Издательский дом Московского физического общества

В статье рассматривается историконаучная концепция происхождения корпускулярноволнового дуализма материи Луи де Бройля. В предложенной схеме генезиса идеи де Бройля выделены разные по своему значению факторы: гипотеза Эйнштейна о квантах света, теория относительности, исследования природы рентгеновского излучения в экспериментальной лаборатории брата М. де Бройля, оптикомеханическая аналогия, а также личностный аспект, связанный с происхождением, образованием и развитием французских научных и научно философских традиций.

Для обеспечения преемственности и непрерывности в образовательном пространстве (ОП) «школа – технический вуз» на современном этапе реформирования ОП России в части физического образования необходим комплексный подход, основанный на совокупности различных мероприятий. В данной работе приводятся как организационные мероприятия, так и направленные на формирование мотивационной установки школьников к изучению физики. Рассматривается также вариант адаптационного обучения, основанный на перераспределении тем лекционных и лабораторно&практических занятий с целью более полного раскрытия на лекциях меньшего числа тем, с отступлением в школьный курс физики. Это хорошо сочетается с требованиями компетентностного подхода, поскольку позволяет варьировать темы лекционных занятий в зависимости от направления подготовки.

В настоящее время в связи с широким распространением компьютеров предпринимаются усилия, направленные на совершенствование методики преподавания физики с целью улучшения качества обучения студентов. В статье описан опыт использования планшетных компьютеров в при обучении курсу общей физики. Обсуждаются проблемы технической модернизации образования в БГАРФ (Россия) и в университете McMurry (США).

Приведено описание согласно нормативных документов ПУЭ (правила устройства электроустановок) перехода с 2002 г. на Европейский стандарт электроустановок до 1000 В с изменением обозначения фаз и нулевых проводников. Рассматривается методика перехода от четырёх проводной системы к пяти проводной системе, где решающее значение имеет, согласно европейскому стандарту наличие установки устройства защитного отключения (УЗО). Предложенный Европейский стандарт вносит новый подход к схемам электропривода и цехового освещения.

Приводится описание и реализация лабораторной работы по измерению коэффициента диффузии паров воды в воздухе. Измерение проводится путем сравнения точного решения уравнения одномерной диффузии с экспериментальными зависимостями, полученными с помощью датчика локальной влажности.

Экспериментально и теоретически исследуются отклонения от закона Ома в лампе накаливания с вольфрамовой нитью. Показано, что эти отклонения связаны с нагревом нити до определенной температуры, которая лимитируется различными механизмами теплообмена с окружающей средой: при относительно малых напряжениях преобладает конвективный механизм теплообмена, при больших – лучистый теплообмен. Построены вольтамперные характеристики.

Структурные образования в виде вихрей являются предметом изучения студентами в рамках курса «Аэрогидродинамика». Экспериментально получены распределения температур в конвективном вихре при инверсии радиального градиента температуры вблизи подстилающей поверхности. Обнаружено, что при определенном режиме нагрева подстилающей поверхности вихревая структура ослабляется. Указанный эффект может быть использован для управляющего воздействия на вихревую систему.

Явление интерференции света занимает особое место в физической науке и обучении физике. Образовательное значение этого явления исследовано недостаточно. Для формирования базовых компетенций по оптике необходимо обсудить не только физические условия воспроизведения различных явлений интерференции, но интерференцию света, как учебную задачу оптики.

В статье рассматривается методика измерения температуры умеренно нагретых тел с помощью оптического пирометра. Выведены формулы для введения поправок в результаты измерений. Дано описание экспериментальной установки для проверки предлагаемой методики. Представлен анализ результатов измерений температуры различных тел, полученных с помощью пирометра и термопары.

Исходя из динамического уравнения, учитывающего закон сохранения момента импульса, рассмотрен известный демонстрационный эксперимент. Это позволило выявить внутренние силы, действием которых обусловлен наблюдаемый феномен. Установлено, что главным движущим посредником в опыте с вращающейся скамьей является сила Кориолиса.

Рассматривается теория магнитной цепи, состоящей из железного магнитопровода с двумя воздушными зазорами. Приведены описание лабораторной установки, результаты выполнения лабораторного опыта и их обсуждение.

Вычислен магнитный вклад в энергию поля вращающегося заряженного металлического эллипсоида вращения (сфероида). Метод расчёта не использует операций объёмного интегрирования плотности энергии либо поверхностного интегрирования скалярного произведения векторов плотности тока и вектор! потенциала сфероида и может быть интересен студентам старших курсов физических факультетов университетов, изучающим классическую электродинамику.

В работе представлен обзор исследований по френелевской дифракции волн на двумерных периодических структурах. Отмечены возможности синтеза тальбот# изображений двумерной решетки – синтеза подрешеток, – позволяющего получать новый тип изображений, отсутствующий в оригинале. Рассмотрен эффект Тальбота для периодического массива микролинз, обсуждаются возможности его использования для создания массивов осветителей. Обращено внимание на контроль волновых фронтов лазеров методом тальбот#интерферометрии, дан анализ исследования с его помощью турбулентных потоков газов. Подчеркнута настоятельная необходимость изучения дифракции Френеля на периодических структурах в курсе общей физики технических университетов.

Предложена учебная лабораторная работа для практикума по общей физике. С помощью дифракционного монохроматора МУМ в работе исследуется спектр излучения светодиодов и полупроводникового лазера. Измеряется зависимость интенсивности лазера от величины тока, протекающего через pn#переход; определяется пороговая величина тока, соответствующая переходу от режима светоизлучающего диода к режиму лазерной генерации.

Обсуждаются проблемы российского образования.

В статье обсуждается возможность включения историко"научного материала в содержание курса физики для медицинских университетов – основной акцент сделан на теории возникновения и свойствах нервного импульса (потенциала действия), сконструированной Ходжкиным и Хаксли в середине ХХ века.

В статье представлены примеры разделов и задач курса физики, в которых принципиально важную роль играют математические методы описания изучаемого явления или процесса.

Методом выделения полного квадрата преобразованы квадратичные функции из учебников по курсу физики. Предложен и обоснован метод преобразования многочлена более высокой степени, а также метод преобразования дробной рациональной функции к виду, позволяющему без операции дифференцирования увидеть, что при некотором значении аргумента функция имеет экстремальное значение. Увидеть, чему равно это экстремальное значение.

Разработан наглядно&структурный пошаговый алгоритм решения стандартных физических задач. Алгоритм выполнен в виде блок&схемы и представляет собой последовательность операций с возможностью анализа необходимости той или иной операции в зависимости от условия конкретной задачи. Отмечается, что использование алгоритма в ходе самостоятельной работы студентов дает положительный результат.

Представлено описание стационарнонеравновесного турбулентного потока в трубе, учитывающее физическую кинетику установившегося, самоорганизующегося, синергетического переноса энергии. Теоретические результаты сопоставляются с известными экспериментальными исследованиями.

В статье обсуждаются возможности использования аппроксимационных подходов в исследовательской экспериментальной работе. Применение аппроксимационных моделей наблюдений и построение первичных гипотез на ранних этапах исследования помогает уточнить постановку задачи и выбрать правильное направление поиска. Аппроксимационные технологии проиллюстрированы на двух классах задач: в области медицины, где количество наблюдений мало и они обычно разбросаны во времени, и при обработке редких экспериментов в области физики взрыва для подробного анализа единичных записей электромагнитного сигнала.

Анализируются результаты Всероссийской студенческой олимпиады (ВСО(14) по физике, заключительный тур которой был проведен в НИЯУ МИФИ в мае 2014 г. Обсуждаются задания ВСО и результаты их выполнения. Приводятся статистический анализ степени подготовленности участников олимпиады и перечень победителей и призеров в разных номинациях.

Практически любая обработка случайных погрешностей величин, измеряемых в лабораторных практикумах вузов, проводится на основе гауссова распределения и критерия Стьюдента. Применение такой статистики в каждом конкретном случае требует проверки экспериментального распределения на нормальность (гауссовость) распределения. Несмотря на обилие литературы по математической статистике, авторы считают необходимым напомнить читателю, что при выборках малого объема (т.е. при малом числе измерений) гауссова статистика неприменима, а ее повсеместное использование без проверки на нормальность приучает студента заранее ошибочно считать все распределения гауссовыми. Мы полагаем, что все учебные пособия вузов, предназначенные для практикумов, должны быть пересмотрены и скорректированы с этой точки зрения.

В данной работе приводится пример компьютерной лабораторной работы, которая формирует начальные теоретические исследовательские навыки студентов. Выполняя предложенную лабораторную работу, студенты проходит основные этапы исследования, начиная от построения модели явление до интерпретации виртуальных экспериментальных данных.

Рассмотрены особенности интерференции прямых и обратных волн в невзаимных средах и структурах. Получено уравнение стоячей волны в невзаимных средах. Показано, что невзаимность параметров структур приводит к изменению параметров и характера стоячих волн, в частности, нарушается синфазность колебаний в разнесенных точках пространства, расположенных между узлами.

Представлена комплексная лабораторная установка для изучения поляризационных явлений. Вращение поляроидов контролируется абсолютным энкодером, а обработка информации выполняется в среде LabVIEW.

Представлена обновленная структура цифрового раздела общего практикума по радиоэлектронике для студентов физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова. Выполнение задач разделено на изучение элементарной логики и построение более сложных структур на основе программируемых логических интегральных схем, включающее изучение системы автоматизированного проектирования ISE WebPACK фирмы Xilinx (со свободной лицензией), основ описания систем на VHDL, симулятора ISim.

В 2009 году исполнилось сто лет с выхода в свет первого руководства к выполнению лабораторных работ по физике профессора Московского университета А.П. Соколова [1]. С тех пор и в московском университете и в других вузах нашей страны и за рубежом было создано множество лабораторных работ, посвященных изучению различных физических явлений и физических законов самыми разнообразными методами [24]. По материалам учебных пособий физического факультета МГУ и других вузов, посвященных физическому практикуму, по материалам публикаций в различных журналах, в том числе в реферативном журнале «Физика», на физическом факультете МГУ созданы книги [5, 6], в которых собрана информация о лабораторных работах по механике и молекулярной физике, опубликованных за прошедшие сто лет. В настоящей статье представляется книга [7], в которой описаны опубликованные за эти годы лабораторные работы по электричеству и магнетизму.

В статье рассматривается программа специализированного курса «Информационные и коммуникационные технологии в физическом образовании», проводимого при подготовке бакалавров педагогического образования на факультете физики и информационных технологий в Московском педагогическом государственном университете. Знания, полученные в ходе изучения курса, используются бакалаврами входе педагогической практики и при подготовке выпускных квалификационных работ.

Описан исторический путь развития лабораторного практикума кафедры физики МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сформулированы принципы построения современного физического практикума в техническом университете. Рассматривается реализация этих принципов на примере учебно&лабораторного комплекса кафедры физики МГТУ им. Н.Э. Баумана – «Дома Физики», предназначенного для обучения студентов всех факультетов и специальностей. Показана значимость технического оснащения современного лабораторного практикума для качественного освоения курса физики, изучения современных методов экспериментального исследования физических явлений и процессов, получения практических навыков на основе инновационных разработок, адаптации в применении фундаментальных знаний при решении прикладных и технических задач. Лабораторный практикум для изучения курса общей физики функционирует совместно с лабораториями для научно&исследовательской работы студентов, что позволяет развивать на кафедре физики трехступенчатую систему лабораторного практикума для студентов всех направлений подготовки, реализуемых в университете.

В статье проведен анализ результатов выполнения заданий вариантов заключительного тура Отраслевой физико$математической олимпиады школьников «Росатом» по физике, который состоялся в НИЯУ МИФИ 24 февраля 2013 года. Рассмотрены измерительные свойства использованных вариантов: параллельность, ошибка результатов. В рамках современной теории тестирования исследовано соответствие уровня трудности заданий вариантов уровню подготовки участников. Установлено, что использованные варианты соответствуют уровню подготовки участников олимпиады. Использованная система оценивания позволила правильно ранжировать результаты участников, выделить призеров и победителей олимпиады.

Объекты и явления естественного окружения – весьма слабо используемый в практике современной российской школы ресурс, обладающий значительным мотивационным потенциалом при изучении физики. В частности, многие старинные игры благодаря уникальному сочетанию контекста и физического контента могут служить основой для разработки открытых учебных модулей по некоторым разделам механики. Соответствующие пакеты нерафинированных задач, как показано в данной работе на примере игры «Городки», позволяют естественным образом сместить акценты занятий на работу с главным: постановкой и формулированием проблем, построением моделей, планированием экспериментов, анализом допущений и следствий.

Обсуждается методика применения метода проектов при организации работы физического практикума для бакалавриата инженерных направлений подготовки. В статье приводятся примеры реализации активных форм обучения на занятиях физического практикума, что позволяет развивать индивидуальные качества студентов, изучать физику в полном объеме при ограниченном числе часов.

Рассматриваются и обосновываются подходы к отбору и освоению содержания проблематики современных наукоемких технологий в условиях уровневой подготовки педагогических кадров по физике. Особое внимание уделяется отражению в содержании теоретической и экспериментальной подготовки будущих учителей ключевых концептов нанофизики.

В статье рассмотрены различные виды компьютерного эксперимента, их классификация. Устанавливается соответствие между типом компьютерного эксперимента и задачами, выполняемыми компьютером.

В статье анализируется традиционный для курса общей физики подход к изучению нормальной дисперсии света с помощью гониометра и треугольной призмы. Предложенные направления модернизации традиционной методики реализованы в виде компьютерной лабораторной работы. Даны рекомендации по использованию данной методики в лабораторном практикуме курса общей физики.

Авторами дается описание лабораторного эксперимента, позволяющего исследовать связанные механические колебания, используя визуализацию в виртуальных технологиях.

Приведено описание и результаты выполнения лабораторной работы для изучения механических колебаний и резонанса. Осциллятором служит гальванометр.

В рамках лабораторного практикума по газодинамике, создаваемого в СарФТИ НИЯУ МИФИ, разработана модель динамики простейшей термоядерной мишени для ИТС. В модели в качестве драйвера используется внутренняя энергия воздуха в окружающей среде. В силу безопасности модели работа с ним не требует специальных допусков. Ключевые слова: практикум по газодинамике, динамика термоядерной мишени, ИТС,

В статье рассмотрены ключевые физические идеи, приведшие к экспериментальной верификации бозона Хиггса. Обозначены концептуальные проблемы теории суперсимметрии в контексте данного открытия. Рассмотрена гипотеза о техницветовой природе бозона Хиггса.

В рамках концепции «снизу – вверх» современной наноэлектроники рассматриваются баллистический и диффузионный транспорт фононов и его роль в теплопроводности.

Приведено два решения задачи о формировании электрического и магнитного полей устанавливающимся во времени током: одно на основе уравнений Максвелла, другое с использованием малоизвестных формул О.Д. Ефименко. Эти формулы являются решением уравнений Максвелла и демонстрируют непосредственную зависимость полей E и B от их источников: плотностей заряда ρ и тока j, а также их производных по времени ρ и j. Второй метод, в отличие от первого, доступен студентам, изучающим вводный курс физики, позволяет более просто решать ряд задач электродинамики, и не использует представлений, согласно которым переменное электрическое поле является источником магнитного, а переменное магнитное – источником электрического, которые часто приводят к предрассудкам о природе электромагнитного поля.

В работе рассмотрена структура учебного пособия Л.К. Мартинсона, А.Н. Морозова и Е.В. Смирнова «Электромагнитное поле», выпущенного кафедрой физики МГТУ в серии «Физика в техническом университете», и дан краткий анализ представленного в нем учебного материала. Отмечается важная роль электродинамики в курсе общей физики технических университетов как при формировании общих воззрений на природу, так и при использовании в различных технических дисциплинах, таких, например, как электротехника, радиотехника, электроника и т.д. Подчеркивается настоятельная необходимость более глубокого изучения физики в технических вузах.

Обсуждаются особенности профессиональных компетенций, проблемы реализации компетентностного подхода в вузах. В частности рассматривается педагогическая диагностика как неотъемлемый компонент педагогической деятельности в средней и высшей школе.

В данной статье описывается одна из форм организации учебного процесса в вузе – модульная система обучения. Рассмотрен принцип работы этой системы на примере темы «Магнитное поле и его основные характеристики». Сформулированы основные выводы, сделанные автором во время работы по модульной системе.

Рассматривается вопрос актуальности изучения курса физики в высших учебных заведениях МЧС России. Предложена концепция повышения качества преподавания курса физики в этих учебных заведениях. Обоснована необходимость дополнительных профессиональных знаний, которыми должен обладать преподаватель физики вуза МЧС России для своей успешной деятельности.

Рассмотрена возможность обучения технологии и развития культуры физического эксперимента на примере решения задачи определения показателя преломления порошкообразных твердых тел. Обсуждаются все основные этапы исследования – от постановки эксперимента до окончательной обработки полученных результатов.

Обосновывается необходимость и раскрывается сущность интеграции содержания образования при подготовке педагогических кадров по физике. Показаны возможности реализации интеграции содержания образования на предметной основе проблематики современных наукоемких технологий.

Описывается предметная подготовка по физике бакалавров по направлениям «Педагогическое образование» и «Физика», которая осуществляется на факультете физики и информационных технологий МПГУ таким образом, что студенты каждого из направлений имеют возможность выстраивать собственный образовательный маршрут вплоть до изменения направления образования с педагогического на научное или наоборот. Гибкость образовательных маршрутов, определяемая современными нормативными документами, имеет на факультете свою достаточно длительную историю и традиции. Ключевые слова: блочный

Рассмотрены актуальные аспекты формирования исследовательской компетентности бакалавра$магистра педагогического (физического) образования. Описан разработанный исследовательский эксперимент (лабораторный практикум), базирующийся на современных достижениях физической оптики.