Приказ № от 200 г. Рабочая программа элективного курса по физике

«Согласовано»

Руководитель МО

_____________/____________/

ФИО

Протокол № ___ от «__»

____________200___г.

«Согласовано»

Заместитель директора по УВР МОУ «СОШ п. Свободный»

_____________/______________/

ФИО

«__»____________200___г.

«Согласовано»

Директор МОУ «СОШ п. Свободный »

_____________/______________/

ФИО

Приказ № ___ от «__»____200___г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

элективного курса по физике

«Плазма - четвертое состояние вещества»

Рассмотрено на заседании

педагогического совета

протокол № ____от «__»_______200_ г.

2012 - 2013 учебный год

Пояснительная записка

Изучение элективного курса «Плазма — четвертое состояние вещества» направлено на достижение следующих целей:

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 межпредыетных связей, так как при изучении плазменного состояния вещества актуализируются не только знания из разных разделов физики, но и из других наук, прежде всего химии и астрономии;
развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей на основе ознакомления учащихся с современными достижениями науки и техники, связанными с изучением и применением плазмы;
формирование практических умений на основе решения физических задач и самостоятельного приобретения новых знаний, выполнения экспериментальных исследований, подготовки докладов, рефератов и других творческих работ.

Формирование системы знаний о веществе нельзя считать полноценным без изучения его четвертого агрегатного состояния — плазмы. С плазмой приходится встречаться практически всюду. Человек познакомился с плазмой на заре своего существования, увидев молнию.

Плазма - это наиболее распространенное состояние вещества в природе. Внешняя поверхность земной атмосферы покрыта плазменной оболочкой — ионосферой. За пределами ионосферы в околоземном пространстве находятся так называемые радиационные пояса, которые представляют собой своеобразные плазменные образования. Солнце и звезды можно рассматривать как гигантские сгустки горячей плазмы. Наконец, плазма заполняет всю Вселенную в виде очень разреженного газа. И, несмотря на то, что плазма является очень разреженной, ее масса составляет около 99% всей массы Вселенной. Без знания законов физики плазмы невозможно понять эволюцию звезд и Вселенной. В земных условиях с плазмой мы встречаемся при различных газовых разрядах, так как газовый разряд (молния, искра, дуга и др.) часто связан с возникновением плазмы.

В настоящее время плазма находит широкое применение в самых разных областях науки и техники: в газоразрядных источниках света, газовых лазерах, плазменных дисплеях, термоэмиссионных преобразователях внутренней энергии в электрическую энергию, магнитогидродинамипеских (МГД) генераторах. Если «обратить» МГД-генератор, то образуется плазменный двигатель, весьма перспективный для длительных космических полетов. Плазмотроны, создающие струи плотной низкотемпературной плазмы, широко применяются в различных областях техники.

Плазменные технологии используются для антикоррозионной и упрочняющей обработки металлов. С помощью плазменного напыления создают алмазоподобные пленки и тонкопленочные покрытия, кардинально изменяющие фрикционные и прочностные свойства материалов.

Химические реакции в плазме используются для получения химических соединений, которые нельзя получить в других условиях, например для получения соединении инертных газов. В настоящее время возникла новая наука, исследующая такие реакции,— плазмохимия, которая изучает химические процессы в низкотемпературной плазме, закономерности протекания реакций в ней и основы плазмохимической технологии. Во многих случаях плазмохимическая технология позволяет получать материалы и вещества, обладающие весьма ценными свойствами. В промышленности реализованы многие плазмохимические процессы: получение ацетилена и водорода из природного газа, азотной кислоты, винилхлорида, двуокиси титана и других важнейших промышленных продуктов.

Плазму используют как резец при плазменной резке и как шлифовальный камень при плазменной шлифовке и травлении поверхностей. Ионные пучки, получаемые с помощью плазменных источников, служат для введения малых добавок в полупроводники при конструировании интегральных схем, а плазменные струи — для нанесения защитных и упрочняющих покрытий на поверхности деталей. Но, конечно, основное будущее плазмы связано с той ролью, какую она призвана сыграть в решении одной из важнейших проблем XXI в. — овладении энергией управляемого термоядерного синтеза.

С педагогической точки зрения учебный материал по физике плазмы имеет огромное познавательное и мировоззренческое значение, а также представляет большой практический интерес. На этом материале решаются такие педагогические задачи, как создание политехнической направленности школьного курса физики, формирование естественно-научной картины мира, развитие познавательной активности н самостоятельности школьников.

Из сказанного следует вывод о том, что изучение плазменного состояния вещества должно занять достойное место в формировании системы знаний учащихся о веществе и составить органическую часть учения о веществе и его физических свойствах. В систематическом курсе физики изучить на достаточном уровне эти вопросы не представляется возможным из-за отсутствия времени. Элективный курс по выбору школьников позволяет дополнить знания школьников о четвертом состоянии вещества — плазме и сформировать у них более полное представление о физической картине мира.

Важной задачей данного элективного курса, наряду с углублением знаний 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.

Учебно – тематическое планирование курса
Класс: 11
Учитель Трофимов В. В.
Количество часов:
Всего 34 часа; в неделю 1 час.
Учебник:

Орлов В.А., Дорожкин С.В. Плазма – четвертое состояние вещества. Элективные курсы в профильном обучении: Образовательная область «Естествознание»/Министерство РФ – Национальный фонд подготовки кадров. – М.: Вита-Пресс. 2004.

№ п/п	Наименование разделов и тем	Всего часов
1	Движение заряженных частиц в электрическом и магнитном полях	6
2	Плазма. Основные характеристики плазмы	6
3	Методы описания плазмы	2
4	Процессы в плазме	4
5	Плазма в природе	4
6	Плазма в технике	6
7	Лабораторный практикум	5
8	Обобщающее занятие	1
Итого:		34

Содержание тем элективного курса

1. Движение заряженных частиц в электрическом и магнитном полях

Электромагнитное поле. Движение заряженной частицы в электрическом поле. Движение заряженной частицы в магнитном поле. Сила Лоренца. 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 электронным пучком;
электронно-лучевая трубка с магнитным управлением электронным пучком;
осциллограф;
электростатические и магнитные линзы;
движение электронных пучков в магнитном поле;
фрагмент из кинофильма «Электронно-лучевая трубка».

2. Плазма. Основные характеристики плазмы

Электрический ток в газах. Виды электрических разрядов. Плазма. Степень ионизации плазмы. Коллективные свойства плазмы. 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 однородном магнитном поле» и «Плазма в неоднородном магнитном поле»;
Диапозитивы (слайды), иллюстрации для кодоскопа (графопроектора) по темам «Электрический ток в газах», «Электродинамика».

3. Методы описания плазмы

Магнитная гидродинамика и неустойчивости плазмы. Вмороженность магнитного поля. Кинетическое описание плазмы. Диагностика плазмы.

Демонстрации

Действие магнитного поля на плазменный шнур;
сжатие плазмы магнитным полем;
действие электрического и магнитного полей на плазму пламени.

4. Процессы в плазме

Идеальная (газовая) плазма. Колебания в плазме. Ленгмюровская частота колебаний. Волны в плазме.

Демонстрации

• Фрагмент из кинофильма «Плазма — четвертое состояние

вещества».

5. Плазма в природе

Геомагнитное поле. Пояса радиации. Магнитосфера Земли. Магнитные бури и причины их возникновения. Строение и свойства ионосферы Земли. Солнечный ветер. Полярные сияния. Космическая плазма. Солнечные космические лучи.

Демонстрации

• Изучение магнитного поля Земли;

• вращение витка с током в магнитном поле Земли;

диапозитивы: виды полярных сияний;
кинофильм «Полярные сияния»;
видеофильмы «Радиационные пояса планеты» и «Уроки из космоса ».

6. Плазма в технике

Техническое применение плазмы. Плазменные генераторы (плазмотроны). Плазменный магнитогидродинамический генератор. Плазменный дисплей. Термоядерные реакции. Термоядерный реактор. Управляемый термоядерный синтез. Магнитные ловушки. Токамак.

Демонстрации

Свечение газосветных трубок в поле высокой частоты;
люминесцентная лампа;
плазменный генератор релаксационных колебаний;
применение дугового разряда.

7. Лабораторный практикум

Измерение отношения заряда электрона к его массе.
Измерение горизонтальной составляющей индукции магнитного поля Земли.
Регистрация космических лучей.
Изучение люминесцентной лампы.
Расчет периода электрических колебаний в КС-цепи и его экспериментальная проверка.

8. Обобщающее занятие

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

Конструкторское задание

Изготовление действующей модели МГД-генератора.

Список литературы

1. Литература для учащихся

Милантьсв В. П., Темко С. В. Физика плазмы. — М.: Просвещение, 1983.

Энциклопедический словарь юного физика /Сост. В. А. Чуя-нов. — М.: Педагогика, 1991.

Энциклопедический словарь юного техника /Сост. Б. В. Зубков, С. В. Чумаков. — М.: Педагогика, 1988.

Энциклопедический словарь юного астронома /Сост. Н. П. Еп тылев, — М.: Педагогика, 1986.

Энциклопедия для детей. — М.: Аванта +, 2000. — Том 16. Физика. — Ч. 1 и 2.

2. Литература для учителей

Алексеев Б. В., Котельников В. А. Зондовый метод диагностики плазмы. — М.: Энергоатомиздат, 1988.

Арцимовнч Л. А. Элементарная физика плазмы. — М.: Атом-нздат, 1969.

Арцимович Л. А. Что каждый физик должен знать о плазме. — М.; Атомиздат, 1976.

Арцимович Л. А., Лукьянов С. 10. Движение заряженных частиц в электрических и магнитных полях. — М.: Наука, 1972.

Воронов Г. С. Штурм термоядерной крепости. — М.: Наука, 1985.

Глазунов А. Т., Фабрикант В. А. Техническое использование плазмы. В кн. Физика и техника. — М.: Знание, 1977.

Грановский В. Л. Электрический ток в газах. — М.: Наука, 1971.

Димитров С. К., Фетисов И. К. Лабораторный практикум по физике газоразрядной плазмы и пучков заряженных частиц. — М.: МИФИ, 1989.

Жданов С. К. и др. Основы физических процессов в плазме и плазменных установках. — М.: Наука, 1990.

Капица П. Л. Плазма и управляемая термоядерная реакция (Нобелевская лекция). В кн. Эксперимент. Теория. Практика. — М.: Наука, 1987.

Рабинович М. С. Управляемый термоядерный синтез. В кн. Школьникам о современной физике. /Сост. В. А. Угаров. — М.: Просвещение, 1974.

Романовский М.К. Элементарные процессы и взаимодействие частиц в плазме. — М.:МИФИ, 198d.

Смирнов Б. М. Введение в физику плазмы. — М.: Наука, 1982.

http://www.inp.nak.su/chaira/plaama/bookmark.ru.3html

- сайт «Физика плазмы в Интернете».

http://www.ineinbrana.ru/articles/el()bal/2002/03/Q7/150800.html

Холодный ядерный синтез — научная сенсация или фарс?

http://phy3.web.ru/db/msg.html7niid-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.Bhtml

Двести десять секунд Солнца.

http://www.academic.ru/misc/enc3p.n9f/BylD/NT00047D22

Энциклопедия; тока мл к.

http://nauka.relis.ru/06/0109/0ei09051.htm

Термояд: сквозь тернии к звездам.

http://www.skc.ru/museum/page3.shtml

На пути в будущее. (Из истории создания первых отечественных токамаков.)