Образовательные задачи урока: обеспечить усвоение сложного понятия «Физическая картина мира» (ФКМ), обобщив курс физики и астрономии и обеспечив раскрытие фундаментальных физических идей, их диалектико-материалистического толкования.

Воспитательные задачи урока: обеспечить осознание учащимися своего места в материальном физическом мире, выработать интерес к этому миру с целью формирования собственной позиции; развивать познавательную самостоятельность учащихся; способствовать их нравственному и эстетическому воспитанию.

Развивающие задачи урока: развивать умения выделять главное, существенное, сравнивать изучаемые факты, логически излагать мысли; развивать у учащихся умения находить аналогии, приводить собственные примеры физических явлений в окружающей действительности; развивать эмоции, для чего создавать на уроке ситуации удивления, парадоксальности.

Наглядные пособия: таблицы «Масштабы во Вселенной», «Виды взаимодействий: гравитационные, электромагнитные, сильные и слабые», «Основные этапы эволюции физической картины мира», кодослайды, «Характеристики физических объектов», «Магнитные поля Земли и Солнца»); оборудование к демонстрационному эксперименту (самодельный прибор для демонстрации относительности механического движения, электрические султаны, оборудование к опытам Фарадея по электромагнитной индукции и опытам Ампера); мультимедийный курс «Физика, 7–11 классы» ООО «Физикон», 2005 г. (интерактивные модели, слайды из конспекта).

Подготовка учащихся к работе на уроке. На крыльях доски размещены таблицы и карточки с вопросами.

План лекции: 1. Представления о мироздании. Системы построения мира. Вселенная и её масштабы. Вселенная как бесконечно развивающийся во времени и пространстве процесс эволюции материи. Единство в строении материи, взаимодействия и законы сохранения. Философские категории в физике и астрономии. 2. Основные этапы развития физической картины мира: механическая картина мира (беседа с учащимися, обобщение, демонстрация опытов); электромагнитная картина мира (беседа с учащимися, обобщение, демонстрация опытов); революция в физике на рубеже ХIХ–ХХ вв.; основные черты современной физической картины мира; незавершённость единой научной картины мира. Теория познания.

Ход урока

1. Организационный этап (1 мин)

2. Актуализация знаний (постановка темы и основной проблемы урока – 1 мин)

Фронтальная беседа по карточкам, закреплённым на доске: Как устроен окружающий мир? Каким образом он произошёл и какова его дальнейшая судьба? Каковы его «самые простейшие кирпичики»? Чем заканчивается иерархия его материальных форм при переходе из глубокого микромира в далёкий космос? Можно ли познать мир «до конца» и построить единую, всеобъемлющую теорию, которая бы объясняла и в принципе позволяла бы рассчитать любое физическое явление природы?

3. Лекция учителя (25 мин)

Всё пространство можно представить следующим образом (табл. 1):

(Демонстрация кодослайда с текстом: «Взаимодействия бывают гравитационными, электромагнитными, сильными и слабыми», работа с табл. 2.)

Таблица 2

Учитель. Какой основной закон физики описывает гравитационное взаимодействие?

Учащиеся. Закон всемирного тяготения.

Учитель. Верно. (Показывает конспект 1.4 «Силы в механике» из мультимедийного курса.)

Какие основные законы лежат в основе электромагнитного взаимодействия?

Учащиеся. Законы Кулона, Ампера, Фарадея – они были объединены Максвеллом.

Учитель. Рассмотрим основные этапы развития физической картины мира.

1. Механическая картина мира. Сформулируйте принцип относительности, пожалуйста.

Учащиеся. Равномерное и прямолинейное движение замкнутой системы тел относительно некоторой инерциальной системы не влияет на механические процессы, протекающие в ней при одинаковых начальных условиях.

Учитель. По какому закону происходит движение звёзд внутри нашей Галактики? (Показывает интерактивную модель «Вращение Галактики» из раздела «Лаборатории» мультимедийного курса?)

Учащиеся. По закону всемирного тяготения Ньютона.

Учитель. Проведём эксперимент. (Проводит опыт с движущейся платформой и движущимся на ней автомобилем.) Галилей первым сформулировал чёткую механическую картину мира. Целостная картина мира была создана И.Ньютоном. В чём заключаются основные положения механики Ньютона? Сформулируйте законы движения и взаимодействия тел в ньютоновской механике. Каковы ньютоновские представления о пространстве и времени? В чём ограниченность законов Ньютона? Как действуют тела друг на друга в механике Ньютона?

Учащиеся. Такие взаимодействия осуществляются мгновенно через пустоту (теория дальнодействия).

Учитель. Итак, сделаем вывод: «Законы Ньютона имели огромную предсказательную силу, они универсальны. Законы Ньютона дали возможность представить мир как стройное, единое, упорядоченное целое».

Перейдём ко второму этапу формирования картины мира.

2. Электромагнитная картина мира. Сформулируйте, пожалуйста, основные положения законов электромагнетизма Максвелла.

Учащиеся. На основании изучения экспериментов Фарадея Максвелл предположил существование в природе особых волн, которые он назвал электромагнитными волнами. Процесс распространения электрического и магнитного полей и есть распространение электромагнитной волны. Напряжённости этих полей зависят от времени и координаты.

Учитель. В основе теории Максвелла лежат некоторые законы, известные вам из курса физики. Какие?

Учащиеся. Закон электромагнитной индукции, законы Кулона и Ампера, эксперименты Фарадея. (По желанию выходят и демонстрируют соответствующие опыты по электростатике и электродинамике.)

Учитель. Итак, некоторые выводы электромагнитной теории: «Взаимодействие между заряженными телами осуществляется посредством электромагнитного поля. Электромагнитное поле – особая форма материи. Электромагнитные волны распространяются со скоростью света, они поперечны».

Развитие электродинамики привело к попыткам построить единую электромагнитную картину мира. Все события в мире, согласно этой картине, управляются законами электромагнитных взаимодействий.

Кульминации электромагнитная картина мира достигла после создания специальной теории относительности (СТО). Было понято фундаментальное значение конечности скорости распространения электромагнитных взаимодействий, найдены релятивистские уравнения движения, заменяющие уравнения Ньютона при больших скоростях.

Однако свести все процессы в природе к электромагнитным не удалось. Уравнения движения частиц и закон гравитационного взаимодействия нельзя вывести из теории электромагнитного поля. На рубеже XIX и XX вв. был сделан ряд открытий, которые не согласовывались с вышеперечисленными взглядами. Рассмотрим эти открытия. (На каждом столе лежит таблица «Научные открытия», учитель демонстрирует кодослайд «Атом и атомное ядро» из «Конспекта» 5.1 и интерактивную модель «Квантование электронных орбит» из «Лаборатории».)

И опять встал вопрос о замене научной картины мира, а это означало, что в физике произошла научная революция – революция во взглядах и стиле мышления.

Попытки объяснить в рамках механической картины мира электромагнитные явления оказались безуспешными. (Работа с табл. 3.)

Таблица 3

Отсюда следует объективный вывод, что перечисленные выше новые открытия состоят в том, что материя многообразна по своим формам и свойствам, что свойства материи, пространства, времени зависят от движения, что все явления взаимосвязаны и представляют собой единство противоположных сторон, что количественные различия приводят к изменениям качественным.

3. Основные черты современной картины мира. Представления о материи. С точки зрения современной физики существуют два вида материи: вещество и поле. Ещё раз обратимся к табл. 1. (Беседа.) Таким образом, познание окружающего мира бесконечно. Единство мира не исчерпывается единством строения материи. Оно проявляется и в законах движения частиц, и в законах их взаимодействия. Корпускулярно-волновой дуализм присущ всем формам материи.

4. Физкультминутка (0,5 мин)

Предлагаю всем встать и изобразить мега-, макро- и микрообъекты, продемонстрировать, как ведут себя «горячие» и «холодные» молекулы, попробовать проследить за их движением глазами.

5. Закрепление материала (7 мин)

Фронтальная беседа: Что мы знаем о материи? Приведите примеры бесконечного разнообразия материи. Какими свойствами обладает материя? Каковы формы движения материи? Каковы основные структурные элементы материи? Что объединяет все материальные объекты? (Единая природа – небольшое число стабильных элементарных частиц, четыре типа взаимодействия и законы сохранения.) Какие виды движения вы знаете? Что такое механическое движение? Какое движение называется тепловым? Что подразумеваем мы под электромагнитной формой движения? Что мы имеем в виду под химическим движением? под биологическим движением?

6. Подведение итогов урока (5,5 мин)

Учитель. Основной вывод нашего урока: «Физическая картина мира – система представлений о строении, взаимодействии и движении материи, описываемых универсальными и специфическими законами физики». Почему для нас с вами важны представления о физической картине мира? Где мы их можем применить?

В качестве домашнего задания предлагаю каждому для себя определить, как влияют наши познания о физической картине мира на развитие других наук. Подготовьте сообщения о связи физики с другими науками.