Фундаментальные эксперименты и фундаментальные

Кафедра естествознания
Элективный курс
Фундаментальные эксперименты и
фундаментальные константы в физике.
( Курс предназначен для учащихся 10 класса)
В ходе изучения данного элективного курса учащимся создаются условия для решения
следующих образовательных задач:
1) приобретение знания об этапах научного познания и развития физической картины
мира, о месте фундаментальных опытов и роли важнейших физических постоянных в
истории развития физической науки;
2) приобретение предметных умений в планировании и проведении эксперимента, в
применении математических методов для решения теоретических задач;
3) дальнейшее развитие навыков в работе с различными источниками информации
(учебной, справочной и научно-популярной литературой, средствами дистанционного
образования).
Программа курса.
1. Фундаментальные опыты в механике и первые модели мироздания. У истоков зарождения
метода эксперимента в физике. Мысленный эксперимент Галилея. Принцип относительности
Галилея. Закон всемирного тяготения (Ньютон) и опыты Кавендиша. Гравитационная постоянная важнейшая константа фундаментальной физики. Как Кавендиш взвесил Землю. Пространство и
время в механике Ньютона. Лаплас и “черные дыры” в нашей Вселенной.
2. Фундаментальные эксперименты в физике молекул и первые представлени я о мире
микрочастиц. Тепловое движение молекул. Опыты Броуна. Размеры молекул (Релей). Опыты
Перрена по измерению массы молекул и постоянной Авогадро. Измерение скорости движения
молекул(Штерн). Молекулярно-кинетическая теория строения вещества
Фундаментальный эксперимент в электродинамике. Взаимодействие электрических зарядов
(Кулон). Электронная теория проводимости. Электромагнетизм и опыты Ампера, Эрстеда и
Фарадея. Получение и обнаружение электромагнитных волн (опыты Герца). Максвелловская теория
электромагнитного поля и её несовместимость с классическими представлениями о пространстве и
времени.
Роль фундаментальных опытов в становлении физической оптики. Возникновение волновой
теории света. Опыты Ньютона по дисперсии и интерференции. Дифракция света (опыты Юнга и
Френеля). Опыты Физо по определению скорости света. Роль скорости света как фундаментальной
константы в формировании нового облика физической науки в начале 20 века. Опыты с
интерферометром Майкельсона. Мысленные опыты Эйнштейна, принципы относительности, новые
пространственно - временные отношения.
Квантовая физика в фундаментальных опытах. Экспериментальные законы теплового
излучения. Квантовая структура света и электромагнитного излучения (Планк). Постоянная Планка.
Фотоэффект (Герц, Столетов). Квантовое объяснение фотоэффекта (Эйнштейн). Фотоны. Опыты
Резерфорда и модель внутреннего строения атома. Первая квантовая модель атома (Бор) и опыты
Франка и Герца. Роль постоянной Планка в построении боровской модели атома. Излучение и
поглощение света веществом. Лазеры и мазеры. Принципы их работы. Фотонные ракеты и
разделение изотопов.
Фундаментальные опыты в физике микромира.
Открытие естественной радиоактивности (Беккерель). Искусственная радиоактивность (Резерфорд
и др.). Открытие протона. Открытие нейтрона. Опыты Хана по делению ядра урана. Ядерный взрыв.
Управляемая реакция ядерного деления урана. Атомные станции. Ядерный синтез.
Роль фундаментальных постоянных и фундаментальных опытов в построении современных
физических теорий и в их практических приложениях. Волновые свойства частиц вещества.
Гипотеза. Де Бройля и постоянная Планка. Дифракция электронов в опытах Дэвисона и Джермера.
Корпускулярно-волновой дуализм. Соотношение неопределённости Гейзенберга.
Принцип дополнительности. Волновое уравнение Шредингера и квантовое нерелятивистское
описание электронов. Физический вакуум и его влияние на электроны в атоме. Поляризация
вакуума.
Три вида взаимодействия в микромире. Электромагнитные, сильные и слабые
взаимодействия. Бозоны и фермионы. Барионы и лептоны. Кварковая модель строения барионов.
Кварки имеют заряд меньший заряда электрона и протона. Экспериментальное подтверждение
существования кварков. Физика микромира объясняет процессы эволюции в наблюдаемой нами
Вселенной.