л бензина. Сколько молекул бензина содержится в этом объеме?

ρ = 750 кг/м³ , m₀ = 150·10^{-27 кг.                                 (}N=21·10²⁴)

6. Сколько молекул воздуха находится в пульверизаторе, если его

V = 0,25л, одеколон занимает объем V₁ = 0,15л. М_{воздуха}=29·10^-3кг/моль

(N = 2,4·10²⁶молекул)

При изучении темы «Основы термодинамики» в группах автомехаников нужно  обратить внимание учащихся на тему «Тепловые двигатели» и связать изучаемое с практическим применением тепловых двигателей. Можно использовать такие качественные задачи:

1.Для чего нужно охладить и как охлаждается двигатель внутреннего сгорания?

2.Для чего нужна смазка трущихся деталей двигателя?

3.Почему шатунные подшипники автомобилей иногда плавятся?

Здесь же целесообразно применение расчетных задач:

1.Давление в шинах автомобиля при температуре 20ºС равно 1,7·10⁶Па

Во время движения температура повысилась до 35ºС. На сколько увеличилось давление воздуха внутри шины? Считать V=const.

2.Рабочий объем четырех цилиндров дизеля АМ – 41 равен 7,45л, работа одного цикла 5,96 кДж. Вычислите среднее индикаторное значение газа?

ΔV = 7,45л = 7,45·10^-3м³ А = р ΔV

А = 5,96кДж = 5,96·10³Дж                                      А

----------------------------------                            р = ------    = 8·10⁵Па

р - ?                                                                  ΔV

3.Трактор Т – 300 расходует топлива 180 г в час на 1 лошадиную силу. Определите  К.П.Д. двигателя.                          ( 35%)

4.Автомобиль мощностью 66кВт движется со скоростью 120 км/ч. Сколько бензина потребуется на пробег 100км, если к.п.д двигателя 28%.                                                            (15,4 кг)

Тема «Электрическое поле»  посвящена изучению электрических зарядов и изучению одного из фундаментальных законов природы – закона Кулона. Прочное и всестороннее усвоение этих понятий позволит учащимся в дальнейшем успешно изучать «Электротехнику». Следует уделить внимание таким качественным задачам:

1.Объяснить, зачем на производстве приводные ремни покрывают проводящей пастой, а станки заземляют?

2.Наблюдается ли явление электризации металлов при их обработке резцами на токарных станках?

3.В кабине бензовоза имеется надпись «при наливе и сливе горючего в цистерну включите заземление». Почему необходимо выполнять это требование?

4.К корпусу самоходного комбайна прикрепляют массивную металлическую цепь, которая частично лежит на земле. Для чего это делают?

В теме «Законы постоянного тока» наоборот особое внимание обращаем на расчетные задачи:

1.Батарея аккумуляторов, установленная на автомобиле «Жигули» имеет э.д.с. 12В и внутреннее сопротивление  0,005 Ом. Определить

мощность двигателя в момент его запуска, если сопротивление стартера и соединительных проводов 0,105 Ом.               (1,3 кВт)

2.Двигатель токарного станка работает при напряжении 220В и силе тока 25А. Определить полезную мощность двигателя, если его к.п.д. равен 70%.                                                                            (3,85 кВт)

Еще одним компонентом, содержание которого может быть с учетом будущей профессиональной деятельности учащихся является физический практикум. Профессионально направленные работы физического практикума способствуют формированию профессионально значимых умений,  развитию обще трудовых навыков. Например, для групп строительного профиля можно провести следующие лабораторные работы:

раздел   «Механика»

1.Определение плотности строительных материалов

2.Определение плотности и вязкости жидкости

раздел  «Молекулярная физика»

1.Определение влажности строительных материалов

2.Изучение капиллярных явлений. Определение влагопоглощения строительных материалов.

3.Исследование прочностных свойств строительных материалов.

раздел  «Электродинамика»

1.Устройство и действие распылителя

2.Исследование дугового разряда между угольными электродами

3.Окрашивание поверхности в электростатическом поле

Выбор профессии в современном мире стал непростым делом. Главным в современных производственных процессах является их связь с фундаментальными законами. Физика оказывается «универсальным ключом» раскрывающим секреты современных технологий. Фундаментальные законы физики связывают друг с другом различные технологии, сближают различные профессии.

Учащиеся 2 курса с интересом изучают явление электромагнитной индукции, лежащее в основе действия генераторов электрического тока, трансформаторов. Это важно знать будущим электросварщикам .

Преподаватели физики З.В. Маркачева ,  В.В. Степанова