Рабочая программа элективного курса «Плазма - четвертое состояние вещества» для 11 класса

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

Родниковская средняя общеобразовательная школа № 6

«Рассмотрено»                                 «Согласовано»                                  «Утверждаю»

на заседании МО                            заместитель директора                   директор школы

естественного цикла                            школы по УВР                             Приказ № _______        

Протокол №___                           «______» _______2018 г.                  «____» _______2018 г.  «_____» _______2018 г.          ____________________                      _________________

___________________                     Земляная Л.В.                                    Коробейникова Т.В.

Лещёва Т.Ф.

Рабочая программа элективного курса

«Плазма - четвертое состояние вещества»

для 11 класса

Разработала программу:

учитель физики

первой квалификационной категории

Сбитнева Елена Анатольевна

с. Родники

2018                                

Пояснительная записка

Данный курс предназначен для учащихся 11 классов общеобразовательных средних школ естественнонаучного или естественно-математического профиля.

Основные задачи курса:

развитие представлений школьников о физической картине мира на основе знакомства с четвертым состоянием вещества;

расширение, углубление и обобщение знаний о строении вещества;

реализация внутрипредметных и межпредметных связей, так как при изучении плазменного состояния вещества актуализируются не только знания из разных разделов физики, но и из других наук, прежде всего химиии астрономии;

развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей на основе ознакомления учащихся с современными достижениями науки и техники, связанными с изучением и применением плазмы, в процессе решения физических задач и самостоятельного приобретения новых знаний, выполнения экспериментальных исследований, подготовки докладов, рефератов и других творческих работ. Учебный материал по физике плазмы имеет огромное познавательное и мировоззренческое значение, а также большой практический интерес. На этом материале решаются такие педагогические проблемы, как создание политехнической направленности школьного курса физики, формирование естественнонаучной картины мира, развитие познавательной активности и самостоятельности школьников.

В основном курсе физики изучить на достаточном уровне эти вопросы не представляется возможным из-за недостатка времени. Поэтому элективный курс является хорошей возможностью дополнить знания учащихся о четвертом состоянии вещества — плазме и сформировать у них более полное представление о физической картине мира.

Важной задачей данного элективного курса наряду с углублением понятия о строении вещества является формирование у школьников умений находить сведения по избранной теме в книгах, журналах и электронных источниках информации, готовить рефераты, выступать с докладами, проводить экспериментальные исследования, анализировать полученные результаты и формулировать выводы.

Основным методом изложения теоретического материала курса является активный диалог учителя с учащимися, предполагающий постановку проблемы с последующим обсуждением вариантов ее разрешения. Практика показывает эффективность совмещения лекции и диалога при работе с небольшой группой учащихся.

Использование лекционных занятий целесообразно лишь при изучении наиболее сложных в теоретическом отношении разделов курса. Поэтому основными формами занятий должны стать семинары и экспериментальные исследования. Они способствуют развитию умений самостоятельно приобретать знания, критически оценивать полученную информацию, излагать свою точку зрения по обсуждаемому вопросу, выслушивать другие мнения и конструктивно обсуждать их.

Содержание курса

10 (11) класс

Движение заряженных частиц в электрическом и магнитном полях

(6 ч)

Электромагнитное поле. Сила Лоренца. Движение заряженной частицы в электрическом поле. Движение заряженной частицы в магнитном поле. Движение заряженных частиц при наличии электрического и магнитного полей. Дрейф частиц.

Демонстрации

Действие электростатического поля на электрические заряды.

Действие магнитного поля на движущиеся электрические заряды.

Электронно-лучевая трубка с электростатическим управлением электронного пучка.

Электронно-лучевая трубка с магнитным управлением электронного пучка.

Осциллограф.

Фрагмент кинофильма «Электронно-лучевая трубка».

Плазма.

Основные характеристики плазмы

(8 ч)

Электрический ток в газах. Виды электрических разрядов. Плазма. Степень ионизации плазмы. Коллективное движение частиц в плазме. Квазинейтральность плазмы. Дебаевский радиус экранирования. Температура плазмы.

Демонстрации

Несамостоятельный и самостоятельный разряды в газах.

Коронный, дуговой, тлеющий и искровой разряды.

Фрагмент из кинофильма «Плазма — четвертое состояние вещества».

Фрагменты из кинофильмов «Плазма в однородноммагнитном поле» и «Плазма в неоднородном магнитном поле».

Методы описания плазмы

(5 ч)

Магнитная гидродинамика и неустойчивости плазмы. Магнитное давление. Вмороженность магнитного поля. Число Рейнольдса. Кинетическое описание плазмы.

Демонстрации

Действие магнитного поля на плазменный шнур.

Сжатие плазмы магнитным полем.

Действие электрического и магнитного полей на плазму пламени.

Процессы в плазме

(4 ч)

Газовая (идеальная) плазма. Условие идеальной плазмы. Колебания в плазме. Ленгмюровская частота колебаний. Волны в плазме.

Демонстрации

Фрагмент из кинофильма «Плазма — четвертое состояние вещества».

Плазма в природе

(6 ч)

Геомагнитное поле. Пояса радиации. Магнитосфера Земли. Магнитные бури и причины их возникновения. Ионосферы Земли. Полярные сияния. Космическая плазма. Солнечный ветер. Космические лучи.

Демонстрации

Изучение магнитного поля Земли.

Вращение витка с током в магнитном поле Земли.

Проекция диапозитивов: виды полярных сияний.

Кинофильм «Полярные сияния». Видеофильмы «Радиационные пояса планеты» и «Уроки из космоса».

Плазма в технике

(1 ч)

Плазменные генераторы (плазматроны): электродуговые, высокочастотные, магнитогидродинамические. МГД-генератор. Плазменный двигатель. Плазменный дисплей. Проблема управляемого термоядерного синтеза (УТС). Магнитные ловушки. Токамак. Методы нагрева плазмы. Лазерный УТС. Электронный УТС.

Демонстрации

Свечение газосветных трубок в поле высокой частоты.

Люминесцентная лампа.

Плазменный генератор релаксационных колебаний.

Применение дугового разряда.

 Обобщающее занятие

(1ч)

Физико-техническая конференция по теме «Плазма на Земле и в космосе».

Аттестация учащихся

Научный уровень предлагаемого курса достаточно высок. Но поскольку это элективный курс, от каждого ученика не требуется воспроизведение всех изучаемых тем курса: кто-то интересуется теоретическими вопросами и с удовольствием будет готовить рефераты и делать доклады, а кому-то более интересно решать задачи или выполнять экспериментальные исследования. Важно, чтобы достижения каждого ученика стали достоянием всех учащихся.

В качестве основной формы оценки достижений учащихся предполагается использовать выступления на семинарах, подготовленные доклады и рефераты, выполненные экспериментальные исследования. По результатам исследовательских заданий желательно, чтобы ученики сделали сообщения на общем занятии с демонстрацией подготовленных экспериментов.

Решение задач в данном курсе не является решающим фактором оценки успешности. Вместе с тем многие задачи, представленные в учебном и методическом пособиях, позволяют глубже усвоить теоретический материал элективного курса, а также лучше подготовиться к сдаче единого государственного экзамена, поступлению в вуз, продолжению образования.

Литература

1. Милантьев В. П., Темко С. В. Физика плазмы. М.: Просвещение, 1983.
2.  Энциклопедический словарь юного физика / Сост. В. А. Чуянов. М.: Педагогика, 1991. Энциклопедический словарь юного техника / Сост. Б. В. Зубков, С. В. Чумаков. М.: Педагогика, 1988.
3.  Энциклопедический словарь юного астронома / Сост. Н. П. Ептылев. М.: Педагогика, 1986.
4.  Энциклопедия для детей. Том 16. Физика. Части 1 и 2. М.: Аванта+, 2000.

Литература для учителя

1.  Алексеев Б. В., Котельников В. А. Зондовый метод диагностики плазмы. М.: Энергоатомиздат, 1988.
2.  Арцимович Л. А. Элементарная физика плазмы. М.: Атомиздат. 1969.
3.  Арцимович Л. А. Что каждый физик должен знать о плазме. М., 1976.
4.  Арцимович Л. А., Лукьянов С. Ю. Движение заряженных частиц в электрических и магнитных полях. М.: Наука, 1972.
5.  Воронов Г. С. Штурм термоядерной крепости. М.: Наука, 1985.
6.  Глазунов А. Т., Фабрикант В. А. Техническое использование плазмы // Физика и техника. М.: Знание, 1977.
7.  Грановский В. Л. Электрический ток в газах. М.: Наука, 1971.
8.  Димитров С. К., Фетисов И. К. Лабораторный практикум по физике газоразрядной плазмы и пучков заряженных частиц. М.: МИФИ, 1989.
9.  Жданов С. К. и др. Основы физических процессов в плазме и плазменных установках. М.: 2000.
10.  Капица П. Л. Плазма и управляемая термоядерная реакция (Нобелевская лекция) // Эксперимент. Теория. Практика. М.: Наука, 1987.
11.  Романовский М. К. Элементарные процессы и взаимодействие частиц в плазме. М.: МИФИ, 1984.
12.  Фортов В. Е., Якубов И. Т. Неидеальная плазма. М.: Энергоатомиздат, 1994.
13.  Франк-Каменецкий Д. А. Лекции по физике плазмы. М.: Атомиздат, 1964. Рабинович М. С. Управляемый термоядерный синтез // Школьникам о современной физике; Сост. В. А. Угаров. М.: Просвещение, 1974.
14.  Райзер Ю. П. Физика газового разряда. М.: Наука, 1992.
15.  Фабрикант В. А. Физика. Оптика. Квантовая электроника. Избранные статьи. М.: МЭИ, 2000.
16.  Физический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия, 1983.
17.  Чен Ф. Введение в физику плазмы. М.: Мир, 1987.

Журналы

1.  Александров А., Елесин Е. Лед и пламень // Наука и жизнь. 1987. № 11, 12.
2.  Ашкенази Л. МГД-генератор // Квант. 1980. № 11.
3.  Баранов В. Б. Что такое солнечный ветер // Со- росовский образовательный журнал. 1996. № 12.
4.  Бойко В. И. Управляемый термоядерный синтез и проблемы инерциального термоядерного синтеза // Соросовский образовательный журнал. 1999. № 6.
5.  Быковский Ю. А. Лазерно-плазменный источник ионов и ядер // Соросовский образовательный журнал. 1996. № 9.
6.  Вокруг света. № 1, 2003. «Океан энергии» (с. 22— 25), «Сияющая ночь» (с. 92—99), «Плазма» (с. 192).
7.  Гальпер А. М. Радиационный пояс Земли // Соросовский образовательный журнал. 1999. № 6.
8.  Герштейн С. С. Загадки солнечных нейтрино // Соросовский образовательный журнал. 1997. № 8.
9.  Гильденбург В. Б. Плазменный резонанс в лаборатории и в верхней атмосфере // Соросовский образовательный журнал. 2000. № 12.

10. Ерухимов JI. М. Ионосфера Земли как космическая плазменная лаборатория // Соросовский образовательный журнал. 1998. № 4.

\\. Железняков В. В. От плазмы солнечной короны к плазме на нейтронных звездах // Соросовский образовательный журнал. 1997. № 7.

12.  Кикоин А. К. Полярные сияния // Квант. 1989. №5. Кингсепп А. С. Плазма как объект физических исследований // Соросовский образовательный журнал. 1996. № 2.
13.  Козловский В. Электрическое действие пламени // Квант. 1992. № 10.
14.  Кочаров Г. Е. О загадках Солнца//Соросовский образовательный журнал. 1998. № 3.
15.  Курт В. Г. Солнце и межзвездная среда // Соросовский образовательный журнал. 1999. № 1.
16.  Панкратов С. ТОКАМАК — новый шаг // Наука и жизнь. 1989. № 4.
17.  Плотников А. «Термояд» в плазменном шнуре // Наука и жизнь. 1971. № 3.

«ТОКАМАК-7» — еще один шаг к реактору // Наука и жизнь. 1980. № 3.

18.  Пудовкин М. И. Солнечный ветер // Соросовский образовательный журнал. 1996. № 12.
19.  Райзер Ю. П. Непрерывный оптический разряд — поддержание и генерация плотной низкотемпературной плазмы лазерным излучением // Соросовский образовательный журнал. 1996. № 3.
20.  Рожанский В. А. Удержание плазмы в магнитных ловушках // Соросовский образовательный журнал. 2000. № 10.
21.  Славатинский С. А. Космические лучи и их роль в развитии физики высоких энергий и астрофизики // Соросовский образовательный журнал. 1999. № 10.

 Шиканов А. С. Лазерный термоядерный синтез // Соросовский образовательный журнал. 1997. №8.

Интернет-сайты

http://www.inp.nsk.su/chairs/plasma/bookmark.ru.shtml — сайт «Физика плазмы в Интернете» http://www.membrana.ru/articles/global/2002/03/07/ 150800.html

Холодный ядерный синтез — научная сенсация или фарс?

http://phys.web.ru/db/msg.html?mid=l 161258 Человек, приручивший термояд (к 100-летию со дня рождения Л. А. Арцимовича). http://www.ug.ru/00.25/t48.htm

Идея ТОКАМАК. Термоядерный синтез на Земле близок к осуществлению.

http://www.inno.ru/newstech.shtml Двести десять секунд Солнца. http://www.academic.ru/misc/enc3p.nsf/ByID/ NT00047D22

Энциклопедия: ТОКАМАК. http://nauka.relis.ru/06/0109/06109051 .ht m Термояд: сквозь тернии к звездам. http://wyw.skc.ru/museum/page3.shtml На пути в будущее. (Из истории создания первых отечественных ТОКАМАКов.)

ПОУРОЧНОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ