АСТРАХАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра общей физики Совместный рабочий график (план) проведения практики Направление подготовки/специальность 03.04.02 Физика Наименование профильной организации ФГБОУ ВО «Астраханский государственный университет» Профиль подготовки Физика конденсированного состояния Форма обучения - очная Курс - 1 Структурное подразделение - кафедра общей физики Сроки проведения практики: с 11.05.2020 г. - 04.07.2020 г. Планируемые работы по производственной практике Отметка № п/п руководителя Содержание работы Сроки выполнения Форма отчетности от организации о выполнении 1. Прохождение 11 мая 2020 г. инструктажа и ознакомление с Опрос требованиями охраны труда, техники безопасности, пожарной безопасности, правилами внутреннего трудового распорядка. 2. Знакомство с 12.05.2020 - 14.05.2020 Календарно- группой. тематический план Составление занятий по атомной календарно- физике тематического плана занятий на период прохождения практики 3. Разработка 11.05.2020 - 01.07.2020 Сценарии уроков, содержания занятий перечень атомной демонстрационных физики. Подготовка опытов физического (фронтальных оборудования и лабораторных работ), дидактических средств дидактических для проведения занятий атомной физики. средств Проведение занятий. 4. Подготовка отчета о 02.07.2020 производственной – Отчет о производственной 04.07.2020 практике практике Подпись практиканта___________________________________ Руководитель практики от университета ______________________ / Д.Ю. Матвеев / подпись Руководитель практики от профильной организации ______________________ / Д.Ю. Матвеев / подпись Дата составления: «_____» _____________20_____ г. АСТРАХАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра общей физики ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ ОБУЧАЮЩЕГОСЯ на производственную практику Обучающийся 1 курса, группы ДФД-15, очной формы обучения факультета физики, математики и инженерных технологий Кухалов Айдар Юсупович (фамилия, имя, отчество) Место прохождения практики: ФГБОУ ВО «Астраханский государственный университет» Адрес профильной организации: г. Астрахань ул. Татищева 20а. Сроки прохождения практики с «11» мая 2020г. по «4» июля 2020г. Задание: разработка содержания и проведение занятий по атомной физике у обучающихся 3 курса по направлению 03.03.02 Физика, 44.03.05 Пед. образование (с двумя профилями Физика и информатика) . Разработка содержания, подготовка и проведение внеклассного мероприятия по атомной физике. Обязанности обучающегося при прохождении практики: соблюдение внутреннего трудового распорядка университета, техники безопасности и пожарной безопасности; ответственное отношение к подготовке и проведению занятий, выполнение всех требований и поручений руководителя практики от профильной организации. Планируемые результаты практики: овладение профессиональными умениями и навыками учителя физики по организации и проведению занятий и внеклассной работы. Руководитель практики от университета ______________________ Д. Ю. Матвеев подпись «____» ____________20___ г. Согласовано: руководитель практики от профильной организации ______________________ Д. Ю. Матвеев подпись «____» ____________20___ г. Задание принято к исполнению: ______________________ А.Ю. Кухалов подпись обучающегося «____»_____________20___ г. МИНОБРНАУКИ РОССИИ Астраханский государственный университет Кафедра общей физики ОТЧЕТ о прохождении производственной практики в ФГБОУ ВО «Астраханский государственный университет» магистра 1 года обучения ДФД-15 группы факультета физики, математики и инженерных технологий Кухалов Айдара Юсуповича Сроки прохождения практики с «11» мая 2020г. по «4» июля 2020г. Оценка ___________________ Руководитель практики от кафедры ____________ Д. Ю. Матвеев «____» _____________20___ г. Астрахань – 2020 ОТЗЫВ-ХАРАКТЕРИСТИКА о прохождении производственной практики Магистра 1 года обучения, Кухалов Айдар Юсупович, группы ДФД-15 проходил педагогическую практику в период с 11 мая 2020 по 4 июля 2020 года в ФГБОУ ВО «Астраханский государственный университет». В период прохождения практики студент показал хорошее знание материала и умение пользоваться методической литературой. Рационально использовал время занятий и чередование различных видов деятельности детей. Грамотно применял полученные теоретические знания на практике. При подготовке и проведении уроков учитывал советы педагога, полученные на консультациях, современные разработки. Эффективно использовал методы и приемы, а также, разнообразные формы индивидуальной и коллективной деятельности детей. На занятиях успешно установил контакт со студентами, соблюдал индивидуальный и дифференцированный подход к обучению. Работа в течение всей практики велась в тесном контакте со всеми специалистами кафедры. Студент продемонстрировал добросовестное отношение к делу, пунктуальность, богатый творческий потенциал. Тактичен, пользуется уважением среди студентов. Работая со студентами, свою педагогическую деятельность направлял на формирование культуры личности, старался сплотить и подружить ребят. Он уделял большое внимание на своих занятиях росту познавательной активности обучающихся. Он владеет объяснительными практическими, частично-поисковыми методами обучения, которое применяет адекватно содержанию. Оценка за производственную практику – . Руководитель практики от профильной организации Д. Ю. Матвеев _______________________ «____» _____________20___ г. Введение В период с 11 мая по 4 июля 2020 года я проходил педагогическую практику в ФГБОУ ВО «Астраханский государственный университет». Занятия проводились у 3 курса групп ДФБ- 31и ДФИ-31, в которых обучается 25 человек. Был рассмотрен раздел «Тепловое излучение» Для проведения уроков был составлен календарный план занятий на срок проведения практики, конспекты уроков . Основные цели прохождения практики : - закрепление на практике теоретических знаний по педагогике; - получение целостного представления о педагогической деятельности в рамках учебного заведения; - развитие собственных педагогических способностей; - овладение современными технологиями обучения и воспитания; - освоение методик преподавания физики , используемых в учебном процессе; -научиться осуществлять контроль за результатами деятельности учащихся 1. Основная часть 1.1. Конспект занятия на тему: «Геометрическая оптика и фотометрия». Цели: Образовательные: повторить со студентами о том, что такое излучение, виды излучений, тепловое излучение, виды теплового излучения. Рассмотреть задачи. Воспитательные: воспитание способности следовать нормам поведения, усидчивости, аккуратности. Развивающие: формирование умений приобретать и применять знания, наблюдать и объяснять физические явления. Развивать познавательный интерес к физике. План урока: Организационный момент Объяснение нового материала Закрепление нового материала Подведение итогов. Домашнее задание. Организационный момент Преподаватель приветствует студентов. Сегодня на занятии мы рассмотрим тему «Тепловое излучение». Объяснение нового материала Все тела в той или иной степени излучают электромагнитные волны. Тела, нагретые до достаточно высоких температур, светятся, а при обычных температурах являются источниками инфракрасного (ИК) излучения. Тепловое излучение — это электромагнитное излучение, испускаемое веществом за счет запасов его внутренней (тепловой) энергии. Поэтому характеристики теплового излучения (интенсивность, спектральный состав) зависят от температуры излучающего вещества. Все прочие виды электромагнитного излучения существуют за счет других, не тепловых, форм энергии. Тепловое излучение — единственный вид излучения, которое может находиться в термодинамическом равновесии с веществом и само быть при этом в состоянии термодинамического равновесия. Ниже будет рассматриваться главным образомтермодинамически равновесное тепловое излучение. Предположим, что нагретое тело помещено в полость, стенки которой поддерживаются при некоторой постоянной температуре Если в полости нет никакой среды (газа), то обмен энергией между оболочкой и телом происходит только за счет процессов поглощения, испускания и отражения теплового излучения веществом стенки полости. С течением времени температура тела станет равной температуре оболочки и наступит динамическое равновесие — в единицу времени тело будет поглощать столько же энергии, сколько и излучать. Очевидно, что при этом и излучение, заполняющее полость, будет находиться в равновесии, как с телом, так и со стенками полости. Допустим, что равновесие между телом и излучением нарушено и тело излучает энергии больше, чем поглощает. Тогда температура тела и его внутренняя энергия начнут убывать, что приведет к уменьшению излучаемой телом энергии. Температура тела будет понижаться до тех пор, пока количество излучаемой телом энергии не станет равным количеству поглощаемой энергии. Если равновесие нарушится в другую сторону, то есть тело будет излучать меньше энергии, чем поглощает, то температура тела будет возрастать до тех пор, пока снова не установится равновесие. Таким образом, нарушение равновесия между телом и тепловым излучением вызывает процессы, направленные в сторону восстановления равновесия. Рис. 1.1. Нагретое тело в полости с идеально отражающими стенками Представим теперь то же самое тело, помещенное внутри другой оболочки, отличающейся размерами, формой или материалом, из которого она сделана. Будем поддерживать ту же самую температуру оболочки. В системе пойдут аналогичные процессы установления равновесия, в результате которых тело внутри оболочки нагреется до той же самой температуры Т.Для тела внутри оболочки ничего не изменилось: оно находится при той же самой температуре, что и прежде, и, следовательно, будет излучать ту же самую энергию. Так как тело находится в равновесии с излучением внутри оболочки, мы приходим к выводу, что характеристики этого излучения не зависят от свойств оболочки, но лишь от ее температуры. Это «стандартное», термодинамически равновесное излучение называется излучением абсолютно черного тела. О том, откуда такое название и что такое абсолютно черное тело будет сказано ниже. Равновесное излучение можно охарактеризоватьплотностью энергии , зависящей только от температуры. Плотность энергии — приходящееся на единицу объема. это количество энергии излучения, Тепловое излучение состоит из электромагнитных волн разных частот. Полная плотность энергии складывается из плотностей энергий этих волн. Для более детальной характеристики излучения вводят дифференциальную величину —спектральную плотность энергии излучения . Спектральная плотность энергии излучения — это энергия излучения в единице объема, приходящаяся на единичный интервал частот. Иными словами, если обозначить через объема, приходящуюся на волны с частотами от энергию излучения в единице до , то В системе СИ спектральная плотность энергии измеряется в следующих единицах: Плотность энергии есть сумма спектральных плотностей энергии по всем возможным частотам, то есть выражается интегралом Итак, в полости, существует стандартное излучение с плотностью энергии . Рассмотрим равновесии. Энергетическая теперь тело, находящееся светимость R (интегральная с плотность ним в потока энергии излучения) — равна энергии, испускаемой в единицу времени единицей поверхности излучающего тела по всем СИ энергетическая светимость измеряется в направлениям. : В системе Энергетическая светимость зависит от температуры тела. Тепловое излучение состоит из волн различных частот. Для характеристики теплового излучения важно знать, какая энергия, в каком диапазоне частот излучается телом. Поэтому вводят дифференциальную характеристику , называемую испускательной способностью тела, являющуюся спектральной плотностью потока энергии излучения. Испускательная способность тела (спектральная плотность потокаэнергии излучения) — это количество энергии, испускаемой в единицу времени единицей поверхности тела в единичном интервале частот по всем направлениям. Чтобы получить энергетическую светимость тела, надо проинтегрировать испускательную способность по всем частотам: В системе СИ испускательная способность тела (спектральная плотность потока энергии излучения) измеряется в Дж/м2: Нагретое тело не только испускает энергию, но и поглощает ее. Для описания способности тела поглощать энергию падающего на его поверхность излучения вводится величина, которая так и называется: поглощательная способность. Поглощательная способность (спектральный коэффициент поглощения) — равна отношению энергии поглощенной поверхностью тела к энергии, падающей на поверхность тела. Обе энергии (падающая и поглощенная) берутся в расчете на единицу площади, единицу времени и единичный интервал частот. Поглощательная способность равна той доли, которую — в заданном спектральном излучения интервале — составляет от падающей поглощенная энергия энергии излучения. Другими словами: Очевидно, что поглощательная способность тела является безразмерной величиной, не превышающей единицу. Абсолютно черное тело — это тело, способное поглощать при любой температуре все падающее на него излучение всех частот. Для абсолютно черного тела Тел с такими свойствами в природе не бывает, это очередная физическая идеализация. Рис. 1.2. Спектр излучения абсолютно чёрного тела (чёрная линия) при температуре 5250 °С хорошо моделирует излучение Солнца. Красным цветом показаны результаты измерений на уровне моря, жёлтым — в верхней атмосфере. Будем поочередно помещать в полость различные тела. Все они находятся в одинаковых Обозначим условиях, в окружении одного и того же излучения. энергию, падающую в единицу времени на единицу поверхности тела в единичном интервале частот. Согласно определению поглощательной способности тело поглощает энергию В состоянии равновесия эта энергия должна быть равна испущенной телом энергии: (1.1) Различные тела в полости имеют разную поглощательную способность, следовательно, у них будет и разная испускательная способность, так что отношение rw /аw не зависит от конкретного тела, помещенного в полость: (1.2) С другой стороны, испускательная способность тела не зависит от полости, в которую оно помещено, но лишь от свойств тела. Таким образом, функция есть универсальная функция частоты и температуры, не зависящая ни от свойств полости, ни от характеристик тела в ней. Соотношение (1.2) выражает закон Кирхгофа. Отношение испускательной и поглощательной способности тела не зависит от природы тела. Для всех тел функция есть универсальная функция частоты и температуры (функция Кирхгофа). Строго говоря, сформулированное выше утверждение справедливо в условиях термодинамического равновесия, наличие которого здесь и ниже всегда предполагается. Для абсолютно черного тела откуда Кирхгофа следует физическая интерпретация универсальной функции : она представляет собой испускательную способность абсолютно черного тела, то есть (Характеристики абсолютно черного тела будем помечать звездочкой, а само тело называть нередко просто «черным», а не абсолютно черным). Рис. 1.3. Густав Роберт Кирхгоф (1824–1887) Установим теперь связь между испускательной способностью черного тела и спектральной плотностью стандартного излучения в полости (выше мы назвали его излучением черного тела). Сравнивая размерности этих величин, видим, что отношение имеет размерность скорости. Единственная величина, имеющая размерность скорости, которая ассоциируется с электромагнитными волнами в вакууме, — это скорость света . Поэтому искомое соотношение должно иметь вид Найдем безразмерный коэффициент пропорциональности в этой формуле. В качестве модели абсолютно черного тела возьмем замкнутую полость с небольшим отверстием s (рис. 1.4). Рис. 1.4. Полocть с небольшим отверстием — реализация черного тела Луч света, падающий внутрь этой полости через отверстие s, претерпевает многократное отражение. При каждом отражении стенки полости поглощают часть энергии. Поэтому интенсивность луча света, выходящего из отверстия, во много раз меньше интенсивности входящего луча. Чем больше отношение площади полости к площади отверстия, тем ближе такое тело к абсолютно черному. Поэтому отверстие в полости излучает как абстрактное черное тело. С другой стороны, внутри полости существует равновесное тепловое излучение со спектральной плотностью U. Подсчитаем энергию dW0 , выходящую из отверстия площадью s в телесном угле направлении, заданном углом время в . Во-первых, в данном направлении за может выйти только энергия, содержащаяся в наклонном цилиндре с площадью основания sи длиной образующей с (рис. 1.5-1). Рис. 1.5. Тепловое излучение из отверстия в полости Объем такого цилиндра равен Содержащаяся в нем энергия теплового излучения равна Но не вся она распространяется под углом . Тепловое излучение распространяется по всем направлениям с равной вероятностью (рис. 1.5-2). Поэтому в телесный угол долю как попадет только часть энергии (мы обозначим эту ),пропорциональная величине телесного угла Так как полный телесный угол равен , имеем (1.3) Теперь осталось проинтегрировать полную энергию по углам и , чтобы получить , выходящую из отверстия полости. Обращаем внимание: излучение падает на отверстие только из левого полупространства, так что полярный угол меняется в пределах от нуля до обычно от 0 до ). Интегрирование по (угол дает множитель меняется как ,интегрируя по , окончательно получаем: (1.4) Разделив на время и площадь отверстия s, получим энергетическую светимость черного тела R*, а также искомый коэффициент пропорциональности Итак, энергетическая светимость черного тела энергии в полости связана с плотностью соотношением (1.5) Аналогичное соотношение справедливо для спектральных характеристик излучения черного тела: (1.6) Таким образом, универсальная функция в законе Кирхгофа, представляющая собой испускательную способность черного тела, с точностью до множителя с/4 совпадает также со спектральной плотностью равновесного теплового излучения. До сих пор мы относили спектральные характеристики теплового излучения к единичному интервалу частоты. Можно определить аналогичные характеристики, отнесенные к единичному интервалу длин волн. Так, черное тело испускает в интервале частот записать как энергию . Интервалу частот . Эту же энергию можно соответствует интервал длин волн . Учитывая соотношения находим (1.7) где знак минус указывает на то, что с возрастанием частоты волны убывает. Поэтому в дальнейшем, в длина соотношениях связывающих длины интервалов, знак минус будем опускать. Таким образом, (1.8) или (1.9) Аналогичным образом можно записать выражения для спектральной плотности энергии. Решение задач Найти температуру Т печи, если известно, что излучение из отверстия в ней площадью имеет мощность . Излучение считать абсолютно черным. Какую мощность излучения N имеет Солнце? Излучение Солнца считать близким к излучению абсолютно черного тела. Температура поверхности Солнца T = 5800 К . Какую энергетическую светимость R'э имеет затвердевший свинги? Отношение энергетических светимостей свинца и абсолютно черного тела для данной температуры k = 0,6 Мощность излучения абсолютно черного тела N = 34 кВт. Найти температуру Т этого тела, если известно, что его поверхность S = 0,6 м2 Мощность излучения раскаленной металлической поверхности N' = 0,67 кВт. Температура поверхности T = 2500 K ее площадь S = 10 см 2. Какую мощность излучения N имела бы эта поверхность, если бы она была абсолютно черной? Найти отношение k энергетических светимостей этой поверхности и абсолютно черного тела при данной температуре. Диаметр вольфрамовой спирали в электрической лампочке d = 0,3 мм, длина спирали l = 5 см. При включении лампочки в сеть напряжением U = 127 В через лампочку течет ток I = 0,31 А. Найти температуру Т спирали. Считать, что по установлении равновесия все выделяющееся в нити тепло теряется в результате излучения. Отношение энергетических светимостей вольфрама и абсолютно черного тела для данной температуры k = 0,31. Температура вольфрамовой спирали в 25-ваттной электрической лампочке T = 2450 К. Отношение ее энергетической светимости к энергетической светимости абсолютно черного тела при данной температуре k = 0,3. Найти площадь S излучающей поверхности спирали. Закрепление нового материала Ответим на вопросы 1. Что такое излучение ? 2. Что такое тепловое излучение и перечислите виды. 3. Дайте опредение энергетическую светимость. Подведение итогов Сегодня на уроке мы повторили, что называется излучение, тепловое излучение, их виды. Есть ли вопросы? Домашнее задание Повторить основные понятия и решить задачи. Заключение В ходе прохождения педагогической практики мною выполнены все пункты педагогического задания. При знакомстве с работой кафедры и при подготовке к практическим и лекционным занятиям понравилось отношение преподавателей ко мне. Они всегда старались прийти на помощь, дать ответ на поставленные вопросы. Оставляет лучшее сама методика преподавания и то обстоятельство, что конспект лекций официально не требуется, но при подготовке новых курсов каждый преподаватель пишет его для себя, так как с ним работать на занятиях легче. Но дальше конспект начинает мешать, так как курсы постоянно требуют обновления, и хороший конспект превращается у преподавателя в набор почерканных, переклеенных листков. Это стимулирует переход с бумажного делооборота в электронный. При проведении учебных занятий понравилось отношение студентов ко мне, были деловые взаимоотношения на лекционных занятиях. С непривычки сложно было в начале лекции, что-то рассказывать, после стало получаться лучше. При проведении практической работы по осуществлению расчетов в ходе выполнения задания, была осуществлена коррекция режима в рассчитанной схеме и выбор необходимых технических решений с точки зрения регулирования напряжения и реактивной мощности. Считаю, что пройденная мной педагогическая практика является не просто необходимой, но и обязательной для дальнейшей моей деятельности.
