Главная / Методические материалы / Преподавание физики
Вопросы истории науки на уроках физики
Автор(ы): Неверова Светлана Владимировна, учитель физики
Notice: Undefined variable: content in /home/area7ru/area7.ru/docs/metodic-material.php on line 278
Проблема гуманизации – это очеловечивание преподавания. По словам Нобелевского лауреата И. Раби: “Физика составляет сердцевину гуманитарного образования нашего времени”.
К сожалению, сегодня мы преподаём “обесчеловеченую” физику. Для меня же, всегда важным было рассказывать своим ученикам об учёных как о людях с чистыми душами и руками, искренни верящими в то, что служат во славу своей Родины.
К несчастью, в связи с сокращением учебных часов на обучение физике в старших классах, изучение отдельных тем сводится к изложению физического материала, в учебниках отсутствует информация об истории открытий, а тем более о судьбе русских учёных и их научном подвиге. В процессе подготовки предложенных уроков я обнаружила, что данного материала нет не только в школьных учебниках, но и в вузовских. Вашему вниманию предлагается подборка материала об истории двух открытий, использованного мною в классе с углубленным изучением физики, обучающемуся по учебнику “Физика-11” Касьянова В.А.(издательство “Дрофа”).
Изобретение трансформатора
Академик Борис Семенович Якоби.
Имя академика Бориса Семеновича Якоби (1801— 1874) стоит в одном ряду с именами М. В. Ломоносова, Г. В. Рихмана, Л. Эйлера, В. В. Петрова и Э. Х. Ленца. Академик С. И. Вавилов назвал Б. С. Якоби “выдающимся физиком” и “гениальным электротехником”, “одним из самых замечательных представителей той новой фазы в истории физики, когда ее результаты в виде важнейшего фактора переходили в технику, электромагнетизм превращался в электротехнику”.В этой новой области знаний он добился выдающихся результатов, навсегда обессмертивших его имя.
Являясь пионером электротехники, Б. С. Якоби, по признанию нашего старейшего электротехника члена-корреспондента Академии наук СССР М.А. Шателена, заложил “основы, чуть ли не во всех отраслях ее применения: в технике слабого тока он был одним из творцов электромагнитной телеграфии и электроминного дела; в технике сильных токов он стоит у самой колыбели электромашин, с одной стороны, и промышленной электрохимии — с другой. Столь же фундаментальны его заслуги в области электрических измерений — и не только электрических, так как его по справедливости следует назвать отцом международного соглашения о мерах и весах”. Вместе с тем он со своим другом Э. Х. Ленцем занял видное место и в чисто физическом исследовании законов электромагнетизма. Он же впервые в России положил прочное начало специальному электротехническому образованию.
Уроженец Германии, Якоби не смог там найти приложения своих сил. Молодой ученый переехал в Россию, которая стала для него второй родиной. Ей он и отдал весь свой незаурядный талант, свою кипучую энергию, свой проницательный ум ученого и изобретателя. Необыкновенная изобретательность и умение подходить к предмету одновременно и с теоретической и с практической стороны выгодно отличают его от кабинетных ученых. Для него наука и жизнь всегда составляли одно целое. Как бы отвечая на вопрос будущих исследователей его творчества, в чем же состоит секрет его блестящих успехов, ученый заявлял: “Единственный секрет, который является моим достоянием, это глубокое изучение и усидчивый труд”. Патриот России и вместе с тем интернационалист, Б. С. Якоби незадолго до своей смерти писал, что его деятельность, “оказавшись плодотворною в общем интересе всего человечества, вместе с тем принесла непосредственную и существенную пользу России”.
ЯБЛОЧКОВ Павел Николаевич
Яблочков Павел Николаевич родился 2 (14) сентября 1847, село Жадовка, Сердобского уезда Саратовской губернии — 19 (31) марта 1894, Саратов, в семье обедневшего мелкопоместного дворянина, происходившего из старинного русского рода. С детства мальчик любил конструировать, придумал угломерный прибор для землемерных работ, устройство для отсчета пути, пройденного телегой. Родители, стремясь дать сыну хорошее образование, в 1859 определили его во 2-ой класс Саратовской гимназии. Но в конце 1862 Яблочков ушел из гимназии, несколько месяцев обучался в Подготовительном пансионе и осенью 1863 поступил в Николаевское инженерное училище в Петербурге, которое отличалось хорошей системой обучения и выпускало образованных военных инженеров.
По окончании училища в 1866 Яблочков был направлен для прохождения офицерской службы в Киевский гарнизон. На первом же году службы он вынужден был выйти в отставку из-за болезни. Вернувшись в 1868 на действительную службу, поступил в Техническое гальваническое заведение в Кронштадте, которое окончил в 1869. В то время это была единственная в России школа, которая готовила военных специалистов в области электротехники. С июля 1871 Яблочков переехал в Москву и поступил на должность помощника начальника телеграфной службы Московско-Курской железной дороги. Уйдя со службы на телеграфе, Яблочков в 1874 открыл в Москве мастерскую физических приборов. В 1875, когда Яблочков проводил опыты по электролизу поваренной соли с помощью угольных электродов, у него возникла идея более совершенного устройства дуговой лампы (без регулятора межэлектродного расстояния) — будущей “свечи Яблочкова”. В конце 1875 финансовые дела мастерской окончательно расстроились, и Яблочков уехал в Париж, где поступил на работу в мастерские академика Л. Бреге, известного французского специалиста в области телеграфии. Занимаясь проблемами электрического освещения, Яблочков к началу 1876 завершил разработку конструкции электрической свечи и в марте получил патент на нее. Успех свечи Яблочкова превзошел все ожидания. В течение 1876 Яблочков разработал и внедрил систему электрического освещения на однофазном переменном токе, который, в отличие от постоянного тока, обеспечивал равномерное выгорание угольных стержней в отсутствие регулятора. Кроме того, Яблочков разработал способ "дробления" электрического света (то есть питания большого числа свечей от одного генератора тока), предложив сразу то решения, в числе которых было первое практическое применение трансформатора и конденсатора.
Система освещения Яблочкова (“русский свет”), продемонстрированная на Всемирной выставке в Париже в 1878, пользовалась исключительным успехом. В 1878 Яблочков решил вернуться в Россию, чтобы заняться проблемой распространения электрического освещения. На родине он был восторженно встречен как изобретатель-новатор. В 1879 Яблочков организовал “Товарищество электрического освещения П. Н. Яблочков-изобретатель и К” и электротехнический завод в Петербурге, изготовившие осветительные установки на ряде военных судов, Охтенском заводе и др. В конце 1893, почувствовав себя больным, Яблочков после 13 лет отсутствия вернулся в Россию, но через несколько месяцев умер от сердечного заболевания. Похоронен в родовом склепе в селе Сапожок Саратовской области.
Усагин Иван Филиппович
Деятельность этого талантливого физика-самоучки в течение почти 40 лет протекала в Московском университете, где ему пришлось занимать скромные должности от механика до лекционного ассистента. Не имея не только законченного высшего, но и вообще систематического образования, вёл крупные научные работы, результаты которых не прошли бесследно для науки и печатались в известных физических научных журналах. Мировая техника обязана И. Ф. Усагину созданием трансформатора — преобразователя электрического тока, без которого совершенно немыслима современная электротехника.
В научной жизни Москвы 1882 год имел особое значение: в этом году происходила Всероссийская промышленно-художественная выставка, на которой демонстрировались успехи русской науки и техники. Крупнейшие учёные и техники участвовали в её организации. Тогда победоносно совершало свои первые шаги электрическое освещение, и подавляющее большинство экспонатов этого павильона относилось именно к этой новой отрасли. Павильон электричества с экспонатами Яблочкова, Чиколева, Лодыгина, Тихомирова и др. приковывал всеобщее внимание. Среди экспонатов был один, построенный И. Ф. Усагиным. С помощью его можно было осуществлять то, что в настоящее время делает трансформатор. Это была индукционная катушка оригинальной конструкции, позволяющая включать в цепь несколько источников света. И. Ф. Усагин был награждён за это устройство дипломом II степени, равноценным серебряной медали, который был ему выдан Департаментом торговли и мануфактур за № 10565 “за успешные опыты электрического освещения через посредство отдельной индукции и в поощрение к дальнейшей разработке этой методы”. Устройство И. Ф. Усагина, демонстрированное им на выставке, представляло собою развитие принципа трансформирования тока, начало которого можно усмотреть в работах П. Н. Яблочкова, относящихся к “дроблению света”. По-видимому, современники не обратили внимания на значение этого изобретения И. Ф. Усагина, оценив, однако, его новизну. Действительное значение изобретения И. Ф. Усагина для промышленности, для энергетического хозяйства было понято позднее, когда трансформатор занял своё важное место в системе распределения электрической энергии и её передачи на расстояние. Спустя 15 лет после Московской промышленно-художественной выставки, 27 октября 1897 г. Московское общество любителей естествознания, антропологии и этнографии присудило И. Ф. Усагину премию имени В. П. Мошнина “за открытие трансформации токов”. Это запоздалое признание заслуг И. Ф. Усагина как основоположника практики трансформирования токов было вынесено тогда, когда была понята действительная практическая ценность работы Усагина. Оно является особенно авторитетным потому, что вынесено было на годичном собрании Общества, которое по составу присутствовавших членов нельзя назвать иначе, как блестящим. Среди присутствовавших были наши крупнейшие учёные: Д. Н. Анучин, Н. Е. Жуковский, В. Ф. Миллер, К. А. Тимирязев, И. А. Каблуков, П. Н. Лебедев, П. К. Штернберг и др. Большинство этих учёных входило в состав жюри по присуждению премии имени Мошнина.
Интересно сопоставить хронологически работу И. Ф. Усагина над трансформацией переменных токов с работой других техников, которым обычно приписывается изобретение трансформатора. И. Ф. Усагин работал над этим вопросом до 1882 г.; на выставке 1882 г. им уже были экспонированы разработанные и действующие приборы. В 1881 г. проблема Усагиным была полностью решена. Как известно, трансформатор Голяра демонстрировался в 1884 г. на Туринской выставке. Другие конструкторы трансформаторов — Циперновский, Дери и Блати в Европе и Вильям Стенли в США получили патенты на трансформаторы электрического тока только в 1885—1886 гг. Таким образом, И. Ф. Усагину, несомненно, принадлежит честь открытия принципа трансформации, начало которого можно усмотреть в работах другого выдающегося русского изобретателя П. Н. Яблочкова.
Развитие полупроводниковой техники
Лосев Олег Владимирович
Имя Олега Владимировича Лосева (1903—1942 гг.) известно, главным образом, специалистам в области полупроводниковой электроники, хотя он вполне заслуживает того, чтобы о нем знали самые широкие круги читателей. Это был талантливый ученый, изобретатель, положивший начало новому направлению в физике— полупроводниковой электронике. В 1917 г. четырнадцатилетним юношей Лосев случайно попал на популярную лекцию В. М. Лещинского, бывшего в то время начальником Тверской радиоприемной станции. Здесь и состоялось первое знакомство с радиотехникой, которое решило дальнейшую судьбу О. В. Лосева.. В 1920 г. Лосев закончил реальное училище. В. К. Лебединский, с которым Лосев познакомился на Тверской радиостанции, пригласил любознательного юношу в свою лабораторию в Нижний Новгород. На первых порах ему поручали выполнять простые операции по сборке отдельных узлов и приборов радиоаппаратуры, давали другие несложные задания. Свободные часы он посвящал исследованию механизма действия кристаллических детекторов. Новая и интересная работа полностью захватила его. Прошло два года. “У Олега Владимировича был исключительный талант: из предметов, которые были под руками, из отходов — кусков дерева, обрезков проволоки, жестянок и т. п. — создавать именно такие приборы, с помощью которых можно было наблюдать интересующие его физические явления”, — писал позднее профессор Г. А. Остроумов. Вначале О. В. Лосев изучал детекторы различного типа. В процессе исследований он обнаружил в детекторе из цинкита (минеральная окись цинка) со стальным острием способность возбуждать в радиотехнических контурах собственные незатухающие колебания. Об этих работах он написал статью, которая была опубликована в 1922 г. в журнале “Телеграфия и телефония без проводов”. В ней он дал подробное описание опытов с детекторами и показал возможность их использования в детекторном приемником. Кроме того, Лосев установил, что некоторые детекторы можно использовать не только для детектирования, но и для усиления сигнала. Простой детектор мог действовать подобно электронной лампе. Это открытие легло в основу создания безлампового радиоприемника с усилением сигнала, который О. В. Лосев назвал “кристадином” (кристаллическим гетеродином). Первый образец кристадина был изготовлен Лосевым в 1923 г. В это время в Москве начала работать Центральная радиотелефонная станция, передачи которой можно было принимать на простые детекторные приемники только вблизи столицы. Кристадин же позволял не только значительно увеличить дальность приема радиостанций, но был прост и дешев в изготовлении. Интерес к кристадину был огромный. “Сенсационное изобретение” — под таким заголовком американский журнал “Радио ньюс” в сентябре 1924 г. напечатал редакционную статью, целиком посвященную работе О. В. Лосева. “Открытие Лосева делает эпоху”, — писал журнал. Кристадин Лосева получил широкое распространение среди радиолюбителей нашей страны и за рубежом. Продолжая исследование кристаллических детекторов, О. В. Лосев вскоре открыл новое явление — свечение карборунда при прохождении по нему электрического тока. Как бы предвидя современные полупроводниковые источники света, он в одной из своих работ писал: “Светящийся детектор может быть пригоден в качестве светового реле как безинертный точечный источник света”. В настоящее время это явление широко применяют в полупроводниковых лазерах, телевидении, светотехнике. Так в результате вдохновенной и самоотверженной работы О. В. Лосева родилось новое направление, называемое ныне полупроводниковой электроникой. Особенно высоко ценил исследования Лосева академик А. Ф. Иоффе. По его инициативе в 1938 г. О. В. Лосеву за совокупность работ была присвоена степень кандидата физико-математических наук. Шли годы. Началась вторая мировая война. Находясь в Ленинграде, О. В. Лосев продолжал исследовательскую работу, направляя все свои знания и умения на решение задач по обороне своей Родины. Вскоре О. В. Лосева не стало. Он умер тридцати девяти лет, не дожив до полного торжества своих открытий. А они завоевывали себе позиции с большим трудом.
Абрам Фёдорович Иоффе
Важную роль в развитии теории полупроводников в начале ЗО-х годов сыграли работы, проводимые в нашей стране под руководством академика Абрама Федоровича Иоффе. В те годы нелегко было предвидеть возможности практического использования полупроводников. Наука о полупроводниках только делала первые в пока еще робкие шаги. Иоффе начал усиленно изучать эти вещества. В 1931 г. он опубликовал статью с пророческим названием “Полупроводники — новый материал электроники”. И это было в то время, когда не существовало даже термина “физика полупроводников”. Студенты, инженеры, школьники как зачарованные слушали лекции и рассказы Абрама Федоровича о чудесах и тайнах полупроводников, обладающих неожиданно интересными свойствами. Сам А. Ф. Иоффе любил науку и обладал завидными способностями популяризатора. Работать приходилось в тяжелых условиях. Слишком много было скептиков, слишком несовершенны были исследуемые образцы полупроводников, “Грязь” исходных материалов — вот основной недостаток полупроводников. Так считали скептики. Но А. Ф. Иоффе думал иначе. “Вы правы, — говорил он, — материалы грязные, воспроизводимости нет. Вы считаете, что такая ничтожная чувствительность к изме...
ВНИМАНИЕ!
Текст просматриваемого вами методического материала урезан на треть (33%)!
Чтобы просматривать этот и другие тексты полностью, авторизуйтесь на сайте:
|
|
Добавлено: 2010.11.22 | Просмотров: 1278
При использовании материалов сайта, активная ссылка на AREA7.RU обязательна!
|
