Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение Самарской области
средняя общеобразовательная школа №4 г.о. Чапаевск Самарской области
Элективный курс по физике
«Прикладная сверхпроводимость»
Выполнила учитель физики первой категории
Новикова Любовь Михайловна
Чапаевск 2015
Пояснительная записка
Элективный курс "Прикладная сверхпроводимость" предназначен для учащихся 11 классов профильного уровня в количестве 17 часов. Курс опирается на знания учащихся, полученные при изучении физики , химии .
Предлагаемый курс позволяет расширить и углубить представления учащихся о сверхпроводимости и активизировать знания учащихся по соответствующим разделам школьного курса.
Данный курс не только соответствует общим задачам, стоящим перед обучением физики в старших классах средней школы, но и активизирует межпредметные связи физика – информатика, физика- химия.
Курс "Прикладная сверхпроводимость" является введением в эту чрезвычайно интересную и необычную область современного материаловедения. Основное внимание уделяется рассмотрению физических идей, моделей и методов, используемых для объяснения явления сверхпроводимости и эффектов, влияющих на структурно-чувствительные свойства сверхпроводников. Это делает курс предельно наглядным. Курс построен таким образом, что для его понимания необходимы лишь самые общие представления из области квантовой механики, термодинамики, электродинамики и механики деформируемого твердого тела. В связи с этим наиболее сложные вопросы излагаются лишь качественно. Основное внимание в курсе уделено высокотемпературным сверхпроводникам(ВТСП). В рамках курса также рассматриваются проблемы физики сверхпроводящих материалов и практического использования сверхпроводимости в науке и технике.
Цель курса:
Развить интересы и способности учащихся на основе передачи им знаний и опыта познавательной и творческой деятельности.
Формировать у учащихся представлений о высокотемпературных сверхпроводниках.
Побуждать учащихся к выбору профессий технической направленности.
Достижение этих целей обеспечивается решением следующих задач:
а) приобрести учащимися знаний осверхпроводниках, о технологии получения сверхпроводников и их практическое применение.
б) приобрести учащимися умений работать со средствами информации( учебной, справочной, научно- популярной литературой), средствами дистанционного образования , текущей научной информации в интернете.
в) сформировать представлений об использовании сверхпроводников в технике, микроэлектронике и приборостроении.
При проведении занятий целесообразны такие формы обучения, как лекции (вводные по разделам ), семинары , самостоятельная исследовательская работа учащихся ( коллективная, групповая, индивидуальная), консультации.
В результате изучения курса ученик должен
знать
- вклад российских и зарубежных ученых в современное материаловедение;
уметь
- описывать и объяснять результаты наблюдений и экспериментов;
- приводить примеры практического применения сверхпроводников
- использовать приобретенные знания в практической деятельности и повседневной жизни для обеспечения безопасности жизнедеятельности в процессе использования транспортных средств, бытовых электро -приборов, средств радио- и телекоммуникационной связи.
Планируемые результаты обучения
Учащиеся освоят приемы деятельности:
- поиск и отбор идей;
- проектирование (составление чертежа, сметы);
- конструирование модели и технического устройства;
- исследование технических характеристик;
- подготовка и проведение презентации в формате демонстрации устройства
- Учащиеся получат представление:
- о методах поиска новых идей;
- о принципах проектирования;
- о технологии и материалах для создания моделей и технических конструкций.
Учащиеся получат опыт:
- разработки и реализации собственного инженерного проекта.
Оптимальными условиями реализации данной программы являются:
- деление учащихся на рабочие группы по 3-5 человек;
- разработка и реализация индивидуальных проектов, в случае групповых проектов приветствуются малые группы (2-3 человека),
- построение графика проведения занятий по гибкой схеме, обеспечивающей выполнение заданий и создания технической конструкции,
- возможность для учащихся консультироваться с учителями по соответствующей области знаний и техническими специалистами (инженерами),
- свободный доступ к источникам информации, необходимым техническим средствам для учащихся.
В рамках реализации элективного курса может быть проведена оценка уровня сформированности ключевых компетентностей учащихся на основании стандартных критериев. При этом оценка освоения содержания данного курса проводится на основании анализа технической конструкции (модель или усовершенствование), выполненной в рамках проекта, отчета (краткого описания результатов и выводов), презентации (демонстрации) продукта.
Тематическое планирование
Тема
Количество часов
Формы контроля
всего
Аудиторных
Внеаудиторных
Практическая
деятельность
Введение
1
1
Основные понятия и свойства сверхпроводников
3
2
1
собеседование
Особенности и технологии получения ВТСП
3
1
1
1
семинар
Экспериментальные исследования ВТСП
3
1
1
1
отчет о работе
Практическое применение сверхпроводимости
7
3
2
2
проект
Учебно – тематическое планирование
№ урока
Тема
Количество часов
Введение
1
1
Историческая справка. Открытие сверхпроводимости. Прогнозы применения сверхпроводимости.
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И СВОЙСТВА СВЕРХПРОВОДНИКОВ
3
1
Критическая температура. Критическое магнитное поле. Критический ток.
2
Проникновение магнитного поля в сверхпроводник.
3
Сверхпроводники 2 рода. Энтропия. Теплоемкость.
ОСОБЕННОСТИ И ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ Высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП)
3
1
Метод вакуумного испарения. Лазерное испарение.
2
Разработки и получение пленок и проводов с высокими полезными свойствами.
3
Температура сверх проводящего перехода.
Экспериментальные исследованияВТСП
3
1
Экспериментальные методы исследования электромагнитных, микроструктурных и механических свойств. Практическая работа.
2
Влияние деформации на сверхпроводящие свойства. Практическая работа.
3
Отчет о работе.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ СВЕРХПРОВОДИМОСТИ
7
1
Техника. Микроэлектроника. ЭВМ.
2
Транспорт. Системы электромеханического запуска.
3
Электродвигатели и высокоскоростные поезда.
4
Электромобили. Быстроходные суда.
5
Медицина. Приборостроение.
6
Сверхпроводящие вольтметры. Сверхпроводящие линии передач.
7
Защита проектов
Материально - техническое обеспечение
№ п/п
Наименование раздела, наименование объектов и средств материально-технического обеспечения
Количество на 25 учащихся
% обеспеченности
Базовый уровень
Средства ИКТ
Средства икт (цифровые образовательные ресурсы (цор)
1
Операционная система WindowsXP
1
100%
2
Microsoft Offis 2007
1
100%
3
Adobe Reader
1
100%
4
Информационные источники
( специализированные)
5
Мультимедийный компьютер
1
100%
6
Мультимедиапроектор
1
100%
7
Интерактивная доска
1
100%
Литература
- И. А. Паринов. Микроструктура и свойства высокотемпературных сверхпроводников. Ростов-на-Дону: РГУ, 2004.
- Н. М. Плакида. Высокотемпературная сверхпроводимость. М.: Наука, 1996.
- В. В. Шмидт. Введение в физику сверхпроводников. – 2-е изд. М.: МЦМНО, 2000.
4 И. А. Паринов. Микроструктурные аспекты прочности и разрушения высокотемпературных сверхпроводников
www.math.rsu.ru/niimpm/strl/p62/p62.htm. 2003.
5 Ю. М. Ципенюк. Физические основы сверхпроводимости. М.: МФТИ, 2003
