Изучение наследия М. В. Ломоносова на уроках физики
Минуло почти 250 лет с тех пор, когда не стало великого мыслителя 18 века, ученого с мировым именем Михаила Васильевича Ломоносова. Однако результаты его многогранной исследовательской деятельности, на столетия определившие свое «время», до сих пор привлекают внимание ученого мира и являются фундаментом ряда современных научных направлений. Поэтому изучение его наследия является актуальной задачей сегодняшнего дня.
Естественно, что эта почетная миссия возложена на школу и учительство, где имеются широчайшие возможности для ознакомления подрастающего поколения с идеями, гипотезами и теориями, разработанными Ломоносовым. Именно учителю в подготовке просвещённого юношества он отводит главенствующую роль, считая, что учитель должен, прежде всего, любить Родину и быть образцом нравственности для учащихся.
Академика М.В. Ломоносова по праву считают в мировой науке великим реформатором российских школ. Его педагогические идеи и опыт сохраняют актуальное значение и сегодня. Он на практике воплотил идеи и опыт Я. А. Каменского в организации учебной деятельности по классно-урочной системе, утверждая, что именно в рамках урока можно более полно использовать воспитательную функцию обучения.
По его мнению, умственное развитие может быть реализовано только при условии, когда в процессе обучения педагог станет использовать дидактические правила и принципы доступности учета возрастных особенностей, сознательности, связи с жизнью, развития активности и самостоятельности учащихся.
Его двадцатилетняя деятельность по организации образования в России оказала самое благотворное влияние на развитие школьного дела, просвещения и педагогической науки. Поэтому он по праву считается великим реформатором Российской школы.
При всей своей многосторонней научной деятельности Михаил Васильевич первенство отдавал физике. Он писал «…блаженства человеческие увеличены и в высшее достоинство приведены быть могут яснейшим и подробнейшим познанием натуры, которого источник есть натуральная философия, обще называемая физика”. Это обязывает учителя физики привносить элементы гениального учения в среду учащихся, используя возможности своего предмета.
Одно из самых важных достижений В.М. Ломоносова является открытый им в 1748 году общий закон сохранения вещества и движения: «...Все перемены, в натуре случающиеся, такого суть состояния, что, сколько чего у одного тела отнимается, столько присовокупится к другому... Сей закон простирается и в самые правила движения: ибо тело, движущее силой другое, столько же оные у себя теряет, сколько сообщает другому, которое от него движение получает».
Этот закон носит частный характер всеобщего закона сохранения. Он имеет весомое опытное обоснование, проведенными Ломоносовым экспериментами по обжиганию металлов. Следовательно, в истории закона сохранения массы и энергии ему принадлежит по праву ведущее место.
В школьной программе по физике изучаются закон сохранения импульса, закон сохранения энергии, I закон термодинамики. Это как раз те вопросы, которые позволяют не только вспомнить, но и продуктивно использовать наследие знаменитого академика, повышая интерес учащихся к изучаемому предмету.
Программа 10-х классов предусматривает рассмотрение молекулярно-кинетической теории строения вещества, изучение которой невозможно без обращения к наработкам в этой области М.В. Ломоносова. Ознакомившись с трудами древнегреческих ученых, он глубоко вник в суть их атомистических взглядов, которые были напрочь забыты в средние века. Михаил Васильевич не только возродил их учения, но и развил представления о строении вещества на высоком уровне, что убедительно изложил в своем труде «Размышление о причине теплоты и стужи». Он впервые четко разграничил понятие «корпускулы» (молекулы) и «элемента» (атома), убедительно доказал, что тепловые явления обусловлены механическим движением частиц, впервые принял к рассмотрению вращательное движение молекул, пришел к выводу о существовании «абсолютной степени холода», т. е. абсолютного нуля температур.
В этом трактате он решительно отверг существовавшую почти 150 лет теорию теплорода, с помощью которой пытались объяснить тепловые явления, выдвинув в качестве альтернативы молекулярно-кинетическую теорию, получившую позднее всеобщее признание физиков. Его взгляды оказали существенные влияния на дальнейшие усилия ученых по практическому применению этой теории. Так, спустя почти 100 лет известный физик У. Кельвин использовал идею Ломоносова об «абсолютной степени холода» для построения своей шкалы температур, за начало которой принят абсолютный ноль. Современник Кельвина Нернст сформулировал третий закон термодинамики в виде: «Абсолютный ноль температур — недостижим», где фактически опирается на все те же представления о существовании «абсолютной степени холода». А в конце 19-го века видный теоретик Л. Больцман, выводы которого изучают десятиклассники, основываясь на учениях М.В. Ломоносова, предложил одно из основных уравнений молекулярно-кинетической теории, где обосновывает разработанное российским академиком положение о связи тепловой энергии с хаотическим движением молекул. Такие сведения представляют интерес для школьников и побуждают их к более осмысленному усвоению вопросов данной темы.
Термодинамика 10-го класса излагает принцип действия тепловых машин, приводящему к формулировкам второго закона термодинамики. Здесь уместно еще раз обратить внимание учащихся на уже упомянутый закон сохранения материи, который российские физики предлагают называть «закон Ломоносова». Суть второго закона определяет, что невозможно получать механическую работу большую, чем затраченная теплота, приводящая тепловой двигатель в действие. Михаил Васильевич в этой связи указывал на «невозможность дарового получения движения», т. е. на невозможность создания вечного двигателя. Можно полагать, что учитывая его доказательства, Парижская академия наук вскоре первой приняла решение впредь не обсуждать проектов вечного двигателя.
Работа над разделом «Электричество» в школьном курсе физики не может быть эффективной без привлечения к обсуждению ряда вопросов гениальнейших идей М.В. Ломоносова, один из первых таких вопросов касается электризация трением. Известно, что Михаил Васильевич первым в России стал выяснять природу грозовых разрядов. В результате исследований с помощью сконструированной им же «громовой машины», о которой учащимся знать интересно и необходимо, он разработал теорию атмосферного электричества.
Громоотвод – изобретение М. В. Ломоносова
Основная суть этой теории заключается в том, что в атмосфере всегда имеют место поднимающиеся вертикально вверх потоки теплого влажного воздуха и, одновременно опускающиеся вниз, встречные потоки частиц воды. При трении эти потоки создают электрические заряды в атмосфере, которые могут быть весьма значительными.
Следует отметить, что вместе с «громовой машиной» Ломоносовым были предложены два технических устройства. Одно из них связано с измерением «громовой силы» посредством шелковой нити, прикрепленной к основанию длинного металлического шеста, возвышающегося над крышей дома. Заряды атмосферного электричества, попадая на шест, заряжали таким же по знаку зарядом и нить. В результате нить, отталкиваясь от шеста, отклонялась на некоторый угол, по которому и можно судить о величине заряда. Фактически это устройство представляло собой электроскоп для практического измерения силы атмосферных электрических разрядов.
Кроме того, заземленный шест являлся аналогом громоотвода, незадолго до этого предложенного Б. Франклиным. Ломоносов же первым в России изобрел громоотвод собственной конструкции и настоятельно рекомендовал его для защиты от грозовых разрядов.
С серьезной проблемой учителя физики сталкиваются при введении понятий «дальнодействие» и «близкодействие». Учащиеся эти понятия принимают как абстрактные, в итоге отсутствует их четкое разграничение. Мы считаем, что решению этой проблемы может способствовать сообщение о том, что Ломоносов был против идеи дальнодействия и считал правильной теорию близкодействия, которая спустя сто лет была убедительно обоснована М. Фарадеем. Учащиеся под влиянием авторитета М.В. Ломоносова, естественно, воспримут правильную теорию.
Далее, изучая явление электролиза, уместно сообщить детям, что Михаил Васильевич задолго до открытия этого явления верно предсказал, что каждому атому химического элемента соответствует атом электричества, именно законы электролиза, сформулированные Фарадеем, доказали истинность предсказаний российского академика.
Научные исследования М. В. Ломоносова в области оптики носили как экспериментальный, так и теоретический характер. Его практические работы были связанны с изготовлением окрашенных стекол, о чем можно информировать учащихся, когда ведется речь о светофильтрах. Одновременно им разрабатывалась теория света и цветов, изложенная в труде «Слово о происхождении света, новую теорию о цветах представляющее». Взгляды этого ученого резко отличались от общепринятой тогда идеи Ньютона о корпускулярной теории света. Он подверг критике корпускулярный подход и всячески отстаивал предложенную Гюйгенсом волновую теорию.
Построенная Ломоносовым модель световых волн подвела к мысли обих поперечности и вплотную приводила к интерференции. В частности он пишет: «Так же и волны на поверхности воды, распространяющиеся от двух источников, не мешают друг другу. Они непрерывно то поддерживают, то взаимно ослабляют друг друга...»
Таким образом, арсенал знаний учащихся о свете может быть существенно пополнен в процессе усвоения ими раздела «Оптика», если учитель на уроках физики не пройдет мимо идей М.В. Ломоносова в этой сфере науки.
Тема «Оптические приборы» предусматривает изучение в 11-ом классе телескопов. И здесь учителю не только необходимо, но и должно рассказать о конструкции зеркального телескопа, разработанного Ломоносовым, которую он сам называл «ночезрительной трубой». В эксплуатации этот телескоп был намного удобнее имевшегося в то время подобного прибора Ньютона, так как позволял наблюдателю ориентировать глаз вдоль трубы телескопа, направленной на небесное светило. В телескопе Ньютона изображение можно было видеть, находясь сбоку от трубы.
«Ночезрительная труба» быстро нашла свое практическое применение — ею были оснащены экспедиции, направляющиеся на покорение Северного морского пути. С помощью своего телескопа М. В. Ломоносов сделал одно из величайший астрономических открытий — обнаружил атмосферу на планете Венера.
Этот факт можно включить в учебный процесс при прохождении последнего раздела физики, включающего ряд вопросов по астрономии. Учащиеся должны знать, что Михаил Васильевич всецело поддерживал гелиоцентрическую систему Коперника. Им в стихотворной форме красочно описаны процессы, происходящие на Солнце, где температура неимоверно высока:
«Там огненны валы стремятся
И не находят берегов.
Там вихри пламенны крутятся
Борющись множество веков;
Там камни, как вода кипят,
Горящи там дожди шумят.»
Эти стихи полезно прочесть школьникам при объяснении принципа термоядерных реакций и напомнить о том, что такие реакции протекают в недрах Солнца с выделением громадной световой энергии, достаточной для обеспечения Вселенной в целом и поддержания жизни на Земле, в частности.
Мы убеждены в том, что результаты научной деятельности великого ученого должны красной нитью проходить через весь курс школьной физики. Это будет способствовать решению целого ряда актуальнейших образовательных задач:
- привитие интереса к изучаемому предмету, что, в конечном счете, приводит к более глубокому усвоению программного материала;
-воспитание патриотизма у учащихся, пробуждая гордость за российскую науку и ученых-россиян;
- профориентация- влияние на выбор будущей профессии естественно-научного характера.
Портрет выдающегося гения науки, ученого-энциклопедиста Михаила Васильевича Ломоносова должен висеть на самом видном месте в физическом кабинете, напоминая учащимся о том, что «... что может собственных Платонов и быстрых разумом Невтонов Российская земля рождать.»
Список литературы
1. Крылова И. С., Каратунов В. М., Голубь П. Д. «М. В. Ломоносов – первый российский академик» книга для учащихся
Спасский Б. И. Михаил Васильевич Ломоносов. М., «Знание», 1986
Карпеев Э. П. Михаил Васильевич Ломоносов. М., «Просвещение»,1987
Кузнецов Б. Г. Творческий путь Ломоносова. М., ЖЗЛ. 1961
Первый русский академик. Барнаул, БГПУ, 1996
Журнал «Природа». 1986, №9.
Андерсон М. Петр Великий. Ростов-на-Дону 1997
Белявский М. Т. Всё испытал и всё поник. М., 1990
Вавилов С. И. Михаил Васильевич Ломоносов М. 1961
Данилов А. А. Справочные материалы по истории России IX-XIX веков
Идлис Г. М. Революция в астрономии, физике и космологии. М., 1985
Кирилин В. А. Страницы истории науки и техники. М., 1986
Лебедев Е. Н. Ломоносов. М., 1990
Русские писатели и поэты. Краткий биографический словарь. Москва, 2000
Самин Д. К. 100 великих ученых. –М.: Вече, 2000
Шилинский А. Ю., Павлов Г. Е. М. В. Ломоносов – великий русский ученый. М.:1986
