Соколов И. И. Методика преподавания физики в средней школе. — 1959

А. ПЕРВАЯ СТУПЕНЬ ИЗУЧЕНИЯ
ПРЕДМЕТА ФИЗИКИ
1. Введение к курсу первой ступени
Учитель, работая над методикой преподавания курса физики
в средней школе, должен постоянно руководствоваться основными
положениями методики, раскрытыми и обоснованными при рас-
смотрении общих вопросов методики (в первой части курса мето-
дики) 1.
Напомним вкратце эти положения.
В едином педагогическом процессе преподавания физики реша-
ются три задачи: образовательная, воспитательная и мировоззрен-
ческая.
Готовясь к отдельным урокам, преподаватель сначала должен
ясно представить себе, а потом рассказать учащимся на уроке,
какое место занимает намеченная им к изложению тема в том или
другом разделе курса, как она связана с ранее разобранными те-
мами и как она может быть из них последовательно выведена.
Учитель также ясно должен представить себе ее перспективную
связь с последующими темами. Школьный предмет — не набор
отдельных сведений, а систематическое изложение материала, отра-
жающее систему науки.
Отобрав для изложения на уроке соответствующий учебный ма-
териал, преподаватель отмечает его политехническое значение
(ч. I, гл. III) и выделяет те места, которые способствуют развитию
чувства любви к социалистической Родине и чувства гордости
за ученых и изобретателей нашей страны, сделавших выдающийся
вклад в мировую науку (ч. I, гл. II, 6).
Излагая материал, преподаватель непрерывно побуждает уча-
щихся к самостоятельному разрешению отдельных проблем, стре-
мясь развить у них диалектико-материалистическое мышление
(ч. I, гл. II, 7).
Учитель использует на уроке весь подходящий материал для
воспитания у учащихся атеистических убеждений и вооружает
1 См. И. И. Соколов, Методика преподавания физики в средней
школе, Учпедгиз, 1951.

их знаниями для антирелигиозной пропаганды среди населения
(ч. I, гл. II, 8).
Помня, что целью всего школьного преподавания является соз-
дание цельного диалектико-материалистического представления о
природе и обществе, преподаватель должен продумать установле-
ние связи материала физики с материалом других школьных пред-
метов (ч. I, гл. XII, 66) и связи развития науки физики с произ-
водственными потребностями эпохи (ч. I, гл. XII, 64). Особенно
глубоко преподавание физики должно быть связано с занятиями
в механических мастерских и с другими практическими занятиями.
Что касается методов преподавания, то в зависимости от темы
преподаватель должен пользоваться сочетанием любых из шести
методов, описанных в I части (гл. IV, 15), помня, что для оформле-
ния у учащихся понятий о новых физических величинах и законах
в громадном числе случаев, в особенности на первой ступени обу-
чения физике, необходимо сочетание словесного и эксперименталь-
ного методов, последнего во всех его трех разновидностях — де-
монстрациях, классных лабораторных работах и домашних экспе-
риментальных занятиях.
Первая ступень обучения физике должна представлять собой
законченный, замкнутый круг знаний, содержащий материал из
всех пяти крупных отделов современной науки физики — механи-
ки, теплоты, электричества (с магнетизмом как части учения об
электричестве), учения о колебаниях (с включением оптики как
части учения об электромагнитных колебаниях) и отдела о строе-
нии вещества (молекулярно-атомно-ядерное строение).
При изложении основ физики на первой ступени ее изучения
нужно постоянно учитывать уровень возрастного умственного раз-
вития учащихся и в то же время всемерно использовать имеющийся
у них запас жизненных наблюдений и сведений, не оформленных
еще в систему знаний.
Поэтому на первой ступени изучается преимущественно (но
ни в коем случае не исключительно) качественная сторона явлений
и законов, и используются они в основном для решения прямых
практических задач.
Что касается физических теорий, то учащиеся на первой сту-
пени должны получить отчетливое представление об основах моле-
кул яр но-кинетической теории строения вещества, полностью осно-
ванное на повседневных наблюдениях учащихся и на опытах, де-
монстрируемых в классе.
Теория электронно-ядерного строения атома найдет на первой
ступени меньше экспериментального подтверждения, чем моле-
кулярно-кинетическая теория, тем не менее в доступной форме она
должна быть сообщена учащимся, так как она нужна для объясне-
ния некоторых электрических явлений.

Глава I.
ПРОГРАММА VI КЛАССА
2. Введение к программе VI класса
Преподавание физики в VI классе связано с особыми трудно-
стями, так как в этом классе преподаватель приступает к форми-
рованию у учащихся первых физических понятий.
Особый характер носит первый урок в VI классе. Он должен
дать учащимся представление о новом для них предмете — физике
и оправдать уже имеющуюся у учащихся заинтересованность в
этом предмете.
Этот урок требует от преподавателя много творчества и осо-
бенно воодушевления, чтобы, с одной стороны, не разочаровать
учащихся сухим или холодным изложением, с другой стороны,
чтобы не перегрузить их многочисленными, хотя бы и интересными,
опытами и обширными рассказами.
Надо помнить, что на всю беседу преподавателя с учащимися на
первом уроке придется максимум 35 минут, так как часть осталь-
ного времени пойдет на ознакомление преподавателя с классом
в начале урока и на сообщение о порядке занятий по физике в кон-
це его.
В журнальной методической литературе 1 приведены образцы
проведения первого урока по физике, но ни одного из них нельзя
рекомендовать безоговорочно вследствие их перегруженности ма-
териалом.
Последующее изложение не претендует на то, чтобы быть таким
образцом. Его задача — конспективно дать тот материал, который
преподаватель может вплести в ткань живой беседы.
Предмет, к изучению которого вы приступаете (говорит пре-
подаватель учащимся),— физика — является основной наукой о
природе. На это указывает само ее древнее греческое название,
так как греческое слово «физика» означает по-русски «наука о при-
1 Н. Н. Кравченко, Вступительная беседа по физике в VI классе,
«Физика в школе», 1946, № 1.
Е. Я. Минченков, Первый урок по физике в VI классе, «Физика
в школе», 1952, № 4.

роде». Природа включает все находящееся вне человека и самого
человека.
Природу познает человек при помощи своих органов чувств и
своей умственной деятельности. Вопрос к учащимся: какие органы
чувств они знают? После их ответа, возможно неполного, следует
вновь перечислить органы чувств человека: зрение, слух, осязание,
обоняние, вкус и мышечное чувство.
Далее сообщается, что ощущение, получаемое любым органом
чувств человека, отражает воздействие на орган чувства какого-либо
предмета природы. В физике каждый предмет носит название
«физическое тело», или короче «тело».
Преподаватель предлагает отдельным учащимся назвать тела,
находящиеся в классе, затем вне класса; потом сам приводит наз-
вание тел таких, как звезда, микроб и т. п.
То, из чего состоит любое тело, носит название «вещества».
Но вещество различных тел может быть различным.
Путем опроса учащихся выясняется, какие виды вещества уча-
щимся известны (вода, керосин, уголь, кремень, железо, медь,
воздух и др.). Преподаватель может показать и назвать другие
'вещества (ртуть, спирт, кварц, йод и его пары). Тела из одного и
того же вещества называются однородными; они могут отличаться
друг от друга своими объемами. Пример: стальной гвоздь, сталь-
ной молоток, стальной рельс.
В однородных телах отмечают особое качество, называемое
«количеством вещества». Так, в молотке количество вещества (ста-
ли) больше, чем в гвозде, а в рельсе больше, чем в молотке; коли-
чество вещества налитой в стакан воды меньше, чем налитой
в кружку, а последнее меньше, чем в литре. Количества вещества
разнородных тел нельзя сравнивать.
С телами происходят постоянные и разнообразные изменения.
Пока мы беседуем с вами, говорит преподаватель, я несколько раз
изменил свое положение относительно стола; отдельные учащиеся
поднимались над партой или по-разному меняли свое положение
относительно нее. За это время мы могли бы заметить перемещение
Солнца по небу, следовательно, движение Земли, заметить ветер,
т. е. движение воздуха относительно земной поверхности, или на-
блюдать течение воды. Наконец, в любое время по всей Земле дви-
жутся поезда, автомашины, самолёты, а на заводах перемещаются
различные части работающих машин.
Изменение положения одних тел относительно других назы-
вается механическим движением. В качестве иллю-
страции преподаватель приводит в движение какую-либо из ма-
шин, находящихся в физическом кабинете.
Но изменения с телами не ограничиваются одним механическим
движением, продолжает беседу преподаватель. Он спрашивает
учащихся, какие изменения происходят с воздухом, поверхностью
Земли и с находящимися на ней телами в течение суток, даже при
неподвижности тел. Вероятные ответы: нагревание или охлажде-

ние. Следующий вопрос к учащимся: когда и у каких тел вы еже-
дневно наблюдаете нагревание и охлаждение в домашней об-
становке? После ответа преподаватель называет нагревание и ох-
лаждение тел тепловыми изменениями. Предлагает
учащимся привести примеры тепловых изменений вне домашней
обстановки, на производстве.
Кроме механических и тепловых изменений, существуют и дру-
гие изменения. Преподаватель показывает электризацию эбонито-
вой палочки, обнаруживаемую по притяжению ею* султана, полу-
чение электрической искры от электростатической машины, при-
тяжение значительного груза сильным электромагнитом и еще
какое-либо электрическое явление, производящее сильное впечат-
ление, например разряд в пустотной трубке, и называет эти изме-
нения электрическими. Заканчивается разбор измене-
ний состояния тел световыми изменениями: показом накала электри-
ческим током проволоки, протянутой над всем демонстрационным
столом; явлением фосфоресценции и еще каким-нибудь световым
явлением.
Здесь же следует вспомнить с учащимися известные им из на-
чальной школы признаки твердого, жидкого и газового состояний
вещества; предложить им перечислить известные им примеры пере-
хода вещества из одного состояния в другое и показать им (если
позволяет время) плавление какого-либо легкоплавкого металла
или сплава.
В итоге этой беседы надо установить два определения:
1) В физике всякое изменение, происходящее с телами, назы-
вается явлением.
2) Физика есть наука об явлениях механических, тепловых^
электрических, световых и об общем строении веществ"!
Количество демонстраций на уроке должно быть ограничен-
ным, чтобы они не помешали осуществить основную цель урока —
ознакомление с предметом физики — и не перегрузили учащихся
обилием впечатлений.
В заключение необходимо остановиться на том, что дала чело-
вечеству наука физика и для чего нужно ее изучать.
Знание физических явлений позволило человечеству за сравни-
тельно короткий исторический промежуток времени значительно
повысить уровень удовлетворения своих жизненных потребно-
стей.
Использование природных явлений для удовлетворения потреб-
ностей человеческого общества составляет предмет техники. Таким
образом, наука физика является главной осно-
вой техники.
За этим следует опрос учащихся, имеющий целью выяснить,
какое они имеют представление о современной технике, о различ-
ных видах ее. При наличии времени можно показать диапозитивы,
эпи- и кинопроекции о наиболее поразительных технических дости-
жениях. Особенно ценно использовать местный материал. С этой

целью следует позаботиться об изготовлении путем заказа или
силами учащихся соответствующих таблиц, фотоснимков, моделей.
Итак, на первом уроке путем использования жизненных наблю-
дений учащихся, беседы преподавателя и небольшого количества
опытов учащиеся должны получить понятие о следующих пред-
метах: природа, физическое тело, физическое явление, основные
виды физических явлений; физика — наука об основных физиче-
ских явлениях; техника — наука, использующая физические явле-
ния для удовлетворения потребностей человеческого общества;
физика — главная основа техники.
Рассказывать об этих новых для них понятиях учащиеся могут
своими словами, главное, чтобы они обнаружили понимание
предмета.
Одни из авторов, писавших о первом уроке VI класса, предла-
гают рассказывать и о других науках (Кравченко Н. Н., см. выше) —
об астрономии, химии, геологии и пр. и о соотношении их с физи-
кой. Другие рекомендуют говорить о значении русских ученых
(Минченков Е. Я., см. выше) в развитии физики и техники с при-
ведением их имен и сделанных ими открытий.
Я думаю, что ни то, ни другое не следует включать в план пер-
вого урока во избежание перегрузки его обилием сведений. По-
следние 5—6 минут урока надо посвятить организации учащихся
для дальнейшей работы по физике: сообщить им, что, кроме уро-
ков с изложением нового материала, будут упражнения в виде ре-
шения задач, а также лабораторные работы с использованием раз-
личных приборов и домашние задания. Для каждого вида занятий—
для классных занятий, для лабораторных работ, для решения
задач — следует иметь по отдельной тетради с бумагой «в клеточку»,
так как придется выполнять чертежи (записи по лабораторным
работам и решение задач можно совмещать в одной тетради). Для
записей и чертежей, кроме ручки, надо иметь черный и цветные
карандаши.
Преподаватель с первого же урока начинает прививать учащим-
ся уважение к приборам, сообщая правила пользования ими;
а также дает указания о пользовании классной доской и другие
указания, вытекающие из требований школы и его личных.
Заданием на дом может служить чтение введения по учебнику
и подготовка рассказа о понятиях, сообщенных на уроке.
3. Измерение длины, площади и объема
Первой, за введением, темой программы является тема об из-
мерении длины, площади и объема. Тема для учащихся VI класса
не является вполне новой; так как они уже ознакомились с метри-
ческой системой в начальной школе. Главное внимание преподава-
тель должен обратить на лабораторные работы по определению
длины и объема обязательно во фронтальной постановке. Препо-
даватель должен позаботиться о снабжении кабинета большим ко-

личеством различных по размеру и материалу брусков, которые
в дальнейшем понадобятся для взвешивания и определения удель-
ного веса. Можно привлечь учащихся к снабжению кабинета та-
кими материалами. Градуировку мензурок преподаватель должен
произвести сам с помощью любителей физики из учащихся (его
лаборантов). Во всяком случае, эти первые две лабораторные ра-
боты должны быть поставлены во всякой школе независимо от
качества ее оборудования.
Все уроки должны сопровождаться решением задач и упражне-
ниями на перевод числовых значений длины, площади и объема
из одних единиц в другие.
ЛИТЕРАТУРА ДЛЯ ЧТЕНИЯ УЧАЩИМСЯ
К. А. Меркульева, Фабрика точности, ОГИЗ, Молодая гвардия,
М,—Л., 1935.
3. Н. Перля. Путь к микрону, ОНТИ, 1936.
4. Сила тяжести
Учащиеся приходят в VI класс с представлением о силе как
мускульном усилии, а также с представлением и о других видах
сил — о силе тяги, силе тяжести и др.
Задача преподавателя заключается в том, чтобы с самого начала
постараться заложить представление о силе как о действии одного
тела на другое, выражающееся в изменении движения или формы
этого последнего. Такое представление будет постепенно услож-
няться на всем протяжении курса физики.
Оформление этого жизненного понятия в физическое понятие
производится путем разбора примеров, где используется мускуль-
ное усилие. Человек производит мускульное усилие, чтобы при-
вести в движение какое-нибудь покоющееся тело (всегда надо ука-
зывать конкретно, какое именно), чтобы ускорить или замедлить
движение уже движущегося тела или чтобы поддержать рукой
падающее тело.
Вывод из наблюдений: для изменения движения какого-либо
тела к нему приходится прилагать усилие, или силу.
Второй вывод: сила, прилагаемая человеком к телу, всегда
действует между ним и телом, т. е. между двумя телами.
Если же явления падения, ускорения или замедления движения
мы наблюдаем с какими-либо телами независимо от непосредствен-
ного воздействия человека, то должны искать другое тело природы,
действующее на первое.
На наших глазах всякое тело, лишенное подпорки или подвеса,
приходит в движение и падает на землю. Такое явление может быть
приписано действию Земли на все тела. Так как перемещение тел,
производимое человеком, приписывается силе, то и действие Земли
на тела носит название силы тяжести.

В первой подтеме рассматриваемой темы ставится вопрос о на
правлении силы тяжести, о вертикальном и горизонтальном направ-
лениях и о приборах для их определения. Этот материал не яв-
ляется новым для учащихся; он известен из географии; его надо
излагать в таком объеме, чтобы он уложился не более чем в
два часа.
Следующий урок начинается с определения веса тела: весом
тела называется сила тяжести, действующая на данное тело. Затем
следует повторить меры веса. При этом единица силы — кило-
грамм — определяется как вес эталона (образцовой гири), храня-
щейся в Международном бюро мер и весов близ Парижа.
Надо отметить, что 1 кГ почти равен (на 0,03 Г больше) весу
дистиллированной воды при 4е в объеме 1 дм3, и ввести обозначе-
ние грамма и килограмма силы: Г и кГ (буква «А — заглавная).
Далее обязательно ставится фронтальная ла-
бораторная работа по взвешиванию тел. Если в физическом каби-
нете нет достаточного числа технических весов или весов Беранже
для фронтальной постановки работы, то их надо изготовить само-
стоятельно.
В качестве предметов взвешивания должны служить те самые
бруски, объемы которых измеряли учащиеся на предыдущих
уроках.
Правила взвешивания на протяжении ряда последующих работ
должны быть твердо усвоены всеми учащимися. Если нельзя охва-
тить работой с техническими весами всех учащихся одновременно,
их надо обучить ими пользоваться в индивидуальном порядке.
Изготовление самодельных весов и разновесов описано в сле-
дующих книгах:
П. В. Албычев, Весы, Серия «сам себе мастер». Работник просве-
щения, М, 1928, 39 стр.
П. А. Знаменский, Лабораторные занятия по физике в средней
школе, ч. I, Учпедгиз, М.—Л., 1936; стр. 85.
Д. Д. Галанин и др., Физический эксперимент в школе, II, Учпед-
гиз, 1934, стр. 13.
Е. Н. Соколова, Юному физику, Учпедгиз, 1956-
После того как учащиеся познакомятся с процессом взвешива-
ния и освоят его, проделав лабораторную работу, необходимо рас-
крыть значение взвешивания как способа измерения количества
вещества. Это лучше всего сделать при рассмотрении ряда приме-
ров, подобных следующим: а) подъемный кран поднимает балку
весом в 1000 кГ\ б) на изготовление молотка пошло 300 г стали.
В чем различие цифровых данных в этих примерах?
Проанализировав примеры вместе с учащимися, преподаватель
указывает, что взвешиванием можно узнавать и вес тела и коли-
чество вещества, находящегося в теле. В соответствии с этим и ре-
зультат взвешивания записывается различно. Первый резуль-
тат может быть записан таким образом: вес балки равен 1000 кГ\

второй — количество стали равно 300 г. При введении буквенных
обозначений вес обозначается буквой сР», количество вещества —
В качестве закрепления представлений о различии между весом
и количеством вещества можно предложить учащимся выполнить
примерно такие упражнения: а) книга весит 250 Г. Что имеет зна-
чение для учащегося, который несет книгу,— вес ее или количе-
ство бумаги в ней? б) записать в буквенных обозначениях: вес
кирпича равен 4 кГ\ в чайнике нагревается 2 кг воды; на изготов-
ление ученического пера пошло 3 г стали; первый искусственный
спутник Земли весил 83,6 кГ.
Рассмотрением весового способа измерения количества веще-
ства обогащается содержание этого понятия, которое было дано на
первом уроке.
5. Удельный вес
Понятие об удельном весе является первым, совершенно новым
для учащихся VI класса физическим понятием после усвоения
тех понятий, которые были сообщены им на первом уроке.
Для обоснования необходимости введения нового понятия —»
удельного веса — обыкновенно применяется один из следующих
двух приемов.
Один из них связан с предшествующей лабораторной работой
по измерению веса тел из различных веществ и в различных объе-
мах. При анализе результатов измерений у учащихся может воз-
никнуть вопрос (или он может быть поставлен преподавателем):
будут ли различные вещества в одинаковых объемах отличаться
по своему весу?
Разбор этого вопроса приводит учащихся к признанию необхо-
димости введения новой величины — удельного веса.
Этот путь введения понятия носит, так сказать, академический
характер; он для учащихся несколько абстрактен и надуман.
Можно подойти к решению вопроса более простым путем.
После опроса учащихся по изложенному ранее материалу, пре-
подаватель обращает внимание учащихся на то, что в человеческой
практике часто встречаются случаи, когда надо знать вес тела,
которое невозможно поместить на весы. Например, при постройке
здания надо знать, какой вес будет иметь каждый следующий этаж
стен, ложащихся всей своей тяжестью на стены предыдущих эта-
жей, или при изготовлении какого-либо изделия надо решать во-
прос, какое выбрать для его изготовления вещество, чтобы при
сохранении других необходимых качеств получить изделие наи-
меньшего веса. Бесцельно и невыгодно приготовить ряд таких
1 Из диссертации Л. А. Люктюшиной (Ивановой) «Понятие массы и его
изучение в курсе физики средней школы». Ученые записки кафедры мето-
дики физики, т. 118, вып. 3, издание МГПИ имени В. И. Ленина, М., 1957,
стр. 46—49.

изделий из разных веществ и после путем взвешивания выбрать
легчайшее.
Наконец, учащиеся знают, что геологи определяют количество
угля или других полезных ископаемых во вновь открытых пластах.
Что же нужно знать, чтобы решать такие, постоянно возникающие
практические задали? Достаточно ли знать объем того или другого
тела, который можно вычислить по соответствующим геометрическим
формулам? Проделанная лабораторная работа показала учащимся,
что тела из различных веществ в одинаковых объемах имеют раз-
личный вес. Значит, необходимо знать какую-то новую физиче-
скую величину, которая при решении таких задач служила бы ве-
совой характеристикой каждого вещества. Такая физическая ве-
личина получила название «удельный вес».
Удельный вес есть величина, измеряемая весом вещества в единице
объема. Зная удельный вес вещества тела и объем тела, можно
путем умножения этих величин найти вес тела. Так решаются все
задачи указанного выше типа.
1. Единицы удельного веса. Введя понятие удель-
ного веса, преподаватель сообщает учащимся, что для измерения
новой физической величины и расчетов, производимых с нею.
необходимо установить единицы ее измерения.
Если вес измеряется в граммах, а объем в кубических санти-
метрах, то за единицу удельного веса принимается такой удельный
вес, при котором один кубический сантиметр вещества весит 1 Г.
Эта единица обозначается Г/см3.
Если вес измеряют в яГ, а объем в дм'6, то единицей измерения
удельного веса будет
Соответственно при пользовании единицами 1 Г и 1 ж8 едини-
цей для измерения удельного веса будет 1^.
В физике не установлено какого-либо названия единицы удель-
ного веса, выраженного одним словом. Наименование единиц изме-
рения удельного веса сложное, оно отражает способ введения по-
нятия об этой величине. Этим объясняется появление у физиче-
ских величин сложных наименований в виде дроби.
Затем преподаватель предлагает учащимся рассчитать удельный
вес веществ тех тел, которые они взвешивали на предыдущем
уроке.
Заканчивается урок решением задач на вычисление удельных
весов различных веществ по данным веса и объема конкретных
объектов, а также на вычисление веса тела по удельному весу и
объему.
На последующих одном или двух уроках учащиеся определяют
удельные веса различных твердых и жидких веществ. На этих и
последующих уроках преподаватель знакомит их с удельными весами
наиболее часто встречающихся веществ и в то же время проводит
упражнения на решение конкретных задач с применением удель-

ного веса, и в частности, показывает, как по весу модели можно рас-
считать вес изделия из любого вещества.
Руководство по проведению этой лабораторной работы препода-
ватель заимствует или из учебника или из книги «Фронтальные ла-
бораторные занятия» А. А. Покровского и Б. С. Зворыкина.
На протяжении уроков, посвященных теме «Удельный вес»,
преподаватель сообщает учащимся еще ряд сведений.
Удельный вес вещества выражается одним и тем же числом при
пользовании любой из вышеприведенных единиц.
Для получения этого вывода можно решить следующие задачи.
Вычислить вес 1 дм3 (и затем 1 м3) меди, если удельный вес меди
8,9^3. Для вычисления надо 1 дм3 раздробить в см3; 1 дм3= 1000 см3.
Тогда вес 1 дм3 меди равен 8,9-1000 Г=8900 Г=8,9 кГ. Следо-
вательно, вес 1 дм3 меди равен 8,9 кГ, что можно записать так:
удельный вес меди=8,9-^. Подобный же расчет покажет, что
удельный вес меди=8,9—у.
Этими единицами удобно пользоваться при решении задач
производственного характера, в которых рассматриваются тела
с большим объемом.
Вывод формулы удельного веса. После ряда
подсчетов удельных весов, произведенных арифметически, Пре-
подаватель ставит перед учащимися вопрос: какое единое действие
учащиеся применяли при всех разнообразных расчетах удельных
весов. Учащиеся дают обобщенный ответ: деление веса тела на его
объем. Преподаватель предлагает записать это обобщение в следу-
ющей условной форме:
вес тела
удельный вес =
объем тела
Вместо длинных словесных выражений в этой формуле можно
ввести условные буквенные обозначения. Вес тела установлено
обозначать буквой Р, объем — V, удельный вес — d. Тогда написан-
ное выше словесное выражение приводит к формуле:
d = -jr.
Можно показать, как из этой формулы получить производные
формулы: P=Vd и V=-j, пользуясь известными учащимся еще
из начальной школы соотношениями между делимым, делителем
и частным.
Разрешая учащимся в дальнейшем пользоваться этими форму-
лами, преподаватель должен время от времени проверять, как по-
нимают учащиеся физическое содержание этих формул, чтобы
предупредить возможность возникновения формализма при поль-
зовании формулами.

2. Операции над наименованиями единиц.
Пользуясь тем, что дана первая физическая формула, преподава-
тель начинает обучать учащихся операциям над наименованиями
единиц.
Для этого обучения можно выбрать следующий путь.
Ставится задача: определить вес Р куска серебра, если
V = 10 см3
Р = dV
d= Ю,5^-
Р = 10,5-10= 105
По соображению находится наименование едини-
цы искомой величины: Г.
Р— ?
Р = 105 Г.
Преподаватель сообщает, что тот же ответ вместе с наименова-
нием получится, если в формулу подставить вместо букв числа
вместе с их наименованиями и условиться производить над частями
наименований те же действия, что и над числами.
Р = 10,5 —10 см3= 10,5-ЮГ = 105/.
Совпадение результатов от математической операции над наи-
менованиями и от нахождения ответа по соображению служит
оправданием таких действий. Надо сообщить учащимся, что в та-
кой простой задаче, которую они только что решили, нет необхо-
димости в таком действии, но в более сложных задачах действия
над наименованиями единиц позволяют безошибочно получать
наименование искомой величины, поэтому следует постепенно
приучаться к такому приему.
Итак, в результате уроков, посвященных теме «Удельный вес»,
преподаватель должен добиться усвоения учащимися следующего
объема знаний, умений и навыков: понятия удельный вес, соотно-
шения между удельным весом, весом тела и его объемом.
Учащиеся должны понимать, что вес тел из одного и того же
вещества прямо пропорционален удельному весу, но удельный вес
всякого вещества не зависит от величины взятого для измерения
тела и является для данного вещества при одних и тех же внешних
условиях величиной постоянной.
Умения и навыки. Уметь практически определить удельный
вес вещества; уметь вычислить удельный вес по данным веса и
объема тела; по удельному весу и объему тела вычислить вес тела
и, наконец, вычислить объем тела по весу тела и удельному весу
его вещества. При решении этих задач учащиеся должны при-
обрести навык пользоваться таблицами удельных весов.
Определение удельных весов и решение задач с техническим
содержанием являются элементами политехнического обучения по
данной теме.

6. Сила и ее измерение
Новая тема должна быть тесно связана с предыдущими темами.
В ней осуществляется дальнейшее расширение понятия о силе.
Действие одного тела на другое может выражаться не только в из-
менении движения тела, но и в изменении его формы или объема.
Следовательно, другим признаком «силы» является изменение со-
стояния тел, называемое «деформацией».
Сначала преподаватель производит своей мускульной силой де-
формации растяжения, сжатия, кручения, изгиба, сдвига. Потом
повторяет некоторые из этих демонстраций, используя действие
силы тяжести. Учащиеся, со своей стороны, приводят примеры де-
формаций.
Надо подвести учащихся к мысли, что из двух проявлений дей-
ствия одного тела на другое, т. е. из двух проявлений силы, вто-
рое — деформация — может быть использовано для измерения сил.
Затем показывается учащимся динамометр, объясняется его
устройство и способ градуировки. В заключение учащиеся обучают-
ся пользоваться динамометром для измерения различных сил.
В этой же теме уместно дать первоначальное понятие об изобра-
жении силы отрезком прямой (сила—вектор).
7. Давление
1. Содержание темы и планирование ее.
Программная тема «Давление» распадается на ряд подтем: обосно-
вание понятия о давлении; передача давления телами; гидростати-
ческое давление; атмосферное давление; зависимость давления газа
от занимаемого им объема. Закономерности, изучаемые в каждой
из подтем, широко используются в самых разнообразных областях
техники. Ознакомление с техническим использованием закономер-
ностей дает материал для усиления политехнической направлен-
ности уроков физики.
Можно предложить следующее примерное распределение
материала темы по урокам (будут разобраны не все уроки, а лишь
те, которые содержат введение новых понятий или основные узло-
вые вопросы темы):
1- й урок. Обоснование понятия о давлении. Единицы давления.
Технические и бытовые примеры способов увеличения
и уменьшения давления. Расчеты давления в разных
случаях.
2- й урок. Решение задач на расчет давления и силы давления
и разбор примеров на использование давления.
3- й урок. Передача давления твердыми телами, сыпучими, жид-
костями и газами. Показ действия гидравлического
пресса.
4- й урок. Давление внутри жидкости, зависящее от ее собствен-
ного веса (гидростатическое давление).

5- й урок. Независимость величины гидростатического давления
от формы сосуда. Расчет гидростатического давления
при заданных условиях.
6- й урок. Расположение уровней однородной жидкости в сооб-
щающихся сосудах. Расчеты и техническое исполь-
зование.
7- й урок. Объяснение устройства водопровода, фонтанов, шлю-
зов, жидкостных манометров. Объяснение возникно-
вения природных ключей *.
8- й урок. Обоснование понятия об атмосферном давлении. Опыт
Торричелли.
9- й урок. Величина нормального атмосферного давления. Рас-
четы силы атмосферного давления. Техническая атмос-
фера.
10- й урок. Ртутные барометры; их назначение. Обучение уча-
щихся отсчетам по барометру. Расчеты и качествен-
ные задачи.
11- й урок. Анероиды; их применение. Отсчеты по анероиду.
Расчеты и качественные задачи.
12- й урок. Водяные насосы, всасывающий и нагнетательный.
13- й урок. Давление газа и зависимость его от занимаемого га-
зом объема.
14- й урок. Воздушный насос и опыты с ним.
15- й урок. Различные технические использования изменения
давления газа с изменением его объема.
16- й урок. Подведение итогов по разделу.
2. Обоснование понятия о давлении. Новое
понятие «давление» тесно связано с ранее изученным понятием
«сила».
Учащимся известно, что сила проявляется в деформации. Есте-
ственно поставить вопрос, только ли от величины приложенной
силы зависит величина деформации тела?
Ответ на этот вопрос учащиеся могут попытаться отыскать на
основании своих жизненных наблюдений и на основании демонстра-
ций, осуществленных учителем в классе.
Жизненные наблюдения могут быть взяты из области техники:
прогиб почвы под колесами трактора и под гусеничным ходом трак-
тора гусеничного; прогиб снега под колесами повозки и полозьями
саней при равном весе саней и повозки. Примеры можно взять
также из области спорта.
Обратимся к известным всем явлениям. Идущий по снегу чело-
век проваливается сильнее, чем когда он идет на лыжах, хотя
вместе с лыжами он весит больше. Вывод: действие человека на снег,
с которым он соприкасается, различно и зависит от площади сопри-
косновения.
1 Часть технических применений может быть отнесена и к предыдущему
уроку.

Следовательно, одна величина силы не характеризует вполне
действия одного тела на другое. Может быть это действие зависит
только от площади? Но если на одни и те же лыжи ставить ребенка
и взрослого, то деформация снега будет различной. Таким образом,
деформация снега1 под человеком не определяется в отдельности ни
силой, ни поверхностью, на которую сила действует. Следователь-
но, для характеристики этого действия надо ввести новую, особую
величину — давление. Давление — более сложное понятие, чем
прежние понятия силы и площади. Как же судить о новой вели-
чине? Проще всего о ней судить по величине силы, действующей на
единицу площади.
Рис. 1
Преподаватель совместно с учащимися вырабатывает определе-
ние новой величины: давление есть величина, измеряемая силой,
действующей на единицу площади. За единицу измерения давления
выбрано давление, при котором сила в 1 'Г действует на площадь
в 1 см2. Ее обозначение: —2. В технике иногда применяются единицы
кГ кГ
мм2 см2 '
Жизненные наблюдения учащихся, относящиеся к давлению,
надо дополнить классной демонстрацией. Для демонстрации зави-
симости давления от площади давления можно изготовить ска-
меечку с четырьмя тонкими ножками. Сначала кладут на сырой
песок скамеечку ножками кверху и на них помещают какой-либо
груз (кирпич). Замечают углубление песка под скамеечкой. Затем
повертывают скамеечку ножками вниз, помещают на нее тот же
груз и отмечают углубление песка под ножками. В обоих случаях
вес один, но площади разные и различны действия (рис. 1).
Помещая при одном и том же положении дощечки разные грузы,
можно показать зависимость давления от действующей силы.
Полезно предложить учащимся произвести измерение соответ-
ствующих площадей и сравнить давление в обоих случаях.
1 Надо иметь в виду и предупредить об этом учащихся, что не во всех
случаях деформация зависит от площади соприкосновения взаимодействую-
щих тел, например прогиб доски, положенной краями на две опоры, не зави-
сит от того, какова площадь груза, помещенного на ее середину.

В порядке внешкольной работы надо посоветовать учащимся
понаблюдать за размерами фундаментов под станками, памятни-
ками, стенами строящихся зданий и объяснить, почему они всегда
устраиваются шире, чем опирающиеся на них сооружения.
На первом, в особенности на втором уроке, а также на после-
дующих продолжается разбор зависимости давления от действую-
щей силы и площади на примерах преимущественно технического
характера. Сначала расчеты давления производятся арифметически,
а затем на основании этих расчетов дается формула, введение кото-
рой позволяет показать действие над наименованиями единиц,
как это было сделано для удельного веса.
При разборе примеров проявления давления в природе и при-
менения его в технике необходимо подчеркнуть пользу уменьшения
давления в одних случаях и его увеличения в других (фундаменты,
гусеничные тракторы, головки булавок, гвоздей, кнопок, острия
булавок и т. д.1). Эти примеры должны показать, как важно учиты-
вать конкретные условия, в которых приходится пользоваться раз-
личными давлениями.
В борьбе за существование в мире животных величина давления
имеет большое значение. Россомаха может до утомления загнать
по рыхлому снегу лося, так как она производит давление в 22>—%>
тогда как давление лося равно 500 —2, и он глубоко проваливается
в снег. Заяц (давление 12 может убежать от волка (давление
120 ^) по рыхлому снегу, но не спасется от него при беге по
насту.
Учащимся можно сообщить те предельные значения давлений,
которых достигает современная техника.
При откачке воздуха современными разрежающими насосами
получают давление в несколько стобиллионных долей
Изучая действия повышенного давления на разные свойства
тел и, в частности, на биологические явления, применяют давле-
ния до 100 000 При взрывах водородных бомб развивается
давление в несколько миллиардов атмосфер.
3. Передача давления. С понятием о существовании
давления тесно связан вопрос о передаче давления телами в раз-
личных их состояниях.
1 У учащихся вызывают изумление очень большие давления, производи-
мые остриями булавок, гвоздей, жалами насекомых, при сравнительно малых
приложенных силах. Надо пояснить, что в этих случаях силы прилагаются
к очень малым площадям, при расчете же давления делается перерасчет на
значительно большую площадь — на 1 см2.
2 Бриджмэн, Новейшие работы в области высоких давлений.
«Успехи физических наук», т. XXXI, вып. 1—3, 1947.

Так как различные понятия лучше усваиваются путем их со-
поставления, то следует вопрос о передаче давления рассмотреть
последовательно для твердых тел, жидкостей и газов.
Передача давления твердыми телами по направлению действия
силы, строго говоря, имеет место только по отношению к идеально
твердым телам.
Но в первом приближении и по отношению ко многим техниче-
ским материалам можно рассматривать такую передачу как общее
правило. Что давление передается твердым телом по направлению
действия силы, учащиеся могут вывести из своих повседневных
наблюдений' над бытовыми явлениями и простыми техническими
установками.
Труднее убедить их, что давление передается твердым телом
только по направлению действия силы.
На эту мысль их может навести наблюдение над ямками в пес-
ке, которые образовались от вдавливания в песок ножек стола
в вышеописанном опыте. Объем этих ямок соответствует объему
ножек; следовательно, не было силы, которая раздвигала бы стен-
ки ямок вбок.
В качестве перехода к передаче давления жидкостью полезно
рассмотреть передачу давления сыпучим телом. Для демонстрации
достаточно приготовить небольшой картонный цилиндр или парал-
лелепипед с прорезанными в нем в разных местах окошечками,
прикрытыми листочками тонкой бумаги. Если насыпать в цилиндр
мелкой дроби или зерен пшена и произвести давление плотно вхо-
дящим поршнем вдоль оси цилиндра, то можно показать учащимся,
что давление передается сыпучими телами по разным направлениям,
но неравномерно.
Разбирая отличие передачи давления сыпучими телами от пере-
дачи давления твердыми телами, надо подчеркнуть влияние отно-
сительно большей подвижности частиц сыпучего тела.
Передачу давления жидкостями и газами демонстрируют на
шаре Паскаля, наполняемом то жидкостями, то дымным 1 возду-
хом. В «Методике демонстрационных опытов» 2 предлагается вместо
шара Паскаля взять мяч, сделать в нем проколы, наполнить ды-
мом и, сжимая его, наблюдать выход дымовых струй.
Из опыта можно сделать заключение о передаче жидкостями
и газами давления по всем направлениям, о перпендикулярности
действующей силы к поверхности, но заключения о равномерности
передачи давления вывести нельзя.
Равномерность передачи давления по всем направлениям жид-
костями и газами должна быть объяснена высокой подвижностью
частиц в этих состояниях (сравнить с передачей давления сыпу-
чими телами).
1 Дым получают при помощи дымаря, см. § 33 рис. 26.
2 В. А. Зибер, Ф. Н. Красиков, И. А. Челюсткин,
Методика и техника демонстрационных опытов по физике, Учпедгиз, М.—Л.,
1934, стр. 33.

Без приложений закон Паскаля будет слишком абстрактен для
учащихся и потому труден для понимания. Непременно следует
показать гидравлический пресс, не входя в подробности его устрой-
ства и в проведение расчетов, и рассказать об его использовании
в технике.
4. Давление жидкости, зависящее от ее
веса. Переходя к вопросу о давлении внутри жидкости, зави-
сящем от ее веса, надо показать логическую обоснованность возник-
новения этого нового вопроса, так как в обучении самым важным
является вскрытие связи между явлениями.
Учащиеся знают, что жидкости, как и все тела, имеют вес; они
могут высказать гипотезу, что каждый горизонтальный слой жид-
кости своим весом должен действовать на нижележащие слои.
По закону Паскаля давление должно передаваться равномерно.
Рис. 2
Из совокупности всех этих данных возникает новая задача: выяс-
нить, существует ли давление внутри жидкости, зависящее от ее
веса (так называемое «гидростатическое» давление), и, если суще-
ствует, то как оно проявляется.
На рисунке 2 изображен прибор для опытного изучения этого
вопроса, представляющий собой металлическую коробку, одна сто-
рона которой состоит из тонкой резиновой перепонки и внутрен-
ность которой соединена с манометрической трубкой; коробка может
поворачиваться вокруг оси, совпадающей с диаметром перепонки.
Возражают, что для изучения давления жидкости нельзя поль-
зоваться прибором, основанным на свойстве газа. Но это возра-
жение можно отвести тем, что сначала производится ознакомление
с манометром. Именно, держа коробку вне жидкости, нажимают
слегка на глазах у учащихся пальцем на перепонку; учащиеся
наблюдают изменение положения уровней в коленах трубки мано-
метра. Отсюда учащиеся устанавливают: перемещение уровней
в манометре свидетельствует о том, что на перепонку произведено

давление: чем больше сила, действующая на перепонку, тем боль-
ше и изменение уровней.
После демонстрации действия манометра преподаватель обра-
щается к исследованию вопроса, существует ли давление внутри
жидкости, и опускает коробку внутрь жидкости, держа ее пере-
понкой кверху. По смещению уровней учащиеся устанавливают на-
личие давления внутри жидкости.
Затем исследуется второй вопрос, зависит ли в данной жидкос-
ти давление от глубины погружения. Вопрос рассматривается толь-
ко качественно. Перед учащимися производится несколько погру-
жений коробки по-прежнему перепонкой кверху на разные глу-
бины. Из повторных опытов учащиеся устанавливают, что давление
растет с увеличением глубины. Пропорциональность давления глу-
бине определяется не путем количественных измерений, а догмати-
чески, но восприятие этого догматически сообщенного положения
подготовлено предыдущими качественными опытами.
Наконец, ставится третий вопрос, зависит ли давление на дан-
ной глубине в данной жидкости от направления площадки. Отме-
тив снаружи сосуда какую-нибудь глубину наклеенной полоской
бумаги и установив против этой полоски перепонку, вращают ко-
робку около горизонтальной оси так, чтобы центр перепонки оста-
вался на данной глубине. При аккуратном вращении коробки
уровни жидкости в манометре остаются неизменными, несмотря на
поворот перепонки на 180° и затем, на 360°.
Опыт показывает, что давление на данной глубине в данной
жидкости одинаково для всех направлений площадки, т. е. не за-
висит от положения площадки.
Установив это, преподаватель опять возвращается к опытам и
останавливает внимание учащихся на том случае, когда перепонка
стоит вертикально. Это положение перепонки соответствует вер-
тикальной стенке сосуда. Отсюда делается заключение о сущест-
вовании давления на стенку сосуда и об одинаковости давления на
стенку с давлением на горизонтальную площадку, помещенную
против центра площадки, выделенной на боковой стенке.
Затем на той же глубине исследуется давление на перепонку,
обращенную вниз. Учащиеся устанавливают, что для каждой глу-
бины давление снизу вверх равно давлению сверху вниз. Последнее
подтверждается тем соображением, что в сосуде каждый горизонталь-
ный слой внутри жидкости остается в покое; следовательно, оба
давления на него — сверху и снизу — действительно равны, иначе
было бы смещение его в сторону действия большей силы.
Хорошо повторить опыт с давлением для жидкостей разной
плотности, показав, что давление при одной и той же глубине
растет с повышением плотности (в VI классе говорится об удельном
весе) жидкости.
Если в физическом кабинете нет описанного фабричного при-
бора, его можно заменить самодельным, состоящим из воронки
от бюретки, затянутой с широкой стороны тонкой резиновой пере-

понкой. Горлышко воронки соединяется гибкой резиновой трубкой
с манометром. При погружении в воду держат края воронки
большим и средним пальцами и вращают ее указательным.
Два последних положения относительно давления на боковую
стенку и относительно давления жидкости снизу вверх, выведен-
ные из основного опыта, проверяются еще дополнительными, всем
известными опытами (рис. 46 и 49 учеб.).
После того как сделан вывод относительно давления внутри
жидкости, ставятся две новые задачи: 1) измерить силу, действую-
щую на данную площадь внутри жидкости; 2) объяснить, почему
давление на данной глубине одинаково по всем направлениям.
Для решения первой поставленной задачи преподаватель вновь
обращает внимание учащихся на давление жидкости, которое она
оказывает на горизонтально рас-
положенную перепонку, обра-
щенную вверх. В этом положе-
нии перепонки силой, действую-
щей на нее, является вес столба
жидкости, находящейся над пе-
репонкой. Возможно, это рас-
суждение будет недостаточно
убедительным для учеников VI
класса. Лучше было бы изме-
рить силу давления на подвиж-
ное дно в прямом цилиндричес-
ком сосуде на приборе для
демонстрации парадокса Паскаля, при условии, что рычаг при-
бора — равноплечий. Тогда можно было бы показать вычислением,
что сила давления на дно, измеряемая разновесом, равна весу
соответствующего вертикального столба жидкости (рис. 3).
Если обозначить площадь, на которую действует вес жидкости,
через 5 и глубину ее погружения через Л, а удельный вес жидкости
через d, то вес жидкости в объеме Sh, или сила, действующая на
всю площадь, будет P=dSh, тогда давление жидкости на глубине
h можно выразить как p=dfi.
Конечно, в данном случае, как и в других в VI классе, учащихся
следует сначала познакомить с этим соотношением на числовых
примерах и только под конец облечь его в формулу.
С этого момента учащиеся должны строить все дальнейшие рас-
четы на выведенном соотношении между давлением жидкости, вы-
сотой ее над площадкой и удельным весом.
Для решения второй выдвинутой задачи делается чертеж, на
котором преподаватель изображает силу, действующую на гори-
зонтальную площадку, такую же силу, действующую на равную
площадку боковой стенки сосуда, центр которой помещен на глу-
бине горизонтальной площадки. Чертеж создает представление
о том, что давление жидкости, зависящее от ее собственного веса,
передается и по другим направлениям (рис. 4).
Рис. з

Опираясь на закон Паскаля, преподаватель дает объяснение
зависимости давления от глубины и независимости от направления
расположения площадки и подчеркивает, что наблюдаемое явление
есть результат весомости жидкости и равномерной передачи давле-
ния вследствие подвижности ее частиц.
Педагогический опыт показывает, что учащиеся легко смеши-
вают закон Паскаля и изменчивость давления с глубиной. Надо
отчетливо подчеркнуть, что закон Паскаля выражает свойство
жидкости передавать давление, производимое, например,
извне на поверхность жидкости. Это давление передавалось бы
жидкостью, если бы она и не имела веса. Распределение же давле-
ния с глубиной в основном зависит именно от весомости
жидкости.
Этими опытами и рассуждениями устанавливается все необхо-
димое для дальнейшего разбора гидростатических явлений. Если
учащиеся усвоили, что давление p=dh, а
сила, действующая на площадь, P=dhS, то
для них должно быть ясно, что в сосудах
разной формы, но с равным по площади дном,
заполняемых до одинаковой высоты, силы,
действующие на дно,-должны быть одинако-
выми. Поэтому данный опыт можно ставить в
порядке проверки сделанных ранее выводов.
Рассмотренный теоретический материал
должен быть закреплен разбором различных
примеров из природы и техники.
Поведение жидкости в сообщающихся сосудах, представляю-
щих собой простейшую модель водопровода, выводится из того
факта, что каждый слой жидкости находится в покое. Значит,
давление на вертикальную площадку в жидкости в соединительной
трубке с обеих сторон одинаково, т. е.
dh = dh1, или h = h1.
Уровни одной и той же жидкости в сообщающихся сосудах рас-
полагаются на одной высоте (демонстрация).
Затем приводится описание устройства водопровода и техни-
ческих устройств, основанных на условии равновесия жидкости
в сообщающихся сосудах.
Разбор действия водопровода полезно сопровождать демонстра-
цией простого опыта. В тубус стеклянного цилиндра, находящегося
на высокой подставке, вставлена через пробку стеклянная трубка,
на нее надета резиновая трубка, заканчивающаяся оттянутой стек-
лянной трубкой. Открывая зажим, надетый на конец резиновой
трубки, и поддерживая уровень воды в сосуде постоянным, можно
показать, как меняется напор вытекающей струи с поднятием
трубки (изменение напора по этажам здания). Подняв кончик труб-
ки выше уровня в цилиндре, надо обратить внимание учеников на
то, что течение воды прекращается, и на основании этого объяс-
Рис. 4

нить, отчего иногда в верхние этажи зданий может прекратиться
подача воды по водопроводной сети, хотя она продолжается в ниж-
ние этажи. Поставив трубку вертикально, можно продемонстри-
ровать действие фонтана.
В этом разделе преподавателю впервые приходится упомянуть
об уравновешивающей силе. На конкретном случае покоя столбов
жидкости в сообщающихся сосудах преподаватель устанавливает
условия взаимного уравновешивания сил: равенство сил и проти-
воположные направления их.
Надо также объяснить образование ключей в естественных усло-
виях. Необходимо уделить время для объяснения действия речных
шлюзов, показав на уроке кинофильм о грандиозных шлюзах кана-
лов Беломорско-Балтийского, имени Москвы, Волго-Донского,
чтобы возбудить в них чувство гордости за нашу Родину.
При изучении этого раздела программы следует провести экс-
курсию на водопроводную станцию города, завода или поселка.
5. Атмосферное давление. Тема распадается на
подтемы: доказательство существования атмосферного давления,
история его открытия, его измерение, приборы для его измерения
и приборы, действие которых основано на атмосферном давлении.
Как видно из этого перечня, самым существенным и ответствен-
ным является первый урок этой темы, на котором обосновывается
новое для учащихся понятие об атмосферном давлении.
Традиционный подход к введению понятия об атмосферном дав-
лении — историко-производственный. Но возможен и другой под-
ход, логически связанный с предыдущими темами.
В предварительной беседе преподаватель путем вопросов вос-
станавливает в памяти учащихся следующие положения. Газы,
как жидкости и твердые тела, весомы. Частицы газа, подобно час-
тицам жидкости, передают производимое на них давление по всем
направлениям равномерно. В этих свойствах наблюдается полное
сходство жидкого и газового состояний.
Но жидкость вследствие своей весомости и передачи давления
оказывает давление, возрастающее с глубиной водоема. Естествен-
но сделать предположение (гипотезу), что воздушный океан вслед-
ствие таких же свойств воздуха должен оказывать давление, воз-
растающее к его дну. Урок и посвящается доказательству существо-
вания атмосферного давления. (Тема урока записывается на доске.)
Ставятся опыты по обнаружению атмосферного давления.
Первый опыт. Воронка затягивается тонкой резиновой перепон-
кой и через трубку из нее отсасывается воздух. Перепонка проги-
бается внутрь воронки при любом положении воронки. Учащиеся
знают, что деформация одного тела может происходить только под
действием другого тела. Никакое другое тело, кроме воздуха,
не соприкасается с перепонкой. Следовательно, воздух производит
давление и притом по всем направлениям. Уже этот опыт дает по-
ложительный ответ на поставленный вопрос о наличии атмосфер-
ного давления.

Второй опыт. Поднятие воды под поршнем в стеклянной модели
всасывающего насоса.
С этим опытом можно связать историю открытия атмосферного
давления.
Третий опыт. Предложить двум-трем учащимся вытягивать
поршень нагнетательного насоса (хотя бы велосипедного) из его
наиболее глубокого положения один раз при открытом отверстии
и другой раз — при закрытом. Большее усилие во втором случае
наводит на мысль о том, что воздух производит давление на внеш-
нюю часть поршня. Повторение этого опыта при всяких положениях
насоса укажет на наличие атмосферного давления по всем направ-
лениям.
Методика изложения вопроса о существовании и измерении
атмосферного давления по приему Торричелли достаточно разработа-
на во всех учебниках.
Не разбирая вопроса во всей полноте, отметим некоторые пунк-
ты его, рассматриваемые на первом и на следующих уроках.
(Первый урок заканчивается опытом Торричелли.)
1) Для доказательства того, что вес ртутного столба в трубке
Торричелли с основанием в 1 см2 измеряет атмосферное давление,
очень полезно заставить учащихся пронаблюдать, что при наклоне
трубки количество ртути в трубке увеличивается, а уровень ее
остается на одной и той же горизонтали. Из уроков гидростатики
учащиеся должны были хорошо усвоить, что давление на дно
в сосуде с любыми наклонными стенками измеряется весом верти-
кального столба жидкости. При наклоне трубки, следя за постоян-
ством уровня, учащиеся убеждаются, что давление ртутного столба
остается неизменным; также сохраняется неизменным во время
опыта и состояние атмосферы. Значит, давлением ртутного столба
измеряется именно атмосферное давление.
2) В подтверждение того, что давление жидкостного столба из-
меряет атмосферное давление, полезно рассказать об опытах Пас-
каля, о повторении им опыта Торричелли с разными жидкостями.
Высоты этих столбов оказались такого размера, что dpT-ApT =
dвод hвод = dм hм, т. е. одинаковым во всех случаях оказывается
именно давление.
3) Также необходимо отметить, что по опытам Паскаля давле-
ние внутри воздушного океана изменяется с высотой, как и давле-
ние внутри водяного океана.
4) После всестороннего разбора устанавливается, что атмосфер-
ное давление измеряется давлением ртутного столба в торричеллие-
вой, или барометрической, трубке.
Нельзя приучать учащихся к тому, что атмосферное давление
измеряется давлением ртутного столба в 76 см. Такой ответ должен
следовать только на вопрос, что принимается за нормальное атмос-
ферное давление, а не на вопрос, чем измеряется атмосферное дав-
ление в каждый момент времени.

5) Дальше устанавливается и закрепляется формула давления:
О атм = d рт • h рт.
С этой формулой учащиеся имеют дело на протяжении изучения
всей гидростатики и аэростатики. #
6) Затем следует вычислить величину нормального атмосфер-
ного давления в-кГ/см* и дать величину технической атмосферы.
7) Надо остановить внимание учащихся на том, что такие за-
писи, как атмосферное давление р=75 см, неправильны. Их следует
записывать подробно: р=75 см рт. ст., или р—75 см Hg.
8) Преподавателю не следует увлекаться задачами на расчет
высоты подъема в атмосферу по разности показаний барометра,
принимая плотность постоянной. Следует рассказать о том, что
существуют особые формулы и таблицы, которые позволяют решать
.эту задачу.
Для небольших же высот можно вычислить один раз изменение
показания барометра при подъеме на 10 м и пользоваться найден-
ным числом для решения некоторых задач о высоте подъема.
9) При разборе устройства и действия барометра обязательно
надо указать, что барометр предназначается только для измерения
атмосферного давления и не имеет назначения показывать погоду,
так как погода зависит от многих факторов, например влажности,
температуры, направления и силы ветра и др.
10) Говоря о торричеллиевой пустоте, надо продемонстрировать
ее наличие быстрым наклонением трубки и получением звучного
металлического удара. По окончании разбора опыта можно опять
заполнить трубку, оставив в ней часть воздуха; тогда при наклоне
ее звучного удара не получается.
11) Надо непременно проверить понимание учащимися гидро-
статических и аэростатических явлений, поставив перед ними воп-
рос, изменится ли высота ртутного столба в торричеллиевой трубке,
если брать трубки разного поперечного сечения.
12) Объяснение устройства барометров и приборов, действие
которых основано на атмосферном давлении, не требует введения
новых понятий и не представляет принципиальных затруднений.
6. Давление газа. Эта подтема общей темы «Давление»
рассматривается в VI классе только с качественной стороны без
вывода количественных соотношений. Излагая ее, преподаватель
должен закрепить в памяти учащихся следующие положения: 1) рас-
пространение газа по всему возможному для него объему; 2) дав-
ление газа на стенки сосуда, в котором он находится; 3) измене-
ние давления взятого количества газа при изменении объема его.
Конечно, должны быть также сообщены примеры использования
показанных свойств газа в технике.
1. Как показать безграничную распространяемость газа из
незамкнутого сосуда? Так как для выявления этого свойства газов
приходится пользоваться бесцветными газами — аммиаком, па-
рами эфира (цветные газы — хлор, пары брома — вредны для

здоровья), то для обнаружения их вне сосуда их приходится за-
дымлять. Если газы пахучи, то их утечку из сосуда можно обна-
ружить по распространению характерного для них запаха.
Налив на блюдо на демонстрационном столе эфир (или одеколон),
хлористый аммоний или какую-либо иную сильно пахучую (но
безвредную) жидкость, спрашивают учащихся первых рядов, чув-
ствуют ли они ее запах. Положительный ответ укажет на то, что
образовавшийся из жидкости газ (пар) начал распространяться по
объему класса. Ощущение запаха учащимися в дальних рядах
свидетельствует о неограниченном распространении газа в откры-
том пространстве.
Сообщения учащихся о подобных наблюдениях за распростра-
нением запахов в домашней обстановке подкрепляет обоснован-
ность последующих выводов.
Из всей совокупности наблюдений учащиеся под руководством
преподавателя приходят к следующим выводам:
а) Пары (газы) состоят из отдельных частиц; ощущение запаха
возможно только при воздействии вещества на орган обоняния;
повсеместное ощущение запаха свидетельствует-о делении неболь-
шого количества образовавшегося пара на огромное число ча-
стиц.
б) Частицы газа находятся в движении, иначе они не могли бы
быть обнаружены в местах, отдаленных от места их образова-
ния.
в) Вследствие движения частиц газ распространяется по всему
доступному для него пространству.
Можно рекомендовать учащимся понаблюдать дома за распро-
странением запахов керосина, нафталина, камфоры или ва-
нили.
2. Можно взять детский резиновый шар, наполненный светиль-
ным газом, и проколоть его булавкой; или взять надутую камеру
автомобильного колеса или футбольного мяча и открыть краны их.
Во всех случаях при выходе газа оболочка сжимается. Прежняя
большая деформация оболочки, как всякая деформация, была вы-
звана, как известно учащимся, силой. Следовательно, газ, нахо-
дясь в сосуде, производит на все его стенки давление; каждая часть
поверхности стенки (каждый см2) испытывает воздействие силы
давления.
Целесообразно показать следующий известный опыт. На рези-
новую подушку помещают доску, на которую ставят гирю весом
в 20 кГ или даже сажают учащегося. При вдувании в подушку
через трубку воздуха подушка надувается и приподнимает доску
с грузом. Опыт подтверждает: а) существование давления газа на
стенки; б) передачу газом давления по закону Паскаля.
3. Наконец, чтобы качественно показать зависимость давления
одного и того же количества газа от занимаемого им объема (при
неизменной температуре), можно выполнить ряд опытов, начиная
с простейших.

а) Один конец стеклянной трубки закрыть пробкой, а в другой
вставить поршень (воздушный пистолет); при вдвигании поршня
пробка будет вытолкнута силой давления газа, увеличивающейся
по ме[е уменьшения объема.
б) Предложить одному-двум учащимся в классе (а остальным
желающим — дома), зажав отверстие велосипедного насоса, вдви-
гать в него поршень, а затем отпустить его.
Увеличение усилия при вдвигании укажет на возрастание силы
давления со стороны газа при уменьшении объема его. Выталкива-
ние поршня на некоторое
расстояние покажет, что
сила давления газа посте-
пенно убывает по мере уве-
личения объема, пока не
уравновесится атмосфер-
ным давлением.
в) Заперев при помощи
ртути в одном колене при-
бора (рис. 5, а) некоторое
количество воздуха, затем
поднимают второе колено
на такую высоту, чтобы
объем воздуха уменьшился
вдвое (рис. 5, б), и по раз-
ности столбов ртути судят
о том давлении, которое
производит воздух в умень-
шенном объеме. Опуская
подвижное колено и уве-
личивая объем воздуха сра-
внительно с первоначаль-
ным (рис. 5, в), обнаружи-
вают уменьшение давления
воздуха.
Из этих опытов (мини-
мально) и других, постав-
ленных преподавателем, учащиеся под руководством его выводят
качественную зависимость между давлением и объемом взятого
количества газа (при постоянной температуре).
7. Приборы и техническое использование
изложенных закономерностей. В программу вхо-
дит изучение манометров разного вида, водяных и воздушных
насосов всасывающих и нагнетательных. В этой книге их описание
дано не будет.
При изложении этих вопросов на уроке можно ограничиться ма-
териалом учебника. Только настоятельно рекомендуется при этом
дать возможно более подробные чертежи, изображающие части
Рис. 5

приборов, их расположение и роль этих частей в разные моменты
действия приборов г.
Технические приложения также не могут быть здесь подробно
изложены. Ограничимся конспективным перечислением части их:
примус, воздушные тормоза на транспорте, самооткрывающиеся
двери вагонов, выталкивание воды из балластных цистерн подвод-
ной лодки, кессоны для работы под водой, водолазное дело, отбой-
ные молотки для работы в шахтах, пневматические молоты, пневма-
тическая почта и многое другое, о чем сообщают юношеские журналы
и научно-техническая популярная литература.
Обилие технических приложений дает материал для использо-
вания его в кружковой работе учащихся.
8. Действие жидкости и газа на находящиеся внутри
них тела (закон Архимеда)
1. Общие замечания по разделу програм-
мы. Названный раздел очень тесно связан с предыдущим. При его
изучении учащиеся не встретятся с новыми физическими вели-
чинами, они будут иметь дело с величинами ранее изученными,
но в новых комбинациях. Поэтому учащиеся могут быть подведены
к новому разделу курса логическим путем.
Так как на раскрываемых в этом разделе закономерностях ос-
новано устройство водного транспорта и воздухоплавательных аппа-
ратов легче воздуха, то политехническое значение этого раздела
очевидно.
Большую роль в развитии водного транспорта и воздухоплава-
ния сыграли русские ученые и инженеры, поэтому этот раздел
дает обильный материал для воспитания у учащихся патриотизма,
чувства гордости за талантливых представителей своего народа.
Создание водного транспорта и изобретение воздухоплавательных
аппаратов имеет длительную историю, которую следует раскрыть
перед учащимися частично на уроках, более подробно на внеклас-
сных занятиях. Принцип историзма в преподавании находит
здесь свое наглядное выражение.
Раздел распадается на две темы. 1. Действие жидкости и газа
на находящееся внутри них тело — закон Архимеда. 2. Поведение
тел внутри жидкости или газа.
Необходимо помнить, что изложение учебного материала долж-
но сопровождаться конкретным сообщением о технических и прак-
тических применениях изучаемых закономерностей.
2. Закон Архимеда. Хотя закон Архимеда может быть
выведен теоретически из факта существования гидростатического
давления и его зависимости от глубины, но предпочтительнее
1 За образец можно принять чертежи из книг: Е. Н. Горячкин,
Методика преподавания физики в семилетней школе, т. IV, Учпедгиз, М.,
1955, стр. 164—166.
Е. Н. Горячкин, Физика, Учебные материалы для VI класса, изд.
АПН РСФСР, М., 1953, стр. 143—144, 149.

вывести его экспериментальным путем, во-первых, потому, что этот
путь исходит от живого созерцания явления; во-вторых, потому,
что он обеспечивает наибольшую активность класса при выводе
закона; наконец, потому, что в действительности закон был открыт
Архимедом почти на две тысячи лет раньше расчета гидростатиче-
ского давления.
Теоретический вывод может быть (но не обязательно) разобран
преподавателем с учащимися на упражнениях.
На первом уроке, посвященном новой теме, преподаватель
повторяет сначала путем опроса учащихся с мест основные факты,
касающиеся гидростатического давления.
Затем преподаватель обращает внимание учащихся на то, что
в действительности внутри жидкости обычно находятся не отдель-
ные геометрические площадки, а физические тела, ограниченные
поверхностями разного направления, находящимися на разной глу-
бине от уровня жидкости. Каждая часть поверхности любого физи-
ческого тела, находящегося внутри жидкости, испытывает со сто-
роны жидкости определенное действие; возникает вопрос, каково
же будет общее действие жидкости на находящееся внутри рее
тело. Преподаватель объявляет, что исследование этого вопроса
составит содержание урока, и записывает тему на доске. Если он
найдет нужным упомянуть, что решение вопроса было дано Архи-
медом, то он приписывает к теме слова «Закон Архимеда». Сначала
преподаватель показывает явление в крупном масштабе. К концу
твердой пружины подвешивает кирпич, большой камень или двад-
цатикилограммовую гирю, показывает растяжение пружины в
воздухе, затем погружает груз в ведро с водой. На глазах учащихся
растяжение пружины уменьшается. Учащиеся делают предвари-
тельный вывод.
Дальше преподаватель путем опроса учащихся выясняет, какие
у них имеются жизненные наблюдения по данному явлению. Из со-
вокупности опыта и наблюдений учащиеся сами устанавливают,
что вода производит на находящееся внутри нее тело или на погру-
жаемое в нее тело выталкивающее действие. Дальше можно под-
вергнуть исследованию, от каких качеств тела и жидкости зависит
величина выталкивающей силы, а) Зависит ли она от объемов
погружаемых тел при одном и том же весе их? Взяв два полых
цилиндра разного объема и догрузив их дробью до одинакового
веса, преподаватель прикрепляет их к концам равноплечего рычага
и погружает то и другое тело в сосуды с водой. Подъем конца, к
которому подвешен больший объем, дает ответ на поставленный
вопрос, б) Зависит ли величина выталкивающей силы от рода
жидкости, именно, от ее удельного веса? Уравновесив на равнопле-
чем рычаге два тела одинакового объема и одинакового веса, опус-
кают одно тело в воду, другое в другую жидкость (денатурат, ке-
росин и т. п.). Подъем того конца рычага, на котором находится
тело, опущенное в жидкость с большим удельным весом, дает от-
вет на поставленный вопрос.

Преподаватель, отмечая правильность вывода, останавливает
внимание учащихся на том, что их наблюдения и качественные
опыты не дают еще понятия о величине выталкивающей силы. Меж-
ду тем для полноты изучения явления недостаточно знать о суще-
ствовании выталкивающей силы, надо выяснить, от чего зависит ее
величина. Такую цель и ставит преподаватель перед следующим
опытом. Лучше, проще и опрятнее пользоваться для этого опыта
динамометром, изображенном на рисунке 6.
Рис. 6
Рис. 7
К динамометру прилагаются цилиндры, сплошной и полый;
внутренний объем последнего равен объему сплошного цилиндра
(ход демонстрации известен).
Учащиеся делают предварительный вывод закона для действия
воды. Учитель быстро повторяет такие же опыты с денатуратом,
молоком и другими жидкостями и дает точную формулировку за-
кона Архимеда.
Недостатком взятого прибора является то, что учащиеся не
могут видеть, до какой высоты налита вода в полый металлический
сосуд. Надо показать уровень воды в нем при помощи зеркала,
поставленного под углом в 45° к горизонту.
3. Действие на жидкость погруженного
в нее тела. Темой второго урока является, во-первых, дей-
ствие на жидкость тела, погруженного в нее, во-вторых, действие
газа на находящееся в нем тело.
Сначала на установке с демонстрационным динамометром
(рис. 7) снова измеряется выталкивающая сила жидкости. Затем в
другой установке с таким же демонстрационным динамометром

показывается сила давления того же тела на жидкость, и делается
вывод.
После этого обращается внимание учащихся, что показанное
взаимодействие является одним из постоянно имеющих место в
природе явлений одновременного взаимодействия двух тел друг
на друга с силами равными и противоположно направленными.
В таком взаимодействии обнаруживается единство двух противо-
положностей.
Ни о третьем законе динамики, ни об элементах диалектико-
материалистической философии здесь упоминать не следует, но
сообщение такого факта надо рассматривать как закладывание
первого камня для построения того и другого.
Рис. 8
4. Закон Архимеда для газов. Для вывода закона
Архимеда для-газов (рис. 8) к коромыслу весов на место снятой
чашки подвешивается открытая колба емкостью до 2 л свободно
входящая в поставленный под нее стеклянный цилиндр. После
того как установлено тарированием равновесие весов, в цилиндр
пускают углекислый газ. Чашка с колбой поднимается.4 Если,
поддерживая наполнение цилиндра углекислым газом, пускать
углекислый газ и в колбу, то она снова опускается. Если бы можно
было и в цилиндре и в колбе совершенно заместить воздух углекис-
лым газом, то равновесие вновь восстановилось бы.
Следующие один-два урока следует посвятить расчетам, осно-
ванным на законе Архимеда.
При этом каждая задача должна иметь вполне конкретный ха-
рактер и относиться к определенному веществу и к определенной
жидкости.
Возможен расчет общей силы давления на шесть граней бруска,
находящегося внутри жидкости, так как ее решение позволит по-
казать учащимся, как может быть выведен теоретически закон
Архимеда.

Очень полезно предложить учащимся провести дома проверку
закона Архимеда на простой установке, описанной С. И. Юровым1,
5. Поведение тел внутри жидкости. Через
несколько уроков преподаватель переходит ко второй теме, выте-
кающей из закона Архимеда, именно к выяснению того, как ведет
себя погруженное в жидкость тело под действием двух противопо-
ложно направленных сил: его веса Р и выталкивающей силы F.
После записи темы на доске преподаватель может провести
объяснение этого вопроса теоретически или экспериментально.
При теоретическом разборе преподаватель делает на доске чер-
тежи тела внутри жидкости с приложенными к нему силами Р
и F (рис. 9) и разбирает с учащимися, что при
F

F=P » остается в месте погружения,
F>P » выталкивается к поверхности,
всплывает.
Рис. 9
В результате разбора преподаватель дает понятие о подъемной
силе жидкости (а также и газа) равной F—P.
После теоретического разбора преподаватель переходит к де-
монстрации этих трех случаев.
Для демонстрации поведения тела внутри жидкости можно
воспользоваться описанным выше динамометром (рис. 7). Тела
тонущие, плавающие внутри жидкости и всплывающие по очереди
подвешивают на крючок динамометра, определяют их вес в воздухе,
затем погружают в поднесенный снизу на подставке сосуд с водой,
находят каждый раз по динамометру выталкивающую силу, сравни-
вают обе силы и получают вышеприведенные выводы.
Таким же приемом можно вывести условие плавания тела на
поверхности жидкости. Следует иметь набор тел, плавающих на
поверхности жидкости и погружающихся в нее на разные глубины.
Для каждого тела надо измерить вес его в воздухе и величину вы-
талкивающей силы, т. е. вес жидкости в объеме погруженной ча-
сти тела.
При показе значительного количества плавающих тел можно
обойтись без лабораторной работы, которая является громоздкой,
С. И. Юров. Домашние экспериментальные работы учащихся по
физике. Учпедгиз, М., 1954, стр. 83.

требующей значительного оборудования и не дающей учащимся
новых практических навыков.
Следующие часы этой темы посвящаются опросу, техническим
приложениям по выбору преподавателя, задачам на соображение и
вычислительным задачам.
Разбор использования в технике закона Архимеда и его след-
ствий сопровождается демонстрациями, показом таблиц, диапози-
тивов, фильмов. Учащихся надо научить пользоваться ареометрами.
Рис. ю
Они должны получить представление о ватерлинии (с по-
казом на таблице) и о водоизмещении судна.
Устройство подводной лодки показывается на таблице или
в проекции на экран.
Подъем затонувшего судна может быть показан на упрощенном
устройстве (рис. 10а. и 106).
Также на,таблицах и диапозитивах показываются образцы воз-
душных шаров, дирижаблей, зондов.

История воздухоплавания может дать обильный материал для
демонстраций и докладов на внеклассных занятиях.
При разборе технических применений закона Архимеда следует
особенно остановиться на деятельности русских кораблестроителей
(адмирала С. А. Макарова, академика А. Н. Крылова), первых
русских строителей подводных судов (Александровский — 1867 г.,
Джевецкий— 1877 г., братья Карышевы— 1881 г.), на полетах
русских стратонавтов и на научном значении этих полетов для изу-
чения стратосферы.
Материал для рассказа об этом можно найти в следующих
книгах:
«Люди русской науки» (Макаров, Крылов), Огиз, 1948.
В. В. Данилевский, проф., Русская техника, изд. 2, 1948, стр.
403-418.
Я. И. Перельман, Физическая хрестоматия, изд. 2, Л., Гос. изд.
1924—1925 вып. 1. Статьи: «Закон Архимеда». «Водоизмещение корабля»;
«Из техники судостроения», «Водолазное дело»; «Неуправляемые аэростаты».
Н. А. Рынин, проф., Аэростат, изд. «Молодая гвардия», 1924
стр. 125.
Н. Болгаров, Подводная лодка, Детиздат, 1940, 127 стр.
H. А. Рынин, проф., В стратосферу, изд. 2, изд. «Молодая гвардия*,
Л., 1934.
Т. Бобрицкий, Завоевание глубин. Эпизоды из жизни Эпрона
изд. «Молодая гвардия». Л., 1934.
9. Начальные сведения о механическом движении
I. Содержание раздела. Третий крупный раздел
в программе VI класса составляют «Начальные сведения о механи-
ческом движении*. Этот раздел состоит из трех тем: 1) Равномерное
движение тела. 2) Инерция тел. 3) Трение.
2. Равномерное движение. Эта тема не имеет не-
посредственной связи с предыдущими; поэтому после проверки
усвоения материала предыдущего урока преподаватель может сразу
перейти к новой теме. Учитель предлагает учащимся вспомнить,
что на первом уроке среди различных явлений природы было отме-
чено на первом месте, как простейшее, механическое
движение. Ученики по его просьбе приводят несколько при-
меров движения тел с указанием признаков, позволяющих судить
о том, что тело находится в состоянии механического движения.
В результате разбора примеров преподаватель формулирует
два понятия: понятие о механическом движении и понятие об от-
носительности всякого движения.
Преподаватель сообщает, что громадное число движений рас-
сматривается относительно Земли, которая в этих
случаях принимается за неподвижное тело, хотя, как известно,
она сама движется вокруг оси и в пространстве. Другой пример —
в заводских станках движение их рабочих частей рассматривается
относительно станины, принимаемой за неподвижное тело.

Далее проводится разделение движений по форме пути, прохо-
димого телом, на прямолинейные и криволинейные. При этом ис-
пользуются жизненные наблюдения учащихся и показывается сво-
бодное падение тела, движение тела, брошенного под углом к гори-
зонту, и вращательное движение тела.
К понятию о равномерном движении удобно будет
подойти через сопоставление его с движением неравномерным. Уча-
щимся ставятся вопросы, как происходит движение поездов, авто-
мобилей, отходящих от станции и подходящих к станции. Среди
различных ученических ответов, вероятно, будут и такие, что в
первом случае в каждую следующую минуту (или секунду или
в равный промежуток времени) проходится все больший и больший
путь, на втором — все меньший и меньший путь. Ставится новый
вопрос, не может ли быть где-нибудь между станциями на прямом
Рис. п
горизонтальном пути еще и другого вида движения. Всегда возмо-
жен ответ учащихся, что может быть и такое движение, при котором
в равные промежутки времени проходятся равные части пути. Так,
путем противопоставления закладывается понятие о равномерном
движении. Можно дать качественную сравнительную демонстра-
цию переменного и равномерного движений на машине Атвуда
или на любом высоко закрепленном блоке по принципу машины
Атвуда. Можно медленно пустить мотор с приводным ремнем к ка-
кому-либо далеко поставленному шкиву и следить за движением
отдельных отмеченных точек ремня.
Затем надо перейти к уточнению понятия о равномерном движе-
нии, как таком, при котором в любые равные промежутки вре-
мени проходятся равные части пути.
Помимо демонстраций равномерного движения, описанных в
учебнике, можно наглядно показать равномерное движение метал-
лического шарика или воздушного пузырька в трубке, заполнен-
ной маслом или водой. На трубку наклеивается полоска бумаги
с отчетливо выделенными на ней дециметрами или другими рав-
ными отрезками (рис. 11). Пускается метроном, отбивающий рав-
ные промежутки времени, не обязательно секунды, и путем пред-

варительных проб подбирается такой наклон трубки, чтобы про-
хождение пузырька через деления шкалы совпадало с ударами
метронома. Затем уточняется определение равномерного движения
и проверяется путем опроса учащихся его усвоение.
Желательно было бы закончить первый урок введением понятия
о скорости равномерного движения. Если для этого не хватит
времени на первом уроке, то с понятия о скорости надо
начать 2-й урок.
Надо считаться с тем, что у учащихся уже есть некоторое поня-
тие о скорости, но оно нуждается в уточнении с точки зрения физики.
Подход к понятию скорости может быть сделан из сравнения
движения бегунов, конькобежцев, лыжников, велосипедистов и
др. Учащимся ставится вопрос, чем отличается движение победи-
телей в состязаниях от движения остальных участников, даже в
том случае, если движение всех было равномерным.
Получив вероятный ответ учащихся, что отличие состоит в ско-
рости движения, преподаватель приступает к выяснению этого
нового понятия. Он особенно должен остановиться на том, что
скорость есть не путь, а качество движения. Отрезок пути между
двумя путевыми столбами всегда существует; о скорости же мож-
но говорить только в том случае, если по этому отрезку пути со-
вершает движение какое-либо тело. Скорость — понятие более
сложное, чем путь, так как составить представление о скорости,
зная только пройденный путь, нельзя: необходимо еще знать время
движения.
Также нельзя составить представление о скорости, зная только
время движения, не зная пройденного пути. Понятие о скорости
может быть составлено только через сопоставление пройденного
пути и времени его прохождения.
Так как скорость есть величина, отличная от пути и времени,
то она может быть измерена только в единицах скорости. Чтобы
узнать, сколько единиц имеет данная скорость, надо измерить
в соответствующих единицах длину пройденного телом пути, про-
должительность времени движения и первое число разделить на
второе; тогда полученное число покажет число единиц в измеряемой
скорости.
Так подводятся учащиеся к известному определению скорости.
(В спорте скорость измеряется временем, в течение которого прой-
дено определенное расстояние). Для демонстрации равномерных
движений с разными скоростями можно по-разному пускать мотор
с длинным приводным ремнем или показывать движение шарика
в трубке с жидкостью при различных наклонах ее.
Хорошо было бы показать учащимся движение со скоростью
в 1 и, например, в 5 , подобрав соответствующие грузы
для машины Атвуда или на трибометре, или на другом приборе.
После разбора понятия о скорости преподаватель при участии
учащихся дает другое определение равномерного движе-

ния, как движения с постоянной скоростью. Соответствен-
но установившемуся порядку преподаватель вводит единицы ско-
рости: , . .
Затем разбирает таблицу (помещенную в учебнике, в справоч-
нике или стенную) скоростей движения определенных тел и пред-
лагает учащимся производить расчеты скорости или пути, или вре-
мени движения конкретных тел сначала арифметическим приемом.
После достаточного числа примеров устанавливает так, как пока-
зано выше, формулу скорости v = у, выводит из нее формулы
s=vt и t=^- и снова показывает прием действий над наименова-
нием величин. Упражнениям и повторениям посвящается и 3-й
урок.
Запись тем на классной доске: на 1-м уроке — механическое
движение и его основные виды; на 2-м уроке — скорость равномер-
ного движения и зависимость между скоростью и длиной пути;
на 3-м уроке — упражнения.
3. Инерция тел. Вторая подтема тесно связана с первой
и должна ответить на вопрос, когда, по какой причине тела могут
находиться в равномерном движении. Поставив перед учащимися
этот вопрос, преподаватель не записывает его в виде названия темы
на доске, но предлагает учащимся оставить в тетрадях место для
записи темы «Инерция тел», когда они в процессе обсуждения во-
проса будут подведены к этому понятию.
Сначала преподаватель выясняет, как тела (конкретно называе-
мые учащимися) приходят в движение из состояния покоя относи-
тельно Земли.
Анализ всех рассмотренных примеров и опытов убеждает уча-
щихся, что ни одно тело само по себе не изменяет своего состояния
относительно покоя, а приводится в движение какими-либо дру-
гими телами (в разбираемых примерах и опытах — определен-
ными).
Учащиеся могут сослаться на то, что живые существа приходят
в движение как будто бы самостоятельно, без постороннего воздей-
ствия. Надо разъяснить им, что сухопутные существа передвига-
ются по Земле, отталкиваясь от ее поверхности благодаря трению.
Пусть вспомнят, как трудно, а иногда даже невозможно передви-
гаться по очень скользкой поверхности. Птицы летают, оттал-
киваясь от воздуха, водяные животные плавают, отталкиваясь
от воды.
Далее преподаватель ставит вопрос: если тело находится в дви-
жении, то по какой причине может измениться его скорость? Ставит-
ся опыт: с одной и той же высоты наклонной плоскости учитель ска-
тывает шарик на горизонтально постланную полосу сукна, затем
на стол, посыпанный толстым, затем тонким слоем песка, на сте-
клянную полосу и разбирает причины различного замедления дви-

жения; показывает другие примеры замедления, например приве-
денного толчком в движение велосипедного колеса, рассматривает
случаи катания на коньках и наблюдения над движением машин
после выключения двигателя. Подробный анализ примеров снова
покажет учащимся, что изменение скорости движущегося тела про-
исходит всегда благодаря действию других тел.
Преподаватель выясняет дальше, почему может происходить
изменение направления движения. Преподаватель пускает с на-
клонной плоскости на стол железный шарик — он движется прямо-
линейно; ставит на пути прямолинейно движущегося шарика изог-
нутую жестяную полосу — шарик при соприкосновении с полоской
приобретает криволинейное движение; пускает скатывающийся
шарик около сильного подковообразного магнита — путь шарика
искривляется. Прикрепляет к какому-либо шарику нить, другой
конец которой закреплен неподвижно на столе, и ударяет по нему
(под углом к нитке); шар движется сначала прямолинейно вдоль
направления удара, пока не натянет нить, затем начинает двигать-
ся по окружности.
Привлекаются наблюдения учащихся над тем, как производят
поворот бегуны, конькобежцы, велосипедисты, движущиеся с боль-
шой скоростью.
Из всех приведенных примеров учитель вместе с учениками делает
вывод: тело изменяет свое состояние покоя или скорость и направ-
ление движения только под действием посторонних тел. Сле-
довательно, тело само по себе сохраняет состояние покоя или равно-
мерного и прямолинейного движения. Это свойство является одним
из основных свойств вещества и носит название инерции.
Преподаватель дает определение инерции, учащиеся повторяют
его и вписывают заглавие темы.
В конце урока, а также на следующих двух уроках преподаватель
показывает общеизвестные опыты по проявлению инерции и раз-
бирает разнообразные случаи обнаружения и использования инер-
ции в быту и в технике.
Особенно надо подчеркнуть, что инерция вовсе не обозначает
стремления тела к покою. Инерция выражается в сохранении того
состояния движения, т. е. той скорости, с которой тело движется
в данный момент.
Надо так повести разбор, чтобы у учащихся не появилось мысли,
что инерция обнаруживается только тогда, когда данное тело не
находится под действием других тел. Этот частный случай позво-
ляет отчетливо вскрыть свойство инерции, но инерция существует
и проявляет себя и при наличии действия других тел.
У учащихся может возникнуть вопрос, как же может происхо-
дить равномерное движение тела под действием силы. На примерах
следует пояснить, что равномерное движение может быть и при
наличии действующих сил, но при условии, что на движущееся тело
действуют одновременно две силы, равные и противоположно на-
правленные.

Именно здесь следует окончательно сформулировать понятие о
взаимно уравновешивающихся силах.
4. Трение. По отношению к третьей подтеме — трению, ко-
торой, посвящаются следующие уроки, я ограничусь только отдель-
ными замечаниями, не развертывая их в ход урока.
а) Из двух причин, порождающих трение,—шероховатости тру-
щихся поверхностей и молекулярных взаимодействий — в VI классе
рассматривается только первая.
В качестве наглядного, хотя и грубого, влияния шероховатости
может быть показана затруднительность движений одной щетки
по другой при обращении щетиной друг к другу.
б) Измерить силу трения при скольжении или качении одного
тела по поверхности другого можно, уравновесив силу трения
силой тяги. Признаком такого уравновешивания будет сохранение
скользящим или катящимся телом равномерного прямолинейного
движения. Динамометр, прикрепленный к телу, покажет силу тяги,
равную силе трения, но противоположно направленную.
При проведении опыта надо следить за тем, чтобы шнур, сое-
диняющий динамометр с телом, был направлен параллельно доске,
по которой происходит скольжение или качение.
в) Первый опыт должен ответить на вопрос, зависит ли, и,
если зависит, то как именно, сила трения от силы давления для
двух определенно выбранных поверхностей. Три или четыре
измерения, занесенные в таблицу, позволят дать ответ на
поставленный вопрос и ввести понятие о коэффициенте
трения.
г) Дальнейшие опыты должны ответить на следующие вопросы:
1) зависит ли сила трения от величины трущихся поверхностей
при одной и той же силе давления;
2) одинакова ли сила трения для поверхностей разных материа-
лов при прочих одинаковых условиях;
3) как изменяется сила трения от смазки поверхностей при
одной и той же силе давления;
4) какова величина трения качения по сравнению с силой тре-
ния скольжения? В последнем случае следует передвигать одну
и ту же площадку по другой сначала скольжением, а потом
на катках — двух круглых стеклянных палочках,
д) Те же вопросы могут быть поставлены при выполнении обя-
зательной лабораторной работы.
е) На всех уроках подтемы, а потом и на последующих уроках
надо давать практические задачи на расчет сил трения с использо-
ванием коэффициента трения.
ж) На уроках следует привести примеры, где в технике тре-
буется увеличение трения, а где необходимо его уменьшение.
з) При рассмотрении устройства и действия шарикоподшипни-
ков надо рассказать о грандиозном развитии в нашей стране
производства шарикоподшипников и о их роли в народном
хозяйстве.

и) Очень многие стороны значения трения в природе, быту и
производстве можно раскрыть в докладах учащихся на кружковых
занятиях, для подготовки которых можно рекомендовать следую-
щие статьи и книги.
Я. И. Перельман, Физическая хрестоматия, Гос. изд., 1924—1925,
вып. I, статьи: «Трение скольжения», «Телега и паровоз», «Движение поезда».
Я. И. Перельман, Занимательная физика, ГТТИ, изд. 15, 1949,
статья «Крепость узлов».
Л. Лисовский, А. Саламонович, Сила трения, Госкульт-
просветиздат, М., 1948.
10. Работа и энергия
1. Значение темы. Тема «Работа и энергия» является
завершающей и обобщающей темой в разделе механики в VI классе.
Она распадается на 4 подтемы: 1. Понятие о работе и ее измерение;
2. Понятие о мощности,и ее измерение; 3. Понятие об энергии,
ее видах и ее связи с работой; 4. Закон превращения и сохранения
энергии в механических процессах.
Как показывают самые заголовки подтем, вся тема имеет боль-
шое политехническое значение, так как она раскрывает понятие
о величинах, используемых в любом техническом процессе.
Также велико и ее мировоззренческое значение, так как она
подводит к первоначальному знакомству с основным законом при-
роды, лежащем в основе диалектико-материалистического понима-
ния явлений природы.
2. Работа. Введение понятия о работе отличается особен-
ной трудностью, так как по сравнению с ранее введенными вели-
чинами — удельным весом и давлением — это понятие не кажется
столь ясным и необходимым. Между тем согласно методике препо-
давания следует всегда выявлять необходимость введения нового
понятия, обосновывая эту необходимость задачей более полного
понимания и описания явлений.
Приступая к изложению темы «Понятие о работе и ее измерение»,
преподаватель напоминает учащимся в беседе с ними, что под-
держание любого действительного равномерного прямолиней-
ного движения возможно только при наличии двух сил: силы со-
противления и силы тяги, равной по величине силе сопротивления,
но противоположно направленной.
С давних времен всякое перемещение человеком предметов с за-
тратой мускульных усилий называлось работой.
Поднятие тяжестей или перемещение их по горизонтальному
пути, сгибание или растяжение материала, строгание, распили-
вание, резание — все эти процессы связаны с мускульными уси-
лиями вдоль некоторого пути.
Необходимо ли вводить для характеристики рассмотренных
процессов новую величину или достаточно знать только движущую
силу? Опыт показывает, что при равномерном перемещении тела на

разные расстояния, даже при неизменной движущей силе человека,
реакция организма — усталость — оказывается различной. Сле-
довательно, для характеристики работы недостаточно знать лишь
величину действующей силы. Работа зависит не только от прило-
женной силы, но и от расстояния (пути), на котором сила прила-
гается.
При дальнейшем развитии цивилизации источниками движущей
силы, кроме мускулов человека и животных, явились ветер, теку-
щая вода, упругость пара и газа, магнетизм, электризация тел.
Понятие работы вошло в физику и технику, перестав быть чисто
физиологическим понятием.
Преподаватель вызывает учащихся к демонстрационному столу,
чтобы они произвели работу, передвигая равномерно какой-либо
груз за динамометр по столу или поднимая груз на разные высоты.
Учащимся предлагается привести различные известные им при-
меры работы.
Целевой установкой разбора этих примеров должно быть за-
крепление в умах учащихся двух основных положений. Понятие
о работе применяется только при наличии двух условий: 1) дей-
ствующей силы и 2) перемещения тела под действием этой силы.
К телу, лежащему в покое на столе, приложена сила тяжести,
но работы нет, так как эта сила не производит перемещения. При
перемещении тела по горизонтальному пути вес тела не совершает
работы, несмотря на перемещение тела, так как не он производит
перемещение, а сила тяги.
Далее надо подчеркнуть, что, говоря о работе силы, следует по-
стоянно иметь в виду работу одного тела над другим, так как сила
есть мера механического действия одного тела на другое.
Наконец, надо показать и объяснить на примерах, в чем раз-
личие физического и физиологического понятий о работе 1.
3. Единицы работы. Этот вопрос ставится в виде пер-
вой подтемы на втором уроке, тема которого—измерение работы.
Преподаватель сообщает, что в технике и во многих случаях
в физике за единицу работы принимается работа силы в 1 кГ на
пути в 1 м по направлению силы. Ее название кГм.
Далее надо дать почувствовать учащимся величину этой еди-
ницы, для чего одни учащиеся передвигают равномерно на 1 м груз
с горизонтальной силой тяги в 1 кГ, другие поднимают гирю весом
в 1 кГ на высоту в 1 м.
4. Измерение работы. Естественно поставить вопрос,
как же измерять работу любой силы на любом расстоянии? Пре-
подаватель напоминает, что для совершения работы необходимо
наличие действующей силы и перемещения. Поэтому проще всего
судить о величине работы по произведению силы на величину пере-
1 В быту работой считается простое стояние на посту или поддержи-
вание груза без перемещения его, так как такие состояния связаны с уси-
ленной деятельностью организма, но с физической точки зрения работы в
этих случаях нет, так как нет перемещения.

мещения. На этом основании в физике принято такое определение
работы: работа есть величина, измеряемая произведением силы на
путь перемещенного ею тела по направлению действия силы.
Затем преподаватель рассматривает разнообразные примеры,
поясняющие (но не доказывающие, так как определение не доказы-
вается) пропорциональность работы и силы, работы и пути. После
этого он дает учащимся ряд примеров на арифметический расчет
работы (или силы, или пути) и заканчивает тему на этом уроке или
на следующем формулой: A=F-s.
При технических расчетах сила измеряется в кГ, путь в м.
Попутно вводится единица работы килоджоуль, равная 102 кГм,
и тысячная доля килоджоуля — джоуль, равная 0,1 кГм (с точ-
ностью до тысячных долей).
При разборе этого вопроса следует неоднократно производить
в классе практическое измерение работы при подъеме разных «гру-
зов на разные высоты, а также работы при равномерном и прямо-
линейном перемещении на разные расстояния различных тел по
столу динамометром. При этих измерениях важно подчеркнуть,
что во втором случае совершает работу не вес тела, а сила тяги,
которая меньше веса. Можно предложить учащимся, дав какой--
либо груз, совершить работу в 1 джоуль, предоставив им сообра-
зить о способе выполнения этой работы.
5. Мощность. В социалистическом строительстве широко
распространена механизация работ. Прежде тяговой силой при
пахоте была сила лошади, теперь — сила трактора; прежде ямы,
канавы, выемки копали землекопы, теперь—экскаваторы; прежде
при постройке здания кирпичи поднимали грузчики, теперь—подъем-
ные краны. В чем же заключается различие? Ведь, чтобы преодо-
леть сопротивление почвы на площади в гектар или чтобы совер-
шить работу по подъему кирпичей, необходимых для возведения
этажа, или для выброса земли из ямы определенного объема, тре-
буется совершение определенной работы независимо от того,
кем или чем эта работа выполнена.
Для учащихся из их жизненных наблюдений ясно, что различие
в этих случаях обнаруживается в скорости выполнения работы.
Поэтому для сравнения различных двигателей вводится еще новая
механическая величина, измеряемая работой за 1 секунду и назы-
ваемая мощностью.
Преподаватель демонстрирует различие мощностей при совер-
шении различных работ, предлагая учащимся поднимать грузы
с пола и отмечая время подъема (например, по метроному). При
этом производятся расчеты мощности.
Преподаватель приводит единицы мощности: лошадиная сила \
ватт, киловатт; указывает мощности паровозов, тепловозов, авто-
мобилей, двигателей морских судов и т. п.; предлагает учащимся
1 Слова «лошадиная сила» не отражают смысла, вкладываемого в понятие
мощности. Термин этот сложился исторически.

примеры на арифметические расчеты мощности (или работы, или
времени), устанавливает формулу мощности N=-y- На этом или
последующем уроке учитель переходит к решению комбинирован-
ных задач на использование формул работы и мощности.
Так как учащиеся интересуются величинами мощностей различ-
ных двигателей, то им надо привести некоторые новейшие данные
о мощностях, заимствуя их из газет и журналов.
6. Энергия тела. Постановка вопроса о работе тела,
естественно, приводит к вопросу об условиях, при которых тело
совершает работу. Показать эти условия на конкретных примерах
из бытовой и индустриальной техники не составляет трудности.
В начале урока преподаватель напоминает, что выражение «ра-
бота силы» есть только краткое выражение вместо — «работа одного
тела над другим».
Далее преподаватель предлагает учащимся вспомнить примеры
совершения работы различными телами. На приведенных приме-
рах выясняется, что совершать работу могут тела или вследствие
своего движения или вследствие своего положения относительно
земли (или частиц тела друг относительно друга).
Совершение работы одного тела над другим физика приписывает
особому качеству тела, которое получило название «энергии».
Энергия тела обнаруживается при совершении им работы над
другим телом.
Величина совершенной телом работы равна изменению его энер-
гии. Энергия определяется как величина той работы, которую может
совершить тело над другими телами (при изменении его скорости
или положения относительно других тел). Поэтому энергия из-
меряется в тех же единицах, в каких измеряется работа.
Разбирая примеры совершения работы движущимся телом над
другими телами, преподаватель вводит для обозначения энергии
движения название «кинетическая энергия» (кинео — по-гречески
двигаю).
При разборе случаев совершения работы телом, поднятым над
землей или деформированным, вводится понятие «потенциальной
энергии» (потенциа — по-латыни сила, влияние).
11. Закон превращения и сохранения энергии
в механических процессах
После того как оформлено понятие об энергии тела, выяснены
два рода условий, при которых тело обладает энергией, ставится
вопрос о взаимоотношении этих видов энергии.
Разбор известных природных, технических, бытовых явлений,
демонстрация опытов с подпрыгивающим и падающим мячом,
с колеблющейся вертикальной пружиной, с обыкновенным маят-
ником и маятником Максвелла позволяют дать учащимся понятие
о взаимных переходах одной формы энергии в другую.

Равенство исчезающего количества одной формы энергии и
возникающего одновременно количества другой формы энергии
не может быть доказано на предыдущих опытах количественно,
но понятие об этом равенстве может быть обосновано качествен-
ными опытами и затем сформулировано самим преподавателем.
В этой теме раздел механики в VI классе достигает своего наи-
высшего развития: учащиеся узнают, что можно мерить работой
изменение энергии, и знакомятся с наиболее общим законом при-
роды — законом превращения и сохранения энергии.
В дальнейшем преподаватель так должен вести преподавание,
чтобы учащиеся поняли, что этим законом можно пользоваться как
орудием исследования.
В заключение развития темы преподаватель знакомит учащихся
с попытками изобрести вечный двигатель, демонстрируя на экране
или на таблице какой-либо из видов таких двигателей, отличный
от помещенного в учебнике, и разъясняя неудачи всех попыток.
Невозможность удачного разрешения этой проблемы служит опыт-
ным доказательством справедливости закона сохранения энергии.
Преподаватель не должен упустить возможности обобщений с
материалистических позиций. Опираясь на всеобщность закона
превращения и сохранения энергии, он должен подчеркнуть
постоянную связь явлений природы, отсутствие проявлений ка-
кого-либо вмешательства в ход явлений природы извне, следова-
тельно, отсутствие каких-либо признаков существования бога.
Закон сохранения энергии непременно должен быть использован
как антирелигиозное орудие и основа материалистического миро-
понимания.
12. Простые механизмы
1. Предварительные замечания. Закон сохра-
нения и превращения энергии, с которым учащиеся познакомились
на предыдущих уроках, явился обобщением огромного количества
опытов и жизненных наблюдений. Человек всегда стремился найти
такие приемы работы, которые облегчили бы его труд. На первых
ступенях своего развития человек использовал для этого простей-
шие приспособления: жердь для перемещения тяжестей, палку
с острым суком для рыхления почвы, острую кость для прокалы-
вания и сшивания шкур. В дальнейшем орудия труда человека
усложнялись и усовершенствовались. Учащимся можно сообщить
следующее определение.
Всякое тело, служащее при совершении работы для пре-
образования силы и повторяющее движение человеческой
руки, называется орудием, или инструментом.
Здесь полезно сказать учащимся, что сознательное использо-
вание орудий труда и выдвинуло человека на высшую ступень
среди животных.
Далее, надо отметить, что те приспособления, которые позво-
ляют орудию совершать вполне определенные и точные движения,

называются механизмами. Например, та совокупность тел,
благодаря которой швейная игла в машине совершает однообразные
движения в отличие от неправильных и непохожих одно на другое
движений в руке швеи, является механизмом.
Совокупность механизмов, предназначенная для
совершения определенной работы, называется машиной (швей-
ная машина, штамповальный станок, печатный станок, слесарный
и токарный станки в школьной мастерской, паровая машина;
на последней демонстрируются отдельные механизмы: поршень,
шатун, кривошип и т. п.). Так преподаватель устанавливает поня-
тия орудия, механизма и машины и тут же сообщает, что некоторым
телам, издавна служащим для совершения работы в руках чело-
века: рычагу, вороту, блокам, клину, винту, присвоено название
простых машин, хотя это и противоречит данному выше определе-
нию машины. На самом деле, эти тела то являются орудием, когда
они берутся отдельно, то входят в состав механизмов.
Разобрав действие механизмов, входящих в состав различных
машин, показанных в классе и в мастерской, можно подвести итог
этим действиям.
Механизмы могут: а) передавать движение от двига-
теля к другой составной части машины; б) преобразовы-
вать одну форму движения в другую (например,
вращательное движение в колебательное или обратно); в) изме-
нять скорость движения; г) изменять направ-
ление действующей силы; д) изменять величину
силы.
При дальнейшем разборе надо обращать внимание на сходство
действия отдельных механизмов, входящих в состав различных
по внешнему виду машин.
Изучение действия механизмов можно провести на основе толь-
ко что изученного всеобщего закона превращения и сохранения
энергии.
Какие бы ни взять орудия, механизмы и машины, от них нельзя
получить работы больше, чем работа, которую совершает сила,
приводящая их в движение.
Иначе оказалось бы, что машина сама по себе без каких-либо
изменений ее свойств и ее состояния способна сделать большую
работу, чем совершает двигатель.
Ни одна машина не дает выигрыша в работе. Назначение ма-
шины — преобразовывать приложенную к машине внешнюю силу
и сообщенную скорость. Но работа движущей машину силы равна,
при отсутствии трения в ее частях, работе, выполненной самой
машиной.
Это равенство работ получило с давних пор название «золотого
правила механики». Это правило — следствие закона сохранения
энергии.
Благодаря трению в машине полезная работа машины всегда
меньше работы, затраченной на приведение ее в движение.

Допуская идеальный случай, что нет потери работы на трение,
преподаватель предлагает рассмотреть, какое преобразование си-
лы происходит в так называемых простых механизмах.
Программа ограничивает разбор простых механизмов только
тремя видами их: блоком, воротом, рычагом.
Данный в программе порядок — блок, ворот, рычаг — соот-
ветствует методическому требованию перехода от более простого
к более сложному.
Рис. 12а
Рис. 12б
Задача изучения механизмов состоит в установлении условия
равновесия сил на каждом из них, необходимого для равно-
мерного движения их без трения или для сохранения ими со-
стояния покоя.
При выводе условия равновесия сил на механизмах необхо-
димо делать этот вывод при равномерном движении механизма,
а не при его покое. Иначе у учащихся возникает недоразумение,
зачем надо изучать соотношение движущей силы и сил сопротив-
ления при покое механизмов, когда в технике они главным обра-
зом используются в состоянии движения.
2. Блоки. а) Неподвижный блок (рис. 12а). Показав блок
и дав его определение, прикрепляют к одному концу шнура опре-
деленный груз, величина которого записывается на доске: Fi=...
Затем против каждого из концов шнура помещается по вертикаль-
ному масштабу и свободный конец шнура рукой равномерно пере-
мещается на некоторое расстояние hi (10 см\ 20 см\ 25 см и т. д.);
измеряются перемещения другого конца А, которые тоже оказы-
ваются равными 10 см\ 20 см\ 25 см й т. д. Работа по поднятию груза

(сопротивления) в каждом случае равна A i=FiAi. Такую же работу
(при отсутствии трения) должна выполнить пока неизвестная сила
F на пути Л, т. е. работу A=Fh. Из равенства работ (сначала на
числовых примерах) можно вычислить искомую силу F путем де-
ления работы А на путь Л, равный hi. Откуда получается: F=Fi.
б) Подвижной блок (рис. 12 6). Демонстрации и изме-
рения для подвижного блока дают Ai=10 см, А=20 см или hi=
=20 см и А=40 см и т. д., в общем случае hi = ~ А.
Вычисление работ: A =0,lFi; A=0,2F или Ai=0,2F1; А =
=0,4F или в общем случае A=Fh\ Ai=Fihi. Общий закон работ
гласит: 0,l^i=0,2F или Fh=F1h1; так как hx = ~А, toF = —Fj.
3. Переходя к работе ворота, преподаватель может не про-
изводить на опыте измерения перемещений точек приложения
движущей силы и сопротивления.
Достаточно продемонстрировать, что при одном обороте точки
приложения сил перемещаются на длины С соответствующих окруж-
ностей 1. Поэтому должны быть равны работы CF=CiFx.
4. Рычаг. При измерении сил, приложенных к прямолиней-
ному рычагу, надо по масштабам на штативах отмечать первоначаль-
ное положение рычага и затем измерять пути перемещения по
вертикали точек приложения сил.
По закону равенства работ должно быть Fh=F1h1 (1).
Но измерение расстояний точек приложения сил от точки опоры
или плеч рычага покажет, что Л : hx=l : 1Ъ или hxl = hlx (2).
Если перемножить оба равенства и сократить полученное ра-
венство на общий множитель AAb то получится новое соотношение
Fl=Fxh.
Это последнее равенство позволяет сравнить силы не с переме-
щениями, а с длинами плеч рычага, что представляет большее удоб-
ство, так как размеры плеч могут быть легче измерены.
Из полученных чисел учащиеся выводят заключение, что для
равновесия сил на рычаге они должны быть обратно пропорцио-
нальны плечам.
При разборе рычага надо добиться, чтобы учащиеся твердо
усвоили понятие о плече рычага, именно: плечом рычага называет-
ся расстояние от центра оси до каждой из приложенных к рычагу
сил по направлению, перпендикулярному к направ-
лению силы.
После рассмотрения трех простых машин преподаватель еще раз
вместе с учащимися разбирает назначение простых машин —
изменение величины или направления силы, основываясь на так
называемом золотом правиле механики (или на законе равенства
работ).
1 Учащиеся научились измерять длину окружности через ее радиус
еще в V классе.

5. Коэффициент полезного действия. Воз-
вращаясь к опытам с блоками, воротом и рычагом, преподаватель
предлагает проверить полученные выше выводы путем измере-
ния сил.
При этом оказывается, что для приведения в равномерное дви-
жение простых машин требуется всегда большая сила, чем вычис-
ляемая по предыдущим соотношениям.
Подчеркивается еще раз то, что должно быть отмечено ранее для
каждой отдельной машины, именно: выведенные соотношения между
силами имеют место только в случае равномерного движения без
трения. Выделяя из всей затраченной работы полезную работу,
преподаватель вводит понятие о коэффициенте полез-
ного действия.
Нет необходимости различать два вида рычага.
Все задачи на определение того, рычаг какого рода представляет
тот или другой прибор, при.наличии общего условия равновесия
теряют свой смысл. Но, конечно, сохраняет смысл требование,
чтобы учащиеся различали положение оси, точки приложения и
направление сил во всех действительных расчетах.
Понятие о коэффициенте полезного действия можно ввести
сразу же после разбора первого механизма — блока.
По рассмотренной теме было бы полезно поставить фронталь-
ную лабораторную работу.
6. Технические применения перечисленных про-
стых механизмов в их отдельном виде и в сложных соединениях
весьма многочисленны и разнообразны. Нет необходимости здесь
их перечислять. Разбор технических применений получит политех-
ническое значение, если учащиеся научатся находить в этом много-
образии те немногие принципы, которые лежат в основе исполь-
зования всех механизмов.
Для чтения ученикам можно рекомендовать:
Я. И. Перельман, Занимательная физика, кн. 1, «Вечные дви-
гатели», кн. 2, «Мог ли Архимед поднять Землю?»
Глава II.
ТЕПЛОТА
13. Замечания по программе отдела «Теплота»
Достоинством программы является то обстоятельство, что она
покончила с трактовкой теплоты как особого вида энергии. Хотя
программа и не вводит явно понятия о внутренней энергии, но
она перестановкой тем и включением вопроса о природе теплоты
непосредственно за темой «Работа и теплота» определенно указы-
вает на то, что работа и теплота рассматриваются как эквивалент-
ные формы изменения энергии тел, и тем самым подготовляет к вве-
дению понятия о внутренней энергии.

Уроки по* новому разделу физики следует начать некоторым
общим введением, о котором нет указания в последней программе.
(Можно поставить введение и после урока о молекулярном строе-
нии вещества.)
14. Введение к отделу «Теплота»
Во введении к разделу надо отметить, что отдельные участки
человеческой кожи и слизистые оболочки испытывают особые
ощущения, которые получили название «тепловых».
По большей или меньшей силе этих ощущений можно заклю-
чить, что одно тело теплее или холоднее другого. Многократное по-
лучение тепловых ощущений от одного и того же тела позволяет
также сделать заключение, что тепловое состояние тела может
меняться. Из подобных рассуждений делаются выводы:
1) Существуют явления, которые проявляются в особом воздей-
ствии тел на нашу кожу и слизистые оболочки. Эти явления назы-
ваются тепловыми и непосредственно воспринимаются человеком
через тепловые ощущения.
2) Тепловые ощущения позволяют судить о тепловом состоя-
нии тел.
3) Тепловое состояние тела характеризуется особой величиной,
называемой его температурой.
4) Можно с одинаковым правом употреблять выражения: тело
нагревается, или его температура повышается (или в противополож-
ном порядке).
5) Тепловые ощущения человеческого тела позволяют делать
только очень приближенные суждения о тепловом состоя-
нии тела (о температуре его). Эти суждения сильно зависят от
предшествующих тепловых ощущений. Предлагается учащимся
проделать дома известный опыт: опустить одну, руку в очень
теплую воду, другую — в холодную, а затем обе погрузить в воду
комнатной температуры и сравнить ощущения в той и другой
руке 1.
После установления понятия о TeMnepafype надо остановиться
на источниках теплоты, т. е. на тех средствах, при помощи
которых тела нагреваются, или, короче, при помощи которых
температура тела повышается.
а) На первое место надо поставить работу при преодолении
трения, при ударе и других подобных механических воздействиях.
Так как работа совершается при изменении энергии тела, то в этом
первом случае источником теплоты является изменение полной
энергии тела (кинетической и потенциальной).
1 При навыке определение температуры тела через осязание может быть
сделано с погрешностью в 0,5°; при помощи приборов температура может
быть определена с точностью до 0,00001°.

Этот способ нагревания можно показать на многочисленных
простых, хорошо известных демонстрациях и подтвердить еще
более многочисленными бытовыми наблюдениями.
Возможно уже в этом месте или в конце урока сделать экскурс
в область первобытной культуры и рассказать о первобытном спо-
собе добывания огня трением с показом картин.
б) Вторым источником теплоты можно поставить горение.
Горение является результатом химического взаимодействия веществ,
при котором происходит превращение энергии особого рода,
называемой химической энергией. При горении общее количество
энергии не изменяется. Энергия двух тел — горючего и кислорода
воздуха — больше, чем энергия тел, образовавшихся после горе-
ния. Изменение химической энергии участвующих в процессе го-
рения тел проявляется в тепловом нагревании тел, окружающих
горящее тело.
в) Источником теплоты является Солнце и любые раска-
ленные тела.
г) Наконец, надо показать, что теплота может быть получена
от электрического тока (нагревание воды электриче-
ским кипятильником или на электрической плитке).
Закончить введение надо рассказом о роли использования теп-
лоты в истории культуры и в современной жизни и подчеркнуть
большое научное и политехническое значение предстоящего изу-
чения раздела о теплоте.
15. Основы молекулярно-кинетической теории
строения вещества
Следующий урок после введения преподаватель начинает с ука-
зания, что понимание тепловых явлений может быть облегчено,
если предварительно познакомиться с общим строением тел, и
объявляет темой урока «Молекулярное строение вещества».
Путем беседы преподаватель напоминает учащимся, что изучен-
ные ими в VI классе деформации расширения и сжатия тел давали
основания считать, что объем тела не сплошь занят веществом.
Можно предположить, что вещество состоит из отдельных частиц,
между которыми существуют промежутки.
Известные им из бытовых наблюдений и из занятий в начальной
школе тепловое расширение и сжатие и в особенности испарение
подтверждают сделанные предположения.
Какие же наблюдения и опыты могут дать понятие о размерах
частиц, составляющих тела?
Преподаватель наливает на стекло несколько капель эфира;
через некоторое время запах его ощущается в значительной части
класса.
Затем он бросает в воду, наполняющую многолитровую стек-
лянную банку, несколько кристаллов марганцовокислого калия,

и на фоне экрана видна окраска воды. Он напоминает, что стойкий
запах в комнатах может создать небольшое количество нафталина
или других пахучих веществ *.
Эти опыты и наблюдения указывают, во-первых, на делимость
веществ до частиц, имеющих чрезвычайно малые размеры;
во-вторых, они подтверждают существование промежутков между
частицами воздуха или воды; иначе невозможно было бы распро-
странение посторонних частиц пахучего или красящего вещества
по всему объему воздуха или воды;
в-третьих, они показывают, что мельчайшие частицы вещества
находятся в движении, так как без их движения невозможно
было бы их распространение по всему объему.
После такого экспериментального обоснования строения тел
из мельчайших частиц и их чрезвычайно высокой степени делимости
преподаватель сообщает учащимся, что многие физические явле-
ния, изучаемые в других отделах, а также химические явления
прочно обосновывают заключение, что деление вещества физиче-
скими средствами происходит не беспредельно; наимень-
шее количество всякого вещества, сохраняющее его химические
свойства, называется его молекулой. Таким образом, все
тела состоят из молекул. Преподаватель может привести некоторые
данные о размере и числе молекул в единице объема не в число-
вом, а в образном изложении.
Молекулы разделены промежутками. В каком же относитель-
ном положении находятся молекулы в теле? Распространение за-
паха свидетельствует о движении молекул пара. Испарение жидко-
стей и твердых тел может быть объяснено только тем, что отдель-
ные молекулы тела обладают такими большими скоростями, что
вылетают за его пределы.
Таким образом, испарение, получающее простое объяснение на
основе принятия движения молекул, в то же время служит до-
казательством этого движения. Дальнейшим подтверждением дви-
жения молекул в телах будет показ преподавателем явления диф-
фузии и рассказ о нем, в особенности, если будет тщательно под-
черкнуто, что диффузия состоит в движении молекул не под дей-
ствием внешней силы, а даже против внешней силы, например
против силы тяжести.
Отметив, что скорость диффузии, следовательно, скорость дви-
жения молекул, увеличивается с повышением температуры, пре-
1 В комнате в 100 ж3 запах спирта чувствуется от 180 мГ вещества (кон-
центрация 24 000-109 мол/см3);
запах карболки чувствуется от 4 мГ (фенол 260-109 мол);
ъ лимона » » 0,001 мГ (цитроль 30-10«^-);
» ванилина » » 0,005 мГ (ванилин 20-10*^¥L).

подаватель сообщает, что эти наблюдения указывают на связь
температуры тела со скоростью движения его молекул.
Так как молекулы движутся, то они обладают кинетической
энергией. Эта кинетическая энергия составляет одну из частей
внутренней энергии тела.
Кроме того, учащиеся легко могут представить себе, что между
молекулами твердых и жидких тел существуют силы сцепления,
иначе жидкости и твердые тела не могли бы занимать определенного
объема (в газах действие молекулярных сил сцепления сказывается
значительно меньше).
Каждая пара взаимодействующих молекул обладает потенциаль-
ной энергией, подобно тому как такой энергией обладает всякое
тело, взаимодействующее с Землей и приподнятое над Землей.
Потенциальная энергия молекул также составляет часть внут-
ренней энергии тела.
Другие составные части внутренней энергии могут быть выяс-
нены при изучении других разделов курса.
Для воспитания у учащихся гордости за русскую науку надо
рассказать, что одним из первых ученых, стремившихся уста-
новить в науке подлинно материалистическое мировоззрение, был
М. В. Ломоносов. Ломоносов был убежденным сторонником моле-
кулярно-кинетической теории. Все тепловые явления он успешно
объяснял особенностями движения молекул, из которых состоят
все тела. Ломоносов был решительным противником антинаучной
теории теплорода, господствовавшей на протяжении всего XVIII в.
Необходимо рекомендовать учащимся познакомиться с биогра-
фией М. В. Ломоносова по одной из книг, указанных в конце
этой главы.
Продолжая разбор вопроса о строении тел, преподаватель
кратко говорит учащимся о строении молекул вещества из атомов,
так как это известно им из уроков химии.
16. Тепловое расширение тел
Надо напомнить учащимся о невозможности основать на непо-
средственных тепловых ощущениях более или менее точные сужде-
ния о температуре тела.
Благодаря громадному значению, которое имеют тепловые
явления в природных процессах, в жизни всех организмов и в тех-
нике (как выяснено во введении) крайне важно уметь измерять
температуру с высокой степенью точности.
Поэтому измерение температуры надо обосновать не на субъек-
тивном ощущении (объяснить термин), а на объективных данных
(объяснить термин) влияния изменения температуры на какие-либо
свойства тел.
К одному из наиболее постоянных и наглядных явлений, со-
провождающих нагревание, относится тепловое расширение тел.
Явление теплового расширения тел имеет очень широкое распро-

странение в природе и постоянно учитывается в технике. Поэтому
оно и изучается первым в разделе «Теплота».
На первом уроке надо поставить перед собой задачи: 1) пока-
зать расширение твердых тел, жидкостей и газов при нагревании
и сжатие их при охлаждении; 2) показать, что различные твердые
и жидкие тела расширяются при нагревании и сжимаются при
охлаждении по-разному *; 3) отметить, что расширение жидкостей
больше, чем расширение твердых тел в том же объеме, а расшире-
ние газов значительно больше, чем жидкостей.
Преподаватель должен заготовить для опытов следующие при-
боры 2 и показать с ними демонстрации.
1) Какой-либо прибор для демонстрации линейного расшире-
ния, в котором стержни из разных металлов, расширяясь, пере-
мещали бы малый конец рычага с большим отношением плеч.
2) Две пластинки разных металлов, склепанные между собой.
По их изгибу при нагревании и охлаждении можно заключить о
неодинаковости расширения разных металлов при одинаковом
нагреве.
3) Металлический круг (пятикопеечная монета) и деревянная
подставка с вбитыми на расстоянии, диаметра монеты гвоздями.
Чтобы показать плоскостное расширение, надо нагреть круг и
показать, что при любом повороте в плоскости подставки он в на-
гретом состоянии не проходит между гвоздями.
4) Шар, легко проскальзывающий через кольцо до нагрева-
ния и застревающий в нем в нагретом состоянии. После остывания
шар вновь легко проходит через кольцо. Чтобы показать, что рас-
ширение при нагревании произошло по разным направлениям
(объемное расширение), надо укладывать шар в кольцо по разным
диаметральным плоскостям его.
5) Две колбы с трубками, проходящими через их пробки, за-
полненные, например, водой и керосином, для демонстрации рас-
ширения жидкостей (и притом различного для разных жидкостей).
Необходимо отметить и показать учащимся первоначальное
понижение уровня жидкости в трубке при помещении колбы в горя-
чую воду. Спросить учащихся, чем можно объяснить такое пони-
жение, и объяснить, почему оно не наблюдается в следующем опыте
с газом.
6) Шар или колбу, заканчивающиеся трубкой, содержащей не-
большой столбик жидкости, запирающий воздух в колбе. Нагре-
вая сосуд даже руками, можно показать расширение воздуха.
Преподаватель должен затем выяснить вопрос, как объяснить
тепловое расширение тел с точки зрения молекулярно-кинетической
теории.
1 Только при охлаждении или нагревании газа в замкнутом сосуде его
объем не изменяется.
2 Для этих опытов преподаватель должен позаботиться о хорошей види-
мости опытов, пользуясь всеми теми средствами, которые предложены в
1 части методики физики.

Следует разобрать значение теплового расширения для техни-
ческих сооружений (предложив более широко познакомиться с
этим по популярной литературе).
Таким образом, на этом уроке устанавливается один из основ-
ных внешних признаков нагревания или охлаждения — тепловое
расширение и сжатие тел.
Затем подробно разбирается устройство термометра и изме-
рение температуры термометром (на это отводится два урока).
Преподаватель подводит учащихся к мысли, что тепловым рас-
ширением тел можно воспользоваться для устройства прибора,
измеряющего температуру.
Перед переходом к подтеме об устройстве термометра жела-
тельно дать краткий очерк истории изобретения термометра.
Из термометрических шкал изучается стоградусная шкала тем-
ператур.
При рассказе о правилах измерения температуры по термо-
метру преподаватель должен: а) показать правильное положение
глаза при отсчете показаний по шкале (во избежание параллак-
са); б) обратить внимание учащихся на то, что термометр, которым
измеряется температура в физических опытах, во время отсчета
показаний не должен отрываться от того тела, температура кото-
рого измеряется; в частности, не должен выниматься из иссле-
дуемой жидкости — постоянная ошибка учащихся; в) предупре-
дить учащихся против встряхивания термометра перед опытом
по образцу обращения с -медицинским термометром, так как встря-
хивание может привести к порче термометров; г) внушить учащим-
ся, что под температурой воздуха подразумевается показание
термометра в тени и что термометр всегда показывает свою собствен-
ную температуру, совпадающую с температурой тела, находяще-
гося в длительном соприкосновении с термометром.
Учащиеся должны получить твердый навык в измерении темпе-
ратур при помощи термометров. С этой целью было бы очень по-
лезно поставить лабораторную работу на измерение температуры
нагреваемой воды с непременным построением графика зависимости
изменения температуры от времени нагревания.
Кончается данная тема рассмотрением теплового расширения
воды. Здесь обязательно надо продемонстрировать наибольший
удельный вес воды при 4°. С этой целью изготовляют из парафина
и вкрапленных в него дробинок цилиндр, который плавал бы в
воде при 4°. Затем его помещают в воду, имеющую температуру
ниже 4° и выше 4°, и наблюдают, что он в обоих случаях тонет.
Из опыта делается вывод, что при 4° С вода имеет наибольшую
плотность. Могут быть выбраны и другие известные демонстрации.
Надо обстоятельно выяснить значение наибольшего удельного веса
воды при 4° для жизни водных растений и животных.
Для чтения ученикам по теме можно рекомендовать:
Я. И. Перельман, Физическая хрестоматия, вып. 1 — «Обманчи-
вость тепловых ощущений»; вып. 2 — «Выпрямление наклонных стен»;

«История термометра»; «Устройство термометра»; «Тепловое расширение
воды» (см. выше)
Я. И. Перельман, Занимательная физика кн. 1; «Когда Октябрь
екая дорога длиннее — летом или зимой» «Безнаказанное хищение». «Высота
Эйфелевой башни», «Физика за чайным столом» «Легенда о сапоге в бане»
«Героновы чудеса»; «Часы без завода» (см. выше).
17. Передача теплоты
Во всех ранее поставленных опытах на тепловое расширение
тел их нагревание шло за счет внешних источников теплоты.
Теперь следует подвергнуть исследованию вопрос о способах
передачи теплоты от одного тела к другому.
Эту общую тему преподаватель расчленяет на части. Первая
подтема отвечает на вопрос, как происходит нагревание жидкости
и газа.
а) Конвекция. Бросив в колбу с водой через стеклянную
трубку один-два кристалла марганцовокислого калия, поставив
колбу перед освещенным матовым стеклом и подогревая колбу
снизу на пламени спички или тонкой свечи, преподаватель пре-
доставляет учащимся пронаблюдать все стороны явления: подня-
тие подкрашенных струй в средней части и опускание по краям.
Учащиеся, устанавливая характер явления, выясняют назначение
брошенного в воду кристалла и с помощью преподавателя объяс-
няют явление. Затем зарисовывают опыт.
Преподаватель дает название рассмотренному явлению: кон-
векция.
Затем он переходит к выяснению вопроса о нагревании газа.
Для этого в качестве показателя движения газа он пользуется
дымом. Слой дыма должен находиться у дна колбы. Для этого
дым предварительно пропускают через трубку, погруженную в
холодную воду Затем, нагревая дно колбы на пламени спички,
наблюдают движение дыма в колбе на фоне темного экрана.
Из этих опытов окончательно устанавливается признак кон-
векции, выясняется, в каком состоянии тела могут нагреваться
путем конвекции и как должен быть помещен источник теплоты
для нагревания конвекцией.
Конец первого урока и весь второй урок посвящаются озна-
комлению с конвекцией в природе и технике. Рассматривается,
как происходит нагревание атмосферы и отчего возникают ветры;
в порядке домашней экспериментальной работы предлагается
учащимся проследить, как происходит нагревание комнатного воз-
духа от печей и радиаторов; на простых моделях показывается
значение ламповых стекол и заводских труб для усиления тяги
газов; изучается круговорот воды в системе водяного отопления,
работающей без нагнетательных насосов. Таблицами или кино-
1 Охлаждение необходимо для того, чтобы дым лежал плотным слоем
на дне колбы.

фильмом иллюстрируется устройство и действие системы охлажде-
ния в автомобиле или в тракторе.
б) Теплопроводность; На следующем уроке естест-
венно поставить вопрос: возможна ли конвекция в твердом теле?
Учащиеся могут дать вполне обоснованный ответ, так как признаки
твердого тела ими были изучены еще на первом уроке.
Придя по предварительным соображениям к отрицательному
ответу относительно возможности конвекции в твердом теле, уча-
щиеся поставят вопрос относительно способа передачи теплоты
или способа нагревания твердого тела. Преподаватель отмечает,
что этот вопрос составит содержание настоящего урока.
Урок после повторения пройденного проводится эвристически
при помощи следующих демонстраций. 1) Постепенная передача
теплоты по телу, не связанная с перемещением частей тела по
направлению распространения теплоты. 2) Различная скорость
распространения теплоты в разных телах.
Для первого опыта берут медный стержень или кусок медной
проволоки и прикрепляют к нему парафином или воском бумажки,
нагруженные снизу легкими гвоздиками. С одного конца подогре-
вают горизонтально укрепленный стержень на пламени горелки.
Последовательное отпадание бумажек вследствие плавления пара-
фина позволяет выяснить, как происходит распространение тепло-
ты в твердом теле.
Для второго опыта берутся две разнородные металлические
проволоки, к которым воском прикрепляются в разных местах
бумажки с грузиками; одни концы проволок скручиваются вместе
и помещаются в пламя. Отпадание одинаково расположенных бу-
мажек на разных металлах происходит в разное время.
Учащиеся делают вывод. Преподаватель, подводя итог опытам,
дает название явлению — теплопроводность и харак-
теризует явление теплопроводности. Особенное внимание учащихся
преподаватель останавливает на том, что при распространении тепло-
ты путем теплопроводности между двумя крайними частями тела—
нагреваемым местом, имеющим наиболее высокую температуру,
и местом с наиболее низкой температурой — располагаются по-
следовательно места с промежуточной, постепенно уменьшающейся
температурой.
Затем возникает вопрос, существует ли теплопроводность в
жидкостях и газах. Ответом служат демонстрации. 1) Плохое рас-
пространение теплоты вдоль водяного столба при нагревании на
пламени пробирки с водой в ее верхней части. Показателем плохой
теплопроводности служит кусочек льда или парафина, задержан-
ный грузиком на дне пробирки. При нагревании верхней части
столба воды до кипения лед или парафин не плавится. 2) Плохая
передача теплоты слоем воздуха в пробирке; пробирка надевается
на палец, поднимается дном кверху и подводится верхним концом
к пламени; палец долго не испытывает нагрева; как только про-
бирка опрокидывается и подогрев производится снизу, палец через

очень короткое время из-за нагрева горячим воздухом становится
невозможно держать в пробирке. 3) Рука может очень долго нахо-
диться сбоку пламени на очень- близком расстоянии от него и не
выдерживает нагрева даже короткое время на том же расстоянии
над пламенем.
Последние два опыта из-за субъективности теплового ощущения
не могут служить классной демонстрацией. Эти наблюдения лучше
предложить выполнить вне класса или дома.
На основе опытов учащиеся делают выводы о сравнительной
теплопроводности веществ в различных агрегатных состояниях.
Конец урока преподаватель посвящает объяснению природных
явлений теплопроводности, рассказывает о хороших и плохих про-
водниках теплоты и об их использовании в быту и технике.
Очень полезно разбирать с учащимися производимые перед
ними опыты, которым они должны давать объяснения. Например,
следующие опыты: нагревание в пламени чистой тряпки, а потом
той же тряпки, но натянутой на большую латунную гирю; зажи-
гание газа над и под медной сеткой; опускание горящей свечи,
окруженной медной сеткой, в большую закрытую стеклянную
банку, в которую предварительно пущено несколько капель эфира;
затем бросание туда же зажженной спички (последние опыты объяс-
няют действие лампы Дэви).
По рассматриваемой теме можно предложить много задач-вопро-
сов на соображение.
Рассказы о теплопроводности, конечно, не дают учащимся на
1-ой ступени изучения физики понятия о коэффициенте теплопровод-
ности; но можно привести сравнительную характеристику тепло-
проводности различных веществ.
в) Лучеиспускание. Четвертый урок посвящается
третьей подтеме — лучеиспусканию.
Повторив главные признаки конвекции и теплопроводности,
преподаватель ставит вопрос, каким способом происходит нагре-
вание Земли Солнцем. Учащиеся не найдут здесь ни главного при-
знака конвекции — упорядоченного движения молекул вещества
(потоков вещества), ни главного признака теплопроводности —
постепенного падения температуры вдоль направления распростра-
нения теплоты. (Всем ученикам известны сведения о вертикальном
распределении температуры из полетов советских стратостатов.
На высоте 10—25 км температура воздуха около минус 55°.)
Между тем нагревание, несомненно, происходит. Учащиеся
заключают, что существует третий способ передачи. Нагревание
явно производится солнечными лучами.
Преподаватель дает название этому способу нагревания —
лучеиспускание.
Затем он переходит к установлению признаков этого способа
распространения теплоты.
Первый признак вытекает из рассмотрения нагревания Земли
солнечными лучами. Распространение теплоты путем лучеиспуска-

ния происходит без соответствующего нагревания промежуточной
среды; причем в ней не обязательно постепенное падение темпера-
туры от более высокой температуры источника до более низкой
температуры нагреваемого тела. (Примеры: холодный воздух в
зимний солнечный день; мерзлое стекло, через которое проникают
в комнату греющие солнечные лучи.)
Учащиеся, естественно, поставят вопрос: чем объяснить такое
явление? Ответ на этот вопрос позволит преподавателю установить
и второй признак. Преподаватель выставляет на солнце два термо
метра, шарик одного из которых закопчен. При этом он дает беглое
предварительное объяснение, чем отличаются блестящая и черная
поверхности. Учащиеся приходят к выводу, что нагревание тел
лучеиспусканием происходит при поглощении ими лучей.
Варианты первого опыта: собирание в фокусе линзы солнечных
лучей или лучей от электрической дуги; помещение в фокусе лин-
зы белой и черной бумаги или кусочков засвеченной кинопленки
и отмытой (светлой).
Установив признаки лучеиспускания на примере солнечных
лучей, преподаватель ставит вопрос, только ли от солнца теплота
передается лучеиспусканием. Рассматривается нагревание окру-
жающих предметов раскаленными углями. Устанавливается и для
этого случая признак лучеиспускания: стоит на том же месте по-
вернуться к раскаленным углям спиной или загородить лицо ла-
донью, листом бумаги, как лицо перестает чувствовать нагревание;
значит, промежуточный воздух не нагрет так, как он должен был
бы нагреться, если бы теплота распространялась путем теплопро-
водности.
Наконец, возникает вопрос: происходит ли лучеиспускание
только от раскаленных тел? Учащиеся могут знать, что нагревание
может происходить от чайника с кипятком, нагретого утюга
и т. п.
Преподаватель ставит опыт с зеркалами Пикте и нагретой гирей
и делает обобщение, что лучеиспускание происходит от всех тел
при всякой температуре.
В заключение урока преподаватель дает краткие сведения
(с возможными демонстрациями) о прозрачности веществ по отно-
шению к различным лучам и о соотношении поглощательной и
испускательной способностей различных поверхностей.
Объем последних сведений не должен выходить за пределы
программы. Центральным вопросом урока остается тема о луче
испускании. По теме проводятся упражнения, материалом кото-
рых продолжают служить задачи учебника и отдельные демонстра-
ции и бытовые явления, объясняемые учащимися на основании
изученной темы.
Для внеклассного чтения учащимся можно предложить следу-
ющую литературу.
Я. И. Перельман, Занимательная физика см. (выше) кн. 1 —
^Поучительная папироса», «Лед не тающий в кипятке», «На лед или под лед»4

«Почему дует от закрытого окна», «Таинственная вертушка», «Греет ли шуба» »
«Какое время года у наг под ногами». «Бумажная кастрюля».
Я И. Перельман, Физическая хрестоматия, (см выше) вып. II -
«Теплопроводность», «Теплота жилища и одежды», «Температура под землей*
18. Тепловое изменение состояния вещества
1)Плавление и отвердевание. Учащиеся уже
имели случай во введении к курсу VI класса усвоить внешние
признаки твердого, жидкого и газового состояний, а также на
основании разбора своих жизненных наблюдений и классных опы-
тов убедиться, что каждое состояние не является раз навсегда опре-
деленным для данного тела, а изменяется в зависимости от условий,
в которых находится тело, в частности от его температуры.
В предстоящей теме учащиеся должны изучить условия пере-
хода тел из одного состояния в другое и законы этих переходов.
Подходом к теме может служить продолжение прежнего во-
проса о действии теплоты на тела. В § 16 было выяснено, что при-
ток теплоты от источника к изучаемому телу вызывает его рас-
ширение. Естественно поставить вопрос, произойдет ли какое-либо
изменение при дальнейшем притоке теплоты к телу. Ответ учащие-
ся могут получить, проделав лабораторную работу. Работа заклю-
чается в исследовании процессов, сопровождающих нагревание
кристаллического твердого тела. Впоследствии учащиеся узнают,
что только кристаллическое состояние существенно отличается
от жидкого (строение аморфных твердых тел мало отличается
от строения жидкости). Удобно выбрать для исследования нафта-
лин, температура плавления которого (в чистом виде) 80°.
Результаты наблюдений изображают графически, откладывая
на осях координат время и температуру нафталина.
На следующем уроке, перейдя к теме «Плавление твердого
тела», преподаватель подводит вместе с учащимися итоги лабора-
торной работы, обобщает ее и дополняет научными данными. На
основе этого материала устанавливаются известные законы плав-
ления.
Так как во все время плавления температура остается неизмен-
ной, несмотря на приток теплоты, то, очевидно, количество теп-
лоты, полученное телом во время плавления (при постоянной тем-
пературе), идет на перевод тела из твердого состояния в жидкое.
Эту мысль преподаватель подтверждает опытом, один раз
вливая в калориметр, содержащий 300 г воды при комнатной тем-
пературе, 50 г воды при 0°, а другой раз всыпая в такое же коли-
чество воды 50 г льда при 0°.
Подчеркивается, что во время плавления происходит передача
расплавленному телу энергии в форме теплоты от другого тела —
источника теплоты. С другой стороны, при своем отвердевании тело
передает то же количество теплоты окружающим телам. Передача
теплоты всегда связана с изменением энергии тела, отдающего теп-

лоту. Из этих фактов можно заключить, что тело в жидком состоя-
нии обладает большим количеством энергии, чем то же тело в твер-
дом состоянии.
Этот избыток энергии не является кинетической энергией всего
тела так как оно как в твердом, так и в жидком состоянии может
находиться в покое.
Этот избыток энергии не может быть приписан и изменению
потенциальной энергии положения, так как тела в твердом и жид-
ком состоянии могут находиться на одной и той же высоте над
Землей.
В таком случае приходится признать существование еще одного
вида энергии, называемого «внутренней энергией» тела.
При получении телом теплоты от других тел или при отдаче
ее другим телам внутренняя энергия тела изменяется.
Теплота плавления, приобретение которой не отмечается тер-
мометром, не теряется, а идет на повышение внутренней энергии
и может быть возвращена телом при отвердевании.
На опыте с остыванием расплавленного в пробирке парафина
показывается уменьшение объема при отвердевании (вогнутая
поверхность парафина), демонстрируется на смеси снега и соли
понижение температуры смеси вследствие поглощения теплоты
при плавлении; опытом с замораживанием в охладительной смеси
пробирки, целиком заполненной водой и плотно заткнутой проб-
кой, подтверждаются жизненные наблюдения учащихся, что вода
при отвердевании увеличивается в объеме; на опыте с каким-либо
легкоплавким сплавом (например, сплавом В уда) учащиеся зна-
комятся со свойством сплава иметь меньшую температуру плавле-
ния, чем его составные части; при этом рассказывается учащимся
о техническом значении сплавов.
2) Парообразование. Подобным же образом прохо-
дится тема о кипении.
Из опытов делается вывод о существовании определенной тем-
пературы кипения для каждой жидкости при данных условиях
и о постоянстве температуры во время кипения. Преподаватель
показывает, что объем тела увеличивается при обращении в пар
и обратно (охлаждение паров в колбе, где кипятилась вода, п..вса-
сывание через трубку воды из другого сосуда), что при повышении
давления температура кипения увеличивается (котел Папина)
и при понижении давления уменьшается.
Подобно тому, как это было сделано при изучении плавления,
надо отметить, что внутренняя энергия пара больше внутренней
энергии того же весового количества жидкости.
В теме «Испарение» преподаватель отмечает отличие испарения
от кипения жидкости и на опыте устанавливает законы испаре-
ния.
Наконец, на основании жизненных наблюдений и опыта (про-
дувание воздуха через эфир, налитый в стаканчик, и измерение
температуры эфира по мере продувания) преподаватель устанав-

ливает, что всякое парообразование требует затраты теплоты,
и рассказывает о техническом и бытовом использовании этого
явления.
19. Понятие о природе теплоты
Последняя крупная тема раздела «Теплота» посвящена физи-
ческим основам действия паровых машин. Эта тема содержит как
частную тему переход работы в теплоту и теплоты в работу.
Чтобы развить тему о связи двух величин — работы и тепло-
ты надо оформить понятие о каждой величине в отдельности.
Понятие о работе было введено раньше. Следовательно, теперь
необходимо раскрыть понятие о теплоте. Этому вопросу и должен
быть посвящен первый урок по последней общей теме.
1. Задача преподавателя состоит в том, чтобы сформировать
у учащихся представление о теплоте как об одной
из форм изменения энергии тела.
Напомнив, что тела благодаря своему движению и положению
относительно других взаимодействующих с ними тел обладают ки-
нетической и потенциальной энергией, преподаватель расширяет
понятие об энергии тела. На одном из первых уроков физики и
химии учащиеся должны были усвоить, что молекулы тела нахо-
дятся в непрерывном движении, следовательно, все они обладают
кинетической энергией; кроме того, между молекулами действуют
силы сцепления, зависящие от расстояния, следовательно, моле-
кулы вследствие своего взаимодействия обладают и потенциальной
энергией.
Совокупность кинетической и потенциальной энергии молекул
составляет большую часть так называемой внутренней
энергии тела.
Далее преподаватель путем вопросов помогает учащимся вспом-
нить, что изменение механической энергии тел выражалось в со-
вершении телом работы над другими телами. Учащимся известно,
что всякая простая машина дает полезную работу, меньшую, чем
работа, затраченная для приведения ее в действие. Следовательно,
полное изменение энергии тела, являющегося источником работы,
больше того изменения, которое нашло свое выражение в совер-
шенной работе.
Между тем закон сохранения энергии говорит о том, что энергия
в природе не создается и не исчезает. Это противоречие толкает
мысль на поиски той части энергии, которая кажется пропавшей.
Имеющиеся у учащихся наблюдения позволяют им сделать заклю-
чение, что всякий раз, когда изменение энергии не обнаруживается
в виде работы, возникает нагревание тела, т. е. получается теплота.
Учащиеся в качестве примеров могут привести случаи нагрева-
ния осей у движущихся вагонов, нагревания пилы при распилке
дерева или металла. Если с классом была проведена экскурсия
на металлообрабатывающий завод, то надо привести примеры ис-

кусственного охлаждения рабочей части станков. Преподаватель
дополняет эти наблюдения опытом с трубкой Тиндаля (или други-
ми подобными опытами в упрощенной постановке), в котором по-
средством трения происходит нагревание трубки и ее содержимого.
Эти опыты наводят на мысль о том, что та часть механической
энергии, которая пошла на преодоление трения, определяет воз-
никновение теплоты.
Возникновение теплоты при ударе, помимо ссылки на работу
кузнеца, преподаватель демонстрирует на ударах молотом по куску
свинца, нагрев которого показывается на термоскопе. Опыт с воз-
душным огнивом, рассказы о метеорах дополняют общую картину,
из которой учащиеся делают вывод, что изменение энергии тела
во многих случаях сопровождается возникновением теплоты.
Таким образом, первый урок заканчивается выводом, что теп-
лота, так же как и совершение работы, обнаруживается при из-
менении энергии тела.
2. Связь работы и теплоты. Так как на первом уро-
ке преподаватель выяснил, что работа и теплота являются двумя
результатами или способами изменения энергии тела, то есте-
ственно на втором уроке выяснить, существует ли связь между
работой и теплотой.
Так как работа и теплота являются двумя способами или двумя
проявлениями изменения энергии тела, то между ними возможны
взаимные переходы. Преподаватель разбирает случаи перехода
теплоты в работу^. Сначала он возвращается к разбору произведен-
ного на предыдущем уроке опыта с трубкой Тиндаля (или другого,
подобного ему), заканчивающегося вылетом пробки из трубки:
работа на перемещение пробки была совершена за счет теплоты.
Верчение вертушки (опыт) над пламенем говорит о движении
вверх нагретого воздуха, т. е. о преобразовании теплоты в работу
подъема воздуха против силы тяжести.
Здесь уместно напомнить учащимся о восходящих токах в атмо-
сфере при нагревании поверхности земли, известных учащимся
из темы о конвекции.
Что при подъеме воздуха снова происходит затрата работы на
расширение его, можно показать на примере выкачивания воздуха
из-под колокола воздушного насоса: при достаточно быстром раз-
режении получается туман. Учащимся уже известно, что туман
состоит из капелек воды и образуется при охлаждении водяного
пара.
Следовательно, работа при расширении воздуха происходит
за счет изменения внутренней энергии воздуха в форме теплоты.
В результате воздух охлаждается.
Наконец, работа тепловых машин завершает группу фактов,
из которых учащиеся могут сделать вывод: за счет теплоты можно
получить работу.
Так как выяснено, что работа, совершаемая при изменении
механической энергии, может переходить в теплоту и что теплота

может переходить в работу, то учащиеся могут сделать общий
вывод: теплота, как и работа, возникает при изменении энергии
тела, включая изменение и внутренней энергии.
Через отдачу теплоты уменьшается внутренняя энергия тела;
через получение телом теплоты она увеличивается. Точно так же
при совершении телом работы его энергия уменьшается, при со-
вершении работы над телом его энергия увеличивается.
Таким образом, изменение энергии тела может происходить
или путем совершения работы или путем передачи теплоты.
Напомнив явления, показывающие переход одной формы из-
менения энергии в другую, преподаватель помогает учащимся
сделать вывод: теплота и работа — величины взаимно переходящие
друг в друга.
3. Количество теплоты и его единица. Так
как на предыдущих уроках выяснена равноценность работы и теп-
лоты, как двух способов изменения энергии тела — механической
и внутренней, то, следовательно, можно говорить о количестве
теплоты.
Что же понимается под количеством теплоты?
Количеством теплоты называется количество энергии, передавае-
мое от одного тела другому без совершения работы.
Этот вопрос о количестве теплоты и его измерении преподава-
тель и делает темой 3-го урока.
Программа не вводит описание опытов (Джоуля или других)
для установления эквивалентности работы и теплоты, измеренных
в тепловых единицах. Поэтому преподаватель, не углубляясь в
историю вопроса и в описание опытов, дает, как принятое, следую-
щее определение единицы количества теплоты: за единицу количе-
ства теплоты принимается изменение энергии в 0,4 джоуля.
Это количество энергии поднимает температуру 1 г дистиллиро-
ванной воды на 1° С в пределах от 19,5 до 20,5° С.
Так как исторически учение о теплоте развивалось независимо
от механики, то эта единица получила раньше особое название
«калория», которое сохраняется и до сих пор. Следовательно, еди-
ницу теплоты — калорию — можно определять таким образом:
калория есть такое количество теплоты, которое поднимает темпе-
ратуру 1 г дистиллированной воды на 1° в пределах от 19,5 до
20,5° С. Затем дается определение килокалории и сообщается
об ее эквивалентности 427 килограммометрам работы.
Заканчивается урок сообщением, что отношение числа единиц
работы, соответствующее единице теплоты, называется «механи-
ческим эквивалентом теплоты» и обозначается буквой у. Следова-
тельно, «механический эквивалент теплоты» равен
Надо обратить внимание на наименование механического экви-
валента теплоты.

Желательно уже на этом уроке дать учащимся примеры для
простейших устных расчетов.
4. Следующий урок посвящается теме «Расчет количества теп-
лоты, получаемого или выделяемого при изменении температуры
данного количества воды».
Эти расчеты делаются арифметически, без вывода формул,
с обязательной постановкой в число сомножителей единицы, чтобы
учащиеся с самого начала твердо запомнили, что выражение для
количества теплоты при изменении температуры состоит из трех
сомножителей.
Далее необходимо подчеркнуть, что при расчете всегда берут
в качестве одного из сомножителей разность температур. Учащиеся
не сразу начинают различать выражения: тело нагрето до таких-то
градусов и тело нагрето на столько-то градусов.
5. Теплоемкость. На следующем уроке изучается тема
об удельной теплоемкости веществ.
Приступить к ней можно с вопроса: одинаковое или разное ко-
личество теплоты идет на нагревание двух различных веществ на
одно и то же число градусов (весовые количества веществ и другие
условия — одинаковы)?
Чтобы ответить на этот вопрос, преподаватель может проделать
два опыта. Первый описан в стабильном учебнике. Второй — об-
щеизвестен. Учащиеся из опытов делают вывод, что вещества отли-
чаются друг от друга количествами теплоты, получаемой для на-
гревания или отдаваемой при остывании при всех прочих одинако-
вых условиях.
Как только выяснилось, что существует отличие веществ по
нагреваемости их, необходимо ввести величину, которая характе-
ризовала бы в этом отношении вещество. Такая величина носит
название удельной теплоемкости вещества. Уча-
щиеся на основании предыдущих опытов могут сами установить
определение удельной теплоемкости. Преподавателю остается уточ-
нить и продиктовать окончательное определение удельной тепло-
емкости вещества, теплоемкости тела и указать правильный путь
для расчета количества теплоты, получаемой или отдаваемой при
изменении температуры.
Устные расчеты могут проводиться путем рассуждения, схема
которого представлена в следующей таблице.
Количество
вещества
Разность температур
Количество теплоты
1 г свинца
1°
0,03 кал.
10 г »
1°
0,03-10 кал
10 г »
40°
0,03-10-40 кал.

После ряда арифметических расчетов устанавливается единая
формула для количества теплоты, получаемой или выделяемой при
изменении температуры, годная для всех веществ, не исключая
и воды.
Формула выводится путем того же рассуждения, которое дано
для устного расчета.
Учащиеся должны помнить, что в полученной формуле Q=
=cm(t2—/1) более высокой температурой является /2, более низ-
кой— tit поэтому при нагревании ti—конечная температура,
при остывании — начальная. В формулу всегда вставляется только
разность этих температур.
Хотя произведение и не меняется от перестановки сомножите-
лей, тем не менее следует требовать от учащихся соблюдения дан-
ного выше порядка сомножителей, соответствующего ходу вычис-
ления.
Произведение cm обозначает величину теплоемкости тела.
Необходимо ввести обозначение для единицы удельной тепло-
ккал
емкости з или
Следующие уроки посвящаются решению задач, выяснению
понятия о калорийности топлива, о коэффициенте полезного дей-
ствия нагревателя и лабораторной работе по измерению этого
коэффициента, ход которой достаточно обстоятельно разработан
во всех руководствах.
После того как дано понятие об единице количества теплоты»
можно раскрыть смысл понятий о теплоте плавления и о теплоте
парообразования, привести числовые значения этих теплот и к рас-
четам теплоты нагревания тел присоединить расчеты на теплоту
плавления или парообразования.
Во всяком случае учащиеся должны твердо усвоить, что какое
количество теплоты требуется для нагревания тела (или его плав-
ления, или парообразования), такое же количество выделяется
при охлаждении тела в тех же пределах температур (вообще при
обратном процессе — отвердевании или сжижении паров при одних
и тех же условиях).
6. Тепловые машины. Последняя часть раздела «Теп-
лота» посвящена тепловым двигателям и содержит обширный ма-
териал по использованию взаимосвязи работы и теплоты в технике
и устройству паровых машин. Этот материал имеет большое поли-
техническое значение. Не разбивая этот материал на отдельные
уроки и не ставя себе задачей подробное поурочное развертывание
его, ограничусь отдельными замечаниями.
Прежде всего преподаватель должен исправить искаженное
представление об историческом ходе изобретательства паровой
машины, перешедшее из иностранной литературы и заключающее-
ся в том, что изобретателем паровой машины как промышленного
двигателя считался Джемс Уатт. Трудами русских историков нау-
ки и техники окончательно выяснено, что после «атмосферических»

машин, действовавших с начала XVIII в. только в качестве паро-
вых насосов, первую паровую машину за два десятилетия до Уатта
изобрел и применил в качестве промышленного двигателя в 1763—
1765 гг. первый русский теплотехник Иван Иванович Ползунов,
«изобретатель и конструктор, технолог и машиностроитель, знаток
руд и строительных материалов, строитель лесопильных мельниц
и плотин, горняк и металлург, механик и математик, физик и ме-
теоролог, выдающийся педагог и мастер чертежа и рисунка», по
словам его биографа.
С жизнью и деятельностью И. И. Ползунова можно познако-
миться по книгам, указанным в конце главы.
Также следует на протяжении изложения этой темы показать
участие других русских изобретателей в развитии теплотехники:
Шухова и Рамзина — в котлостроении, Черепановых и Бородина—
в паровозостроении и других в различных областях.
Таким образом, учащимся становится ясно, что развитие тех-
ники есть результат труда многих ученых различных стран мира,
труда, в который немалую долю внесли русские ученые и изобре-
татели.
Биографические и исторические очерки можно представить
в виде коротких докладов учащихся по заранее предложенной ли-
тературе. Кто бы ни вел это историческое изложение — препода-
ватель или учащиеся,—оно должно быть сопровождаемо показом
диапозитивов с изображением машин и портретов изобретателей.
Переходя к описанию машины Уатта, преподаватель должен
добиться от учащихся отчетливого понимания следующих фактов.
1) В паровой машине работает водяной'пар, давление которого
растет с повышением температуры и убывает с понижением ее.
2) Для непрерывной работы машины необходимо наличие двух
тел, между которыми перемещается работающий пар: котла, в ко-
тором пар доводится до высокой температуры и высокого давления,
и холодильника (вода или воздух), в который пар попадает при
пониженной температуре и пониженном давлении.
3) Переходя в холодильник, пар отдает ему часть теплоты,
полученной в котле. Поэтому не вся теплота, полученная паром
в котле, может быть обращена в работу; следовательно, у каждой
паровой машины имеется определенный коэффициент полезного
действия.
4) Поочередный впуск пара в цилиндр и выпуск его из цилинд-
ра производится при помощи автоматического приспособления,
изобретенного Уаттом. Учащиеся должны уметь начертить схемы
цилиндра, парораспределительной коробки и золотника для двух
его основных положений (без отсечки пара) и объяснять по ним
впуск и выпуск пара и передвижение поршня.
5) Наконец, нужно познакомить учащихся с тем, какие малые
коэффициенты полезного действия имели первоначальные машины
(например, для получения работы в 1 л. с. в час требовалось угля
в 1820 г. 12 кг, в 1830 г.— 5 кг, в 1840 г.— 2,5 кг, в 1860 г.— 2 кг,

в 1880 г.— 1,4 кг, в 1890 г.— 1,2 кг, в 1920 г.— 0,93 кг, в 1925 г.—
0,57 кг), и сообщить им, что все дальнейшие усовершенствования
паровой машины ведутся под знаком повышения их коэффициента
полезного действия.
Способы этого повышения не входят в программу 1-ой ступени
изучения физики, составляя содержание соответствующей главы
X класса. В порядке ознакомления преподаватель может сообщить
их учащимся.
Изучение паровой машины сопровождается показом иллюстра-
ций и плакатов, имеющихся по данной теме, и демонстрацией раз-
борной и действующей моделей паровой машины.
Переходя к подтеме о двигателе внутреннего сгорания, препо-
даватель должен при помощи моделей, кинофильмов, диапозити-
вов, плакатов наглядно показать основы устройства и действия
этих машин. Следует при этом пояснить, чем вызван переход от
паровых машин к двигателям внутреннего сгорания и каковы пре-
имущества и недостатки каждого из этих видов двигателей.
В заключение этой темы преподаватель или учащиеся в своих
докладах сообщают о применении двигателей внутреннего сгора-
ния на военных судах, танках, самолетах, тракторах, в автомобиль-
ном транспорте, в тепловозах и т. п. и освещают их роль в совет-
ском социалистическом хозяйстве, сопровождая и эту часть изло-
жения подробными иллюстрациями.
Для знакомства с паровыми или тепловыми двигателями по-
лезно провести экскурсию в паровозное депо или в машинное от-
деление завода.
Сведения о двигателях могут быть пополнены еще раз на протя-
жении 1-ой ступени изучения физики при изучении темы о произ-
водстве электроэнергии и при экскурсии на электростанцию.
7. Закон превращения и сохранения энер-
гии. Преподаватель заканчивает раздел учения о теплоте уроком,
посвященном обобщению закона превращения и сохранения энер-
гии.
На основе разобранных на уроках качественных и количествен-
ных примеров переходов теплоты в работу и обратно преподаватель
окончательно обобщает закон превращения и сохранения энергии,
впервые примененный в VI классе для случая преобразования ки-
нетической и потенциальной энергии, на те случаи, где изменение
всей энергии тела связано также с получением или отдачей теплоты.
Следует разобрать с энергетической точки зрения круговорот
воды, испаряемой за счет энергии Солнца. В этом разборе может
помочь плакат, изданный Учпедгизом под заглавием «Использо-
вание энергии движения воды».
При разборе различных природных явлений надо подвести
учащихся к мысли, что Солнце — источник энергии на Земле.
Надо также напомнить учащимся сделанное им раньше сооб-
щение, что предшественником западноевропейских ученых, окон-
чательно установивших закон сохранения энергии в сороковых

годах XIX века, был наш гениальный ученый М. В. Ломоносов,
высказавший еще двести лет назад идею о законах сохранения в
любых «переменах, в натуре случающихся».
Литература о Ломоносове и других русских ученых и изобре-
тателях в области теплотехники:
«Люди русской науки», Огиз, 1948 (о Ломоносове, т. I, стр. 63—82;
о Ползунове, т. II, стр. 869—873; о Черепановых, т. II, стр. 889—893;
о Шухове, т. II, стр. 1025—1033).
В. В. Данилевский, Русская техника, Л., Газ.-журн. изд.,
изд. 2, 1948 (о Ползунове, стр. 150—156, о Кулибине, стр. 163— 170,
о Черепановых, стр. 182—186).
Б. Н. Меншуткин, Жизнеописание Михаила Васильевича Ломо-
носова, АН СССР, Научно-популярная серия. М.—Л., 1947.
Б. Н. Меншуткин, Труды Ломоносова по физике и химии, изд.
АН СССР, М.—Л., 1936.
В. А. Стеклов, Ломоносов, Госиздат, 1921.
Г. С. Васецкий, М. В. Ломоносов, его философские и социально-
политические взгляды, Соцэкгиз, М., 1940.
М. Муратов. Юность Ломоносова, Детгиз, 1944, 120 стр. с рисунками.
В. В. Данилевский, И. И. Ползунов. Труды и жизнь пер-
вого русского теплотехника, М.—Л., изд. АН СССР, 1940.
В. В. Данилевский, Творец паровой машины — Ползунов,
«Молодая гвардия», 1947, стр. 16.
А. М. Иерусалимский, Автомобиль. Популярно-исторический
очерк для юношества, ОНТИ, 1934, 43 стр., 14 рис.
Б. Житков, Сила трактора. Главная редакция научно-популярной
и юношеской литературы, 1936, 61 стр., с чертежами.
П. С, Кудрявцев, История физики, Учпедгиз, ч. I, 1948, ч. II,
1956.
Глава III.
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО
20. Общие замечания к отделу электричества
Задача школьного курса электричества на 1-ой ступени изуче-
ния физики—в научном обосновании коренной проблемы народного
хозяйства — электрификации страны. Это подчеркивает важность
учения об электрическом токе.
Учащиеся хорошо знают, что электрический ток, образно го-
воря, греет, освещает, возит пассажиров и вообще выполняет
самые разнообразные работы. Когда преподаватель переходит к
отделу «Электричество», учащиеся уже подготовлены к тому, что
этот отдел физики имеет большое практическое значение. Кроме
того, по отношению к явлениям электрического тока учащиеся уже
владеют некоторым жизненным опытом, что также имеет не мало-
важное значение.
Все эти соображения приводят к тому, что было бы более целе-
сообразным начинать курс электричества на 1-ой ступени с учения
об электрическом токе, а не с электростатических явлений, не
с электризации трением, как это соответствует историческому раз-

витию учения об электричестве. Такое построение курса можно
было выполнить вполне систематично.
Современная программа остается еще во власти исторической
традиции. Мнение авторов программы, что при изложении явлений
электризации трением легче ввести понятие об электрическом за-
ряде, чем в учении об электрическом токе, не является вполне
убедительным, так как в обоих случаях это понятие вводится дог-
матически.
21. Первоначальные сведения об электричестве
1. Электризация трением. Хотя первый урок по
электричеству и посвящается электризации трением, а не электри-
ческому току, тем не менее преподаватель посвящает часть урока
выяснению значения электрических явлений в современной социа-
листической технике.
Переходя затем к теме, преподаватель ставит основной задачей
урока показать учащимся, что при трении происходит одно-
временная электризация обоих соприкасающихся тел. Под-
вести учащихся к этому основному факту можно следующим путем.
Взяв стеклянную палочку, подносят ее к мелко нарезанным ку-
сочкам бумаги, расположенным на высокой подставке; показы-
вают, что между палочкой и бумажками нет никакого взаимодей-
ствия. Натирают палочку об амальгамированную кожу, снова
приближают к кусочкам бумаги и показывают притяжение их
к палочке.
Повторяют подобные же действия с эбонитовой палочкой, нати-
раемой о сукно.
Преподаватель ставит вопрос, можно ли объяснить притяжение
кусочков бумаги натертой стеклянной или эбонитовой палочкой
известными учащимся механическими силами или тепловыми явле-
ниями.
Отрицательный ответ позволяет считать это притяжение совер-
шенно новым явлением, отличным от механических и тепловых
явлений.
Вводятся новые термины: сообщить телу способность притя-
гивать всевозможные предметы — значит наэлектризо-
вать его; тело, получившее способность притягивать предметы,
называется наэлектризованным, или имеющим элект-
рический заряд. Вместе с этим дается объяснение происхождению
термина «электричество».
После установления самого факта — возникновения нового
явления — возможен исторический очерк, переплетающийся с опы-
тами, раскрывающими различные стороны нового явления.
Вторая демонстрация должна показать, что от трения друг о
друга (точнее — от соприкосновения) оба тела электризуются одно-
временно, но получают заряды, противоположные по
своим свойствам и одинаковые по величине.

Для этого опыта следует приготовить круги (или пластины)
одинакового диаметра: стеклянный; стеклянный, оклеенный амаль-
гамированной кожей; стеклянный, оклеенный сукном; эбонито-
вый. Первые три прикреплены к стеклянным ручкам, последний —
к эбонитовой.
Натираются друг о друга стеклянный и кожаный круги (потом
суконный и эбонитовый) и подносятся к мелко нарезанным кусоч-
кам папиросной бумаги сначала в отдельности, затем вместе.
При раздельном поднесении кругов бумажки притягиваются
к каждому из них, при совместном — притяжения не обнаружи-
вается.
Последнее явление может быть объяснено только тем, что элек-
тризация обоих тел взаимно уничтожается, т. е. заряды оказывают-
ся разнородными.
Из двух вариантов опыта делается вывод: при трении оба тела
получают разнородные электрические заряды в равных количе-
ствах.
Вводятся названия: положительное и отрицательное электри-
чество. Условно считают электрический заряд стекла при натира-
нии о кожу положительным, заряд кожи — отрицательным.
В этом явлении обнаруживается диалектический принцип един-
ства противоположностей. Кроме того, одновременное возникнове-
ние разнородных зарядов в равных количествах и взаимная их
нейтрализация выражают закон сохранения количества электри-
чества.
Третий опыт должен показать, что от трения электризуются
различные тела — парафин, сургуч, сера, янтарь, металл (послед-
ний, лишь в том случае, если держать его рукой в резиновой пер-
чатке).
Можно наэлектризовать ртуть и стеклянную палочку, опуская
и вынимая палочку из ртути.
Вода или песок, проходящие через воронку, электризуются
сами и электризуют воронку. Из всех этих опытов получается об-
щий вывод: все тела при соприкосновении электризуются.
При проведении предыдущих опытов надо постоянно подчерки-
вать, что электризация вызывается простым прикосновением тел.
Трение только обеспечивает возможно более тесное соприкоснове-
ние обоих тел в возможно большем количестве точек; оно не имеет
здесь механического значения. Поэтому при демонстрации нет не-
обходимости затрачивать усилие на натирание. (Можно показать
электризацию ударом, разрывом — см. § 104.)
Цель четвертого опыта — показать передачу заряда через при-
косновение. Натертая о кожу стеклянная палочка приближается
к конусу из папиросной бумаги, висящему на длинной шелковой
нити. Подвешенное тело притягивается к наэлектризованной стек-
лянной палочке и отталкивается после прикосновения к ней. К осно-
ванию конуса подносятся кусочки легкой бумаги, которые к нему
притягиваются (действие, конечно, слабое, но все-таки оно может

быть замечено). Опыт устанавливает электризацию через при-
косновение.
2. Взаимодействие зарядов. На втором уроке
рассматривается взаимодействие зарядов. Уже четвертый опыт пер-
вого урока обнаруживает отталкивание тела после его электриза-
ции через прикосновение.
Пятый опыт должен ответить на вопрос, как взаимодействуют
тела, однородно и разнородно наэлектризованные.
Натираются стеклянный и кожаный круги и одним из них при-
касаются к одному электрическому маятнику, другим — к дру-
гому (маятник — подвешенная на шелковой нити гильза).
Каждый из маятников отталкивается от того наэлектризован-
ного тела, от которого он получил заряд, и притягивается к дру-
гому.
Из опыта делается вывод о взаимодействии наэлектризован-
ных тел.
Попутно устанавливается знак заряда эбонитовой палочки,
натертой о мех; преподаватель рассказывает о знаках заряда раз-
личных натираемых тел и о зависимости их от разных, часто труд-
но определимых причин.
При соприкосновении оба тела электризуются разнородно и
притягиваются друг к другу. Пока они не разъединены, их электри-
зация никак не обнаруживается вовне. Чтобы разъединить наэлект-
ризованные тела, надо совершить работу для преодоления их взаим-
ного притяжения. Во всех предыдущих опытах эта работа полу-
чалась от затраты мускульной энергии.
На основе пятого опыта объясняется устройство электроскопа
и дается (пока без объяснения, но на основании опыта) правило
испытания знака любого заряда: надо зарядить электроскоп опре-
деленным зарядом и подносить испытуемое наэлектризованное
тело; если листочки расходятся — заряд испытуемый одинаков
с заданным.
Предлагается вызванным учащимся наэлектризовать разные
тела (помимо специально подобранных, также случайно находя-
щиеся под руками — линейку и т. п.) и определять знак их заряда.
При помощи электроскопа надо показать, что заряды в. одних
случаях могут быть больше, в других меньше. Зарядив электро-
скоп до расхождения листочков на небольшой угол через прикосно-
вение одним местом заряженной стеклянной или эбонитовой палоч-
ки, после проводят по шарику электроскопа другими частями по-
верхности палочки: листочки электроскопа расходятся на больший
угол; величина заряда электроскопа увеличивается.
Прикасаясь пробной пластинкой к шарику заряженного элект-
роскопа и разряжая ее рукой после каждого прикосновения, можно
уменьшать заряд. Этими опытами можно дать понять учащимся,
что заряды имеют величину, что следует говорить о «количестве
электричества», что это количество может увеличиваться через
сложение отдельных зарядов и может уменьшаться через деление их.

В дальнейшем можно указать на предел делимости — элемен-
тарный заряд электрона.
Если для демонстрации не хватит времени на этом уроке, то
с нее следует начать урок, посвященный изложению элементов
электронной теории.
3. Проводники и непроводники электриче-
ства. Следующая задача того же урока — выяснить понятие
о проводимости.
Четвертый опыт показал передачу заряда через прикосновение.
Спрашивается, остается ли заряд в месте прикосновения или рас-
пространяется по телу? Заряжа-
ется один из двух электроско-
пов, затем шарики их соединя-
ются различными веществами —
металлическими проволоками,
стеклянным, эбонитовым, сур-
гучным, деревянным и другими
стержнями; резиновым, шелко-
вым, веревочным и другими
шнурами.
Отклонение или неотклоне-
ние листочков другого электро-
скопа позволяет ответить на по-
ставленный вопрос и произвести
деление тел на проводники и
непроводники (изоляторы, ди-
электрики). Приводятся примеры
каждого рода тел и подчерки-
вается условность деления на
проводники и непроводники.
Рассматривается применение в
технике тех и других.
4. Понятие об электроне. Третий урок посвящает-
ся самому элементарному изложению основ электронной теории
строения атома и применению этой теории к объяснению явлений
электризации. Рассказывается о существовании свободных
электронов в металлах, чем и объясняется их хорошая проводимость.
Хотя понятие об электроне экспериментально не обосновано и
дается догматически, его все-таки следует ввести, так как пользо-
вание им очень облегчает объяснение явлений электризации тре-
нием и через влияние.
Каждое объяснение электростатических явлений на основе этой
теории будет служить новым оправданием ее введения.
5. Электризация через влияние. Показ самого
явления электризации через влияние состоит из следующих частей.
а) Простым прибором для демонстрации может служить длин-
ный разъемный металлический цилиндр с полусферическими осно-
ваниями, к концам которого прикреплено по паре бумажных поло-
Рис. 13

сок (рис. 13, а). Цилиндр укреплен горизонтально на изолирующей
подставке. При первом опыте сбоку к цилиндру подносится один раз
положительно заряженная стеклянная палочка, другой раз—отри-
цательно заряженная эбонитовая палочка.
Каждый раз в присутствии заряженного тела учащиеся наблю-
дают расхождение полосок на обоих концах цилиндра; при уда-
лении его — сближение полосок.
Из того факта, что листочки в присутствии заряженного тела
расходятся, а при удалении спадают, учащиеся делают первый
вывод: в присутствии заряженного тела на концах изолированного
проводника появляются разнородные заряды в равных количе-
ствах. Вывод основан на том, что исчезновение зарядов, т. е. их
нейтрализация, может произойти только при условии их равенства
по величине и противоположности по знаку.
б) Во втором опыте каждый раз, т. е. в присутствии как поло-
жительно, так и отрицательно заряженного тела, испытываются
знаки зарядов, возникающих на концах (или на половинах) провод-
ника. Для этого следует разъединить наэлектризованный цилиндр
и исследовать заряд каждого полуцилиндра в отдельности
(рис. 13, б).
Учащиеся делают вывод, что на конце изолированного провод-
ника, ближайшем к влияющему телу, возникает заряд, разнород-
ный с влияющим, на отдаленном — однородный.
в) Третий опыт осуществляют так: проводник заземляют в
присутствии влияющего заряженного тела, затем изолируют и
только после этого удаляют влияющее тело. Учащиеся обнаружи-
вают заряжение изолированного тела зарядом, разнородным с
влияющим.
Так демонстрируется возможность второго способа электриза-
ции тела—через влияние, который противопоставляется первому
способу—через соприкосновение.
Далее дается определение и объяснение явления электризации
через влияние на основе электронной теории. При этом нельзя го-
ворить о движении положительных зарядов, а надо говорить толь-
ко о движении электронов в Землю с проводника или о движении
электронов из Земли на проводник.
Затем на этом уроке или на следующем преподаватель показы-
вает, как зарядить электроскоп или другой любой проводник через
влияние, и обучает учащихся определять знак заряда любого на-
электризованного тела.
Последним вопросом этого раздела поставлена тема «Молния —
электрическая искра». Изучение темы помогает борьбе с предрас-
судками.
22. Электрический ток
1. Действия электрического тока. В элек-
трифицированной школе учитель при прохождении . названной

темы всегда может воспользоваться как переменным током, так
и постоянным (выпрямленным). Число электрифицированных школ
в нашей стране непрерывно растет, поэтому предлагаемая мето-
дика, построенная на большом числе опытов с током, может быть
широко применена.
В электрифицированной местности учащиеся знают о существо-
вании электрического тока и о том, что он передается с электро-
станции — места его получения — в разные места по проводам.
Эти сведения, имеющиеся у учащихся, преподаватель прини-
мает за исходные и пользуется ими сразу, не стремясь дать им на
первом уроке какое-либо строгое определение.
Темой урока, записываемой на доске, служат «Действия элект-
рического тока». Целью урока является выяснение тех основных
действий электрического тока, по проявлению которых можно
будет в дальнейшем обнаруживать наличие тока в любой установке.
Преподаватель показывает свечение электрической лампы, на-
кал электрической плитки, нагрев воды электрическим кипятиль-
ником и накаливает током длинную стальную или никелиновую
проволоку, натянутую между стойками над демонстрационным
столом.
Из показанных опытов и бытовых наблюдений учащиеся делают
вывод, что электрический ток производит тепловое действие и за-
писывают в свои тетради под названием темы: 1. Тепловое.
Меняя включение приборов в сеть, преподаватель показывает,
что тепловое действие электрического тока не зависит от порядка
присоединения проводов к источнику тока.
Далее преподаватель переходит к следующему ряду опытов.
Обмотав изолированной проволокой в несколько рядов железный
стержень или взяв технический электромагнит, преподаватель по-
казывает, что после включения каждого из этих приборов в сеть
они становятся способными притягивать железные предметы (гвоз-
ди и т. д.) подобно магниту г. Затем он показывает движение
молоточка электрического звонка при включении тока и движение
якоря электрического двигателя.
С помощью преподавателя учащиеся устанавливают второе
действие электрического тока и записывают в тетрадях: 2. Маг-
нитное и связанное с ним механическое.
Изменяя присоединение приборов к сети, преподаватель пока-
зывает, что магнитное действие обнаруживается независимо от по-
рядка присоединения проводов к источнику тока.
Наконец, преподаватель переходит к показу следующего дей-
ствия электрического тока.
В стеклянную банку наливается раствор медного купороса;
в этот раствор опускаются два угля, соединенные с проводами,
идущими к источнику тока. До опускания углей в раствор они
подробно рассматриваются учащимися.
1 С магнитом учащиеся знакомы еще из уроков в начальной школе.

Пока идет через раствор ток, преподаватель показывает куски
медного купороса, рассказывает о его составе и производит раство-
рение небольшого количества медного купороса в теплой воде.
Когда на угле получится значительный осадок меди, преподаватель
выключает ток и показывает оба угля учащимся. Они отмечают,
что произошло химическое действие — выделение меди из медного
купороса, но это явление обнаружилось только на одном угле.
Записывается под номером третьим: 3. Химическое.
Затем исследуется вопрос, случайно или закономерно произо-
шло выделение меди только на одном угле. Производится переклю-
чение проводов и показывается, что выделение меди опять происхо-
дит только на одном угле, но ином, чем в первом случае.
Отсюда делается вывод, что химическое действие в отличие от
теплового связано с направлением, следовательно, и в электричес-
ком токе надо различать какую-то направленность.
Урок заканчивается показом того, что все известные действия
тока можно получить при помощи элементов и аккумуляторов, не
пользуясь электрической сетью. Следовательно, эти приборы служат
источниками электрического тока.
2. Химические источники тока. Цепь элек-
трического тока. Второй урок, который здесь не будет
подробно разбираться, посвящается качественному изучению хи-
мических источников тока.
Отмечу только, что преподаватель обращает внимание учащих-
ся на расход химической энергии при работе химических источни-
ков тока. Так как электрический ток совершает механическую ра-
боту (притягивание гвоздей, движение молоточка звонка, электро-
двигатель) и производит теплоту, то, следовательно, можно гово-
рить об энергии электрического тока. Энергия тока — это изме-
нившая свою форму химическая энергия. Переход химической
энергии источников тока в электрическую происходит по закону
сохранения энергии.
Наконец, дается понятие о цепи электрического тока, о необхо-
димых частях ее и об их условных обозначениях.
При этом следует сопоставить основные части электрической
цепи с основными частями любой машинной установки: двигатель,
передаточный аппарат, прибор для присоединения станка и самый
станок, для работы которого предназначен двигатель. Остальные
части темы, включая и лабораторную работу по сборке электриче-
ской цепи, не нуждаются в особых указаниях.
3. Природа тока, его направление и вели-
чина. Напомнив учащимся о существовании электронов и о на-
личии в металлах свободных электронов, преподаватель сообщает,
что по данным современной науки электрический ток в металлах
есть не что иное, как упорядоченное движение в них
электронов. В жидких проводниках — в растворах кислот, щело-
чей, солей — электрический ток представляет собой направленное
движение заряженных частиц растворенных веществ.

Природа тока не может быть непосредственно обнаружена на
первых уроках по электричеству, но данные преподавателем сведе-
ния будут получать косвенное подтверждение на всем протяжении
школьного курса физики.
Первоначально в сознании учащихся надо закрепить следующие
два положения:
а) Источник электрического тока ни в коем случае не является
создателем электронов. Его назначение — привести в движение
электроны, существующие во всех составных частях цепи. Это
движение требует затраты энергии, которая и получается или за
счет механической энергии, потребляемой электрическими генера-
торами на электростанциях, или за счет химической энергии, рас-
ходуемой элементами.
Энергия, затрачиваемая на приведение электронов в движение,
может быть использована в цепи на тепловое, химическое, магнит-
ное и связанное с ним механическое действие тока.
б) При замыкании цепи электроны приходят в движение одно-
временно1 во всех участках цепи. Учащиеся часто думают, что
движение электронов от источника по разным участкам цепи
происходит постепенно, подобно течению воды из крана по
желобу.
Движение электронов по замкнутой цепи надо сравнить с дви-
жением воды по замкнутой сети водяного отопления. Здесь можно
напомнить или вновь воспроизвести опыт с движением нагреваемой
путем конвекции воды в действующей модели водяного отопления.
в) Направление электрического тока. Вспо-
миная с учащимися односторонность проявления химического дей-
ствия тока, отмечают, что эта односторонность наводит на мысль
о каком-то направленном движении в цепи тока. Теперь эта особен-
ность находит объяснение в движении электронов: всякое упорядо-
ченное движение имеет направление. За действительное направле-
ние тока в цепи следовало бы принять направление движения элект-
ронов. Но так как постоянный ток стали получать почти за сто лет
до того, как была разгадана природа тока, то направление тока
было выбрано по другим признакам. Оно оказалось противополож-
ным направлению движения электронов и называется техническим
направлением тока, или, короче, просто направлением тока. Все
законы электрического тока формулируются для технического
направления тока.
Еще раз разъясняется, каково техническое направление тока
во внешней части цепи и внутри источника и что принимается за
положительный и отрицательный полюсы источника тока.
г) Количество электричества. Если на первом
уроке были поставлены опыты по химическому действию тока от
сети (выпрямленного тока) и от химического источника тока, то
1 Отличие в одну тысячную долю секунды получится в цепи длиной
в 300 км.

учащиеся видели, что количества отложенной на электроде меди
за одно и то же время в обоих случаях были различны. (Если опыты
не были поставлены, то на этом уроке можно поставить опыты с раз-
личными источниками.)
Это различие в действии указывает на различие в количестве
прошедших через поверхность электрода зарядов. Отсюда выяс-
няется необходимость количественной оценки электрического тока.
Для этой характеристики вводится новая величина, называемая
«количеством электричества». Эта величина проще всего могла бы
быть определена через количество прошедших электронов. Но так
как электроны непосредственно невидимы-и их счет практически
невозможен, то количество электричества устанавливается по дей-
ствиям тока. Учащиеся сами могут догадаться, по какому из дей-
ствий тока проще всего установить единицу для измерения коли-
чества электричества. Преподаватель сообщает эту единицу — ку-
лон — и предлагает учащимся ряд задач на вычисление количе-
ства электричества по количеству отложившегося на электроде
металла, а также обратные задачи.
Нужно сообщить учащимся величину заряда одного электрона,
наименьшего количества электричества, отдельно проявляющегося
в различных электрических явлениях.
д) Величина тока. На следующем уроке на примерах
тока воды в реке или тока газа в газопроводе выясняется, что зна-
ние только количества протекшей воды или газа еще не характери-
зует пропускной способности газопроводной сети, водопроводной
сети или реки. Для сравнения различных потоков вводится особая
величина, называемая «величиной тока», или просто «током» (силой
тока). В реке она измеряется количеством протекшей за одну се-
кунду воды в выбранном сечении реки; в электричестве эта величина
определяет количество электричества, проходящего через попереч-
ное сечение цепи в 1 секунду. Таким образом дается определение
тока, устанавливается единица для его измерения—ампер. Затем
предлагаются задачи на соотношение между током, количеством
электричества и количеством вещества, выделенного при прохожде-
нии тока.
Можно привести величины токов, применяемых в быту, технике,
медицине. При лечении больных постоянным током через органы
человека пропускается ток от 0,010 а до 0,015 а; через газополную
электрическую лампу мощностью в 50 em в московской сети про-
ходит ток около 0,4 а\ на электролитическом заводе для получения
чистой меди через электролит пропускается ток около 160 а; в мол-
нии величина тока доходит до 20 000 а.
4. Амперметр. Вслед за уроком, посвященным расчетам
величины тока, проходящего через электрические приборы, про-
водится урок на тему: амперметр — прибор для измерения тока.
Задачей урока является описание и показ устройства прибора без
обоснования этого устройства, указание способа его градуировки
и включения в цепь для измерения тока.

На этом же уроке надо дать понятие о последовательном соеди-
нении частей цепи и на примерах показать, как следует собирать
неразветвленные цепи.
Закрепление навыков у учащихся в составлении неразветвлен-
ной цепи и в измерении тока в ней амперметром осуществляется
обязательно во фронтальной лабораторной работе, которая должна
быть поставлена на следующем уроке, но введение к которой может
быть сделано и на настоящем уроке.
Чтобы вызвать у учащихся больший интерес к этой работе,
можно поставить перед ними, кроме чисто технической задачи
составления цепи, еще и задачу до некоторой степени исследова-
тельского характера, а именно: одинаков ли ток во всех сечениях
цепи?
Из результатов лабораторной работы учащиеся должны вынести
ясное представление, что ток во всех сечениях неразветвленной
цепи одинаков. Знание этого факта важно потому, что учащиеся
иногда бывают склонны думать, что ток до лампочки или до другого
прибора больше, чем после них, как будто бы тот или другой при-
бор задерживает в себе или поглощает часть проходящего через
него количества электричества. Чтобы облегчить учащимся овладе-
ние понятием «величина тока», или просто «ток», следует сравнить
электрический ток с потоком воды или газа по неразветвленной
части сети, который везде одинаков, независимо от формы и размера
труб.
23. Напряжение в цепи электрического тока
1. Введение понятия о напряжении в цепи
электрического тока представляет на первой ступени изучения
физики большую трудность. Так как на этой ступени учению о токе
не предшествует учение об электрическом поле и о потенциале как
об энергетической характеристике любой точки поля, то, естествен-
но, напряжение не может быть определено как разность потен-
циалов.
Современные советские методики вводят понятие о напряжении
на основе энергетических представлений.
2. Обоснование понятия о напряжении. Для
подведения учащихся к понятию о напряжении на участке цепи
преподаватель напоминает им путем беглого опроса, что на первом
уроке было выявлено свойство электрического тока производить
механическое и тепловое действия. Так как теплота и работа яв-
ляются формами преобразования энергии, то было установлено,
что электрический ток обладает энергией.
Составив цепь из последовательно соединенных приборов: ис-
точника тока, электрической лампы или электрического нагрева-
тельного прибора, амперметра, выключателя и соединительных
проводов, — преподаватель останавливает внимание учащихся на
двух обстоятельствах: во-первых, учащиеся путем самостоятель-

ных измерений узнали, что ток во всех участках (сечениях) нераз-
деленной цепи один и тот же; во-вторых, они видят, что пре-
образование электрической энергии в форме теплоты на разных
участках цепи различно: в то время как волосок лампы или спи-
раль электрической плитки выделившейся теплотой доведены до
накала, соединительные провода, выключатель остаются холод-
ными.
Следовательно, при одном и том же токе во всех участках цепи
распределение энергии тока по ним неодинаково.
Таким образом, одной первой характеристики—величины то-
ка — недостаточно для полного описания явлений, происходящих
в цепи тока.
Для полноты характеристики надо ввести вторую величину,
связанную с распределением энергии. Но если одну и ту же цепь
присоединять к разным источникам тока
(показать на опыте), то в каждом из этих
случаев по цепи будут проходить за одно и
то же время разные количества электри-
чества (разное число кулонов) и будут вы-
деляться разные количества энергии. Для
удобства сравнения электрических явлений
в таких случаях рассматривается не все ко-
личество энергии, приходящееся на участок
цепи, а величина, измеряемая энергией, выделяющейся на данном
участке при прохождении каждого кулона электричества. Та-
кая величина получила название: напряжение на данном
участке цепи тока.
Так как каждый проходящий по цепи кулон электричества по-
лучает свою энергию от источника, то можно сказать, что напряже-
ние на участке цепи показывает, какая величина энергии источника
затрачивается на прохождение по этому участку каждого кулона
электричества. После этого объяснения можно привести аналогию
с работой падающей с высоты воды.
3. Единица напряжения. Для новой величины —
напряжения — устанавливается ее единица. Называется единица—
вольт (обозначается V или в).
Надо разъяснить учащимся выражения: лампочка на 12 вольт,
штепсельная розетка на 120 вольт и т. п.
Учащиеся должны понимать эти выражения следующим образом.
В лампочке при прохождении кулона электричества выделяет-
ся 12 джоулей энергии. Если к штепсельной розетке присоединить
цепь тока, то в цепи при прохождении каждого кулона можно
получить 120 джоулей энергии.
4. Вольтметр. На следующем уроке преподаватель дает
описание (без объяснения принципа его действия) прибора для
измерения напряжения, указывает способ его приключения к цепи
и производит измерение напряжения на различных участках цепи,
смонтированной высоко над демонстрационным столом (рис. 14).
Рис. 14

Запись измеренных напряжений на классной доске он распо-
лагает так, чтобы затем можно было бы легко показать, что при
последовательном соединении проводников напряжение на любом
участке равно сумме напряжений на его последовательных частях.
На этой же установке преподаватель показывает неудобство
последовательного включения приборов в цепь, так как выключе-
ние одного прибора прекращает ток во всей цепи. Показывается
способ устранения этого неудобства (по схеме рисунка 15). Реко-
мендуется провода разных ветвей окрасить каждый особой крас-
кой и каждую ветвь поместить на разных высотах.
Рис. 15
На установке показывается: 1. Возможность выключения тока
в одной ветви без прекращения его в других ветвях; 2. Одинако-
вость напряжения на каждой ветви; 3. Равенство тока до развет-
вления и после разветвления сумме токов в отдельных ветвях.
Преподаватель рассказывает, где в технике может применяться
последовательное соединение приборов и где параллельное. Для
закрепления навыка в применении вольтметра преподаватель ста-
вит фронтальную лабораторную работу по измерению напряжения
на различных участках неразветвленной цепи, на которой учащиеся
проверяют также закон суммы напряжений. Работа проводится
по описанию, данному в учебнике или в руководстве под ред.
А. А. Покровского (Фрон. л. з., стр. 136).
В течение уроков, посвященных изучению напряжения, препо-
даватель приводит примеры применения различных напряжений.
Эти примеры можно сопровождать измерением напряжения на по-
люсах элементов, аккумуляторов и в сети.

Примеры напряжений.
Напряжение на полюсах незамкнутого элемента Вольта .... 1 в
Напряжение на полюсах щелочного аккумулятора 1,3 в
Напряжение на полюсах сухого элемента 1,5 в
Напряжение на полюсах кислотного аккумулятора 2,0 в
Напряжение в сети электрического освещения во многих городах 220 в
Напряжение в повышающем трансформаторе Днепрогэса . 165 000 в
Напряжение в последовательных понижающих трансформаторах
Ленинграда 35 000 в, 6 500 в, 3 300 #
Напряжение на некоторых трансформаторах научных энергети-
ческих институтов ... свыше 1 000 000 *
24. Сопротивление проводников
1. Вслед за введением понятия о напряжении обосновывается
введение понятия о сопротивлении.
Как всегда, необходимость введения нового понятия надо обос-
новать на опыте. Преподаватель составляет два раза цепь с одним
и тем же источником тока и амперметром, но проводники берет
каждый раз разные. В обоих случаях амперметр дает различные
показания. Из этого факта учащиеся могут сделать заключение,
что проводники отличаются друг от друга каким-то качеством,
вследствие которого по ним проходят разные токи при прочих
одинаковых условиях. Это особое качество получило название
«сопротивление».
2. Измерение сопротивления. Введение новой
величины выдвигает вопрос об ее измерении. Всякое измерение
есть сравнение с однородной величиной, принимаемой за меру,
или единицу, измерения.
Предварительно возникает вопрос, какие сопротивления счи-
тать равными? Ответ дается в виде определения: сопротивления
считаются равными, если при замене одного из них другим в одной
и той же цепи величина тока остается без изменения. По этому
признаку показываются на опыте различные проводники с одина-
ковыми сопротивлениями. Далее, преподаватель сообщает между-
народное определение единицы сопротивления — ома — и расска-
зывает, как можно путем замещения изготовить из проволоки
образец, или «эталон», ома. Изготовив много проводников с сопро-
тивлением в 1 ом и включив их в цепь, можно путем замещения
одного или нескольких таких проводников подобрать проводник
с сопротивлением в 2 ома, в 3 ома и т. д. или в Vi ома, V4 ома и т. п.
Каждый такой проводник наматывается на катушку. Набор по-
добных катушек, составленный определенным образом, называется
магазином сопротивлений. Располагая таким магазином, можно
путем замещения измерить сопротивление любого проводника с той
степенью точности, каков наименьший эталон в магазине. Следует
произвести подобное измерение перед учениками, заранее подго-
товив такие сопротивления, которые могли бы быть замещены со-
противлениями из магазина.

На следующем уроке преподаватель показывает реостаты —
рычажный и со скользящим контактом, объясняет их устройство
и способ пользования ими.
На протяжении уроков, посвященных учению о сопротивлении
проводников, преподаватель приводит примеры величин сопротив-
ления веществ, применяемых в технике.
Сопротивление I м стального рельса сечением в 30 см* . * 0,0005 ома
Сопротивление 1 м верхнего провода трамвайной линии сече-
нием в 120 мм* 0,00086 ома
Сопротивление волоска газополной лампочки в 50 em в холод-
ном состоянии около 240 омов
Сопротивление человеческого тела (сильно изменяющаяся величина
в зависимости от состояния) около 3000 омов
25. Закон Ома
После того как установлены понятия о токе, о напряжении на
участке цепи при прохождении по нему тока и о сопротивлении
любого участка цепи, преподаватель подводит учащихся к изучению
основного закона для цепи электрического тока — закона Ома.
Вывод закона Ома дается только для участка цепи и должен
быть проведен экспериментально, лучше всего на
фронтальной лабораторной работе, при отсутствии же необходимого
оборудования — на демонстрации.
Повторив с учащимися физический смысл и определения выше-
перечисленных величин, преподаватель ставит перед ними вопрос
(проблему): существует ли между названными величинами в цепи
тока какая-либо зависимость? (или они существуют независимо
друг от друга?) Поставленный вопрос является темой урока.
Для экспериментального ответа на него преподаватель берет
один-два проводника с известным для учащихся сопротивлением.
Если сопротивления их неизвестны, то они измеряются путем за-
мещения.
Затем составляется для каждого проводника цепь: источник
тока, выключатель, амперметр, выбранный проводник, вольтметр,
включенный параллельно проводнику, реостат. Замыкается цепь
тока, и показания приборов заносятся в таблицу:
R = . . .ом
Измерение Ток / Напряжение U Отношение-—
1
2
3
При помощи реостата меняется несколько раз ток. Заменив первый
проводник вторым и третьим, с каждым из них повторяют измерения.

Чтобы ответить на вопрос, существует ли зависимость между
двумя величинами, надо производить сравнение между их число-
выми значениями. Математика учит, что сравнение чисел можно
производить путем нахождения их кратного отношения; поэтому
в последний столбец таблицы и заносится отношение у. Подобные
же таблицы заполняются и для других проводников. Анализ по-
лученных данных показывает, что для каждого проводчика про-
ходящий по нему ток и напряжение на нем могут меняться так,
что отношение напряжения к току остается постоянным (при не-
изменной температуре).
Наконец, сравнивая отношение числового значения напряжения
в вольтах к числовому значению тока в амперах, показывают, что
это отношение равно числовому значению сопротивления
участка цепи в омах.
Найденное из опыта равенство и выражает закон, открытый
Омом.
Из первого равенства -j=R могут быть выведены производные
равенства U=IR и /= Каждое из них может быть принято за
выражение закона Ома, предпочтительнее последнее соотношение.
Первое соотношение показывает, что в какие бы цепи токов
ни был включаем данный проводник, напряжение на нем и прохо-
дящий по нему ток могут изменяться только таким образом, что
отношение их для данного проводника остается постоянным при
неизменной температуре.
Надо предвидеть и предупреждать обычную ошибку учащихся,
которые первое соотношение понимают так, как будто бы сопро-
тивление проводника прямо пропорционально напряжению и об-
ратно пропорционально току. Надо внушить учащимся, что
сопротивление проводника является совершенно определенной, ха-
рактеристикой его, неизменной при постоянной температуре и не
зависящей ни от проходящего по нему тока, ни от напряжения. Оно
зависит только от материала, длины, сечения проводника и не
может зависеть от того, проходит ли по проводнику ток или нет.
Опираясь на соотношение/?=у, можно объяснить выбор меж-
дународной единицы сопротивления, именно сопротивление ртут-
ного столба длиной в 106,3 см при сечении в 1 мм2 и 0°. Только
такой выбор единицы соответствует сопротивлению проводника,
по которому проходит ток в 1 а при напряжении в 1 в, т. е. при рас-
ходе энергии на прохождение каждого кулона в 1 дж.
Последняя формула /=-^ показывает, что если составлять цепи
из различных проводников (R — меняется), то в случае, если под-
держивается одинаковое напряжение на них, ток будет обратно
пропорционален сопротивлению, т. е. по тому проводнику пройдет

при одинаковом напряжении наибольший ток, сопротивление ко-
торого будет наименьшим.
Закон Ома является экспериментально обоснованным, значит,
он действительно выражает объективно существующую в природе
зависимость; тем не менее учащиеся должны не только признать
его, но и понять.
Цепь может состоять из проводников различных сопротивлений.
Но ток через все проводники идет один и тот же. Значит, при по-
следовательном соединении проводников общее напряжение цепи
распределяется по отдельным участкам цепи пропорционально
сопротивлению (U=IR). Напряжение измеряется работой, затра-
чиваемой источником тока на продвижение по данному участку
цепи каждого кулона. Чем больше сопротивление участка цепи, тем
больше должна быть и работа на продвижение одного кулона.
После вывода и разъяснения закона Ома преподавателю следует
еще раз провести демонстрацию измерения напряжения на раз-
личных участках цепи тока.
С этой целью составляется цепь из последовательно включенных
источника тока, вспомогательных проводов, замыкателя, ампер-
метра, реостата, лампочки, электрического звонка и др. Ток во
всех участках цепи одинаков. Следует присоединять цепь к раз-
личным источникам тока, чтобы выяснить значение источника для
величины напряжения в цепи.
Присоединяя вольтметр параллельно к различным участкам,
измеряют напряжение на каждом из них и объясняют различие по-
казаний.
Надо поставить лабораторную работу по измерению сопро-
тивления с помощью амперметра и вольтметра.
В дальнейшем надо уделить несколько уроков для упражнения
учащихся в навыках расчетов величин, входящих в закон Ома.
26. Энергия и мощность тока
1. Содержание и значение раздела. Назван-
ный раздел программы распадается на две главные темы. Первая —
энергия и мощность тока. Вторая — возникновение теплоты
при изменении электрической энергии. Последняя тема содержит
две подтемы: а) тепловое действие тока (электронагревательные
приборы), б) электрическое освещение.
Как видно из перечисленных вопросов, их изучение раскры-
вает научные основы одной из обширнейших областей применения
электричества в современной технике. Поэтому эта часть курса
получает очень важное значение в осуществлении политехнического
обучения.
2. Измерение энергии электрического то-
ка. Для научных и технических целей является чрезвычайно важ-
ным умение измерять затрату энергии в цепи при помощи тех ве-
личин, которые измеряются электрическими приборами — ампер-

метрами и вольтметрами, т. е. выразить расход энергии через на-
пряжение и ток.
Величину затраченной энергии можно найти при помощи тех
сведений, которые уже имеются у учащихся. Учащиеся уже знают,
что напряжение измеряется энергией, затрачиваемой источником
тока на продвижение по цепи каждого кулона электричества.
Напряжение в 1 в измеряет затрату энергии в 1 дж на каждый
кулон. Число кулонов, прошедших по цепи, равно току /, умножен-
ному на время прохождения тока /. Преподаватель ставит сначала
задачу рассчитать затрату энергии за 1 час свечения электрической
лампы, потребляющей 0,4 а при напряжении в 120 е. За час по
цепи пройдет количество электричества, равное 0,4-^-. 3600 сек =
= 1440 к. На продвижение по волоску лампы 1440 кулонов потре-
буется работа в 1440 раз большая, чем на продвижение 1 кулона.
Следовательно, искомая работа будет равна 120-1440 джоулей.
После нескольких арифметических расчетов преподаватель пу-
тем такого же рассуждения выводит общее выражение для энергии
электрического тока, преобразуемой на участке цепи за время
t секунд: W=U/t (джоулей).
Используя установку для изучения закона Джоуля — Ленца
(рис. 112, учебник часть II) учащиеся во время лабораторной рабо-
ты измеряют напряжение U по вольтметру, ток / — по ампер-
метру, время t и калориметрическим приемом количество теплоты
Q, полученное в калориметре за время / сек. прохождения тока
по спирали, находящейся в жидкости калориметра. Делением Q
на 0,24 -g^- ( см. § 76) они переводят величину энергии из тепло-
вых единиц в механические. Затем вычисляют произведение
UH—W и сравнивают с выше полученным выражением для
0,24.
Погрешность объясняется неточностью в отсчетах по при-
борам.
3. Мощность тока. На следующем уроке дается выра-
жение для мощности тока на основании введенного ранее понятия
о мощности как о такой величине, которая измеряется работой,
совершаемой в 1 секунду.
Вводится единица мощности: » называемая ватт. Пос-
ле ряда арифметических расчетов выводится выражение мощ-
ности: N=Y> М=^у-» N=UI ватт. Приводится словесное опре-
деление мощности.
4. Единицы мощности и энергии. На том же
уроке преподаватель вводит единицу мощности—киловатт и единицы
энергии—ватт-час, киловатт-час. Затем решает с учащимися ряд за-
дач на вычисление энергии электрического тока. Эти упражнения в

расчетах продолжаются на следующем уроке, на котором проводит-
ся лабораторная работа по определению мощности электрической
лампы, и на уроке, на котором преподаватель показывает счетчик
электрической энергии и объясняет, как следует производить по
нему отсчеты.
27. Тепловое действие тока
1. Закон Джоуля — Ленца. Выделение теплоты в
проводнике при прохождении электрического тока должно быть по-
казано на опытах. Чтобы показать зависимость количества теплоты,
выделяемой в цепи, от величины проходящего по цепи тока, вклю-
чают в осветительную электрическую сеть длинную железную про-
волоку, укрепленную над демонстрационным столом на двух высо-
ких штативах. Проволока соединена последовательно с реостатом и
замыкателем. Замкнув ток, постепенно уменьшают сопротивление
в реостате, увеличивая тем самым ток в цепи. Соответственно уве-
личению тока происходит усиление накала проволоки, что может
привести к ее перегоранию. Учащиеся отчетливо видят, что коли-
чество выделяемой теплоты увеличивается с увеличением тока, хотя
и не могут заключить о пропорциональности количеств теплоты квад-
рату тока. Чтобы показать зависимость количества выделяющейся
теплоты от сопротивления проводника, заменяют железный провод
предыдущего опыта несколькими последовательно соединенными
одинаковыми по длине и сечению проволоками из двух веществ,
резко отличающихся друг от друга сопротивлением. Разнородные
проводники из железа и меди следуют в цепи поочередно друг за
другом. Ученикам известно, что удельное сопротивление железа и
меди заметно различается. Когда по такой цепи пропускается ток,
железные участки могут быть доведены до каления, тогда как мед-
ные остаются темными. Учащиеся легко могут сделать качественный
вывод из опыта.
2. Электронагревательные и осветитель-
ные приборы. Методика изложения этого раздела не нуждает-
ся в особых указаниях.
Из приборов обычно показывается электроплитка, электрический
утюг, отдельно нагревательный элемент утюга, электрический па-
яльник, комнатный отражательный нагреватель, а также различ-
ные образцы ламп накаливания и дуга Петрова. Следует собрать в
витрине отдельные составные части ламп, розеток, штепселей и
выключателей. Рядом следует дать схемы осветительной сети. На
отдельном опыте надо показать значение плавкого предохранителя.
3. Значение работ русских и советских
ученых в развитии электротехники. В разви-
тии тепловой и осветительной области электротехники приняли уча-
стие очень многие русские ученые: Петров, Ленц, Яблочков, Лады-
гин, Славянов, Бенардос и др. На классных уроках не хватит вре-
мени для рассказа об их деятельности. Поэтому более полно о ра-

ботах русских ученых-электриков учащиеся могут узнать на вне-
классных занятиях, на которых сами учащиеся сделают доклады и
поставят опыты, включая и демонстрацию электросварки. Мате-
риал для докладов можно найти в следующих книгах:
1. Люди русской науки. Государственное издательство технико-теоре-
тической литературы. М.—Л., 1948, ч. I, II.
2. В. В. Данилевский, Русская техника, изд. 2, Ленинградское
газетно-журнальное и книжное издательство, 1948.
3. М. А. Шателен, Русские электротехники второй половины
XIX века, Госэнергоиздат, М.—Л., 1950.
4. В. Н. Болховитинов и Г. Н. Островский, Творцы
электротехники. Беседы на научные темы, Воронежское издательство, 1948.
5. Н. А. Капцов, Павел Николаевич Яблочков, Гостехиздат, М.—Л.,
1957.
6. И. И. Рудометов, Русские электротехники, М.—Л., Госэнерго-
издат, 1947, 127 стр. с рисунками и портретами.
7. Л. А. Тумерман, Свет и его источники, Детгиз, М.—Л., 1947.
8. С. Мейзель, проф., Новые источники света, Воениздат, М., 1948.
28. Электромагнитные явления
Содержание раздела. Последний раздел программы
по электричеству в VII классе посвящен электромагнитным явлени-
ям. Он объединяет несколько крупных тем, в которых раскрывается
также техническое использование установленных закономерно-
стей.
Основными темами раздела являются следующие.
1. Магниты. Магнитное поле магнита.
2. Магнитное поле тока.
3. Движение проводника с током в магнитном поле.
4. Электромагнитная индукция.
5. Трансформация тока.
6. Электрификация СССР.
Перечисленные названия тем указывают на чрезвычайно большое
познавательное значение раздела. Здесь закладывается первона-
чальное понятие о магнитном поле, и учащиеся познают, что суще-
ствование магнитного поля неразрывно связано с электрическим
током.
Но понятие о поле только закладывается, оно не оформляется
полностью, так как для такого оформления еще недостаточно у уча-
щихся научных знаний и уровня развития. Определения понятия
«магнитное поле» не дается, ограничиваются описанием свойств
поля.
В этом разделе учащиеся снова встречаются с преобразованием
одного вида энергии в другой и таким образом расширяют свое по-
нимание всеобъемлющего закона природы — превращения и сох-
ранения энергии.
Здесь же учащиеся изучают электромагнитную индукцию —
явление, которое лежит в основе почти всей современной электро-
техники.

Помимо научных принципов электротехники, в раздел включено
изучение их технических применений, таких, как электромагнит,
телеграф, телефон, генератор, электродвигатель, трансформатор, и,
наконец, рассматривается объединяющая все эти части проблема
электрификации СССР.
В этом разделе теснее, чем в других, познавательное значение
изучаемого материала сочетается с политехническим.
Ввиду того что в разработке основ электротехники приняли
участие многие русские ученые, тема приобретает большое воспи-
тательное значение.
В дальнейшем изложении значительно больше внимания будет
уделено вопросам введения новых физических понятий и закономер-
ностей, чем вопросам их открытия и использования.
2. Магнитные действия электрического
тока. Переходя к этой обширной теме, преподаватель на первом
уроке знакомит учащихся с некоторыми магнитными свойствами
электрического тока (тема урока имеет аналогичное название).
Магнитные свойства электрического тока разнообразны и много-
численны. Ознакомление с ними можно вести в следующем порядке.
а) Притяжение железных предметов ка-
тушкой с током. Преподаватель изготовляет низкую ци-
линдрическую катушку из медной изолированной проволоки и
включает ее в цепь, составленную из источника тока, выключа-
теля, амперметра и реостата. Затем преподаватель помещает на
высокой подставке кучу небольших железных гвоздей или других
предметов из железа, стали и чугуна. Поднося катушку к куче до
включения тока, преподаватель не обнаруживает никакого действия
катушки на кучу. Замкнув цепь тока, он показывает притяжение к
катушке железных, стальных и чугунных предметов.
Притяжение витками проволоки, по которым проходит электри-
ческий ток, железных предметов и веществ, содержащих железо
(сталь, чугун), получило название магнитного действия тока.
Второй опыт должен ответить на вопрос: на какие еще вещества ока-
зывает магнитное действие электрический ток? Заготовив куски раз-
ных веществ: меди, цинка, олова, свинца, дерева, пробки, стекла,
пластмассы, парафина и других, — преподаватель повторяет пре-
дыдущие опыты и показывает, что другие вещества, кроме железа
и некоторых сплавов, электрическим током не притягиваются.
б) Притягательная сила катушки с то-
ком зависит от величины тока. Изменяя реостатом
проходящий по цепи ток, преподаватель показывает увеличение при-
тягательной силы катушки по мере увеличения тока.
в) Временное намагничивание мягкого же-
леза. Преподаватель подносит к куче железных предметов стер-
жень из чистого железа и не обнаруживает никакого притяжения;
подносит катушку, по которой проходит ток, — обнаруживает сла-
бое притяжение; вставляет железный стержень в катушку с током
и подносит к куче — притягательная сила значительно увеличи-

вается; выключает ток — притяжение железных предметов прекра-
щается, они отпадают от стержня.
Преподаватель делает выводы: а) железо внутри обмотки, об-
текаемой током, значительно увеличивает магнитное действие об-
мотки с током; б) по прекращении тока магнитное свойство, или маг-
нетизм, чистого железа исчезает; в) прибор, состоящий из стержня
чистого железа — сердечника — и обмотки, по которой можно
пропускать ток, называется электромагнитом; г) электромагнит поз-
воляет практически использовать магнитное действие электричес-
кого тока.
г) Постоянное намагничивание стали. Взяв
стальной стержень и повторив над ним те же действия, которые бы-
ли выполнены в предыду-
щем опыте над стержнем из.
чистого железа, преподава-
тель показывает, что сталь,
вынутая из катушки с то-
ком, сохраняет намагничи-
вание. Преподаватель пояс-
няет, что таким образом
получают в технике посто-
янные магниты. Затем о»
показывает основные фор-
мы постоянных магнитов:
полосовую и подковообраз-
ную.
д) Магнитное действие передается через
те вещества, которые сами не притягива-
ются к магниту. Преподаватель подготовляет ряд пластин:
картонную, деревянную, медную, стеклянную, пластмассовую, пара-
финовую, железную и др. Закрепляя каждую из них горизонталь-
но, преподаватель помещает на «них легкие железные предметы (же-
лезные опилки) и, водя под ней сильным постоянным магнитом или
электромагнитом (рис. 16), показывает, что железные предметы
движутся вслед за магнитом по всем пластинкам, кроме железной.
В заключение урока вводится в предварительном виде понятие
о магнитном поле тока. Существование описанных маг-
нитных действий тока может быть объяснено тем, что вокруг тока
существует магнитное поле; существование магнитного поля —
постоянное свойство тока; ток и его магнитное поле — нераздели-
мые природные явления.
29. Постоянные магниты
1. Общее замечание. Следующие три-четыре урока
проводятся на общую тему: «Основные свойства постоянных маг-
нитов». Предварительно можно рассказать о существовании есте-
ственных магнитов; показать их образцы, перечислить места наи-
Рис. 16

более богатых месторождений магнитных руд в Советском Союзе и
а других местах Земли.
Тема о постоянных магнитах может быть изучена путем эврис-
тически проводимой беседы с демонстрациями преподавателя. Де-
монстрации могут быть заменены короткими лабораторными рабо-
тами учащихся или соединены с ними. В процессе беседы преподава-
тель ставит задачу исследования; учащиеся в течение нескольких ми-
нут производят качественное ее исследование; затем они совместно
с преподавателем делают вывод и переходят к следующему вопросу.
В этой теме мы имеем один из редких случаев сочетания беседы
с рядом лабораторных работ в течение одного урока.
2. Полюсы и нейтральная линия магни-
та. Преподаватель формулирует первый вопрос: всеми ли своими
частями постоянный магнит одинаково притягивает?
Каждая группа учащихся получает намагниченную стальную
спицу, листок картона и опилки. Опуская спицу в опилки и выни-
мая ее, учащиеся находят ответ на поставленный вопрос. Препода-
ватель повторяет тот же опыт в большом масштабе с прямым магни-
том и мелкими гвоздями и устанавливает понятие о полюсах и о
нейтральной зоне.
Одинаковы ли свойства обоих полюсов одного и того же магни-
та? Берутся два одинаковых по размеру полосовых магнита; по-
казывается, что тот и другой магнит притягивает каждым из своих
полюсов мелкие гвозди. Если оба магнита приложить друг к другу,
сблизив по очереди различными полюсами, то в одном случае при-
тяжение усиливается, в другом — ослабляется. Из опыта делается
вывод, что оба полюса магнита разнородны по своим качествам.
3. Направление свободно подвешенного
магнита. Демонстрируется опыт: прямой магнит своей середи-
ной опирается на медное стремечко, которое на нити подвешивается
к деревянному штативу. Как ни перемещать магнит, он после не-
скольких колебаний приходит в одно и то же определенное положе-
ние относительно стран света. Дается понятие о магнитной стрелке;
она демонстрируется, и с ней повторяется тот же опыт. После опы-
та и на основании его устанавливаются названия полюсов. Дается
понятие о причине ориентации магнита в пространстве.
4. Компас. Урок заканчивается объяснением устройства ком-
паса, способа пользования им и решением в классе нескольких
задач на отыскание по компасу определенного направления.
Второй урок посвящается двум темам: 1) Взаимодействие по-
люсов. 2) Строение магнита1.
5. Взаимодействие полюсов. Группы учащихся
получают по магнитной стрелке и по магнитной спице, на которой
полюсы заранее определены.
Преподаватель предлагает учащимся исследовать, как взаимо-
действуют два северных полюса, два южных, каждый северный с
1 Последняя подтема по программе не обязательна.

южным (спица подносится ее полюсами к полюсам магнитной стрел-
ки). Воспроизведя тот же опыт на демонстрационном столе, препо-
даватель предлагает учащимся сделать вывод о взаимодействии
магнитных полюсов.
6. Строение магнита. Затем предлагается учащимся
исследовать, нельзя ли разломом по нейтральной линии получить
магнит с одним полюсом. Учащиеся ломают намагниченную спицу на
половины, на четверти и т. д.; каждый раз они исследуют свойства
концов по их действию на магнитную стрелку, определяют наиме-
нование полюсов, записывают результаты опыта.
Преподаватель показывает опыты противоположного характера:
составление одного полосового магнита с полюсами на концах из
нескольких малых прямых магнитов (см. рис. 17, где полосовой
магнит составлен из трех магнитов) и намагничивание столбика же-
лезных опилок, плотно насыпанных в закупоренную пробирку.
Затем в элементарной форме дает
понятие о строении магнита.
На третьем уроке (или, мо-
жет быть, в конце второго) ус-
танавливается понятие о маг-
нитном поле магнита, о сило-
вых линиях поля и показывается на опыте изображение силовых
линий.
Для того чтобы получить представление о силовой линии как
о линии, по которой двигался бы свободный полюс ( с ничтожной
инерцией и без начальной скорости), ставится следующий опыт.
В стеклянный сосуд кладется на дно магнит; затем в сосуд на-
ливается слой воды, едва покрывающий магнит. На воду пускается
пробка, через которую вертикально пропущена намагниченная игла
северным полюсом вниз. Верхний конец ее отмечен цветным флаж-
ком. Направление движения полюса показывает направление сило-
вой линии.
Надо подчеркнуть учащимся, что вычерченные линии являются
только графическим изображением действия поля, но не существуют
в действительности.
7. Магнитная индукция1. Для объяснения магнит-
ной индукции берут стержень из мягкого железа и показывают,
что он не намагничен. Затем укрепляют его вертикально в деревян-
ном штативе и сверху подносят к нему сильный магнит. Приближая
к нижнему концу железного стержня мелкие гвозди или опилки,
показывают, что в присутствии постоянного магнита стержень сам
стал магнитом. При удалении влияющего магнита стержень пере-
стает притягивать. Образующиеся на стержне полюсы при раз-
личных положениях влияющего магнита определяют при помо-
щи магнитной стрелки. Устанавливается понятие о магнитной ин-
дукции и о расположении индуктированных полюсов. Сопоставля-
Рис. 17
1 Подтема по программе не обязательна.

ются между собой индукции в мягком железе и в стали. Предла-
гается ряд вопросов на соображение.
Например: как объяснить, что мелкие железные и стальные пред-
меты притягиваются к полюсу приближаемого магнита еще на рас-
стоянии, до прикосновения? Какое произойдет явление, если к лю-
бому полюсу магнитной стрелки приблизить кусок железа? Можно
ли сделать заключение, намагничен кусок стали или нет, если при
приближении к полюсу магнитной стрелки он притягивает его
или отталкивает его? Как при помощи магнитной стрелки узнать,
намагничен стальной стержень или нет? Как без всякого прис-
пособления узнать, какой из двух одинаковых стальных стержней
намагничен?
30. Свойства магнитного поля электрического тока
1. Общие замечания. После уроков, посвященных из-
ложению основных свойств постоянных магнитов, преподаватель
возвращается к общей теме раздела — «Магнитные действия элек-
трического тока» и переходит к изучению следующей подтемы «Свой-
ства магнитного поля тока».
Рис. 18
Основная задача урока — показать, что отдельные проявления
магнитных действий тока являются следствием основного и постоян-
ного свойства электрического тока — образования вокруг тока
магнитного поля.
Достаточно на этой ступени ограничиться описанием свойств
поля и не стремиться к строгой формулировке понятия поля. Можно
ограничиться словами: «Магнитное поле проявляется в намагничи-
вании тел, находящихся в поле, и в движении намагниченных тел».

Такое описание поля покажет, что понятие поля обобщает те от-
дельные признаки магнитного действия тока, которые были показа-
ны на первом уроке темы. Надо избегать нередко встречающегося в
учебниках определения поля как «пространства», в котором дейст-
вуют магнитные силы. Природа поля имеет не геометрический ха-
рактер, а материальный.
Дальнейшее изложение материала на этом уроке распадается на
три части.
2. Открытие магнитного поля тока Эр-
стедом. Преподаватель рассказывает о поводе, который привел
Эрстеда к поискам магнитного действия тока, и показывает 4 слу-
чая движения магнитной стрелки при пропускании тока над и под
ней в одном и в противоположном направлениях. Опыты сопровож-
даются 4 чертежами (рис. 18), причем надо следить за тем, чтобы
расположение полюсов стрелки на клас-
сной доске соответствовало тому распо-
ложению полюсов, которое наблюдают
учащиеся со своих мест.
Чтобы учащиеся могли наблюдать
за движением магнитной стрелки в го-
ризонтальной плоскости, каждый конец
стрелки надо отметить вертикальным
флажком из легкой бумаги разного цвета.
На основании опыта надо дать правило для определения неиз-
вестного направления тока по его действию на магнитную стрелку
и поупражнять учащихся на отдельных примерах в применении этого
правила в течение этого и последующих уроков.
Надо предостеречь начинающих преподавателей против часто
встречающегося неправильного выражения: возьмем провод и по-
местим под него стрелку. Ведь магнитная стрелка занимает в прост-
ранстве определенное направление; поэтому надо провод направлять
по стрелке, стрелку же нельзя направить по любому направлению
провода.
3. Магнитное поле тока в проводниках
различной формы. Постановка опытов и чертежи, сопро-
вождающие опыты, общеизвестны по учебникам и по руководствам
к демонстрациям.
Образование различных полюсов на концах катушки с током
преподаватель подтверждает показом их действия на полюсы маг-
нитной стрелки.
Полезно предложить учащимся приготовить дома картонный или
фанерный круг, подобный изображенному на рисунке 19. Наличие
такого круга облегчит учащимся определение полюсов катушки с
током в различных практических случаях. Следует закрепить у
учащихся представление, что магнитные силовые линии тока, про-
ходящего как по прямолинейному проводнику, так и по катушке,—
всегда замкнутые кривые. Также надо обратить внимание уча-
щихся на то, что вывод о направлении силовых линий при раз-
Рис. 19

ных направлениях тока делается из опытов (с железными опил-
ками, магнитной стрелкой и др.) и только затем данные опыта об-
общаются в практическое правило «буравчика» или какое-либо
другое.
4. Движение подвижного проводника с
током в магнитном поле. Этой теме посвящается
очередной урок.
В качестве источника магнитного поля берется сильный подко-
вообразный магнит или электромагнит и между его ветвями свобод-
но подвешивается или вертикально гибкий проводник или горизон-
тальный прямой проводник (в форме «качелей», см. рисунок 164
учебника). Преподаватель показывает четыре случая движения
проводника при двух противоположных направлениях тока и маг-
нитного поля, для каждого случая тщательно выполняет чертежи,
из опыта и чертежей выводит практическое правило левой руки для
определения направления движения проводника при заданных на-
правлениях магнитного поля и тока.
Дальше изучается взаимодействие катушек с током и постоянного
магнита и действие катушек с током друг на друга. Демонстрирует-
ся вращение подвешенной на нитях катушки с током при приближе-
нии к ее концам постоянного магнита или концов другой катушки
с током.
Однако можно демонстрируемые взаимодействия предваритель-
но рассмотреть теоретически и лишь затем проверить их на опыте.
31. Технические применения магнитного поля тока
Законы физики, изучаемые в данной теме курса физики, нашли
широкое применение в технике. Учащиеся должны не только знать
теоретические основы устройства и действия соответствующих при-
боров и аппаратов, но и получить твердые навыки в обращении с
ними. С этой целью следует поставить ряд лабораторных работ.
Описание технических устройств является задачей методически
более простой, чем введение и обоснование новых понятий, поэтому
ограничимся немногими замечаниями о порядке изучения отдель-
ных устройств.
1. Электромагнит, а) Разбирается устройство электро-
магнита и показывается его действие, б) Исследуется, от чего зави-
сит подъемная сила электромагнита. Составляется цепь из батареи,
реостата, амперметра и электромагнита и показывается, что подъем-
ная сила электромагнита увеличивается с увеличением тока.
в) Далее, выбрав ток определенной величины, наматывают вит-
ки обмотки плотнее друг к другу и показывают, что подъемная си-
ла увеличивается с увеличением числа витков на одном и том же
участке обмотки при неизменном токе.
На основании произведенных опытов выясняются преимущества
электромагнита перед постоянным магнитом, рассказывается об
его технических применениях.

Учащиеся должны научиться производить намотку электромаг-
нита (при опросе надо проверять это умение), знать схематическое
обозначение обмотки и уметь определять полюсы электромагнита
по направлению тока (рис. 20).
2. Примеры применения электромагнита.
Рассматривается применение электромагнита в четырех прибо-
рах: в электрическом звонке, в телеграфном аппарате, в телефоне и
в электромагнитном кране. Эти приборы и аппараты должны быть
показаны в натуральном виде, на моделях и на таблицах.
В ходе объяснения устройства электриче-
ского звонка преподаватель вычерчивает на
доске отдельные его детали. Учащиеся одно-
временно делают чертежи в своих тетрадях.
Полезно для выделения важных деталей и
большей наглядности делать чертежи мелка-
ми различного цвета.
Учащиеся должны научиться составлять
цепи с электрическим звонком для сигнализа-
ции из одной и из нескольких комнат, для не-
прерывного и единичного звонка. Установка
должна укрепляться на вертикальной доске.
Не останавливаясь на дополнительных
указаниях по демонстрации трех первых при-
боров, отмечу, что учащиеся затрудняются в
отыскании полюсов электромагнита, применяемого в подъемном
кране. Им не ясно, почему внутренний цилиндр представляет со-
бой один полюс, а внешнее цилиндрическое кольцо — другой. Та-
кое расположение полюсов про-
ще всего объяснить при помощи
чертежей. На рисунке 21, а изоб-
ражена схема электромагнита
Рис. 20
Рис, 21
подъемного крана в сечении. При заданном на рисунке направлении
тока (справа налево в передней части) северный полюс образуется на
внутреннем цилиндре, а южный — на наружном цилиндрическом
кольце.
Чтобы объяснить учащимся такое расположение полюсов, надо
предложить им представить себе, что наружное кольцо перевернуто
и вытянуто вдоль оси внутреннего цилиндра (рис. 21, б). Тогда рас-

положение полюсов будет соответствовать расположению их
в прямом стержне.
3. Электродвигатель постоянного тока.
Выяснить принципы работы электрического двигателя можно при
помощи крупной модели вра-
щающегося в магнитном поле
витка с током. На модели проще
показать, почему и при каком
условии может получиться не-
прерывное вращение витка, на-
саженного на ось (рис. 22). За-
тем необходимо показать в дей-
ствии электродвигатель. Хоро-
шо было бы иметь в кабинете и
показать учащимся составные
части электродвигателя.
Учащиеся могут самостоятельно прочесть о различных примене-
ниях электродвигателя и рассказать о них на последующих уроках.
Для чтения можно рекомендовать:
Перельман Я. И., Занимательная физика, кн. II, стр. 162—
174.
32. Электромагнитная индукция
1. Значение темы и ее содержание. Широкое
использование явления электромагнитной индукции в различных
областях техники придает его изучению в школе особую важность.
При изучении темы «Электромагнитная индукция» преподаватель
сталкивается с большим числом вопросов, имеющих не только пер-
востепенное научное значение, но и играющих важную роль в поли-
техническом обучении школьников. Данная тема позволяет также
осветить роль русских ученых в развитии электротехники и пока-
зать грандиозные успехи советского народа в деле электрифика-
ции всей страны.
Тема «Электромагнитная индукция» распадается на две части:
1) изучение самого явления и выяснение того энергетического про-
цесса, который происходит при этом, — превращение механической
энергии в электрическую (закон Ленца); 2) рассмотрение принципов
устройства машин для преобразования механической энергии в
электрическую и приборов для передачи электрической энергии на
расстояние.
2. Открытие Фарадеем электромагнитной
индукции. Тема об электромагнитной индукции тесно связана
с предыдущей. Электрический ток создает магнитное поле. Нельзя
ли магнитным полем создать электрический ток? Дается краткий
исторический очерк.
Следует предложить учащимся заранее познакомиться с биогра-
фией Фарадея и с его открытием и сделать короткий доклад об этом
перед переходом к эксперименту.
Рис. 22

Перед демонстрацией электромагнитной индукции следует пока-
зать учащимся, как направление отклонения стрелки гальваномет-
ра зависит от направления проходящего через него тока. С этой
целью через гальванометр (рис. 23) пропускают ток определенного
направления и результаты наблюдения заносятся в виде чертежей
на классную доску; на протяжении всего урока они остаются перед
глазами учащихся.
Опыты производят следующим образом.
Укрепив подковообразный магнит верти-
кально (рис. 24), быстро опускают на одно
его колено (например левое для учащих-
ся) катушку проволоки, соединенную с
гальванометром. По движению стрелки
гальванометра учащиеся заключают о воз-
никновении в катушке тока только во вре-
мя движения ее. Вводятся названия: для
явления — электромагнитная индукция, для
тока — индукционный ток. Для определе-
ния направления индукционного тока в ка-
тушке к доске вызывается учащийся и ему
предлагается по направлению движения
стрелки гальванометра определить, в каком
направлении проходил ток через гальвано-
метр, а также установить, по какому нап-
Рис. 23
Рис. 24
равлению шел ток на той стороне катушки, которая обращена к
магниту. Результаты исследования фиксируются на заранее заго-
товленном чертеже.
Второй опыт состоит в снятии с магнита катушки, т. е. в опреде-
лении направления индукционного тока при изменении направле-
ния движения катушки на противоположное. Для следующих опы-
тов магнит повертывается так, чтобы его южный полюс занял место
северного и обратно. В третьем и четвертом опытах катушка стоком

движется так же, как в первом и втором опытах, но относительно
южного полюса магнита. После каждого опыта исследуется направ-
ление индукционного тока и выполняется чертеж.
В пятом опыте осуществляется одновременно перемещение маг-
нита и надетой на одно из его колен катушки проволоки без изме-
нения их относительного положения и делается вывод, что индук-
ционный ток не возникает
при неизменном относи-
тельном положении магни-
та и катушки.
В результате опытов в
конце урока должны быть
получены выводы относи-
тельно условий возникно-
вения индукционного тока
и практическое правило
правой руки для определе-
ния направления индукци-
онного тока, когда даны
направления движения
проводника и магнитных
силовых линий. Это прак-
тическое правило выводит-
ся на основе чертежей, ко-
торыми сопровождаются
опыты, причем за направ-
ление индукционного тока
принимается направление
его в той части катушки,
которая движется между
полюсами магнита.
При опросе учащихся
на следующем уроке прове-
ряется их умение воспроиз-
вести явление электромаг-
нитной индукции, опреде-
лить по прибору направле-
ние индукционного тока и применить практическое правило для
его определения. Правило правой руки учащиеся должны уметь
применять для нахождения любой из трех величин, связанных с
этим правилом, если две из них известны.
Следует предложить учащимся сообразить, какие должны про-
изойти явления, если к неподвижной катушке приближать или от
нее удалять магнит — подковообразный или прямой, и прове-
рить предсказанные явления на опыте (рис. 25).
Далее следует показать индукцию тока в катушке при приб-
лижении к ней или удалении другой катушки с током
(рис. 25) .
Рис. 25

Изучается также индукция при неизменном относительном по-
ложении катушек, но при замыкании или размыкании тока в одной
из них и при увеличении или уменьшении тока в ней.
В результате перечисленных двенадцати опытов должен быть
сделан окончательный вывод относительно условий возникновения
индукционного тока.
На уроке, следующем за установлением опытных данных, от-
мечаются на чертежах магнитные полюсы, образующиеся на кон-
цах катушки при прохождении по ней индукционного тока и из
взаимодействия полюсов катушки с магнитом или с катушкой с
током выводится закон Ленца (чтобы не тратить времени на вычер-
чивание, можно принести таблицу с чертежами; у учащихся в тет-
радях они имеются).
Многочисленные упражнения должны прочно закрепить умение
учащихся пользоваться законом Ленца для нахождения направле-
ния индукционного тока при самых разнообразных случаях дви-
жения замкнутого проводника в магнитных полях. Можно поста-
вить опыт, демонстрирующий закон Ленца, который описан в курсе
X класса. При выведении закона Ленца надо обратить особое вни-
мание учащихся на то, что этот закон выражает один из частных
случаев закона превращения и сохранения энергии и указывает
на тот источник энергии* за счет которого получается электриче-
ская энергия индукционного тока (работа внешнего тела по прео-
долению противодействия магнитного поля возникающего тока).
3. Использование электромагнитной ин-
дукции в технике. Во второй части темы рассматривается
использование явления электромагнитной индукции в технике и
излагаются принципы устройства генератора и трансформатора.
При изложении этой темы надо, помимо показа действующих ма-
шин, широко использовать модели, подобные той, которая примене-
на для объяснения действия электродвигателя (рис. 22), а также
таблицы с изображением обмоток трех систем генераторов электри-
ческого тока.
За отсутствием продажных таблиц преподавателю надо позабо-
титься заблаговременно изготовить соответствующие чертежи.
Большую помощь может оказать набор деталей машин, действие
которых основано на электромагнитной индукции.
В особенно тщательном показе и объяснении нуждается прием
выпрямления тока. Выпрямление тока следует показать на крупной
модели, на действующей машине и на чертеже.
Эта тема также позволяет показать большой вклад в науку рус-
ских электротехников. Названные выше книги позволят учащимся
познакомиться с жизнью и деятельностью Ленца, выяснившего
закон превращения механической энергии в электрическую, Яко-
би, применившего электродвигатель для движения лодки по Неве,
Шиллинга, первого изобретателя электрического телеграфа,
Яблочкова, создавшего электрическую «свечу», введшего
барабанный якорь, конструировавшего одновременно с Лачи -

новым и Полешко динамо-машины и альтернаторы, До-
ливо-Добровольского, разработавшего технику трех-
фазного тока, Вологдина, построившего альтернатор высокой
частоты, Усагина, сконструировавшего трансформатор пере-
менного тока.
К концу второй части темы преподаватель кратко говорит о
значении электрификации страны, о строительстве новых крупных
тепло- и гидроэлектростанций, о создании единой энергетической
системы страны. Изучение главы должно завершиться экскурсией
на электростанцию. Ее задача — познакомить с расположением и
работой генератора электрической энергии, с подачей электрической
энергии к распределительному щиту, с электроизмерительными при-
борами, расположенными на щите, рубильниками, предохранителя-
ми, с выводом электрической энергии за пределы станции и с повы-
шающей трансформаторной подстанцией.
Особенное внимание надо обратить на агрегаты, находящиеся
в резерве или чистке, так как только они позволяют увидеть неко-
торые детали машин.
Помимо электростанции, следует посетить электроремонтные
мастерские, что позволит познакомиться с генераторами, электро-
двигателями и трансформаторами в разобранном виде.
Конечно, учащийся должен хорошо знать электрооборудование
своего класса.
Если есть в городе или поселке телеграфная, телефонная стан-
ция или завод с электромагнитным краном, с электросваркой или с
магнитным обогащением руды, то и эти установки надо сделать объ-
ектом экскурсии.
Технический материал по теме так разнообразен и обширен, что
он ни в каком случае не может быть охвачен в пределах классных
занятий. В значительной своей части он может быть перенесен на
внеклассные занятия и составить содержание физических вечеров в
школе.
Глава IV.
СВЕТ
33. Целевая установка преподавания отдела оптики
и примерное поурочное распределение материала
В разделе «Свет» могут быть рассмотрены следующие вопросы:
1. Значение света для жизни на Земле и для деятельности че-
ловечества.
2. Естественные и искусственные источники света.
3. Понятие о световом луче как о кратчайшем пути распростра-
нения света от точечного источника света к освещаемому предмету
или к глазу наблюдателя в однородной среде.
4. Световые явления, происходящие на границе разнородных
сред.

5. Использование изменения хода световых лучей на границах
сред.
6. Физические основы зрения.
7. Наиболее употребительные оптические приборы.
8. Природа цвета естественных тел и красок.
Из 12 уроков, намечаемых по.программе, два урока уделяются
лабораторным занятиям. Для остающихся 10 уроков можно реко-
мендовать следующее примерное распределение материала.
1- й урок. Введение к отделу. Источники света.
2- й урок. Прямолинейное распространение света.
3- й урок. Объяснение происхождения солнечного и лунного зат-
мений.
4- й урок. Оптические явления на границе двух сред. Отражение
света и его законы. Рассеянное отражение света.
5- й урок. Получение изображений в плоском и вогнутом зеркалах.
6- й урок. Лабораторная работа по наблюдению хода лучей света
при отражении и преломлении.
7- й урок. Явление преломления света.
8- й урок. Получение изображений при помощи двояковыпуклой
линзы. Фотоаппарат.
9- й урок. Лабораторная работа по наблюдению изображений, да-
ваемых линзой.
10- й урок. Глаз как оптический аппарат.
11- й урок. Разложение и сложение белого света.
12- й урок. Объяснение цветности тел.
Для опытов, которыми должно сопровождаться изложение уче-
ния о свете, необходимо иметь ряд основных приспособлений.
а) Источник света, приближающийся к точечному: электричес-
кая лампа от карманного фонаря, кинопроекционная лампа на
120 в или 110 в, котельная лампа на 12 в.
При отсутствии в школьном здании электрического тока можно
пользоваться ацетиленовой горелкой, а для некоторых опытов ке-
росиновой лампой и свечой.
б) Для выделения из светового потока пучка световых лучей
применяются диафрагмы или экраны с узкими щелями или с малыми
круглыми отверстиями.
в) Для обнаружения светового луча (вернее, тонкого пучка
света) на его пути ставят под очень малым углом к нему белый ма-
товый экран (например, доску, окрашенную белой краской).Луч
дает на экране тонкую световую полоску.
г) Чтобы показать световой луч непосредственно в воздухе,
надо задымить воздух. В совершенно чистом воздухе луч невидим.
В запыленном воздухе ход луча можно наблюдать, если смотреть
на него под острым или прямым углом к его направлению; в этих
направлениях пылевые частицы рассеивают свет. Для этого опыта
луч света направляется вдоль демонстрационного стола, параллель-
но ученическим столам.

Для задымления воздуха пользуются дымарем. Один из видов
дымаря представлен на рисунке 26, Чтобы сделать видимыми лучи
света в воде, можно также пользоваться матовым экраном или под-
крашивать воду флюоресцеином или каким-либо другим веществом,
в крайнем случае можно замутить
воду одеколоном, молоком и даже
мелом.
д) Для обнаружения световых
лучей надо пользоваться, кроме
стенного экрана, еще переносными
экранами.
е) Для демонстрации световых
явлений необходимо тщательное за-
темнение помещения и защита глаз
учащихся от падающего непосред-
ственно на них света от источника.
ж) Для выполнения оптических
чертежей преподавателю следует
пользоваться цветными мелками,
а учащимся — цветными каранда-
шами.
Рис. 26
34. Введение к отделу «Свет»
Начинается изучение отдела о свете, как и всякого другого от-
дела, с формулировки цели его изучения.
Рассказ может представлять развитие следующих положений:
1. Свет дает возможность зрительного восприятия предметов
внешнего мира.
2. Это восприятие зависит от законов световых явлений и от
свойств воспринимающего органа — глаза.
3. Углубленней расширение знаний о мире во многом зависит от
способности человека при помощи особых приборов и устройств, в
основе действия которых лежат законы оптики, проникнуть в строе-
ние вещества. *
4. Свет — необходимое условие возникновения и существования
растений и животных.
5. Велико значение света в технике. Достаточно отметить тех-
нику освещения и технику крашения.
6. Чтобы дать понятие о том, что со световым лучом связана
особая форма энергии, достаточно сослаться на всем хорошо из-
вестное явление нагревания Земли и человеческого тела светом
Солнца. Также хорошо всем знакомо нагревание руки, приближен-
ной к электрической лампе или к любому раскаленному телу. Так
как учащиеся знают, что энергия передается в форме теплоты, то
они на основании таких наблюдений и рассуждений легко могут
признать, что свет также является носителем энергии.

7. Следует дать понятие учащимся о естественных и искусствен-
ных источниках света и кратко рассказать об истории развития тех-
ники освещения. Следует продемонстрировать перед ними последо-
вательно, не гася предыдущих источников, свет от лучины, масля-
ного светильника, свечи, керосиновой лампы, газовой горелки,
угольной электрической лампы, пустотной и газополной электри-
ческих ламп, люминесцентной лампы и электрической дуги (при
обязательной защите глаз от непосредственного воздействия света).
Учащимся сообщается, что основным естественным источником
света является Солнце; несравненно слабее освещают Землю звез-
ды. Свет излучают накаленные до высокой температуры тела. Пер-
воначальное видимое свечение (красного цвета) возникает при тем-
пературе накала несколько выше 500°; при температуре накала в
1500° наступает белое свечение.
Естественное свечение при низкой температуре наблюдается у
светлячков, некоторых пород рыб и у некоторых микроорганизмов.
Наблюдаемое иногда свечение морской воды объясняется скоплением
в воде большого числа светящихся микроорганизмов.
В заключение этого обзора отмечается, что все не самосветящие-
ся тела видимы только при освещении их каким-либо источником
света.
35. Распространение света в однородной среде
В начале урока преподаватель объясняет, что называется одно-
родной средой. Затем он показывает, как при помощи экрана с
щелью можно выделить из общего потока света тонкий пучок, и
приступает к исследованию формы такого пучка.
В качестве одного из опытов, отвечающих на поставленный воп-
рос, можно показать перерезывание тонкого светового пучка длин-
ной доской, выкрашенной в белый цвет; вдоль границы освещенной
части натягивается черная нить; туго натянутая нить — образец
прямой линии; совпадение нити и границы светового пучка являет-
ся доказательством прямолинейного распространения света в од-
нородной среде. В качестве другого прямого опыта, показывающе-
го прямолинейность пути распространения света, можно показать
распространение выделенного малым отверстием пучка параллель-
ных лучей внутри стеклянной трубки, наполненной дымным воз-
духом. В школах больших городов следует припомнить с учащими-
ся форму светового пучка в воздухе от военного прожектора или ав-
томобильных фар. Во всех школах учащиеся отметят форму
светового пучка в пыльном воздухе затемненной комнаты. Из всех
этих наблюдений учащиеся приходят к выводу, что границами тон-
чайшего пучка света служат прямые линии, т. е. свет распростра-
няется от источника света прямолинейно. Тончайший пучок света,
шириной которого можно пренебречь, называется лучом.
В качестве косвенного доказательства прямолинейности распро-
странения света показываются на экране тени, полученные от пред-

метов, освещаемых точечным источником света, и полутени (от двух
точечных и от пространственного источника света). Совпадение
наблюдаемых картин с построением, произведенным при помощи
прямых линий для случаев различных положений точечного источ-
ника света, предмета и экрана, может убедить учащихся в том, что
свет от точечного источника распространяется по прямым линиям.
Можно рекомендовать учащимся приготовить дома камеру-обскуру
из картонного параллелепипеда (коробки), заменив одну из малых
граней его промасленной бумагой, а в противоположной грани сде-
лав малое отверстие, и наблюдать на бумаге изображение осве-
щенных предметов. Получение изображения через малое отверстие
учащиеся могут также наблюдать дома, если на пути света от ис-
точника света поставят непрозрачный экран с небольшим круглым
отверстием, а за ним—другой экран.
Часть следующего урока посвящается опросу и упражнениям:
вычерчиванию изображения предмета, полученного при помощи
узкого отверстия, или его тени при заданных расстояниях ме-
жду источником света, предметом и экраном.
В конце урока объясняются причины лунного и солнечного зат-
мений. Объяснение солнечных и лунных затмений лучше вести, ис-
пользуя соответствующие плакаты, диапозитивы или модели и не
прибегая к вычерчиванию картины явления на доске и в тетрадях.
36. Световые явления на границе двух сред
Новая тема вытекает как следствие из предыдущей. В первом
разделе учащиеся познакомились с тем, как распространяется свет в
одном и том же веществе ( в однородной среде); естественно поста-
вить вопрос, какие произойдут явления на границе двух различных
веществ (двух разнородных сред).
Отвечая на поставленный вопрос, преподаватель должен при
помощи оптической шайбы или на границе воды в аквариуме, в ко-
торый опущена побеленная доска, показать одновременное возник-
новение отражения и преломления света и только после установле-
ния этого факта расчленить явление и перейти к раздельному изу-
чению того и другого. Иначе в умах учащихся создается твердое
представление о том, что на границе происходит или отражение,
или преломление.
1. Отражение света. Продемонстрировав явление от-
ражения и объяснив, в чем состоит это явление, преподаватель дает
чертеж хода лучей при отражении и устанавливает термины: луч
падающий, луч отраженный; затем определяет углы падения и отра-
жения, отмечая их на чертеже и вводя для них определенные бук-
венные обозначения.
Следующая задача состоит в том, чтобы показать, во-первых,
что отраженный луч лежит в той же плоскости, в которой лежат луч
падающий и перпендикуляр к отражающей поверхности в точке
падения луча; во-вторых, что угол отражения равен углу падения*

Первая часть задачи решается таким расположением прибора
(рис. 26, учеб. III), чтобы оба луча были прорезаны доской прибора.
Перемещая в пространстве около отражающей поверхности лист бе-
лой бумаги, показывают учащимся, что ни в какой другой плоскости,
кроме плоскости падения луча, отраженный луч следа не дает.
Для получения второго вывода измеряют углы отражения при
разных углах падения, результаты измерения во всех случаях за-
носят в таблицу и предлагают учащимся сделать вывод из измерений.
Будут ли законы отражения выведены эвристически из лабора-
торной работы учащихся или из демонстрации преподавателя, фор-
мулировать эти законы следует в таком порядке, чтобы первый
закон отвечал на вопрос, в какой плоскости надо искать
отраженный луч, а второй — в каком направлении надо ис-
кать отраженный луч в данной плоскости. Поэтому второй закон
лучше формулировать так: угол отражения луча равен углу па-
дения.
Следствие из обоих законов — обратимость луча — должно быть
показано на опыте и разъяснено на чертеже.
На уроке преподаватель среди различных упражнений дает
учащимся также следующие задачи: 1) начертить ход отраженного
луча при заданном падающем и при разных положениях отражающей
плоскости; 2) начертить отражение ряда параллельных лучей, па-
дающих на данную плоскость; 3) начертить отражение от данной
плоскости ряда падающих на нее лучей, выходящих из одной светя-
щейся точки; 4) из трех данных стержней составить модель располо-
жения луча падающего, отраженного от поверхности стола и пер-
пендикуляра к ней.
После упражнения преподаватель переходит к следующему воп-
росу темы: к диффузному отражению.
Надо поставить опыты, показывающие отличие рассеянного от-
ражения от зеркального. В совершенно затемненной комнате узкий
пучок лучей один раз отбрасывается на плоское зеркало (а от него
на черную доску, пол, но не на белые стены), а другой раз — на
лист белой бумаги или белую стену, потолок. Выясняется важное
значение рассеянного отражения при дневном освещении и при ис-
кусственном освещении.
2. Изображение в зеркале. В начале следующего
урока преподаватель останавливает внимание учеников на том, что
знание закона отражения позволяет управлять ходом световых лу-
чей при помощи поверхностей, правильно отражающих падающие
на них лучи и называемых зеркалами.
Учащиеся должны ознакомиться с ходом лучей в зеркалах; про-
слеживая ход лучей, научиться строить зеркальные изображения и
уметь использовать зеркала для различных практических целей.
Эти задачи рассматриваются сперва для простейшего вида зеркал —
плоского, затем для сферического. По отношению к каждому виду
зеркал рассматривается сначала построение изображения светящей-
ся точки, потом — предмета.

Переходя к первой подтеме — изображению в плоском зеркале,—
преподаватель сначала на чертеже, затем на опыте со стеклом и
двумя симметрично поставленными одинаковыми свечами показы-
вает, что изображение светящейся точки и предмета в плоском зер-
кале есть мнимое изображение, расположенное симметрично пред-
мету относительно поверхности зеркала (объясняя значение каж-
дого термина). Надо напомнить об изображениях предметов в воде.
Развитие первой подтемы преподаватель может вести также в
виде постановки перед учащимися следующих задач, решения ко-
торых учащиеся ищут графически, а затем проверяют на опытах:
1) Как горизонтальный луч пустить по вертикальному направлению?
2) Как вертикальный луч пустить по горизонтальному направле-
нию? 3) Как пустить луч по параллельному направлению, подняв
или опустив его на какую-либо заданную высоту (принцип пери-
скопа)? 4) Луч, идущий под одним углом к горизонту, пустить под
другим заданным углом (принцип гелиографа). 5) Построить изоб-
ражение светящейся точки от двух зеркал, поставленных парал-
лельно друг к другу или под углом.
3. Сферическое зеркало. При переходе к изучению
сферического зеркала преподаватель замечает, что одно плоское
зеркало позволяет изменять только направление лучей. Если необ-
ходимо изменить также и освещенность предмета, т. е. направить
на него больший поток световой энергии, то этой цели можно до-
стигнуть при помощи ряда плоских зеркал, поставленных после-
довательно под углом друг к другу, или, что лучше, при помощи
одного зеркала с кривой поверхностью.
При помощи оптической шайбы или любого сферического зеркала
преподаватель дает экспериментальные ответы на следующий ряд
вопросов (поясняя попутно термины).
1) Какое действие оказывает вогнутое зеркало на ход лучей,
параллельных главной оптической оси? (Объясняется значение сло-
ва фокус; это латинское слово означает «очаг»); на дополнительном
опыте показывается зажигание бумаги или дерева в фокусе зеркала.
2) На каком расстоянии от зеркала лежит главный фокус? (От-
вет получают при помощи опыта и геометрического чертежа).
3) Какое действие оказывает сферическое вогнутое зеркало на
лучи, выходящие из светящейся точки, лежащей за центром
зеркала?
4) Где соберутся лучи, отраженные от зеркала, если поместить
светящуюся точку в точке, через которую прошли отраженные лучи
в предыдущем опыте?
Попутно преподаватель демонстрирует учащимся изображения
от вогнутого сферического зеркала при разных расстояниях предме-
та от зеркала.
Формула для сферических зеркал не выводится.
В заключение приводятся технические примеры управления хо-
дом световых лучей и особенно подчеркивается важность его в обо-
ронном деле (прожектор).

Попутно с изложением вышеуказанного материала преподава-
тель рассказывает, что жрецы различных религий и разного рода
мистификаторы пользовались зеркалами для получения различных
фантастических изображений в дымном воздухе, чтобы внушить сво-
им приверженцам веру в привидения, в возможность сношений с
будто бы существующим загробным миром.
Показав изображение в дымном воздухе, преподаватель, опи-
раясь на закон природы, вскрывает лживость таких утверждений.
При прохождении темы «Отражение света» ставится фронталь-
ная лабораторная работа для наблюдения хода лучей при отраже-
нии.
Примечание. Построение изображений в зеркалах не
является обязательным, но желательно.
4) Преломление света. 1. Ученики по вопросам пре-
подавателя вспоминают, что происходит со световым лучом, падаю-
щим на границу двух сред, и каковы законы отражения. Препода-
ватель ставит темой урока «Явление преломления света».
Явление преломления можно изучать не на всяких поверхно-
стях, а только на границе таких тел, в которые может перейти све-
товой луч, т. е. прозрачных. Явление можно показать, бросая уз-
кий пучок лучей в слегка флюоресцирующую воду вдоль погружен-
ной вертикальной доски, окрашенной белой краской (рис. 271 учеб.)
Установив, что называется лучами падающими и преломленными и
углами падения и преломления, преподаватель, меняя угол паде-
ния, обращает внимание учащихся на то, в какой плоскости лежит
преломленный луч, и производит сравнение углов преломления и
падения: отражая луч от зеркала, расположенного на дне ванны
(рис. 271, б учеб.), показывает обратимость лучей и отличие перехо-
да луча из воды в воздух от перехода из воздуха в воду.
В первую очередь опять выясняется, в какой плоскости лежит
преломленный луч. Затем на основании опыта делается вывод, что
преломленный луч ближе к перпендикуляру, чем падающий, в
одних веществах, которые получают название оптически более
плотных, и дальше от перпендикуляра в веществах, оптически ме-
нее плотных. Следствие об обратимости луча должно быть особо
отмечено. Приводятся примеры пар тел, сравнительно более и ме-
нее плотных в оптическом отношении.
В конце урока показываются явления, объясняемые преломле-
нием: кажущийся излом палки, полуопущенной в воду; изменение
размера тени от стенок на дне сосуда при наливании воды; кажуще-
еся поднятие дна в резервуаре с водой и др. Учащиеся дают объяс-
нение наблюдаемым явлениям. На занятиях физического кружка
следует рассмотреть ход лучей через плоскопараллельную пластин-
ку и призму.
При разборе прохождения лучей через призму преподаватель
подчеркивает, что призма дает мнимое изображение предмета.
Преподаватель отмечает, что пластинка и в особенности призма
позволяют управлять ходом лучей.

5. Ход лучей через линзу. Демонстрируются
свойства сферических стекол. Проводятся демонстрации главного
фокуса двояковыпуклой и плоско-выпуклой линзы, оптического
центра (выходящий луч параллелен падающему) и изображений
при разных положениях предмета относительно линзы.
Надо показать зависимость главного фокусного расстояния от
толщины линзы и остановить внимание учащихся на том, как при
помощи выпуклой линзы можно получить пучок параллельных лу-
чей из пучка расходящихся лучей. Также надо показать, что вог-
нутая линза рассеивает как пучок параллельных лучей, падающих
на нее, так и пучок расходящихся лучей, почему ей и дают название
«рассеивающей» линзы. Демонстрации можно проводить с набором
линз, пуская лучи через задымленный воздух или заставляя их
скользить вдоль белого экрана. При наличии в физическом каби-
нете оптической шайбы с ней можно провести все необходимые
демонстрации.
Изучение проводится чисто качественно на демонстрациях.
Учащимся показывают, как следует производить построение получае-
мого при помощи линзы изображения.
При невозможности вычертить ход лучей для всех продемон-
стрированных случаев, желательно сделать чертежи для тех слу-
чаев, которые соответствуют ходу лучей в проекционном и фото-
графическом аппаратах.
При прохождении темы ставится лабораторная работа: наблю-
дение изображений, даваемых линзой.
Изученные явления кладутся в основу объяснения зрения и при-
лагаются к разбору многочисленных технических применений, к
устройству фотоаппарата, проекционного фонаря и, в частности, в
оборонной технике.
6. Понятие об устройстве глаза. Устройство
глаза демонстрируется учащимся на таблице или модели. Особенно
подчеркивается, что для ясного видения необходимо, чтобы изоб-
ражение предмета всегда попадало на сетчатую оболочку.
Процесс аккомодации следует показать на опыте. Один из воз-
можных опытов состоит в следующем.
Экран из промасленной бумаги или матового стекла, обращенный
к учащимся и изображающий собой сетчатую оболочку, помещается
на неизменном расстоянии от выпуклой линзы, изображающей хру-
сталик.
Перед «хрусталиком» ставится электрическая лампа или горящая
свеча на таком расстоянии, чтобы ее изображение падало на экран.
Затем предмет отодвигается (на заранее отмеченное место); изобра-
жение становится расплывчатым; прежняя линза заменяется дру-
гой (заранее подобранной), такой, чтобы на экране при неизменном
положении его получить опять отчетливое изображение. Сравни-
ваются кривизны обеих линз и делается соответствующий вывод.
Также следует продемонстрировать недостатки глаз — близору-
кость и дальнозоркость — и устранение их при помощи очков.

Моделью глаза может служить колба, наполненная водой, под-
крашенной флюоресцирующим веществом. Установка собирается
так, чтобы фокус лучей, параллельных главной оптической оси гла-
за, был внутри колбы (модель близорукого глаза) или за колбой
(модель дальнозоркого глаза). Затем присоединением заранее по-
добранных линз — вогнутой в первом случае и выпуклой во вто-
ром — главный фокус переводится на заднюю стенку колбы, что
может быть хорошо наблюдаемо благодаря флюоресценции.
37. Разложение белого света на цвета
Задачей темы является объяснение цвета тел при естественном
белом свете и при искусственном цветном освещении.
Преподаватель выясняет, приходилось ли учащимся наблюдать,
как'при освещении некоторых предметов солнечным, т. е. белым,
светом получается цветная окраска, например мыльного пузыря
(демонстрация). Учащиеся к этому примеру прибавляют и другие
случаи, например цветная окраска нефтяного пятна на поверхно-
сти воды, цветные лучи, идущие от грани зеркала, наконец, раду-
га, полевые цветы и т. д.
Возникает вопрос: чем объясняется различная окраска тел и
цвета радуги при освещении белым светом?
Чтобы понять возникновение естественных цветов и искусствен-
ных красок, надо познакомиться с составом белого света и свойст-
вами его составных частей.
Г. Состав белого света и свойства его
составных частей. Преподаватель рассказывает, что со-
став белого света впервые определил Ньютон в 1666 г. Обязательна
демонстрация явления: разложение белого света, пропущенного
через узкую щель, при помощи призмы.
Добавочный прибор — собирательное стекло для проектирова-
ния освещенной щели на экран. Экран должен быть поставлен
на таком расстоянии, чтобы на нем получилось изображение щели —
этим достигается отчетливость изображения. (В распоряжении
экспериментатора должен быть второй подвижной экран.)
Установка для демонстрации явления собирается перед учащи-
мися и схематически вычерчивается на доске с объяснением назна-
чения отдельных частей.
Во время опыта преподаватель обращает внимание учащихся на
то, что призма устанавливается своим преломляющим ребром па-
раллельно щели.
Преподаватель приступает к первому опыту. Учащиеся видят на
экране полученное при помощи линзы изображение щели (призмы
на пути лучей нет). Затем на пути лучей помещается призма. Уча-
щиеся устанавливают, что вместо светлого изображения щели на
экране получился последовательный ряд ее цветных изображений.
Совокупность цветных изображений освещенной белым светом
щели называется спектром.

Спектр состоит из многих цветных полос, цвета которых после-
довательно и незаметно переходят один в другой.
Основные цвета были указаны Ньютоном, именно: красный,
оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый.
Некоторые из промежуточных цветов носят составные назва-
ния: желто-зеленый, зелено-голубой и т. п.
Учащиеся устанавливают, какие лучи менее всего отклонились
от начального направления и какие более всего.
Преподаватель отмечает, что различное отклонение от перво-
начального направления есть признак различной преломляемости
цветных лучей, увеличивающейся от красного цвета к фиолетовому.
Учащиеся совместно с преподавателем устанавливают: белый
свет состоит из многих цветных лучей, обладающих различной, не-
прерывно изменяющейся преломляемостью.
Разложение белого света 'на цвета называется дисперсией света.
Таким образом проводят анализ белого света.
Надо обратить внимание учащихся, что разложение белого света
на цветные лучи происходит уже на первой грани призмы при пере-
ходе света из воздуха в стекло и что на второй грани при переходе
лучей из стекла в воздух расхождение лучей увеличивается вследст-
вие вторичного преломления.
2. Синтез белого света. Вывод о сложном составе
белого света может получить дальнейшее подтверждение, если воз-
можно будет составить из всех спектральных цветных лучей белый
свет.
Опыт. На пути спектральных лучей ставится цилиндрическое
стекло, образующие которого параллельны щели, и передвигается
до тех пор, пока на экране не получится белая полоса.
2- й вариант опыта: на пути спектральных лучей ставится сфе-
рическое собирательное стекло.
3- й вариант опыта: приводится на центробежной машине в бы-
строе вращение (более 10 об/сек) круг с нанесенными на него цвет-
ными секторами, так называемый круг Ньютона.
Вывод из опыта: при смешении всех спектральных лучей полу-
чается белый свет.
Составление белого света из всех цветных спектральных лучей
называется синтезом белого света.
Синтез белого света произвел впервые Ньютон в 1667 г.
38. Цвет тел и смешение красок
а) Сначала рассматривается вопрос о цвете прозрач-
ных тел. Преподаватель должен заготовить цветные стекла —
красное, зеленое и др. (хороши стекла для железнодорожных фона-
рей) или пластинки желатины, а также цветные растворы (медного
купороса, двухромовокислого калия, марганцовокислого калия в раз-
ных концентрациях, спиртовой вытяжки хлорофилла и др.).

Для цветных растворов надо иметь несколько узких сосудов с
плоскопараллельными гранями (можно изготовить самим).
Собирается установка, аналогичная установке для получения
спектра.
Порядок выполнения опыта такой: а) преподаватель показывает
при освещении белым светом цветное прозрачное тело; б) на экране
получает сплошной спектр; в) на пути лучей до или сзади призмы
ставит прозрачное цветное тело и отмечает, какие лучи сплошного
спектра поглощены и какие пропущены; г) осуществляет сложение
пропущенных лучей на экране при помощи цилиндрического стекла
и окраску полученной полоски (изображения щели) сравнивает с
цветом прозрачного тела.
Опыт повторяется с другими цветными стеклами и растворами.
Делается вывод: каждое цветное прозрачное тело часть цвет-
ных лучей из падающего на него белого света поглощает, а другие
лучи пропускает; цвет тела получается от сложения пропущенных
лучей.
б) Цвет непрозрачных тел. Преподаватель должен
заготовить набор полосок цветных материй или цветных бумаг и
набить их на раму параллельными полосками.
Получив на экране сплошной спектр, преподаватель устанавли-
вает в спектре раму так, чтобы полоски были параллельны длине
спектра, и улавливает на каждую цветную полоску весь спектр.
Вывод из опытов: непрозрачные цветные тела одну часть падаю-
щего на них белого света поглощают, другую отражают; их цвет
соответствует смеси отраженных лучей.
Зависит ли цвет тел от состава освещающего их света?
На экране получают спектр: в разные части его вводят цветные
непрозрачные и прозрачные тела и наблюдают изменения в их
цвете.
Вывод из опыта: цвет всех тел зависит от цвета освещающего их
источника света.
Это можно подтвердить различием в окраске материй, лиц и др.
при солнечном свете (утреннем, дневном, вечернем) и при различ-
ных искусственных источниках освещения, изменением окраски
тел при рассматривании их через цветные стекла.
в) Цвет смеси красок. Собирается установка для полу-
чения спектра. На пути лучей ставится одно прозрачное окрашенное
тело(стекло, раствор) и отмечаются пропущенные цветные лучи,
затем вносится второе окрашенное тело и отмечаются пропущен-
ные им лучи. Наконец, ставятся один за другим одновременно оба
тела и отмечаются пропущенные ими лучи.
Опыты повторяются в разных комбинациях.
Вывод из каждого опыта так же, как и из их совокупности: при
смешении красок пропускаются только те лучи, которые проходят
через каждую смешиваемую краску в отдельности; цвет смеси кра-
сок есть цвет смеси лучей, проходящих одновременно через все
смешиваемые краски.

Б. ВТОРАЯ СТУПЕНЬ
ИЗУЧЕНИЯ ПРЕДМЕТА ФИЗИКИ
1. МЕХАНИКА
39. Общие замечания по разделу «Механика».
Учащиеся вынесли из VI класса представление, что изменение
движения, т. е. изменение скорости или направления движения (пока
приходилось говорить о том и другом отдельно) какого-либо тела
происходит только при взаимодействии его с другими телами, при-
чем состояние движения у взаимодействующих тел изменяется од-
новременно.
Для обозначения причины изменения движения введено понятие
силы. Учащиеся знакомы с графическим изображением силы и ее
измерением по деформации тел.
В курсе физики VI—VII классов даны также понятия о работе
силы, об энергии тела и о преобразовании энергии, при которых
величина энергии остается неизменной.
В старших классах при изучении механического движения встают
новые задачи.
1. Расширить понятие о видах механического движения, рас-
смотрев движение прямолинейное равномерно-переменное, движение
равномерное по окружности и гармонические колебания.
2. Расширить понятие о скорости, введя понятие о мгновенной
скорости и раскрыв векторный характер скорости.
3. Ввести понятие о новой характеристике движения, ускорении,
и классифицировать различные виды движения на основе этого по-
нятия.
4. Объяснить законы динамики, установить понятие о массе,
уточнить понятие о силе и дать системы единиц для измерения
механических величин.
5. Рассмотреть правила сложения движений, уточнить поня-
тие об относительности движения и покоя и о невозможности аб-
солютного покоя.
6. Приложить основные законы динамики к случаям движения
под действием силы тяжести, движения по окружности и движения
под действием упругих сил.
7. Расширить понятие о работе силы, применив его к случаю
силы, действующей под углом к перемещению тела.

8. Дать математические выражения для кинетической и потен-
циальной энергии и показать численную зависимость между из-
менением энергии и произведенной работой.
9. Дать правила сложения и разложения сил и вывести усло-
вия равновесия сил на свободном теле; на теле, имеющем одну,
две, три закрепленные точки; на телах твердых, жидких и газах.
10. Разобрать законы гидроаэродинамики и выяснить роль
русских ученых и изобретателей в создании и развитии теории и
практики авиации.
11. Показать в историческом очерке, почему и как в XVII в.
были открыты основные законы механики; отметить те изменения,
которые произошли в понимании этих законов к нашему времени,,
и наметить пределы их применимости.
12. Дать диалектико-материалистическое толкование механи-
ческих понятий.
13. Использовать, как и раньше, данные о применении достиже-
ний науки в коммунистическом строительстве для воспитания чув-
ства гордости за свой народ и социалистическое Отечество.
Школьная механика должна опираться на основное положение
материализма — объективное существование материи, находящейся
в вечном движении; поэтому факты движения, а не покоя должны
быть выдвинуты на первое место.
Однако в начале изучения механики не следует увлекаться ки-
нематикой, так как при таком порядке изложения механики мысль
учащегося слишком долго удерживается на формальных признаках
движения без понимания способа изменения состояния движе-
ния тел.
Более цельное восприятие процесса движения происходит тогда,
когда описание вида движения сопровождается указанием взаимо-
действия тел, благодаря которому осуществляется тот или другой
вид движения. Такой метод изложения возможен лишь при более
раннем рассмотрении законов динамики. Раздел кинематики в но-
вейшей программе разделен на две крупные темы: равномерное дви-
жение и равномерно-переменное движение.
Глава V.
КИНЕМАТИКА.
40. Равномерное движение
1. Поурочное планирование темы. Для об-
легчения планирования темы можно предложить следующее при-
мерное распределение ее по урокам, которое не должно связывать
инициативу преподавателя в особенности в части распределения
упражнений.
План составлен в предположении, что учащиеся путем повторе-
ния легко могут вспомнить усвоенное в VII классе понятие о ско-

роста и связи между путем, скоростью и временем в равномерном
движении.
Наличие этого плана позволит в дальнейшем изложении курса
методики не разбирать последовательно отдельных уроков.
Примерное распределение частных тем по урокам.
1. Относительность движения и покоя. Уравнения равномерного
движения.
2. Скорость—вектор. Графики скорости и пути. Упражнения.
3. Решение задач.
4. Сложение путей и скоростей. Упражнения.
5. Разложение скоростей. Упражнения.
6. Понятие о поступательном и вращательном движениях. Уп-
ражнения.
7. Линейная скорость равномерного движения по окружности.
Упражнения.
8. Понятие о частоте оборотов в равномерном движении по ок-
ружности. Упражнения.
9. Устройство и действие счетчика оборотов.
10. Повторение, обобщение и упражнения по всей теме.
2. Относительность движения и покоя. На
вводном уроке, используя разнообразные примеры, преподаватель
устанавливает основные положения: движение есть форма существо-
вания материи; формы движения многообразны; простейшей фор-
мой движения является механическое движение, заключающееся в
перемещении одного тела относительно другого: следовательно,
существуют только относительное движение и относительный покой.
3. Виды движений. Законы равномерного
движения. Дальше разбираются известные учащимся примеры
различно движущихся тел (транспорт, эскалатор метро, отходящие
от станций и подходящие к ним поезда) и демонстрируются различ-
ные движения тел: движение по наклонной плоскости, вращение
шкива, движение шатуна паровой машины, колебание маятника.
На основе сопоставления различных видов движения производится
подразделение их на следующие группы: движения равномерные и
переменные,движения прямолинейные и криволинейные.Проводится
повторение законов простейшего вида движения — прямолинейного
и равномерного, известного учащимся из курса VII класса.
4. Скорость—вектор. Понятие о скорости прямолиней-
ного равномерного движения еще раз тщательно разъясняется и
дополняется выяснением векторного характера скорости.
Преподаватель приводит основание для признания векторного
характера скорости, сопоставляет понятия о векторной и скаляр-
ной величинах и предлагает учащимся привести примеры тех и
других величин.
5. Графики скорости и пути равномерного
движения. Следующий урок посвящается построению и изу-
чению графиков скорости и пути.

Уравнения равномерного движения выражаются не только сло-
весно и алгебраически, но и графически — вычерчиваются графики
скорости и пути.
По отношению к графику скорости преподаватель должен от-
метить, что по этому графику можно найти величину пройденного
пути, подчеркнув при этом, что пройденный путь только численно
равен площади, ограниченной осью абсцисс, графиком скорости и
ординатами начала и конца движения, но путь ни в каком случае
фактически не может совпадать с площадью.
Конец второго урока и ближайшие уроки посвящаются упраж-
нениям в решении задач на прямолинейное равномерное дви-
жение.
6. Сложение прямолинейных равномер-
ных движений. В жизни учащиеся имеют возможность на-
блюдать многочисленные случаи сложения путей и скоростей не-
скольких движений.
Учащиеся знают, например, что при движении лодки поперек
реки ее всегда сносит течением. В результате лодка движется под
углом к берегу. Учащиеся могут пронаблюдать за перемещением гру-
за, переносимого подъемным краном на стройках, при сообщении
ему движения по вертикальному направлению и по горизонталь-
ному.
Если человек идет по движущемуся эскалатору (в метро), то
он одновременно участвует в двух движениях.
Так возникает задача о сложении движений.
В начале изложения вопроса о сложении движений надо подчер-
кнуть, что тело всегда находится в некотором едином движении;
только для удобства изучения рассматривают это движение как со-
четание нескольких движений.
Пусть учащиеся представят себе, что пассажир идет по эскала-
тору московского метро. По отношению к контролеру, неподвиж-
но стоящему в начале эскалатора, этот пассажир находится в не-
котором едином движении. Но его движение может быть рассмотрено
как состоящее из двух: движения лестницы эскалатора относительно
контролера при неподвижном стоянии пассажира на ступеньке и из
движения пассажира по ступенькам эскалатора в предположении,
что сам эскалатор неподвижен.
1) На основании разобранных примеров надо сначала решить
задачу о сложении путей двух равномерных и прямоли-
нейных движений.
Перед теоретическим выводом следует показать сложение путей
по крайней мере на следующих опытах.
а) Вычерчивание пути сложного движения при помощи ли-
нейки.
В упрощенном виде можно равномерно перемещать по бумаге
острие карандаша вдоль катета прямоугольного треуголь-
ника, гипотенуза которого равномерно движется вдоль линейки
(рис. 27).

б) Наблюдение движения шарика, равномерно поднимающегося
вдоль образующей стеклянного цилиндра, при равномерном пере-
мещении самого цилиндра по горизонтали (рис. 28).
Опыты можно разнообразить тем, что цилиндр ставится не только
вертикально, но и наклонно под разными углами к горизонту.
Рис. 27
в) Наблюдение над подъемом груза на модели мостового подъем-
ного крана (по рисункам).
После демонстрации приводится теоретический вывод правила
сложения путей двух равномерных прямолинейных движений.
При разборе этого вопроса
надо еще раз остановить внима-
ние учащихся на относительно-
сти всякого движения.
2) Сложение скорос-
тей. Надо показать, что часть
чертежа, сделанного для сложе-
ния путей двух равномерных
прямолинейных движений, от-
носящаяся к путям, пройден-
ным за одну секунду, предста-
вит собой и сложение скорос-
тей.
Из рассуждения и чертежа
выводится правило параллело-
грамма для сложения скоростей.
Из этого общего правила надо
вывести правило сложения скоростей, направленных по одной
прямой в одинаковую и в противоположные стороны.
3) Разложение вектора скорости на со-
ставляющие. Переходя к вопросу о разложении скоростей,
надо на примерах показать практическое значение этой задачи. За-
тем на модели и на чертежах показывается неопределенность задачи
разложения вектора на две составляющие. Из этого разбора делается
вывод, что для определенности решения нужны добавочные усло-
вия. Рассматриваются два основных условия:
1. Заданы два направления составляющих;
2. Заданы величина и направление одной составляющей ско-
рости.
Изложение темы сопровождается решением задач.
Рис. 28

7. Поступательное и вращательное дви-
жения тела.В предыдущих темах учения о равномерном дви-
жении в явной или неявной форме рассматривалось движение от-
дельной точки. Возникает вопрос о движении тела, состоящего из
множества точек. Рассматриваются два вида движения тел: поступа-
тельное и вращательное. Изучение обоих видов движения следует
провести на одном уроке, так как их противопоставление приводит
к лучшему усвоению учебного материала.
Сначала преподаватель показывает, что тело, например линей-
ка, может двигаться так, что разные точки его описывают разные
траектории. Но среди этих различных движений может встретиться
и такое, при котором траектории всех точек будут одинаковыми
кривыми или прямыми линиями.
Изобразив на чертеже (рис. 6, учеб. ч. 1) несколько случаев
поступательного движения, преподаватель дает определение посту-
пательного движения.
Затем учащиеся под руководством и с помощью преподавателя
приводят примеры поступательного движения (если можно, с по-
казом): движение поршня в цилиндре паровой машины, движение
гвоздя, забиваемого в доску, движение напильника (приблизитель-
но) при опиловке плоскости, движение иглы в швейной машине,
движение по прямой дороге кузова машины (но не колес).
Преподаватель подчеркивает, что для равномерного поступа-
тельного движения тела имеют место те же законы, которые полу-
чены для равномерного движения точки.
Дальше, на примерах движения шкивов различных машин,
имеющихся в физическом кабинете, преподаватель показывает, что
этот вид движения по своим признакам отличается от поступатель-
ного движения. Следовательно, надо дать характеристику новому
виду движения. Назвав новый вид движения (вращательное дви-
жение), преподаватель на основе анализа показанных примеров дает
его определение.
Сопровождая объяснение чертежом, преподаватель подчерки-
вает, что вращательное движение чрезвычайно широко используется
в технике и встречается в природе (например, вращение Земли и
других планет вокруг оси). Технические примеры приводятся уча-
щимися.
8. Линейная скорость равномерного дви-
жения по окружности. В программе VIII класса ско-
рость криволинейного движения рассматривается лишь с одной сто-
роны — со стороны ее численного значения.
Но если установлено понятие о скорости как о векторе, то в
дальнейшем разрыв двух характеристик скорости—численной вели-
чины и направления—был бы нецелесообразным. Поэтому изложение
понятия о скорости в равномерном движении по окружности сле-
дует разбить на две части. В первой разобрать хотя бы только на
опытах вопрос о направлении скорости при движении по окруж-
ности, во второй — вопрос об ее величине.

Демонстрации для определения направления линейной скорости
при вращательном движении: на точильном круге искры в первый
момент направлены по касательной к окружности камня; капли
краски, пускаемые на поверхность быстро вращающегося волчка
(тяжелого диска, низко насаженного на ось), соскальзывая на бу-
магу, подставленную под ось волчка, прочерчивают на ней каса-
тельные к окружности волчка; пробковый шарик, приведенный в
быстрое вращение по окружности, при отпускании нити в разные
моменты во всех случаях продолжает свое движение в первый мо-
мент по касательной. Следовательно, линейная скорость точки,
движущейся по окружности, направлена по касательной к этой ок-
ружности.
Переходя к вопросу о величине линейной скорости равномер-
ного движения по окружности, преподаватель вводит понятие перио-
да вращения и, пользуясь знанием учащихся из уроков по матема-
тике формулы длины окружности, после ряда устных расчетов под-
водит учащихся к формуле v = -у-.
Упражнениями он закрепляет понимание и пользование фор-
мулой.
9. Частота вращения. На следующем уроке препода-
ватель знакомит учащихся с другой, помимо периода, характерис-
тикой вращательного движения — частотой вращения, обозначае-
мой буквой v (греческая буква — «ню»), устанавливает ее связь с
периодом вращения: v= ~, и дает выражение скорости через число
оборотов: v=2 T:V/?. На следующем уроке сообщает об устройстве
счетчика оборотов (тахометра) с показом его, приводит примеры
встречающихся в технике частот и закрепляет материал решением
задач.
Последний урок отводится на общее повторение, обобщение и
закрепление материала по теме.
41. Равномерно-переменное движение
1. План распределения частных тем по
урокам. Можно рекомендовать следующее примерное распреде-
ление материала по урокам.
1) Понятие о переменном движении. Скорости: средняя и мгно-
венная.
2) Понятие о среднем и истинном ускорении. Единицы ускоре-
ния. Упражнения.
3) Ускорение — вектор. Упражнения.
4) Понятие о равномерно-переменном движении. Ускорение рав-
номерно-переменного движения.
5) Зависимость скорости от времени в равномерно-переменном
движении. График скорости. Упражнения.

6) Зависимость пути равномерно-переменного движения от на-
чальной скорости, ускорения и времени.
7) Упражнения (в том числе вычисление скорости и пути при
движении без начальной скорости).
8) Упражнения (в том числе вычисление путей за последователь-
ные равные промежутки времени).
9) Упражнения.
10) Понятие о свободном падении тел и об ускорении свободного
падения.
11) Упражнения на свободное падение тел.
12) Лабораторная работа по проверке законов равномерно-уско-
ренного движения.
13) Движение тела, брошенного вертикально вверх.
14) Упражнения.
15) Повторение, обобщение, упражнения по теме.
На изучение каждого из перечисленных пунктов отводится
один урок.
2. Понятие о переменном движении и его
скорости. Изучение равномерно-переменного движения лучше
всего начать с понятия о переменном движении. Всякий учащийся,
из опыта своих собственных поездок хорошо знаком с переменным
движением (с движением с переменной скоростью). Для противо-
поставления равномерного и переменного движений следует пов-
торить опыты, показанные в VII классе: падение грузов с перегруз-
ком на машине Атвуда (или просто на блоке) и равномерное дви-
жение какого-либо грузика в масле, наполняющем трубку.
Из известных примеров переменного движения устанавливается
понятие о средней скорости.
Далее следует отметить, что скорости в разные мгновения или
в разных местах пути, например при прохождении поезда мимо раз-
личных километровых столбов, будут отличаться от средней и друг
от друга. Качественно это различие можно показать на машине Ат-
вуда (или на блоке), снимая перегрузок при помощи кольца в раз-
ных частях пути и наблюдая за движением тела после снятия пе-
регрузка.
Из этих наблюдений устанавливается, что переменное дви-
жение не может быть охарактеризовано одним значением скорости
в течение всего движения, и выясняется необходимость введения
понятия о скорости в данный момент времени или в данном месте
пути.
Во многих учебниках скорость в данный момент времени (мгно-
венная скорость) определяется как предел, к которому стремится
средняя скорость, вычисленная за промежуток времени, следующий
за данным моментом по мере приближения этого промежутка к
нулю.
Несмотря на точность такого определения, вряд ли возможно
его введение на первых же уроках VIII класса. Хотя преподаватель
физики может пользоваться методом пределов, но настоящий слу-

чай отличается тем, что он лишен наглядности. Первое знакомство
учащихся с понятием предела на этом примере представит значи-
тельную трудность. Поэтому приходится предпочесть иной путь фор-
мирования понятия о мгновенной скорости, менее точный, но более
наглядный.
Можно определить мгновенную скорость как та-
кую скорость, с которой двигалось бы тело, если бы, начиная с
данного мгновения или данного места пути, оно стало двигаться
равномерно.
Чтобы создать у учащихся наглядное представление о мгновен-
ной скорости переменного движения, можно предложить им пред-
ставить себе движение по двум параллельным рельсовым колеям
двух поездов: товарного равномерно и рядом пассажирского уско-
ренно, вначале с меньшей скоростью, чем товарный. При движении
рядом по двум колеям в одном направлении может наступить мгно-
вение, когда оба поезда будут двигаться одинаково. В этот момент
мгновенная скорость поезда, движущегося переменным движением,
будет равна скорости поезда, движущегося равномерно.
Надо проследить за тем, чтобы учащиеся хорошо различали
два понятия: промежуток времени и момент времени (или мгно-
вение).
3. Ускорение. После того как будет установлено, что в
переменном движении каждому мгновению соответствует своя ско-
рость, на следующем уроке можно будет показать, что в разных пе-
ременных движениях скорости со временем могут изменяться по-
разному. Отходящие от станции товарный, почтовый и скорый поезда
будут иметь через 5 секунд разные скорости. Все три движения —
переменные (ускоренные); во всех трех скорости меняются, но из-
менение скоростей происходит с разной быстротой.
Поэтому, чтобы различать переменные движения, вводят новую
величину, определяющую характер равномерно-ускоренного дви-
жения, которая называется ускорением.
Преподаватель дает определение: ускорение есть величина,
измеряемая изменением скорости в единицу времени.
Преподаватель устанавливает единицы ускорения:-^-, —^Ц,
затем обучает правильно произносить эти названия: сантиметр
{метр) в секунду, за секунду (или сантиметр, деленный на квадрат
секунды). Учащиеся должны хорошо усвоить, что ускорение —
вектор, что оно должно выражаться относительным числом и что
движение будет ускоренным, если ускорение выражается
положительным числом, и замедленным, если
ускорение выражается отрицательным числом.
Сначала на числовых примерах, затем в буквенном обозначении
преподаватель дает выражение среднего ускорения:

Введение понятий средней, мгновенной скорости и среднего ус-
корения с простыми упражнениями на расчеты займет примерно три
урока.
4. Равномерно-переменное движение. Пе-
реходя к следующей теме, преподаватель предлагает учащимся со-
образить, какое из прямолинейных переменных движений можно
было.бы считать простейшим. Вероятным будет ответ, что простей-
шим будет движение с постоянным ускорением. Отметив, что дви-
жение с постоянным ускорением так же редко встречается в приро-
де и технике, как и с постоянной скоростью, преподаватель сообща-
ет, что во многих случаях переменное движение может быть в пер-
вом приближении рассмотрено как движение с постоянным ускоре-
нием. Движение с постоянным ускорением называется равно-
мерно-переменным. Далее разъясняется, что из постоян-
ства ускорения вытекает одинаковость приращений величины ско-
рости в равные промежутки времени, какими бы ни были выбраны
эти равные промежутки времени, и дается второе (известное) опре-
деление равномерно-переменного движения (можно ограничиться
и одним из них).
5. Уравнение скорости. Из формулы ускорения
равномерно-переменного движения можно вывести уравнение ско-
рости: v=vo+at.
Далее разъясняется физический смысл формулы и подробно рас-
сматриваются графики скорости для разных случаев.
6. Уравнение пути. Уравнение пути выводится через
среднюю скорость. Но надо помнить, что для учащихся остается
необоснованным, почему средняя скорость равномерно-переменного
движения будет равна среднему арифметическому из начальной и
конечной скоростей. Если такой вопрос будет поставлен учащимися
(или если сам преподаватель найдет нужным это сделать), следует
дать вывод формулы пути по графику скорости посредством посте-
пенного перехода от ряда равномерных движений со скачкообразно
меняющимися скоростями к переменному движению, как это вид-
но из рисунка 29.
Какой бы вывод ни был применен, формулы скорости и пути
должны быть едиными для обоих видов равномерно-переменного
движения — ускоренного и замедленного.
Не рационально говорить о том, что ускорение выражается
относительным числом; а затем выражать его абсолютным числом,
вводя знак минус в уравнения замедленного движения: v=vo—at
и s=vot—^у, как это дается во многих учебниках.
В порядке упражнения учащиеся выводят из основных урав-
нений производные соотношения: v2=2as и s' : s" : s'"=l : 3 : 5...
На упражнениях вычерчивается также график пути равномерно-
ускоренного движения.
Изложение законов прямолинейного равномерно-переменного
движения сопровождается решением задач, содержащих конкрет-

ные случаи движений, которые приближенно могут быть приняты
за равномерно-переменные.
Если учащиеся к этому времени еще не приобретут умения ре-
шать полные квадратные уравнения, то преподаватель физики
согласует с преподавателем математики перенос на его уроки реше-
ние тех видов конкретных задач, которые приводят к решению пол-
ных квадратных уравнений и которые могут служить хорошими
упражнениями на решение полных квадратных уравнений.
Рис. 29
Все задачи на равномерно-переменное движение, которые сво-
дятся к решению неполных квадратных уравнений, рассматри-
ваются своевременно на уроках физики, так как учащиеся без осо-
бого труда поймут из объяснения преподавателя физики способ их
решения.
42. Свободное падение тел
1. Определение и законы свободного па-
дения. Конкретным примером равномерно-ускоренного движения,
при известных условиях осуществляющегося в природе, может
служить свободное падение тел.
Свободным падением называется движение тела под действием
только силы тяжести с начальной скоростью, равной нулю, вереде,
не оказывающей сопротивления движению.
Надо сообщить учащимся, что устранить сопротивление среды,
т. е. вещества, в котором происходит движение тела, можно только
в лабораторных условиях и то до некоторой, впрочем, очень зна-
чительной степени. Практически же при падении в воздухе с не-
больших высот тел не слишком малого веса и достаточно обтекаемой
формы сопротивление воздуха не,влияет на характер движения.

Изучение формы движения при свободном падении должно быть
проведено экспериментально.
Опыты, в зависимости от наличия приборов, могут быть произ-
ведены на различных установках, описанных в учебниках или во
II томе «Физического эксперимента в школе» (§24, 16).
2. Ускорение свободного падения. Для пол-
ноты изучения свободного падения разбирается вопрос: одинаково
или различно ускорение свободного падения в одном и том же месте
для тел разного веса.
Преподаватель выпускает из обеих рук с одной и той же высоты
два тела разного веса, например свинцовый и деревянный шарики,
и предлагает учащимся прислушиваться к ударам обоих тел о
стол. Если при повторных опытах учащиеся воспринимают одно-
временность ударов обоих тел о стол, то из этого факта они могут
вывести заключение, что ускорение свободного падения не зависит
от веса тела. Следует рассказать об опытах и теоретических рассуж-
дениях по этому вопросу знаменитого итальянского ученого Га-
лилея.
Но учащиеся в этом месте обыкновенно приводят свои бытовые
наблюдения, противоречащие предыдущему выводу. В самом деле»
развернутый лист бумаги и маленький шарик, даже одинакового
веса с бумагой, падают с одной и той же высоты за различное время.
Это противоречие необходимо преподавателю вскрыть, проде-
монстрировав влияние на движение сопротивления среды. Он по-
казывает падение двух одинаковых листов бумаги, одного в раз-
вернутом виде, другого — смятого в комок; показывает различие
во времени падения с одной и той же высоты двух одинаковых
стальных шариков, одного в воздухе, другого в трубке, напол-
ненной водой, и демонстрирует падение различных тел в трубке
Ньютона до выкачивания из нее воздуха и после выкачивания.
Преподаватель рассказывает учащимся, что из опытов, обнару-
живающих равномерно-ускоренное движение при свободном па-
дении, можно вычислить величину ускорения свободного падения;
приводит численные значения этой величины для разных мест Зем-
ли и отмечает, что в отличие от всех других ускорений ускорение
свободного падения принято обозначать латинской буквой g (про-
износится «ге»), от первой буквы латинского слова «gravitas» —
гравитас, что значит «тяжесть».
Для свободного падения без начальной скорости формулы
равномерного ускоренного движения принимают вид:
43. Движение тела, брошенное вертикально вверх
Чтобы еще отчетливее конкретизировать для учащихся сложение
скоростей, следует разобрать движение тела, брошенного вверх с
некоторой начальной скоростью vo.

Такое движение можно рассматривать как сложное движение,
состоящее из двух движений: первого — вверх по инерции (изучено
в курсе VII класса) с постоянной скоростью vo\ второго — вниз
(свободное падение со скоростью, пропорциональной времени).
В каждое мгновение векторы скоростей обоих слагаемых движений
направлены в прямо противоположные стороны, следовательно,
скорость сложного движения равна разности рассматриваемых ско-
ростей. Так как уменьшаемое — скорость движения по инерции —
величина постоянная, а вычитаемое — скорость свободного па-
дения — величина равномерно увеличивающаяся, то разность их —
скорость сложного движения — будет величиной равномерно убы-
вающей.
На основании такого рассуждения учащиеся могут прийти к
заключению, что движение брошенного вверх тела является равно-
мерно-замедленным. Чтобы дать учащимся представление об изме-
нении скорости брошенного вверх тела, можно предложить им со-
ставить следующую таблицу, заполняя ее сначала числовыми дан-
ными, а затем дав решение задачи в буквенном виде.
Время с момента
бросания
1 сек.
2 сек.
3 сек.
t сек.
Скорость движения
вверх по инерции
см
v°
сек
см
v°
сек
см
v°
сек
см
v°
сек
Скорость падения
см
g .1
сек
см
g .2
сек
см
g .3
сек
см
g t
сек
Скорость брошенного
вверх тела
см
в —
сек
Vl = V0 — g
v2 = t>o —2g
v з = v0—3g
vt = v0 —gt
Опираясь на эту таблицу, можно поставить вопрос о времени
подъема /под, т. е. о том времени, по прошествии которого скорость
поднявшегося вверх тела обращается в нуль (vo—gt=Q).
Дальше можно предложить учащимся вычислить высоту подъе-
ма, определить дальнейшее поведение тела, найти время падения
и конечную скорость падения и сравнить их со временем подъема и
начальной скорости бросания при условии отсутствия сопротивления
среды.
Лабораторная работа по теме проводится по описанию, данному
в учебнике или в специальном руководстве по лабораторным рабо-
там (Фрон. л. з.).

Глава VI.
ДИНАМИКА
44. Законы движения тел.
1. Общие замечания, а) Приступая к изложению этого
крупного и важного раздела механики, преподаватель должен дать
себе отчет, какие новые понятия он должен здесь обосновать или
углубить (инерция, масса, сила, импульс силы, количество движе-
ния); какие новые знания он должен сообщить (три закона динамики,
закон сохранения количества движения); какие умения он должен
закрепить (умение выделять в явлениях природы и технике законо-
мерности динамики и умение применять изученные законы к реше-
нию частных, конкретных задач на движение).
Преподаватель должен хорошо продумать значение этого раз-
дела механики в системе всего образования. Наряду с познава-
тельным значением раздел имеет большое методологи-
ческое значение. В динамике мы имеем яркий пример проявле-
ния великого закона диалектического материализма — единства
противоположностей — в виде 3-го закона динамики.
Здесь же закладывается понимание одного из основных законов
природы — закона сохранения (количества движения); раскры-
вается определение массы как меры инерции, имеющее большое
значение для материалистического понимания природы.
В дальнейшем, на примере развития понятия массы, можно
показать, что диалектический материализм не приписывает понятиям
и законам застывший, раз навсегда установившийся характер, но
рассматривает их в движении, в изменении, в зависимости от но-
вых открытий.
Чрезвычайно велико значение изучаемых законов для поли-
технического обучения, так как эти законы используются
решительно во всех областях техники.
В частности, разбирая использование реактивного движения в
технике (реактивные самолеты, межконтинентальные и космические
ракеты и т. д.), надо указать на достижения в этой области советской
техники и познакомить учащихся с деятельностью крупнейших рус-
ских ученых и инженеров, работавших в этой области. Тем самым
будет использована воспитательная сторона этой темы для
развития чувства патриотизма.
б) Законы движения тесно связаны между собой и по существу
представляют единое целое и в этом единстве они должны быть
изложены учащимся. Поэтому перед количественным изучением
второго и третьего законов все три закона должны быть суммарно
представлены учащимся в следующем обобщенном, качествен-
ном виде.
Тело само по себе сохраняет свою скорость неизменной. Изме-
нение скорости, т. е. ускорение, может быть получено данным те-
лом только под действием другого тела. Одностороннего действия в

природе не существует. При всяком изменении скорости одного те-
ла другим телом оба тела действуют друг на друга, взаимодействуют
между собой.
Вот эту связь всех законов динамики учащиеся должны хорошо
представлять себе.
При первом знакомстве с законами они могут быть даны учащимся
в упрощенной, не в ньютоновской формулировке; последняя может
быть введена с надлежащими разъяснениями в конце изучения или
при повторении.
в) Ньютоновское и современное опреде-
ление силы и массы. Законы Ньютона были в первый раз
опубликованы в 1687 г. в сочинении, озаглавленном «Математические
начала натуральной философии» (Philosophiae Naturalis Principia
Mathematical
Диалектико-материалистическая методология заставляет пере-
смотреть ньютоновскую трактовку основных механических понятий.
По Ньютону, «абсолютное, истинное, математическое время само
по себе и по самой своей сущности без всякого отношения к чему-
либо внешнему протекает равномерно и иначе называется длитель-
ностью. Абсолютное пространство по самой своей сущности без-
относительно к чему-либо внешнему остается всегда одинаковым и
неподвижным».
В философии диалектического материализма пространство и вре-
мя являются формами существования материи. Они неотделимы от
движения материи. Пространство и время являются абсолютными,
поскольку вечна и абсолютна движущаяся материя, но они не яв-
ляются метафизическими величинами, существующими независимо
от чего бы то ни было.
Так как философия диалектического материализма раскрывает,
что пространство есть форма существования материи, что сущест-
вует вечно движущаяся материя, то нет во вселенной неподвижной
точки, по отношению к которой могли бы существовать абсолютное
движение и абсолютный покой. Хотя движение материи существует
абсолютно, но каждое отдельное движение ее частей относительно.
Относителен и покой, причем он является частным случаем и необ-
ходимым моментом движения, при котором относительное положение
двух движущихся тел не меняется.
Далее, по Ньютону, абсолютное движение не может ни возник-
нуть, ни измениться иначе, как под действием сил, приложенных
непосредственно к самому движущемуся телу, тогда как мате-
риалистическая диалектика показывает, что движение есть вечное
состояние материи, не нуждающееся ни в каком возбудителе, ни
в каком внешнем первичном толчке.
Слово «масса» было впервые введено Ньютоном в первом оп-
ределении его книги: «Количество материи (масса) есть мера тако-
вой, устанавливаемая пропорционально плотности и объему ее».
В эпоху Ньютона плотность определялась не через массу, а как ве-
личина, пропорциональная весу.

В позднейшей методической литературе вплоть до настоящего
времени идет борьба между двумя основными определениями мас-
сы: масса — количество вещества (не в ньютоновском смысле) и
масса — мера инерции тела.
В дальнейших частях методики будет выясняться и применяться
понятие о массе как о мере инерции.
2. Примерное распределение тем по от-
дельным урокам.
1- й урок. Краткое историческое введение. Общий обзор содер-
жания законов движения. 1-й закон—закон инерции.
2- й урок. Обусловленность ускорения движения тела действием
на него другого тела.
3- й урок. Вывод второго закона динамики.
4- й урок. Введение понятия о массе.
5- й урок. Единицы массы. Способ измерения массы.
6- й урок. Выражение веса тела через его массу; обоснование
измерения массы на весах.
7- 10-й уроки. Системы единиц CGS и MKS и упражнения1.
11- й урок. Третий закон динамики.
12- й урок. Разбор конкретных случаев проявления 3-го закона.
13- й урок. Продолжение разбора случаев проявления 3-го
закона.
14- й урок. Количество движения и импульс силы.
15- й урок. Закон сохранения количества движения. Упражнения.
16- й урок. Демонстрации закона сохранения движения. Упраж-
нения.
17- й урок. Упражнения.
18- й урок. Реактивные двигатели.
19- 20-й уроки. Всемирное тяготение.
21—22-й уроки. Повторение, обобщение и углубление темы.
В дальнейшем изложении не отмечаются отдельные уроки.
3. Первый закон. Первый урок по этой главе препода-
ватель посвящает очерку об уровне производительных сил и техни-
ческих проблем в Европе XVII в., создавших потребность в обобще-
нии накопленных знаний по механике в виде законов механики. За-
тем он дает обобщенный обзор сущности законов динамики и после
этого переходит к повторению первого закона (из курса VII класса).
Необходимо разобрать многочисленные жизненные наблюдения
учащихся и повторить демонстрации разнообразных явлений, пока-
зывающие, что изменение скорости происходит только под действием
других тел.
Другой ряд опытов показывает, что с уменьшением действия
других тел, главным образом с уменьшением трения, скорость тела
сохраняется более продолжительное время.
1 Упражнения следует проводить и на других уроках.

Из разбора многочисленных наблюдений и опытов делается
предельный вывод, что тело само по себе (без воздействия внешних
тел) сохраняет свою скорость постоянной.
Свойство тел самих по себе сохранять имеющуюся у них в каж-
дый момент скорость называется инерцией.
Те же опыты позволяют сделать вывод и в другой форме: изме-
нение скорости любого тела вызывается действием на него других
тел. Иначе, причиной получаемого телом ускорения является сила.
Сила, как и ускорение,— вектор.
В формулировке свойства инерции нет необходимости говорить
раздельно о сохранении скорости и о сохранении направления
движения; оба признака охватываются словами «сохранение ско-
рости», так как учащиеся должны составить себе понятие о скорости
как о векторе.
Далее останавливается внимание учащихся на том, что закон
инерции экспериментально—наблюдением и опытом—доказывается
во всех его следствиях. Всем известна поразительная точность аст-
рономических предсказаний сроков наступления солнечных и лун-
ных затмений, рассчитываемых за несколько десятилетий, или даже
столетий вперед. Эти расчеты делаются с учетом инерции тел и сов-
падение с ними наблюдений служит подтверждением закона инер-
ции. Движение всех брошенных тел, движение пуль и снарядов
рассчитывается с учетом инерции тел и подтверждается опытом.
Подобное же совпадение теории и опыта и для других технических
расчетов служит широким подтверждением на практике этого
закона.
Особенно надо подчеркнуть (см. § 9, 3), что инерция вовсе не
обозначает стремления тела к покою. Инерция выражается в сох-
ранении того состояния движения, т. е. той скорости, с которой тело
движется в данный момент.
Надо так вести разбор, чтобы у учащихся не появилось мысли о
том, что инерция обнаруживается только тогда, когда данное тело
не находится под действием других тел. Этот частный случай поз-
воляет отчетливо вскрыть свойство инерции, но существует и про-
являет себя оно и при наличии действия других тел.
4. Второй закон. Обусловленность ускорения движения
тела действием на него другого тела, т. е. силы, вытекающая из
первого закона, служит подходом ко второму закону, который тем
самым становится в тесную связь с первым. Преподаватель обращает
внимание учащихся на то, что при действии силы всегда должны
быть налицо два тела; это обстоятельство позволит в дальнейшем
поставить вопрос о роли обоих тел в силовом взаимодействии и,
таким образом, подвести учащихся к третьему закону динамики.
Так будет установлено единство всех законов динамики, разделяе-
мых только для удобства их изучения и усвоения на три части.
Показав на предыдущем уроке на качественных опытах обус-
ловленность ускорения, получаемого одним телом, действием на
него другого тела, т. е. силы, преподаватель ставит перед учащими-

ся вопрос, существует ли какое-либо количественное соотношение
между действующей силой и сообщаемым телу ускорением.
Преподаватель сообщает, что исследованием этого вопроса за-
нимались Галилей и Ньютон, и результат этого исследова-
ния изложен в виде второго закона динамики.
Для экспериментального исследования зависимости между дей-
ствующей на тело силой и сообщаемым телу ускорением может
быть применена установка, изображенная на рисунке 30а.
Но прежде чем приступить к самому исследованию, необходимо
провести опробывание прибора и выполнить ряд предварительных
опытов. Во-первых, надо уравновесить силу трения при движении
исследуемого тела по плоскости. С этой целью подбирают такой
груз, прикрепляемый к шнуру, перекинутому через блок, чтобы
Рис. 30а
движение тела по плоскости было равномерным. Как убедить уча-
щихся, что достигнуто равномерное движение? Для этого достаточ-
но показать, что при соответственно подобранном грузе Р те-
ло проходит в измеряемые равные промежутки времени равные
пути. Во-вторых, надо показать, что при уравновешивании трения
грузом при всякой новой перегрузке движение тела станет равно-
мерно-ускоренным.
Для этого следует измерить пути slf s2, s3..., пройденные телом
при наличии перегрузки за один, два и т. д. равных промежутка
времени, и показать, что sx: s2 : s3=l : 4 : 9...
Переходя к решению основной задачи, преподаватель выясняет
с учащимися, что надо измерить, чтобы найти зависимость между
ускорением и силой.
Измерить силу тяги можно или динамометром или взвешиванием
того тела, которое своим весом создает тягу. Величина силы будет
выражена в весовых единицах (Г, кГ).
Учащиеся сообразят, что для измерения постоянного ускорения»
получаемого под действием постоянной силы, надо измерить путь,
пройденный в равномерно-ускоренном движении, и время движе-
ния, тогда из формулы пути можно вычислить ускорение а=-г

Наиболее трудная задача в подобных опытах — измерение про-
межутков времени, которые должны быть значительно меньше
секунды. Отсчет таких промежутков времени производится по чис-
лу колебаний упругой пластинки, отмечаемых чернилами на бу-
маге1.
Тяжелая деревянная тележка Т (рис. 30а) на колесах может
передвигаться вдоль деревянной доски при помощи горизонтальной
силы, создаваемой натяжением шнура от груза весом Р, подвешен-
ного к свободному концу шнура, перекинутого через блок Б.
В зажиме укреплена упругая пластинка С. Можно подобрать такую
пластинку, чтобы она совершала 10 колебаний в секунду; тогда про-
должительность каждого колебания составит 0,1 секунды. На кон-
це пластинки укрепляется тонкая кисточка /С, смачиваемая черни-
лами, а к тележке пришпиливается бумажная полоска, которой
касается кисточка. При одновременном движении тележки и коле-
баниях пластинки кончик кисточки вычерчивает на бумаге волни-
стую линию (рис. 306, движение ускоренное).
Рис. 306
При указанном выше выборе пластинки время продвижения те-
лежки на 10 волн синусоиды составит секунду, на 5 волн синусои-
ды —0,5 секунды. Сначала подбирается такой груз, чтобы тележка
двигалась равномерно. Равномерное движение будет указывать на
то, что сила тяги уравновешивает силу трения, и тележка от легко-
го толчка двигается по инерции. Затем прикрепляют к шнуру по
очереди грузы в 5, 10, 15 Г, пускают в ход одновременно пластинку
и тележку и измеряют по прямой, проведенной вдоль синусоиды,
путь, пройденный тележкой за 1 секунду (на протяжении 10 волн
синусоиды) или за 2 секунды (на протяжении 20 волн синусоиды)
и т. д.
По формуле пути равномерно-ускоренного движения можно для
каждой нагрузки вычислить ускорение а.
Для ориентировки читателя в том, что может дать опыт в опи-
санной установке, приведем результаты одного из подобных опы-
тов, в котором вес самой тележки был равен 1700 Г.
Сравнивая по строкам числа первого и последнего столбцов
таблицы, можно показать учащимся, что ускорение, полученное
телом благодаря действию силы, прямо пропорционально силе.
1 Или отсчетом промежутков времени между падением капель из капель-
ницы.

Движущая сила
(в граммах)1
Время (в секундах)
Расстояние в
сантиметрах
Ускорение (в см/сек1)
5
3
12,60
2,80
10
2
11,20
5,60
15
2
16,70
8,35
20
1.5
12,64
11,24
30
1,5
18,90
16,80
Обозначая силы по порядку через F1,F2,F3,... F и ускорения
через а1, а2, а3, а, можно установить, что отношения ^ = — =
=— = ...= — для одного и того же тела оказываются равными. Ка-
кими бы силами ни действовать на данное тело, каждая из них
сообщит такое ускорение, что отношения силы к ускорению оста-
ются неизменными, т. е. полученное ускорение прямо пропорцио-
нально действующей силе.
5. Понятие о массе тела. Если повторять вышеописанные
опыты с различными тележками или с одной и той же тележкой,
но при различных нагрузках ее, то из опытов можно установить,
что, во-первых, в каждом случае отношение силы к сообщаемому ею
ускорению будет постоянным; во-вторых, для различных тел эти
отношения будут различными.
Постоянство отношения — показывает, что оно не случайно, а
связано с самой природой тела. Следовательно, такое постоянное
отношение может быть принято за новую механическую характе-
ристику тела. Для первого опыта это отношение (в избранных еди-
ницах) равно примерно 1,8, во втором опыте для более тяжелого те-
ла при той же действующей силе оно стало равным приблизи-
тельно 2,4.
Какое физическое толкование можно дать постоянству этого
отношения? Учащиеся на протяжении предшествующего курса не
раз встречались с тем объективным фактом, что постоянство отно-
шения двух физических характеристик тела в каком-либо явлении
вскрывает его новое качество. Так, постоянство отношения веса и
объема тела из какого-либо вещества обнаруживает новое качество
вещества, отличное в отдельности и от объема и от веса,— его
удельный вес; постоянство отношения напряжения на проводнике
к силе проходящего по нему тока привело к обнаружению качества
проводника, получившего название «сопротивление», и дало способ
измерения его.
С каким же свойством тела связана эта новая физическая ве-
личина?
1 Натяжение шнура, движущее тележку, не в точности равно весу пада-
ющего груза. В этом заключается принципиальный недостаток этого опыта,
но практически, как показывают данные, это не отражается существенно
на опыте.

Учащиеся видят, что в первом опыте под действием некоторой си-
лы тело получило большее ускорение, чем под действием той же силы
другое тело во втором опыте. Оба тела инертны, т. е. сами по себе
сохраняют свое состояние движения. Но первое тело за 1 секунду
изменило свою начальную скорость на большую величину, чем
второе. Можно заключить из этого, что величина инерции первого
тела меньше величины инерции второго.
Таким образом, обнаруженное качество тел, состоящее в постоян-
стве отношения силы к ускорению, связано с его инерцией; оно мо-
жет быть принято за меру инерции тела.
В науке величину инерции каждого тела называют массой
тела.
Следовательно, массе тела можно дать определение: масса тела
есть мера инерции его.
Величина массы может быть обозначена, как и всякая другая
физическая величина, особой буквой. Принято обозначать ее бук-
вой т1. Тогда выведенное из опыта соотношение может быть вы-
ражено в зависимости от выбора единиц следующим образом: -~=т.
Отсюда может быть выведено соотношение: F=ma. Это соотношение
представляет собой одно из выражений второго закона динамики,
но не в ньютоновской форме.
Произведенный опыт позволил обосновать понятие о массе,
и в то же время дал способ ее измерения через действующую силу и
сообщенное ускорение. Но этот способ для быстрого измерения мас-
сы оказывается очень громоздким.
В этом месте урока следует сообщить учащимся другой способ
измерения массы — через взвешивание, предупредив их, что обосно-
вание такого способа измерения массы будет дано через не-
сколько уроков.
Для измерения величины надо установить единицу изме-
рения.
По международному соглашению за единицу массы принимается
масса тела, изготовленного из Сплава платины и иридия и храня-
щегося в Палате мер и весов возле Парижа. Эта единица названа:
1 килограмм (1 кг).
При измерении массы взвешиванием ее величина, как будет по-
казано позже, выражается столькими килограммами, скольким
килограммам равен вес тела.
Ученикам дается указание, что для отличия единиц массы от
единиц веса при совпадении их наименований, единицы массы обоз-
начаются малыми буквами: г, кг, /я, а единицы веса большими бук-
вами: Г, кГу Т.
1 К сожалению, для обозначения массы применяется та же буква, кото-
рой нами было обозначено в калориметрии количество вещества, хотя эти
величины по существу различны, но они могут быть выражены одна при
помощи другой.

Вместо описанного здесь опыта можно воспользоваться подоб-
ным же по замыслу прибором, описанным в Элем. учеб.
Если в распоряжении преподавателя не будет описанных при-
боров, то подвести к понятию о существовании величины, назы-
ваемой массой, можно при помощи следующего общеизвестного
опыта. К раме подвешивается несколько шаров разного размера
(лучше из одного материала, чтобы исключить влияние различной
упругости). К ним прикасается без давления укрепленная на сталь-
ной полосе доска. Доска отводится в сторону, отпускается, упру-
гостью полосы доска приводится в движение и ударяет по шарам с
одинаковой силой.
Различные шары за одно и то же время отклоняются на разные
расстояния. Из опыта делается вывод: хотя все тела инертны, но
у разных тел их инерция обнаруживается в разной мере. Следо-
вательно, разные тела можно различать и сравнивать по мере их
инерции. Эта мера инерции получает название массы.
Надо обратить внимание учащихся на следующее важное значе-
ние второго закона.
Пока они пользовались весовыми единицами силы и единицами
ускорения -^j, или —Второй закон дал возможность
ввести понятие о массе и показать, как можно составить представ-
ление о ее величине.
Если в формуле F=ma масса измерена независимо, то прежние
единицы измерения для силы или ускорения уже не годятся. Надо
для какой-либо из этих величин установить новую единицу. Уча-
щимся сообщается, что выбор новой единицы сделан для силы. При
независимом выборе единицы массы второй закон служит для опре-
деления силы по массе и ускорению.
Здесь следует дать определение дины, чтобы иметь возмож-
ность на упражнениях закрепить понятие массы и упрочить пони-
мание зависимости между массой тела, ускорением и действующей
на него силой.
Во время упражнений надо особо остановиться на зависимости
двух величин при постоянстве третьей, т. е. разобрать случаи:
Ft : F2 = ах : а2\ Fx : F2 = т1 : т2\ аг : а2 = т2 : т1.
Надо устранить такое понимание инерции у учащихся, будто
инерция тела (или его масса) оказывает сопротивление силе. Как
бы ни была мала сила, она всегда сообщит ускорение свободному
телу, но это ускорение будет пропорционально действующей
силе.
6. Выражение веса тела через его массу.
После изложения второго закона Ньютона, преподаватель приме-
няет его к случаю действия силы тяжести. Раньше учащиеся ус-
воили, что под действием силы тяжести все тела в одном и том же
месте получают одинаковое ускорение. По второму закону динамики
действующая сила, т. е. вес тела Р, выразится через массу тела т
и сообщаемое ему ускорение g следующим образом: P=mg.

Надо уже в этом месте изложения остановить внимание учащих-
ся на разграничении понятий веса и массы тела.
7. Измерение массы на весах. На том же уроке
преподаватель получает возможность обосновать измерение массы
тела взвешиванием.
Преподаватель напоминает учащимся известное им положение,
что измерить какую-либо величину — значит сравнить ее с одно-
родной величиной, принятой за единицу измерения.
Измерить массу т — значит сравнить ее с единицей массы.
Пусть при помощи взвешивания найдено, что вес первого тела
P1==m1g, а второго P^rti^g.
Из сравнения весов получаем:
Р\_ = mz = m1.
т. е. массы двух тел относятся, как их веса.
Так как вес единицы массы принят за единицу веса, то масса
каждого тела содержит столько единиц массы, скольким весовым
единицам (в метрических мерах) равен его вес.
После этого разбора учащиеся должны знать, что весы — при-'
бор, предназначенный для измерения массы, и что масса тела может
быть определена взвешиванием.
8. Третий закон. Завершая разбор второго закона Нью-
тона преподаватель подчеркивает, что остается невыясненным воп-
рос о физическом источнике изменения скорости движения рассмат-
риваемого тела. Ответ на этот вопрос должен дать третий закон.
Вновь напомнив проделанные опыты и известные случаи изме-
нения скорости движения данного тела, преподаватель закрепляет
в сознании учащихся положение, что изменение скорости движения
данного тела всегда происходит через взаимодействие с другим
телом.
Ставится следующий вопрос: происходит ли какое-либо изме-
нение с телом, если благодаря его воздействию изменилась скорость
другого тела? Для ответа на этот вопрос проделывается опыт с
доской (использованной для выяснения понятия о массе), один раз
доска движется без ударов о шары, другой раз — ударяясь о них.
Можно также показать удар подвешенного движущегося костя-
ного шара о другой такой же подвешенный неподвижный или движу-
щийся в противоположную сторону шар, или проделать другие по-
добные опыты. Из наблюдений устанавливается, что при взаимодей-
ствии тел происходит одновременное изменение скоростей движения
обоих взаимодействующих тел в противоположных направлениях.
Но если изменяются скорости обоих тел, значит при взаимодей-
ствии тела приобретают ускорения и на каждое из взаимодействую-
щих тел действует сила.
Великая заслуга Ньютона заключается в открытии им за-
кона, что оба тела одновременно действуют друг на друга с силами»
равными по величине и противоположно направленными.

Этот закон Ньютон назвал третьим законом динамики. Его также
следует сначала тщательно разъяснить, прежде чем давать ньюто-
новскую формулировку.
Надо отметить, что в третьем законе отражен великий принцип
диалектики природы — единство противоположностей.
Третий закон должен быть продемонстрирован на ряде опытов
качественных и количественных, описанных в учебниках. В качестве
количественного примера следует привести закон Архимеда: сила,
с которой жидкость действует на погруженное в нее тело, равна силе
действия тела на жидкость.
Третий закон трудно усваивается учащимися и вызывает постоян-
ные недоумения. Учащиеся думают, что если между двумя телами
действуют равные и противоположные силы, то движение этих тел
невозможно ни в каком случае. Если шар, лежащий на руке,
действует на руку с такой же силой, с какой рука действует на шар,
то учащиеся не сразу понимают, как же может происходить подъем
шара рукой. Надо разъяснить учащимся, что подъем шара произво-
дится силой натяжения мускула, действующей на руку вверх. Если
эта сила больше веса шара, тогда шар поднимается. Сила действия
руки на шар и сила действия шара на руку при этом в любой мо-
мент равны между собой.
Такое же недоразумение вызывает и движение телеги лошадью.
Лошадь и постромки действуют друг на друга с равными, но
противоположно направленными силами. Натяжения постромок,
действующие и на лошадь и на телегу, всегда одинаковы и для ло-
шади и для телеги. Силы же трения, действующие со стороны земли
на лошадь и телегу, могут быть различны. Чтобы лошадь и телега
получали ускорение вперед, необходимо, чтобы сила трения копыт
лошади о поверхность дороги была больше, чем сила трения,
действующая со стороны земли на телегу.
Притянувшиеся друг к другу положенные на пробки в воде маг-
нит и кусок железа, которые дальше уже не движутся, дают по-
вод преподавателю отметить, что силы взаимодействия двух тел,
т. е. внутренние силы системы, не сообщают ей поступа-
тельного движения. Подтвердить эту мысль преподаватель может
известным опытом со сжатой и отпущенной пружиной, один
раз свободно подвешенной, другой раз упирающейся одним концом
в раму.
К этому опыту можно присоединить опыт с заводным паровозом.
Если паровоз подвесить, то все его части приводятся в движение,
но весь паровоз не имеет поступательного движения. Если поста-
вить заведенный паровоз на внешнее по отношению к частям па-
ровоза тело — на стол, то он покатится по нему.
По отношению к каждому из подобных наблюдений надо под-
черкивать значение третьего тела.
Необходимо укрепить в мысли учащихся, что силы взаимодей-
ствия двух тел приложены одна к одному телу, другая — к другому.
Поэтому нельзя и ставить задачи о нахождении равнодействую-

щей двух сил взаимодействия тел, так как они приложены к раз-
ным телам. Только в том случае, когда оба тела рассматриваются
как одно целое по отношению к другим телам, возможно сложение
этих сил, дающих равнодействующую, равную нулю, отчего и не
происходит поступательного движения системы.
Необходимо разобрать различные случаи использования сил
при взаимодействии тел в технике, в частности, рассказать о ра-
кетном двигателе и об его изобретателе К. Э. Циолковском и уже
здесь отметить запуски искусственных спутников Земли и косми-
ческих ракет и оценить их значение.
В заключение разбора следует привести точную формулировку
законов Ньютона.
По отношению к первой формулировке третьего закона: «всяко-
му действию всегда есть равное противодействие», следует разъяс-
нить, что здесь под словом «противодействие» не следует понимать
какое-то сопротивление. Основная мысль закона та, что всегда
в природе одновременно возникают два действия: первого тела на
второе и второго на первое; что не может быть и речи о возникнове-
нии только одной силы; что при своем взаимодействии оба тела
действуют друг на друга с одинаковыми и противоположно направ-
ленными силами. Одно тело действует в одном направлении, другое —
с равной силой в противоположную сторону.
На второй ступени изучения физики желательно дать понятие о
том, что масса тела, которая принималась Ньютоном за величину,
постоянную во всех решительно случаях, может считаться постоян-
ной только для тех случаев, когда тело движется со скоростями,
много меньшими скорости света. При скоростях же, приближаю-
щихся по своей величине к скорости света, масса тела изменяется
одновременно с изменением скорости, т. е. обнаруживается зави-
симость массы от скорости.
По этому поводу в конце курса, при повторении, можно коснуть-
ся вопроса о пределах применимости галилеево-ньютоновской ме-
ханики, постоянно подчеркивая, что последняя сохраняет свое
значение во всех наших технических расчетах, а также и во многих
астрономических.
9. Количество движения и импульс силы.
Часть следующих уроков по теме динамики преподаватель посвя-
щает разбору следствий из законов динамики.
Один из этих уроков он уделяет введению новых понятий: им-
пульса силы и количества движения.
Предложив учащимся вспомнить, что ускорение измеряется из-
менением скорости в одну секунду, именно а= v~V{t, преподава-
тель преобразовывает данное ранее выражение 2-го закона F=ma
в следующее: Ft=mv—mvo. Он дает название величине Ft — им-
пульс силы, величине mv — количество движе-
ния и знакомит учащихся с ньютоновской формулировкой 2-го
закона, не требуя обязательного ее заучивания.

Далее он останавливает внимание учащихся на том, что новые
величины —Ft и mv — имеют вполне определенный физический
смысл.
Обращаясь сначала к величине Ft, преподаватель вместе с уча-
щимися подбирает много примеров, иллюстрирующих, что действие
одного тела на другое зависит не только от величины силы, но и
от времени ее действия.
Во многих случаях сила быстро меняет свою величину или дей-
ствует очень короткое время, например при ударе по мячу рукой
или рокеткой. В таких случаях часто важно знать не величину
ускорения, а конечную скорость, приобретенную телом. Поэтому
результат действия непостоянных по величине или кратковремен-
ных сил удобно определять по вышеприведенной формуле.
Так как результат действия силы зависит как от величины
силы, так и от времени ее действия, то для характеристики этого
действия и вводится новая величина, зависящая от величины силы
и времени ее действия и выражаемая простейшим образом через их
произведение. Таким образом, величина Ft — не математический
символ, а физическая величина, получившая название «импульс
силы».
На том же уроке преподаватель может успеть показать уча-
щимся, что и выражение mv имеет физический смысл.
Как видно из выведенной выше формулы, импульс силы изме-
няет именно величину mv, следовательно, это величина не просто
математическое выражение, а важная физическая величина, на-
зываемая «количеством движения».
10. Закон сохранения количества дви-
жения. На следующем уроке преподаватель выражает 3-й закон
динамики при помощи вновь введенных величин. Рассматривается
случай взаимодействия двух тел, массы которых тх и тъ; до нача-
ла взаимодействия тела имели начальные скорости v'0 и v"0\ после
взаимодействия они получили скорости х/ и v".
При взаимодействии импульсы сил, действующих на каждое
тело, по 3-му закону равны по величине, противоположны по на-
правлению:
Fit = —F2t
Отсюда:
т± vr — тх v'0 — — (т2 v" — m2v"0),
или
тг v' + т2 v" = тг v\ + т2 v"0.
Правая часть равенства представляет собой сумму количеств
движения обоих тел перед взаимодействием, левая — сумму коли-
честв движения тех же тел в результате взаимодействия. Само ра-
венство выражает закон природы: при взаимодействии двух тел
общее количество движения их остается неизменным.
Это — один из законов сохранения.

Преподаватель прослеживает на многих технических установках
использование закона в этой форме и предлагает учащимся много-
численные задачи на него.
В случае затруднительности для учащихся решения вопроса
в общем виде следует начать с разбора конкретных частных случаев.
В числе следствий из 3-го закона преподаватель особенно об-
стоятельно останавливается на реактивном движении и на
использовании его в различных областях техники, в частности для
построения реактивного двигателя1.
После ряда уроков, уделяемых упражнениям, преподаватель
переходит к изложению последней темы этого раздела (два урока).
45. Закон всемирного тяготения
В качестве введения к теме может служить краткий рассказ об
истории открытия закона Ньютоном. Но вывода закона тяготения
из законов Кеплера давать не следует; он может быть сообщен на
уроках астрономии.
Основной частью изложения должно быть экспериментальное
обоснование закона тяготения в опытах Кавендиша или Жоли.
В формулу для силы всемирного тяготения входит множитель,
называемый гравитационной постоянной и обозначаемый буквой /:
р _ ftnmi
Надо разъяснить учащимся, что поскольку для величин F, m, г
установлены единицы в разных системах, то / не может быть прирав-
нена единице.
В системе CGS множитель / имеет значение 1500о000 •
Из равенства /= видно, что этот множитель имеет наиме-
нование 5 или г-.
При таком значении множителя две массы по 1 г каждая, нахо-
дясь на расстоянии 1 см друг от друга, притягиваются с силой,
равной 15 000 000 дины.
Заканчивается тема разбором вопроса об изменении силы тя-
жести с изменением высоты поднятия тела над Землей или с изме-
нением географической широты.
В качестве одного из следствий закона тяготения и в то же
время доказательств его наличия надо рассмотреть явления при-
лива и отлива. При этом можно рассказать о попытках использо-
вания человечеством энергии приливов.
Хотя в разделе о круговом движении рассматривается задача
о величине горизонтальной скорости бросания тела, позволяющей
1 При прохождении темы надо использовать кинофильм: законы дина-
мики.

ему стать спутником Земли в безвоздушном пространстве,но ввиду
интереса учащихся к этому вопросу, следует рассказать о косми-
ческих скоростях подробнее, чем это было сделано раньше.
Последние два урока рекомендуется посвятить упражнениям,
способствующим повторению, обобщению и углублению материала
этого обширного раздела программы.
Для чтения учащимся можно рекомендовать:
Я. И. Перельман, Занимательная физика, кн. II, изд. 15-ое
ГТТИ, М.—Л., 1949, гл. IV, V.
Глава VII.
РАБОТА, МОЩНОСТЬ, ЭНЕРГИЯ
46. Целевая установка раздела
Одна из задач преподавания физики в IX классе, как уже ска-
зано во введении, — обобщить понятие о работе на случай сил, на-
правленных под углом к перемещению, дать формулы кинетиче-
ской и потенциальной энергии, вывести закон сохранения энергии
для различных превращений ее в механических процессах.
1. Примерное распределение частных тем
по отдельным урокам
1- й урок. Повторение понятия о работе и обобщение его.
2- й урок. Вывод единиц работы в системах COS и технической.
Упражнения.
3- й урок. Вывод соотношения между единицами работы в раз-
личных системах и решение задач.
4- й урок. Повторение понятия о мощности, вывод единиц ее из-
мерения и решение задач.
5- й урок. Упражнения.
6- й урок. Повторение и углубление понятия об энергии, вывод
соотношения между изменением энергии и совершен-
ной работой, анализ этого соотношения и решение
задач.
7—8-й
уроки,
Опрос и упражнения по пройденному материалу, раз-
бор понятия о потенциальной энергии, решение число-
вого примера на изменение энергии брошенного вверх
и свободно падающего тела; вывод закона сохранения
энергии для случая брошенного вверх и падающего
тела; демонстрация взаимных переходов механических
форм энергии.
9—10-й Разбор путем решения задач вопроса об ударе шаров,
уроки.
11—12-й уроки посвящаются упражнениям, обобщению и
углублению учебного материала темы.

47. Понятие о работе
К первому уроку темы преподаватель дает задание учащимся
повторить сведения о работе, приобретенные в VI классе. Дальше
он углубляет понятие работы, придерживаясь примерно следую-
щего изложения.
Всякое движение тел в естественных или технических условиях
встречает сопротивление среды и сопровождается трением, возник-
новением теплоты от трения, следовательно, изменением формы
движения. Скорость, которую тело получает от удара, толчка, рас-
ширения газа при вспышке взрывчатого вещества, уменьшается, так
как тело вследствие сопротивления среды и трения расходует ме-
ханическую энергию на приведение в движение частиц среды или
трущегося о него тела. Если скорость поддерживается постоянной
(или даже увеличивается), то на движущееся тело должно непре-
рывно действовать другое тело — двигатель (сила тяжести, тепло-
вой, электрический двигатель и др.).
Для изучения и более удобного описания подобных случаев
недостаточно ранее введенных величин, поэтому вводится новая
механическая величина — работа.
Поднимая груз на высоту, перемещая его горизонтально или
наклонно к горизонту, обрабатывая какие-либо материалы любым
орудием, человек совершает работу. При равномерном перемещении
пилы по бревну рабочий прилагает силу, необходимую для разру-
шения волокон дерева, и перемещает точку приложения силы
на некоторое расстояние.
Надо остановить внимание учащихся на тех двух признаках,
которыми характеризуется работа.
Каждый рабочий-пильщик оценивает свою работу в зависимости
от прилагаемой силы (распиливает твердую или мягкую породу)
и от пути перемещения (толстое или тонкое бревно).
Из анализа работы пильщика и других случаев устанавливают-
ся необходимые признаки работы: наличие силы и перемещения
тела или отдельных частей его, совершаемого этой силой.
В физике понятие работы охватывает всякое перемещение одного
тела другим: работа силы тяги транспортных машин,работа подъем-
ников, копров, работа всех двигателей, приводящих в движение
инструменты станков или орудия по обработке почвы, и т. п.
Во всех случаях, когда совершается работа, движущееся тело
испытывает сопротивление, которое преодолевается прилагаемой к
телу движущей силой.
Исключением является движение тела в пустоте по направле-
нию, перпендикулярному к силе тяготения. В этом случае нет со-
противления среды и движущая сила изменяет только скорость те-
ла и сообщает ему ускорение.
После приведения примеров, когда движущая сила направлена
под углом к перемещению (тяга вагонетки лошадью, идущей па-
раллельно рельсовой колее, вес тела при скольжении по наклон-

ной плоскости, давление ветра под углом к перемещению парусного
судна и т. п.), преподаватель дает расширенное определение работы:
работа есть величина, измеряемая произведением перемещения на
проекцию силы на путь. Такое определение дается только при не-
возможности воспользоваться тригонометрическими функциями.
При пользовании ими работа определяется как величина, изме-
ряемая произведением силы на путь, пройденный точкой приложения
силы, и на косинус угла между направлением силы и направлением
движения.
Преподаватель должен помнить, что это выражение есть опреде-
ление и поэтому не подлежит доказательству. Разложение силы
на две составляющие — вдоль пути и перпендикулярно к нему —
может служить пояснением, но не доказательством данного опре-
деления.
Как следствие из определения работы вытекает, что сила, пер-
пендикулярная к перемещению, не производит работы. В качестве
примера можно рассмотреть работу силы тяжести при горизонталь-
ном перемещении тела (что уже было разобрано в VII классе),
а в дальнейшем — работу центростремительной силы при равномер-
ном движении по окружности.
Кроме разбора случая взаимной перпендикулярности силы и
возможного перемещения, надо остановиться на тех случаях, когда
угол между направлением силы и перемещения острый или тупой.
Расширив понятие о работе, преподаватель вводит единицу ра-
боты в системе CGS и устанавливает соотношение между эргом
и кГм.
48. Понятие о мощности
К 4-му уроку преподаватель дает задание учащимся повторить
сведения о мощности, полученные в VII классе. На уроке повторя-
ются примеры, рассмотренные в VII классе, и приводятся новые,
доказывающие, что для сравнения работ, производимых различны-
ми машинами, механизмами, а также животными, недостаточно
знания только совершенной работы без учета времени ее выпол-
нения. Для характеристики скорости выполнения работы вводится
новая величина, называемая мощностью. Даются: понятие о
мощности, словесные определения этой величины и единицы для
ее измерения в разных системах (включая киловатт), соотношения
между единицами разных систем, примеры мощностей различных
двигателей и установок. Все эти сведения закрепляются решением
задач на работу и мощность с включением в задачи материала пре-
дыдущих глав. Этой работе уделяется два урока.
49. Энергия
1. Понятие об энергии. После тщательного разбора
вопроса о работе естественно поставить вопрос о том механическом
состоянии тел, благодаря которому они могут совершать работу

над другими телами. Этому вопросу посвящается 3 (или 4) следую-
щих урока.
Рассматривая работу движущегося молота при заколачивании
гвоздя, работу движущейся «бабы» копра, работу пули и снаряда
при пробивании доски или брони, работу воды при вращении во-
дяных турбин, работу ветра на ветросиловой установке, работу
потока пара при вращении паровой турбины, работу падающей
гири или развертывающейся пружины в часовом механизме и дру-
гие подобные многочисленные примеры, взятые из природы, тех-
ники и быта, преподаватель устанавливает, что во всех разоб-
ранных случаях работу производит движущееся тело.
Анализируя удар молота по гвоздю, «бабы» копра по свае, за-
стревание пули в толще дерева, учащиеся уясняют себе, что движу-
щееся тело при совершении работы над другим телом уменьшает
свою скорость и может совсем остановиться. Значит, обладая опре-
деленной скоростью, оно может совершить работу, не превышаю-
щую определенной величины.
Величина работы, которую может совершить тело, измеряет
величину, называемую его энергией. Энергия движущегося тела на-
зывается кинетической.
2. Вывод формулы кинетической энер-
гии. Установив на простых опытах, что энергия движущегося тела,
измеряемая величиной работы, которую оно может совершить при
уменьшении его скорости, зависит от массы тела и изменения ско-
рости, преподаватель ставит вопрос, как можно выразить кинети-
ческую энергию через массу и скорость тела, и дает известный' вы-
вод, что мерой кинетической энергии служит выражение
При пользовании общей формулой:
надо тщательно разъяснить значение различных частных случаев
совершения работы, именно:
1) Fj=F\ работа движущей силы идет на работу по преодолению
сопротивления; движение тела происходит равномерно по инерции.
2) F=0; Fxs= mv**~mt)t; работа по преодолению сопротивления
совершается за счет убыли кинетической энергии тела.
3) F=0; v=0\ Ftf = работа по преодолению сопротивления
до остановки тела служит мерой кинетической энергии в момент
начала совершения работы.
Выведенное соотношение показывает, что энергия измеряется
в тех же единицах, что и работа.
3. Понятие о потенциальной энергии. При-
меняя соотношение между кинетической энергией и работой к слу-
чаю движения брошенного вертикально вверх тела, преподаватель

показывает, что за счет изменения кинетической энергии, которой
обладало тело в момент бросания, ^^совершается работа по прео-
долению веса тела на расстоянии, равном высоте подъема Я. Ве-
личина этой работы равна РН или mgH.
Задержанное на этой высоте тело, находясь в относительном
покое, работы не производит, но при падении обратно на Землю
может произвести работу. Следовательно, поднятое над Землей тело
вследствие своего положения также обладает энергией. Эта энергия
в отличие от энергии движущегося тела получила название энер-
гии потенциальной, или энергии положения.
Надо объяснить значение слова «потенциальный» и подчеркнуть,
что потенциальная энергия одного тела всегда зависит от его поло-
жения по отношению к другому телу, с^ним взаимодействующему
(в случае поднятия тела над Землей — по отношению к Земле).
Абсолютную величину потенциальной энергии можно определить
лишь тогда, когда известно, какое состояние тела отвечает нулево-
му значению потенциальной энергии. В остальных случаях потен-
циальная энергия отсчитывается относительно состояния, условно
обладающего нулевой потенциальной энергией. Это не влияет на
расчет работы при падении или поднятии тела, так как во всех слу-
чаях работа измеряется разностью потенциальных энергий в на-
чальном и конечном положениях. Поэтому значение энергии на
некотором определенном уровне условно можно принять за нулевое.
Считают, что тела на Земле обладают нулевой потенциальной энер-
гией, находясь на уровне моря.
При разборе вопроса о потенциальной энергии относительно
земли преподаватель предлагает учащимся привести примеры тел,
обладающих такой энергией, и рассматривает случаи энергии
поднятой вверх «бабы» копра, нависшей скалы, облака, горного
озера, поднятой плотиной воды (ссылка на гидростанции) и т. п.
Развивая тему о потенциальной энергии, надо рассказать, что
потенциальная энергия возникает не только при изменении поло-
жения взаимодействующих тел, но при изменении положения взаи-
модействующих частиц одного и того же тела.
Такое изменение происходит при деформации тел,
сопровождаемой возникновением упругих сил. Рассматривается дру-
гой вид потенциальной энергии — энергии упругой деформации.
Разбор сопровождается многочисленными общеизвестными приме-
рами.
4. Закон превращения и сохранения энер-
гии в механических процессах. Общая тема о
работе и энергии заканчивается демонстрацией и разбором различных
случаев перехода одной формы энергии в другую через совершение
работы.
Путем расчета выводится постоянство суммы кинетической и
потенциальной энергий при движении брошенного вверх тела и
при его обратном падении в условиях отсутствия сопротивления

среды. Затем надо разобрать с точки зрения преобразования энер-
гии колебания маятника, опыт Галилея с маятником, опыт с маят-
ником Максвелла, падение на пол и отскакивание мяча и т. п.
На основании этих и других им подобных опытов и наблюдений
вновь подтверждается факт превращения и сохранения энергии
в механических явлениях. При этих превращениях полная механи-
ческая энергия, состоящая из суммы кинетической и потенциальной
энергий, остается неизменной. Убыль одного вида энергии покры-
вается приращением другого вида ее.
Далее надо обратить внимание на те явления, которые происхо-
дят в действительных, не идеализированных движениях, в движениях
в сопротивляющейся среде и в движениях с трением.
При падении любого тела с очень большой высоты его скорость
вследствие сопротивления воздуха приближается к постоянной.
Следовательно, в этом случае полная энергия тела уменьшается.
Противоречие между идеализированными и реальными случаями
направляет мысль учащихся на раскрытие его. Тщательные наблю-
дения показывают, что движение при наличии трения или сопро-
тивления среды приводит к нагреванию тел (привести примеры).
Кроме нагревания, при трении может происходить размельче-
ние тел, растирание в порошок и даже плавление (примеры).
В этих случаях уменьшение полной механической энергии тела при-
водит к изменению состояния тела — к нагреванию, измельчению,
плавлению. Наблюдения и опыты показывают, что тела в этом из-
мененном состоянии — нагретом, расплавленном — получают воз-
можность совершать работу. Следовательно, тело в нагретом, из-
мельченном, расплавленном состоянии обладает большей энергией,
чем до нагревания, измельчения, расплавления. Этот вид энергии
тела и отличие от механической энергии его получает название
внутренней энергии.
Таким образом, разбор движения с трением и сопротивлением
приводит к заключению о том, что убыль механической энергии
тела сопровождается соответствующим возрастанием его внутренней
энергии.
Закон превращения и сохранения энергии распространяется не
только на механическое движение, но и на другие виды движения.
Для разъяснения этого последнего положения можно привести
различные примеры. При торможении поезда исчезновение его ки-
нетической энергии сопровождается увеличением внутренней энер-
гии тормозных колодок, бандажей колес, рельсов, окружающего
воздуха. Разминание воска, перегибание куска проволоки, удары
неупругих тел сопровождаются увеличением внутренней энергии
тел за счет совершенной над ними работы и т. п.
5. Удар шаров. Соответственно вышеприведенному плану
поурочного распределения материала часть уроков посвящается
разбору вопроса об ударе шаров сначала на решении отдельных задач,
затем на выводе общей формулы и на демонстрации частных слу-
чаев этого явления.

Глава VIII.
СТАТИКА
50. Значение раздела «Статика»
1. Общие замечания. Статика — один из трех круп-
ных разделов механики, включающей кинематику, динамику и
статику. Основными задачами этого раздела являются: а) выясне-
ние условий равновесия сил, действующих на тело; б) определение
направления тех движений, которые может получить тело при на-
рушении условий равновесия сил.
Статика — одна из наиболее значительных частей курса физи-
ки IX класса. При преподавании статики необходимо в большей
степени, чем это делается в настоящее время, знакомить учащихся
с применением законов физики для решения вопросов равновесия и
устойчивости основных инженерных конструкций (балка, кронштейн,
ферма).
Важной частью содержания политехнического обучения в средней
школе является изучение машин и механизмов. С этой целью в
учебный план школы введен новый учебный предмет «Машино-
ведение», первый и второй разделы которого — элементы техноло-
гии и элементы машиноведения — изучаются в IX классе. Уже в
первой теме, посвященной изучению наиболее распространенных
материалов, применяемых в машиностроении, учащиеся на уроках
машиноведения знакомятся со способами механических испытаний
материалов, с машинами, применяемыми при этих испытаниях:
твердомером, копром, разрывной машиной. Поэтому необходимо
в интересах согласования двух предметов, чтобы изучению конст-
руктивных особенностей механизмов и машин и привитию навыков
в пользовании ими предшествовало глубокое выяснение учащимися
физической сущности процессов, происходящих в простых механиз-
мах и машинах, что должно быть осуществлено на уроках физики.
Раздел статики охватывает широкий круг технических прило-
жений, органически с ним связанных.
2. Примерное поурочное планирование
темы.
1- й урок. Сложение сил, действующих по прямой.
2- й урок. Сложение сил, действующих на тело под углом друг
к другу.
3- й урок. Лабораторная работа: проверка правила параллело-
грамма сил.
4- й урок. Разложение силы на две составляющие (подъемный
кран, кронштейн, наклонная плоскость).
5- й урок. Разложение силы на клине и винте.
6- й урок. Решение задач по теме «Сложение и разложение сил».
7- й урок. Условие равновесия сил, приложенных к телу, имею-
щему ось вращения. Понятие о связях.

8- й урок. Лабораторная работа, посвященная выяснению условий
равновесия сил на теле, имеющем неподвижную ось
вращения.
9- й урок. Сложение параллельных сил. Пара сил.
10- й урок. Центр тяжести. Центровка тел.
11- й урок. Устойчивость тел. Понятие о балансировке машин.
12- й урок. Решение задач на равновесие сил. Расчет ферм.
13- й урок. Контрольная работа по теме.
14- й урок. Анализ выполнения контрольной работы. Итоговая
беседа по разделу.
51. Сложение сил и разложение силы на составляющие
1. Понятие об уравновешивающей и рав-
нодействующей силах. Приступая к изложению ста-
тики, преподаватель 'отмечает, что на основе законов статики соз-
дана и развилась наука — статика сооружений, рассматривающая
условия устойчивости различных сооружений. Установив задачу
статики, возможно дать краткий исторический очерк ее развития
и рассказать об ее создателях.
Преподаватель сообщает дальше, что во многих случаях в тех-
нике необходимо возможно более точное осуществление равномер-
ного прямолинейного движения (на конвейерах, транспортерах, в
ряде станков и т. д.).
На движущиеся в этих случаях тела могут действовать силы:
тяги, трения, сопротивления среды и некоторые другие. Но в то
же время учащимся известно, что равномерное прямолинейное
движение происходит по инерции без участия сил.
Это кажущееся противоречие может быть устранено следующим
образом: при наличии сил равномерное прямолинейное движение
может иметь место только в том случае, если действия приложен-
ных к телу сил взаимно уничтожаются.
Силы, под действием которых состояние тела не изменяется,
называются взаимно уравновешивающимися силами.
Простейшим примером уравновешивающей силы является сила,
равная данной силе и направленная противоположно ей. При этом
надо отметить, что во многих задачах статики тело рассматривается
как идеально твердое тело, т. е. не деформируемое под действием
приложенных сил. В очень многих технических и бытовых условиях
необходимо, чтобы тела находились в относительном покое под
действием приложенных сил, например заводские станки относи-
тельно их оснований, предметы домашнего обихода относительно
пола или подставок. Это возможно только при уравновешива-
нии сил.
Так как проще всего найти уравновешивающую силу для од-
ной действующей силы, то возникает задача замены ряда прило-
женных к телу сил одной силой.

Такая задача называется сложением сил.
Та единственная сила, которая производит на тело такое же дей-
ствие, как и все приложенные силы, называется равнодей-
ствующей.
Общая задача отыскания равнодействующей, т. е. сложение сил,
распадается на ряд частных задач. При разборе их надо обращать
внимание учащихся на то, что а) равнодействующая двух взаимно
уравновешивающихся сил равна нулю; б) если равнодействующая
всех сил не равна нулю, то она сообщает телу ускорение; в) равно-
действующую сил можно нахо-
дить лишь в случае, когда они
действуют на одно тело, а не на
разные тела.
2. Сложение сил,
действующих на тело
по прямой линии. Опре-
деление равнодействующей силы
нужно ввести опытным путем.
Это можно сделать на примере
простейшего случая сложения
сил, действующих на тело по
прямой (2 случая), подробно опи-
санного в «Физ. эксп.» (ч. II,
§28).
3. Сложение сил,
действующих на тело
под углом. Более общий
случай сложения двух сил, дей-
ствующих на тело под углом друг к другу, и вывод правила паралле-
лограмма сил проводится на опыте так, чтобы непосредственно оп-
ределялась величина и направление равнодействующей, а не урав-
новешивающей силы.
В качестве тела, находящегося под действием приложенных сил,
берут узел, в котором связаны три бечевы (рис. 31).
Петли на свободных концах всех трех бечевок накидываются на
крюки трех динамометров. Кольца динамометров надевают на гвоз-
ди, вбитые в произвольных местах доски, покрытой картоном или
бумагой. На бумаге отмечается положение узла, направления ни-
тей и величины сил по показаниям динамометров в их равновесном
состоянии. Отцепляя два каких-либо динамометра, натягивают одну
из освободившихся бечевок динамометром до восстановления преж-
него положения узла. Сила натяжения пружины перемещенного
динамометра выполняет те же действия, что и силы натяжения пру-
жин двух снятых динамометров. Показание перемещенного дина-
мометра, таким образом, наглядно представляет величину и на-
правление равнодействующей тех составляющих, которые были
представлены величиной сил натяжения двух снятых динамо-
метров.
Рис. 31

В отмеченных бечевками направлениях на снятой бумаге строит-
ся параллелограмм сил и формулируется правило параллелограм-
ма сил.
Показав зависимость величины и направления равнодействую-
щей от угла между ними, учитель выводит из общего случая частные
случаи действия сил по одной прямой:
/?<Л + ^2. если а ф 0;
/? = Fx -f F2, если а = 0;
R = FX — F2, при а= 180°.
В заключение урока показывается графическое построение тре-
угольника и многоугольника сил.
4. Лабораторная работа. Следующий урок посвя-
щен выполнению фронтальной лабораторной работы по сложению
2-х сил, действующих на тело под углом друг к другу1.
5. Разложение силы на две составляющие.
Задача разложения силы на две составляющие является об-
ратной задачей сложения сил, направленных под углом друг к дру-
гу. В отличие от единственности результата сложения сил задача
разложения данной силы по двум направлениям имеет бесчислен-
ное множество решений.
Эту неопределенность можно продемонстрировать на опыте по
удержанию тела, подвешенного в одной точке на двух нитях, зак-
репляемых с помощью динамометров под различными углами друг
к другу.
Для того чтобы учащиеся научились сознательно решать задачу
разложения действующей на тело силы по двум заданным направ-
лениям, необходимо обосновать пользу этого разложения на ряде
конкретных технических примеров.
Рассматривая разложение силы на кронштейне, подъемном кране,
наклонной плоскости, надо дать краткое описание устройства их,
ознакомить учащихся с основными типами подъемных кранов и
кронштейнов, применяемых в различных областях промышленно-
сти, транспорта, сельского хозяйства.
Показав модель кронштейна — устройства для крепления на
вертикальной стене выступающих частей машин или сооружений,
необходимо разобрать назначение балки и подкоса.
Для демонстрации характера деформаций балки и подкоса и
возникающих в них напряжений можно использовать установку с
двумя демонстрационными динамометрами или проградуирован-
ными пружинами (рис. 32).
На модели подъемного крана, представляющего собой машину
для захватывания, подъема и перемещения грузов, выясняется
1 А. А. Покровский, Б. С. Зворыкин, Фронтальные лабо-
раторные занятия по физике, изд. АПН РСФСР, М., 1952, стр. 124—126.

характер деформации тяги и подкоса, аналогично приему, приме-
ненному на модели кронштейна.
Сопоставляются результаты графического разложения силы с
данными опыта.
Гораздо проще осуществляется разложение силы по правилу
треугольника сил.
Практическим обоснованием разложения силы на кране или
кронштейне является определение усилий, возникающих в частях
их: балке, тяге и подкосе. Возникает необходимость ввести в школь-
ный курс физики понятия о реакциях связей, что даст возможность
ознакомить учащихся с простейшими расчетами на прочность ба^
лок, кранов, кронштейнов.
Рис. 32
Рис. 3 3
Разложение силы тяжести на наклонной плоскости удобно осу-
ществить на опыте, установка для проведения которого дана на
рисунке 33. Вывод основного правила наклонной плоскости прово-
дится без учета силы трения.
Силы Fi и F2 уравновешивают вес тела, лежащего на наклон-
ной плоскости. Отношение между силами Ft : F2 : Р=Ъ : 4 : 5
соответствует отношению между высотой, основанием и длиной нак-
лонной плоскости.
Затем выясняется геометрический смысл коэффициента трения
&=tga = T,
где h — предельная высота наклонной плоскости, при которой
имеет место равновесие сил (рис. 78, Пер. I),
Ь — длина основания наклонной плоскости.

На примере расположения сыпучих тел на горизонтальной
плоскости в форме конусов устанавливается зависимость коэффи-
циента трения частиц вещества о поверхность таких же частиц
от угла между горизонтом и образующими конуса, названного уг-
лом естественного откоса. Определение угла естественного откоса
.имеет большое практическое значение при рытье окопов, траншей,
канав, рвов и для выяснения условий хранения сыпучих тел.
6. Понятие о кинематической паре. С дви-
жением тела по наклонной плоскости связано очень важное в тех-
нике понятие о кинематической паре.
Тело и наклонная плоскость, как два взаимно связанные звена,
в совокупности составляют кинематическую пару. В механизмах
имеет место соединение между собой кинематических пар.
Важно отметить, что в машинах и механизмах решающим фак-
тором является не абсолютное, а относительное перемещение звень-
ев кинематических пар друг относительно друга.
Виды и назначение конкретных кинематических пар рассмат-
риваются в курсе машиноведения.
7. Разложение силы на клине и винте.
На этом уроке продолжается ознакомление учащихся с разложе-
нием силы на составляющие по заданным направлениям на клине и
винте, представляющих собой разновидности наклонной плоскости.
После показа двух типов клиньев — односкосного и двухскосного —
ставится опыт по разложению силы на клине. Необходимо выяснить
практическое применение клина как режущего инструмента в виде
зубила, топора, ножа, стамески, пилы, резца токарного станка,
плуга, насечки напильника и как детали разъемного соединения
машин — шпонки.
Так как при угле клина, равном 10°, получается примерно де-
сятикратный выигрыш в силе, этот угол часто выдерживается в ряде
режущих инструментов.
Образование резьбы, виды резьб, их практическое значение под-
робно разобраны в учебнике по машиноведению1. Задача учителя
физики при разборе разложения силы на винте ограничивается выяс-
нением двоякого применения винта: а) для получения значитель-
ного выигрыша в силе и б) для крепления частей машин.
52. Равновесие сил, действующих на тело,
имеющее неподвижную ось вращения
1. Понятие о связи. Вывод условий равновесия сил,
действующих на тело, имеющее ось вращения, способствует расши-
рению кругозора учащихся, так как рассматриваемые новые физи-
ческие понятия тесно связаны с практическими потребностями
людей.
1 М. А. Жиделев и Б. П. Никитин, Руководство по машинове-
дению, ч. 1, Учпедгиз, М., 1958, стр. 53—59.

Одно из таких понятий —понятие о связи. Под связью пони-
мают тело, препятствующее свободному движению рассматривае-
мого тела. В рассматриваемом случае связью для тела является
ось вращения. С понятием связи учащиеся уже встречались. Для
каждой кинематической пары одно тело является связью для дру-
гого тела. Выяснение общего и типичного для разнообразных свя-
зей, определение величины их реакций дает возможность учащимся
сознательно изучать конкретные типы связей на уроках машино-
ведения.
Связи обычно осуществляют в виде различных твердых или гиб-
ких тел. В любой современной машине связи вынуждают деталь
совершать нужное движение. В технике различают связи удержи-
вающие и неудерживающие (силовые).
Разъясним учащимся, что если тело, находясь под действием
связи, совершает принудительное движение и не может покинуть
связи, то эта связь называется принуждающей, или удерживающей,
связью.
Для шарика, через отверстие в котором продета проволока,
удерживающей связью является проволока. Примером принуди-
тельного движения является вращение шпинделя обыкновенного
токарного станка около своей оси. Другие движения для него не-
возможны, пока что-либо не сломается или не расстроится.
К силовым, или неудерживающим, связям относят те связи, под
действием которых тела совершают вынужденные движения, но
могут их покинуть.
В качестве примеров силовых связей приводим движение поезда
по рельсам, троса или каната по блоку. Так как эти связи силовые,
то во избежание схода с них предусматриваются специальные
устройства (они имеются на колесах паровозов, вагонов, роликах
блоков и др.).
В технических расчетах различных сооружений действие свя-
зей оценивается по их реакциям, т. е. производится силовая оценка
связей.
Равновесие системы сил, состоящей из действующих на тело сил,
названных условно активными силами, и реакций связей, обес-
печивает или равномерное прямолинейное движение тела или его
покой. При этом расчет величины реакции связи связан с конкрет-
ными свойствами выбранных материалов, из которых связь изго-
товлена. Прочность этих материалов проверяется на специальных
машинах, фиксирующих величину усилия, возникающего в ото:
бранном образце материала и доводящего его до разрушения.
Приводятся многочисленные примеры связей, при которых воз-
можно вращательное движение тел.
2. Понятие о моменте силы. При выводе условий
равновесия сил на теле, закрепленном на неподвижной оси, впервые
выясняется роль плеча силы, с которым связано понятие о
моменте силы. На опыте с рычагом с помощью динамометра
устанавливается зависимость вращательного движения от величины

хилы и расстояния до оси вращения, вводятся понятия о плече си-
лы, моменте силы, знаке момента и выводятся условия равновесия,
несколько необычные для учащихся, так как условие EF=0 за-
меняется условием £М=0.
Вывод условия £М=0 осуществляется экспериментальным
путем, при помощи установки, описанной в «Физ. эксп.», ч. II,
§33.
Проверка условий равновесия сил на теле, имеющем неподвиж-
ную ось вращения, выполняется в лабораторной работе, проводи-
мой фронтально.
Оборудование к работе, порядок и методика ее проведения из-
ложены в книге «Фрон. л. з.».
3. Сложение параллельных сил. Для обосно-
вания необходимости сложения параллельных сил приводятся взя-
тые из техники и быта примеры действия параллельных сил, прило-
женных к одному телу.
Сложение параллельных сил, направленных в одну и ту же сто-
рону, рассматривается вначале на частном случае двух сил.
В опытах по определению равнодействующей двух параллельных
и одинаково направленных сил, приведенных в книге «Физический
эксперименте школе», учащиеся видят непосредственно не равнодей-
ствующую, а уравновешивающую силу.
Опыт сложения двух параллельных сил можно осуществить так,
как описано в учебнике (Пер. I, § 44).
Затем опыт следует повторить, но уже с другими грузами,
установленными в других местах линейки.
Наряду с простым и экономным по времени экспериментальным
выводом полезно провести и теоретический вывод правила сложе-
ния параллельных сил. Можно показать на опыте неизменность
точки приложения равнодействующей параллельных сил (центра
параллельных сил) при повороте линий их действия на один и тот
же угол (рис. 83, Пер. I).
Необходимо обосновать на примерах решение обратной задачи —
разложение одной силы по двум заданным направлениям, парал-
лельным между собой. Опытная проверка разложения проводится
в обратном порядке. Устанавливается одна гиря на линейку, опи-
рающуюся в двух точках на закрепленные с помощью штативов
динамометры. Отмечаются показания динамометров. Гиря заме-
няется двумя гирями, в сумме равными ей по весу и производящими
такое же действие на динамометры.
Правило сложения двух параллельных, но противопо-
ложно направленных сил также можно вывести экспе-
риментально. Вначале демонстрируется такой случай и вводится
понятие «антипараллельные силы». На установке, показанной на
рисунке 34, непосредственно определяется равнодействующая сила
и ее точка приложения, лежащая по левую сторону от большей
силы.

4. Понятие о паре сил. Двумя последующими опы-
тами по сложению антипараллельных сил, разность между кото-
рыми по величине уменьшается, показываем, что точка приложения
их равнодействующей все дальше уходит влево от точки приложения
большей силы.
Рис. 34
В том предельном случае, когда обе силы равны по величине,
нет смысла говорить о равнодействующей, так как нельзя заменить
действие пары сил одной силой. Понятие пары сил как вращатель-
ного усилия демонстрируется на опыте с диском,.к которому прило-
Рис. 35
жены в двух крайних точках обода антипараллельные силы. Ве-
личины сил измеряются динамометрами, прикрепленными к ободу
(рис. 35). Необходимо показать различие во вращательных движе-
ниях в рассмотренном случае и в случае, когда тело имеет ось
вращения.
На примере с торможением колес вагонов с помощью тормозных
колодок выясняется, что пара сил может быть уравновешена только
парой сил (рис. 36).

Как и в случае с вращением тела, закрепленного на оси, выяс-
няется на ряде технических примеров роль плеча и момента пары,
характеризующего ее вращательное усилие.
Один из примеров: для облегчения управления водителем авто-
мобиля, трактора, самолета, корабля и других машин рулевое ко-
лесо делается достаточно больших размеров. Его диаметр численно
равен плечу пары сил, вращающей рулевое колесо.
53. Центр тяжести. Центровка тел
1. Центр тяжести. На уроке дается обоснование поня-
тия центра тяжести тела, как центра параллельных сил
тяжести, и проводится определение центров тяжести разных тел
опытным путем. Для определения центра тяжести путем расчета
необходимо познакомить учащихся с основ-
ными способами определения центра тяжести
однородных тел.
Ознакомление учащихся с понятием цент-
ра тяжести позволяет выяснить его значение
в технике и ту роль, которую играет цент-
ровка тел.
Необходимо обратить внимание учащихся
на силы, представляющие собой веса отдель-
ных частей тел. Строго говоря, эти силы
не параллельны между собой, но с достаточной степенью точности
их можно считать параллельными.
Выясняется значение центра тяжести тел на практике, в быту.
С положением центра тяжести тел связаны вопросы устойчивости,
нормальной работы разнообразных сооружений.
Определив центр тяжести как точку приложения веса тела,
необходимо подчеркнуть, что центр тяжести занимает определенное
положение в теле. В технике и бытовых условиях часто требуется,
чтобы тела под действием силы тяжести находились в состоянии
относительного покоя или равномерного прямолинейного движения.
Это возможно только при уравновешивании силы тяжести. Для
этого нужно знать ее точку приложения, т. е. центр тяжести.
Учителю следует остановиться на вопросе нахождения центра
тяжести расчетом и опытным путем и показать, как определяется
центр тяжести однородного стержня, треугольника, плоской
фигуры неправильной формы, диска. Учащиеся сами могут указать,
где лежит центр тяжести известных геометрических фигур: круга,
прямоугольника, параллелограмма, цилиндра. Учитель может поз-
накомить учащихся со следующими способами определения центра
тяжести:
1) способом симметрии, заключающимся в том, что центры сим-
метрии однородных тел совпадают с центрами тяжести.
2) Способом группировки, позволяющим определить центр тя-
жести при условном разделении тела на части, центры тяжести ко-
Рис. 36

торых известны. Задача сводится к определению центра параллель-
ных сил тяжести.
3) Способом «отрицательных» весов, названного так вследствие
того, что при определении центра тяжести тела, у которого отсут-
ствует или удалена какая-либо часть, вес этой удаленной части счи-
тают условно отрицательным. Задача сводится к отысканию точки
приложения равнодействующей двух антипараллельных сил.
Определение центра тяжести какой-либо объемной фигуры под-
вешиванием ее за разные точки крайне затруднено, так как в
объемных моделях нельзя видеть пересечение вертикальных линий,
проходящих через центр тяжести тела.
Оригинальный способ определения центра тяжести картофели-
ны предлагает С. И. Юров1.
Этим способом можно определить центры тяжести объемных фи-
гур, вылепленных из пластилина.
2. Центровка тел. Весьма важным в техническом кон-
струировании является понятие центровки тел. Познакомить уча-
щихся с этим понятием можно так.
Расчет положения центра тяжести проектируемой машины про-
изводится по схеме или чертежу и, как правило, не совпадает с по-
ложением центра тяжести построенной машины. На практике при-
меняют метод взвешивания уже готовой машины одновременно на
двух или трех весах. Центр тяжести самолета определяется, напри-
мер, следующим путем: его ставят на двое весов, расстояние между
которыми известно (рис. 37). По показаниям весов и расстоянию меж-
ду ними определяется положение его центра тяжести.
Метод определения центра тяжести взвешиванием, широко при-
меняемый в авиации, получил название центровки тел.
В заключение урока полезно разобрать некоторые примеры рас-
четного характера по определению центра тяжести тела.
54. Устойчивость тел. Балансировка машин
1. Устойчивость тел. Перейти к рассмотрению видов
устойчивости тел можно, например, задав учащимся вопрос: в ка-
ком месте нужно подпереть стальную балку, чтобы она находилась
в равновесии? Разобрав этот вопрос, учитель обращает внимание
учащихся на то, что не всегда устойчивость тел бывает одинаковой.
Для выяснения условия устойчивого положения тела ставятся
опыты с подвешиванием на штативе картонной фигуры с найденным
заранее центром тяжести (рис. 87, Пер. I). Подвешивание прово-
дится тремя способами: 1) центр тяжести находится на одной вер-
тикали с точкой подвеса, но расположен ниже ее; 2) центр тяжести
лежит на одной вертикали с точкой подвеса, но расположен выше
ее; 3) точка подвеса совпадает с центром тяжести фигуры.
1 С. И. Юров, Домашние экспериментальные работы учащихся по
физике, Учпедгиз, М., 1954, Работа № 89, стр. 139.

Учитель показывает поведение фигуры во всех 3-х случаях
при смещении ее из положения равновесия.
Затем демонстрируются различные положения шара при вы-
воде его из состояния равновесия (рис. 90, 91, Пер. I). После по-
строения силовых схем в обоих случаях формулируется общий
вывод.
Устанавливается, что при безразличном равновесии перемещение
тела не связано с появлением неуравновешенных сил, т. е. все си-
лы, действующие на тело, уравновешены в любом его положении.
Этим пользуются для проверки правильности изготовления ко-
лес, якорей динамо-машин, валов, турбин, пропеллеров. Производ-
ственные машины, орудия, станки, прессы требуют равномерного
вращения ведущего вала. Малей-
шая неуравновешенность частей
машин при современных угловых
скоростях, достигающих 30 000 и
более оборотов в минуту, приводит
к деформации оси, вызывает виб-
рацию вращающихся частей и всей
машины в целом, что приводит к ее
быстрому износу и поломке.
2. Статическая балан-
сировка машин. Препода-
ватель отмечает различие между
статической и динамической балан-
сировкой машин.
Динамическая балансировка заключается в уравновешивании
вращающихся частей машин. Уравновешивание осуществляется
на специальных балансировочных машинах и станках. В настоя-
щее время вводится автоматизация процесса балансировки деталей,
что имеет важное значение при массовом производстве вращающих-
ся деталей.
Статическая балансировка заключается в проверке сохранения
безразличного равновесия валами и другими вращающимися де-
талями, т. е. в выяснении уравновешенности приложенных сил при
любом статическом положении тел. Статическая балансировка
всегда предшествует динамической балансировке. Преподаватель
демонстрирует на опыте статическую балансировку вала с наса-
женным на него диском.
Вал поворачивают вокруг его оси на различные углы и при каж-
дом его положении проверяют, сохраняет ли он свое равновесие.
Учащимся разъясняется, что в случае выхода вала из какого-либо
выбранного положения вал подвергается дополнительной обработ-
ке; часть материала вала стачивается или наоборот, материал
наплавливается на вал.
Как и в случае динамической балансировки, в настоящее время
внедряется в производство автоматизация процесса статической
балансировки валов и других вращающихся деталей.
Рис. 37

3. Устойчивость тел, имеющих площадь
опоры. Затем выясняются на известных опытах условия устой-
чивости тел, имеющих площадь опоры, и дается вывод о виде устой-
чивости тела в зависимости от характера изменения его потенциаль-
ной энергии. Кроме предусмотренных программой трех фронталь-
ных лабораторных работ, можно рекомендовать учащимся выпол-
нить дома доступные по оборудованию и способу проведения следую-
щие работы: 1) разложение сил на подъемном кране; 2) определение
центра тяжести плоской фигуры любой формы; 3) определение цент-
ра тяжести объемной фигуры; 4) выяснение условий хранения
сыпучих тел (по вышеуказанной книге С. И. Юрова).
Глава IX.
КРИВОЛИНЕЙНОЕ ДВИЖЕНИЕ
55. Значение темы и планирование ее
Научное значение темы велико, так как в ней ранее усвоенные
механические понятия—скорость, ускорение, сила—получают рас-
ширенные и углубленные толкования и законы динамики обнару-
живаются в новых конкретных проявлениях. К тому же криволи-
нейное движение встречается в природе и в технике значительно
чаще, чем прямолинейное. Оно постоянно имеет место в движении
тел во Вселенной (планет, комет и других космических тел).
Также велико политехническое значение темы, так как законы
криволинейного движения, в частности вращательного, широко ис-
пользуются в современной технике. Ниже приведено распределение
составных частей темы по урокам.
1- й урок. Линейная скорость криволинейного движения.
2- й урок. Движение тела, брошенного горизонтально.
3- й урок. Лабораторная работа: изучение движения тела по па-
раболе1.
4- й урок. Упражнения.
5- й урок. Движение тела, брошенного под углом к горизонту.
6- й урок. Полет снарядов. Упражнения.
7- й урок. Центростремительное ускорение.
8- й урок. Упражнения.
9- й урок. Угловая скорость, ее единица и связь ее с линейной
скоростью при равномерном вращении.
10- й урок. Центростремительная и центробежная силы.
11- й урок. Упражнения и техническое использование равно-
мерного движения по окружности.
12- й — 14-й уроки. Дальнейшее приведение примеров техничес-
кого использования равномерного вращательного дви-
жения, упражнения, повторения, обобщения и углуб-
ления темы.
1 Лабораторная работа может предшествовать изучению движения тела,
брошенного горизонтально.

56. Линейная скорость криволинейного движения
На первом уроке после введения, содержащего сведения о зна-
чении темы, следует повторить в беседе и на опытах условие возник-
новения криволинейного движения: криволинейное движение тела
возникает под действием на него других тел, стремящихся изменить
направление начальной скорости тела (действующая сила направ-
лена под углом к начальной скорости).
Опыты: на пути прямолинейно скатывающегося с наклонной
плоскости шарика ставится изогнутая пластинка, искривляющая
его траекторию; дается толчок шарику, привязанному к нити, дру-
гой конец которой удерживается в одном месте; сбоку траектории
железного или стального шарика,
получившего толчок по горизон-
тальной стеклянной пластинке, пос-
тавлен сильный магнит; он искрив-
ляет траекторию шарика.
Далее преподаватель путем бе-
седы напоминает учащимся, что
скорость — вектор, и предлагает
учащимся вспомнить, как направ-
лен вектор скорости по отноше-
нию к прямоугольной траектории в
равномерном, равномерно-ускорен-
ном и равномерно-замедленном
движении. Напомнив учащимся известное им из геометрии положе-
ние, что вектор — отрезок прямой линии и дуга кривой не мо-
гут быть совмещены всеми их точками, преподаватель ставит во-
прос, как направлен вектор скорости в криволинейном движении.
Преподаватель напоминает учащимся или повторяет опыты, пока-
занные по этому вопросу. Обобщая явление на любое криволиней-
ное движение, преподаватель подводит учащихся к выводу отно-
сительно направления скорости в криволинейном движении.
Экспериментальный вывод относительно направления скорости
в криволинейном движении можно дополнить и теоретическим вы-
водом.
Для этого криволинейная траектория заменяется вписанной ло-
маной. В начальной точке вектор скорости будет направлен по пер-
вому прямолинейному звену ломаной (рис. 38).
При удвоении числа сторон ломаной линии, т. е. при прибли-
жении движения по ломаной к действительному движению по кри-
вой, хорда, по которой направляется каждый раз вектор скорости,
вращается вокруг своей начальной точки, пока не расположится
в пределе, при бесконечном увеличении числа сторон ломаной ли-
нии, вдоль касательной к кривой в рассматриваемой точке.
Указав учащимся, что под длиной пути криволинейного движе-
ния подразумевается длина дуги криволинейной траектории,,
преподаватель выводит выражение для скорости равномерного
Рис. 38

криволинейного движения v= у. Затем применяет эту формулу для
равномерного движения по окружности (f=—^—). Урок заканчи-
вается расчетами линейной скорости; такие же расчеты предла-
гаются для упражнений на дому.
57. Движение брошенных тел
После общих соображений об условиях возникновения криво-
линейного движения и выражения его скорости предметом изучения
становятся частные случаи криволинейного движения, именно,
движение брошенных тел. Путь изучения может быть двоякий:
или рассказ преподавателя с демонстрациями и затем лаборатор-
ная работа; или сначала лабораторная работа и на следующем уро-
ке разбор выводов из нее.
1. Движение тела, брошенного горизон-
тально. Учащимся ясно, что на брошенное тело действует сила
тяжести, но для них не очевидно, одинаково ли действует эта сила
на тело, находящееся в покое, и на тело, уже имеющее начальную
скорость, направление которой составляет угол с направлением
силы.
Поставив перед учащимися этот вопрос, преподаватель произ-
водит известный опыт с одновременным падением на пол с одного
и того же уровня свободно падающего шарика и шарика, брошенного
горизонтально (рис. 6, Пер. II).
Из этого опыта преподаватель выводит принцип независимости
действия сил и выясняет его значение.
Действительно, на основании этого принципа, обнаруженного
на опыте и вытекающего из второго закона (ускорение зависит
только от величины силы и от массы тела и не зависит ни от чего
иного), можно вычислять действие на тело любой заданной силы, не
зная и даже не ставя вопроса, действуют ли одновременно на тело
какие-либо другие силы.
Опираясь на этот принцип, учащиеся рассчитывают пути, прой-
денные горизонтально брошенным телом, за одно и то же время /
по горизонтали (s=v0t) и по вертикали (А=-^-), находят на чер-
теже точки, в которые попадает тело в последовательные моменты
времени, и определяют, что траектория такого движения—парабо-
ла. Демонстрацией движения по параболе может служить движение
шарика, покрытого краской, по наклонной плоскости (рис. 39).
На лабораторной работе, выполняемой по описанию, помещен-
ному в учебнике или в руководстве «Физ. л. з.», учащиеся проверяют
выводы, полученные на предыдущем уроке. Если же работа постав-
лена сначала, то накапливают материал для вывода.
На этом и на следующих уроках решаются задачи, в которых
предлагается, в частности, вычислить дальность полета горизон-

тально брошенного тела при условии отсутствия сопротивления
воздуха.
2. Движение тела, брошенного под углом
к горизонту. Закрепив путем упражнений навыки учащихся
в расчете величин, характеризующих движение тел, брошенных
горизонтально, преподаватель переходит к расчету движения тел,
брошенных под углом к горизонту. Он отмечает, что в этом случае
существует вертикальная составляющая начальной скорости vo
(ve=v0s'm а); движение по горизонтали происходит со скоростью,
равной горизонтальной составляющей начальной скорости v2(v2=
= a0cosa, где a—угол между направлением начальной скорости
Рис. 39
и горизонтом). Прежде чем переходить к расчетам, преподава-
тель показывает на опытах и моделях параболическую траекторию
тела, брошенного под углом к горизонту (для того случая, когда
можно пренебречь сопротивлением воздуха).
В качестве демонстраций можно рекомендовать следующие.
Демонстрацию движения вытолкнутого по наклонной плоскости
под углом к горизонту шарика, смазанного краской (рис. 39).
Демонстрацию формы струи воды, выпускаемой из водопровода
через резиновый шланг, оканчивающийся стеклянной трубкой с от-
тянутым концом (Пер. II, рис. 8). Во время опыта меняется скорость
струи и ее наклон к горизонту и наблюдается форма струи и даль-
ность ее падения на поднос, считая по горизонтали.
Схема параболического движения изображена на рисунке 9
(Пер. II).
При разборе опытов надо обратить внимание учащихся на из-
менения формы траектории с изменением вертикальной и горизон-
тальной составляющих скорости; на то, что точка траектории, в
которой вертикальная составляющая скорости обращается в нуль,
а полная скорость равна по величине и направлению горизонталь-
ной составляющей, является наивысшей точкой траектории тела —
вершиной параболы; что траектория тела симметрична относитель-
но вершины; что дальность полета зависит от величины и направле-
ния начальной скорости; при данной начальной скорости дальность
полета достигает, при отсутствии сопротивления среды, наибольшей
величины при угле бросания в 45°.

Конец данного урока и следующий урок преподаватель посвящает
рассказу об особенностях полета различных снарядов в воздухе
(в среде с сопротивлением); о баллистической кривой и об ее отли-
чии от параболы; об увеличении дальнобойности артиллерии с
увеличением размера снаряда и о навесной и настильной стрельбе
(с использованием чертежей на таблицах).
58. Центростремительное ускорение
Следующий этап изучения темы: установление наличия уско-
рения в равномерном движении по окружности, вывод его фор-
мулы и применение ее к решению задач.
О существовании ускорения при равномерном движении по ок-
ружности ученики могут получить представление из анализа поня-
тия скорости как вектора.
Если меняется одно из качеств скорости — направление, то
должно существовать ускорение как характеристика быстроты из-
менения скорости. При разборе равно-
мерного движения по окружности поня-
тие об ускорении, составленное при
изучении прямолинейного движения,
должно получить дальнейшее развитие.
Существует несколько способов выво-
да формулы центростремительного уско-
рения. Один способ основан на замене
пути по дуге через путь по хорде и на
разложении этого пути на две составляю-
щие: одну по направлению диаметра,
проходящего через конец хорды, другую
— касательной в том же конце хорды.
Второй способ состоит в разложении ско-
рости в данный момент на две составляю-
щие BKi и BN, из которых одна равна и параллельна скорости в
предшествующий чрезвычайно, близкий момент (BKi=AK), а дру-
гая (BN=x) находится по правилу параллелограмма и изображает
изменение скорости, которое надо приложить к скорости в данный
момент, чтобы получить скорость в следующий (рис. 40).
Первый способ быстрее по времени и легче для учащихся, но
он заключает в себе два недостатка. Во-первых, он требует приз-
нания силы, действующей на движущуюся по окружности точку
по направлению радиуса к центру. Он превращает, таким образом,
кинематическую задачу в динамическую. Между тем у учащихся,
не выяснивших еще необходимости ускорения для равномерного
движения по окружности, нет и мысли о наличии силы, так что си-
ла при таком приеме вводится догматически. Во-вторых, составляю-
щая пути, направленная по радиусу, рассчитывается по формуле
равномерно-ускоренного прямолинейного движения: ; между
Рис. 40

тем в дальнейшем при разборе действия центростремительной силы
будет все время подчеркиваться, что точка ни в каком случае под
действием центростремительной силы не приближается к центру,
оставаясь на постоянном от него расстоянии. Этот прием не объяс-
няет учащимся, почему они должны приписывать ускорение дви-
жению точки по окружности, несмотря на его равномерность.
Второй прием, сравнивая величину и направление скорости в
данный момент с величиной и направлением скорости в предшествую-
щий бесконечно близкий момент, наглядно показывает, что новое
направление скорости может быть объяснено только через прибав-
ление к начальной скорости некоторого вектора, представляющего
собой изменение скорости за бесконечно малый промежуток вре-
мени. Изменение же скорости за единицу времени представляет
собой ускорение. Таким образом, необходимость ускорения в рав-
номерном движении по окружности и его направление выясняются
самым наглядным образом на чертеже и путем рассуждения.
На этом уроке полезно произвести обзор всех разобранных выше
видов движения в их отношении к ускорению.
При выводе указанным способом выражения центростремитель-
ного ускорения надо предупредить учащихся, что чертеж, на ко-
тором делается вывод, получается искаженным. Дело идет об из-
менении скорости при переходе от одной точки к другой, лежащей
бесконечно близко от первой; между тем ради отчетливости черте-
жа приходится брать вторую точку на значительном расстоянии
от первой. Поэтому после вывода формулы ускорения надо занять-
ся вопросом, как изменится чертеж, если вторая точка будет бес-
конечно приближаться к первой. Можно сделать добавочный чер-
теж для точки, ближе лежащей к начальной.
Анализ изменений углов треугольника покажет, что вектор уско-
рения в каждый момент должен образовывать прямой угол со ско-
ростью, т. е. иметь направление по радиусу к центру, поэтому дан-
ное ускорение получило название центростремитель-
ного.
59. Угловая скорость. Вращение твердого тела
При разборе прямолинейного движения точки и поступательного
движения тела было отмечено, что их движения описываются од-
ними и теми же уравнениями; например, скорость поступательного
движения всего тела такая же, как скорость каждой точки его.
Демонстрируя вращение любого твердого тела (из тел, имеющихся
в физическом кабинете) и отмечая какими-либо значками отдельные
точки его на одном и том же радиусе, преподаватель показывает,
что каждая из отмеченных точек движется со своей собственной
линейной скоростью. Отсюда следует вывод, что одной линейной
скоростью нельзя характеризовать вращение твердого тела. Между
тем тело вращается как единое целое; следовательно, должна суще-
ствовать и единая характеристика его вращения.

Отмечая, что все радиусы тела за одно и то же время совершают
поворот на один и тот же угол, преподаватель вводит понятие об
угловой скорости, дает ее определение, приводит ее обозна-
чение о)=^ (омега), устанавливает единицу для ее измерения
——^— и показывает ее связь с линейной скоростью а=а>/<.
Учащиеся, выводя новое выражение для ускорения: а = о>27?, в
дальнейших упражнениях пользуются как линейной, так и угловой
скоростями.
В особенности надо добиваться от учащихся знания наименова-
ния единицы угловой скорости — радиан в секунду, так как они
часто забывают слово «в секунду».
60. Центростремительная сила.
Следующие уроки посвящаются выяснению понятий о центро-
стремительной й центробежной силах; опытам, иллюстрирующим
различные качества этих сил, и показу их технического использо-
вания.
После того как выяснено, что при равномерном движении по ок-
ружности имеет место центростремительное ускорение, легко на
основании законов механики установить, что должна сущестовать
сила, сообщающая это ускорение и называемая центростремительной
силой.
Надо остановить внимание учащихся на источнике центростре-
мительной силы. Учащиеся уже давно знают, что сила есть только
обозначение действия одного тела на другое.
Возможно провести и обсудить с учащимися следующие опыты,
которые позволят вскрыть происхождение рассматриваемых сил.
На стальной стержень насажен круг или шар, свободно сколь-
зящий по нему. Через один конец стержня пропущена ось, кото-
рую держат в руке.
Стержень располагается горизонтально; шарику, помещающе-
муся где-либо на стержне, дается толчок. Тогда стержень прихо-
дит во вращение вокруг оси, а шарик движется по стержню и сос-
кальзывает с него на пол по тому направлению, по которому сде-
лан толчок и которое шарик удерживает по инерции. Затем ставит-
ся вторая часть того же опыта. На свободный конец стержня на-
винчивается гайка или же на конце укрепляется какая-либо за-
держка. Теперь при ударе по шарику в том же первоначальном
положении шарик доходит по инерции до задержки и затем начина-
ет двигаться по окружности.
Таким образом видно, что источником центростремительной силы
является удерживающее тело, вообще говоря, связь.
Возникает новый вопрос: почему удерживающее тело может ока-
зать действие на пришедшее в соприкосновение с ним тело, движу-
щееся по инерции? Ответ на вопрос надо искать в опыте.

Привяжем шарик к легко растяжимому резиновому шнуру
(или к динамометру), закрепим один конец шнура и, поддерживая
шарик рукой, расположим шнур без растяжения горизонтально.
Если толкнуть шар вертикально вниз, то шарик сначала растяги-
вает шнур вниз, деформируя его, затем на постепенно растягиваемом
шнуре начинает двигаться по спирали. При растяжении шнур де-
формируется, в нем возникает сила упругости, направленная против
растягивающей силы и пропорциональная величине растяжения
(деформации). При некотором растяжении сила упругости возраста-
ет настолько, что прекратит дальнейшее растяжение, и шарик нач-
нет движение по окружности. С этого момента сила упругости де-
формированного резинового шнура (или деформированной пру-
жины динамометра) становится причиной центростремительного
ускорения соответствующего скорости шарика и радиусу окруж-
ности. Таким образом, сила упругости деформированно-
го удерживающего тела является силой, сообщающей центростре-
мительное ускорение, т. е. центростремительной силой.
Шарик, двигаясь по инерции, деформирует удерживающее тело;
сила, возникающая по третьему закону динамики в деформирован-
ном теле, изменяет прямолинейное движение по инерции в криволи-
нейное движение. Здесь важно подчеркнуть значение деформации
удерживающего тела вследствие инерции удерживаемого тела. При
взаимодействии с удерживающим телом деформируется и само вра-
щающееся тело. Проверить это можно на примере динамометра,
привязанного за крючок к бечевке и приведенного во вращение.
Кроме силы упругости, источником центростремительной силы
являются сила тяготения (в частности, проявляющаяся при
вращении спутников Земли и планет вокруг Солнца) и равно-
действующая разных сил, действующих на вращающееся
тело (§ 61).
Снова со всей отчетливостью надо подчеркнуть, что и для вра-
щательного движения имеет место третий закон Ньютона.
Здесь взаимодействуют два тела: вращающееся по окружности
и удерживающее первое на окружности.
Второе тело, вследствие своей деформации, действует на первое
с силой, которая получила название «центростремительной».
Первое тело действует на второе с силой, которая по третьему
закону равна и противоположна по направлению центростреми-
тельной силе.
Эта сила получила название «центробежной».
Поскольку эти силы имеют точки приложения в разных телах,
они не могут уравновешиваться. При вращении гирьки на бечевке
инерция гири растягивает нить. Это — действие центробежной си-
лы, приложенной к нити. Действие растянутой нити на гирю есть
действие центростремительной силы, приложенной к гире.
.При движении колеса паровоза по рельсу на закруглении пути
(или шарика по круговому желобу) вследствие инерции колесо

действует на рельс с центробежной силой. Рельс, деформированный
центробежной силой, вследствие своей упругости действует на ко-
лесо с центростремительной силой, переводящей прямолинейное
движение в круговое. Другой пример: обод махового колеса вращает-
ся по окружности благодаря действию спиц, в свою очередь растя-
гивающихся при вращении.
Рассматривая вращение гири на бечевке, удерживаемой в руке,
мы имеем дело с взаимодействием еще двух тел — бечевки и руки.
Бечевка, увлекаемая вращающимся телом, находится в состоянии
натяжения. Это натяжение действует в том же направлении на руку.
Рука с равной силой действует на нить в противоположном направ-
лении (третий закон механики). Таким образом, получаются сле-
дующие две пары действующих сил: на вращающееся тело действует
центростремительная сила; на нить или бечевку действуют две си-
лы: центробежная сила и равная ей, но противоположная, сила дей-
ствия руки; на руку—сила, равная центробежной силе и одинаково
направленная с ней1.
В качестве проверочного может служить вопрос: отчего при воз-
растании скорости вращения наступает разрыв нити, разлом же-
лоба, рельса, разрушение спиц и обода махового колеса? Учащиеся
обнаружат понимание явления, если они ответят, что разрушение
материала при возрастании скорости вращения наступит в том слу-
чае, когда центробежная сила, действующая на нить, рельс или
спицы, станет больше того предела прочности, которым обладает
материал.
Для дальнейшей проверки усвоения материала темы следует
спросить: какой становится центробежная сила в тот момент, ког-
да разрывается нить, лопается рельс и т. п., вообще, когда исчезает
центростремительная сила? Наконец, ставится вопрос о траектории
движения тела после разрыва связи.
Полезно рассмотреть также вопрос о том, чему равна работа
центростремительной силы при полном обороте тела по окружности.
Это дает возможность повторить формулу работы А = Fscos а и
выяснить различие между действием силы (сообщение центростре-
мительного ускорения, искривление траектории) и работой силы,
равной нулю при равномерном движении тела по окружности.
61. Технические применения центростремительной силы
Изучение действия центростремительной и центробежной сил
должно сопровождаться разбором различных конкретных случаев,
в частности, изучением действия так называемых центробежных
механизмов2.
1 Сила, действующая на руку, и безусловно равная ей сила, приложен-
ная к нити, равны центростремительной лишь приближенно и тем больше
отличаются от последней, чем больше масса нити.
2 Надо отметить, что название механизмов — «центробежные» — яв-
ляется неудачным: основное действие в их работе принадлежит центро-
стремительной силе.

Этот разбор может быть проведен на последних уроках
этой темы.
Рассмотрим подробнее несколько примеров вращательного дви-
жения.
Привязанный к нити шарик вращается вокруг оси, причем
нить образует с осью острый угол (конический маятник, гигантские
шаги, регулятор Уатта и т. п.).
Каково происхождение центростремительной силы в данном
случае? Тело в этих примерах приходит в движение по окружности
при получении скорости от толчка, причем вектор начальной ско-
рости не должен лежать в одной плоскости с осью вращения. Вслед-
ствие инерции движущегося тела деформируется тело — связь,
удерживающее вращающееся тело. Возникающая вследствие де-
формации сила удерживает движущееся тело на круговой траекто-
рии. Центростремительная сила является равнодействующей ве-
са тела Р и силы F, с которой натянутая нить действует на шарик
(рис. 41). Как найти центробежную силу в этих случаях? Исходным
положением для рассуждения является наличие деформирующей
силы F, приложенной к связи и направленной по AD1 (рис. 42).
Отчего могла образоваться такая растягивающая сила? На связь
действует вес тела и центробежная сила Fцб. Последняя должна иметь
величину и направление АС1, находимые по правилу параллело-
грамма, чтобы могло существовать натяжение AD1. Сравнение треу-
гольников на двух последних рисунках показывает, что АС1 равно
и противоположно АС; приложены эти силы к разным телам.
В приведенных примерах вес вращающегося тела Р остается
постоянной величиной; натяжение же нити и, следовательно, цен-
тростремительная сила увеличиваются со скоростью. Если от какой--
либо причины (толчка о землю бегущего на гигантских шагах,
Рис. 41
Рис. 42

увеличение впуска пара в машине, соединенной с регулятором Уатта,
и т. п.) увеличится скорость, то прежняя центростремительная сила
становится недостаточной для удержания вращающегося тела на
прежней окружности; тело по инерции удаляется от оси, но вслед-
ствие связи движется по спирали; при этом подъеме увеличивается
расстояние от оси и вместе с тем растет центростремительная сила,
так как (рис. 43)
Подъем прекращается, когда выражение Р ==г~ с пере-
менным R достигает значения mw2/?, где и> — новая угловая скорость
вращения.
Надо показать (см. рис. 43), что в этом случае натяжение должно
увеличиться (F^F).
Для движения по ок-
ружности человека, вело-
сипедиста, вагона и т. п.
необходим наклон тела
(Пер. II., рис. 22). Лишь в
этом случае равнодействую-
щая реакции опоры и веса
тела дает необходимую для
движения по окружности
центростремительную силу.
Надо показать, что чем
больше скорость вращения,
\ тем больше угол наклона.
"а Можно напомнить при
этом, что на велодромах
кольцевая дорожка устра-
ивается не в виде горизонтальной плоскости, а в виде кривой по-
верхности, приподнятой с наружной стороны.
Для велосипедиста, едущего по такой дорожке, под влиянием
действующих на него сил «низом» будет являться не горизонтальная
плоскость, как было бы под действием только силы тяжести, а
наклонная; «верх» лежит не в направлении зенита, а в направле-
нии, перпендикулярном к наклонной плоскости.
Это изменение направления «верх-низ» при вращении еще отчет-
ливее можно обнаружить на следующем опыте. На любую верти-
кальную ось вращения (центробежной машины, патефона и т. д.)
насаживается доска или круг. На разных расстояниях от оси укреп-
ляются отвесы и под одним из них устанавливается плоскостенный
сосуд с водой (рис. 44). При вращении отвесы отклоняются от вер-
тикали на разные углы в зависимости от своего расстояния от оси,,
а уровень жидкости располагается перпендикулярно к соответствую-
щему отвесу.
Рис. 43

На основании этого опыта можно объяснить расположение коль-
цами порошков различной плотности, взвешенные в жидкости,
помещенной во вращающийся сосуд. Порошки располагаются от оси
на разных расстояниях в зависимости от плотности, причем вещество
с наибольшей плотностью располагается на самом дальнем расстоя-
нии. Порядок расположения такой же, как и под действием силы тя-
жести, только во вращающемся сосуде действующая сила направ-
лена не по вертикали, а наклонно к ней.
Рис. 44
Дается объяснение действия центробежной сушилки, медогонки,
молочного сепаратора и т. п.
Полезно для учащихся рассмотреть и другие явления, связан-
ные с вращением, — движение самолета по петле, условие превра-
щения снаряда, выпущенного из орудия, в спутника Земли и т. п.
Последний вопрос в связи с запуском искусственных спутников
в СССР будет особенно интересовать учащихся. Преподаватель
должен будет рассказать об историческом значении этого события,
о мировом первенстве в этом вопросе советских ученых и инженеров.
Хорошо было бы показать учащимся один из научно-популярных
кинофильмов, посвященных запуску в СССР искусственных спут-
ников Земли.
К задачам, затрудняющим учащихся, относится задача опреде-
ления сил, действующих на экипаж, например автомобиль, в выс-
шей точке выпуклого места.
Как известно, на автомобиль, равномерно движущийся со ско-
ростью v по мосту, в верхней точке моста действуют две силы: сила
тяжести Р и упругая сила реакции моста Q (Пер. II, рис. 18 и 19),
возникающая вследствие деформации моста от давления на него
движущегося автомобиля. (Покоящийся автомобиль давит
на мост с силой, равной его весу.) Эта сила Q направлена в сторону,
противоположную силе тяжести. Центростремительное ускорение,
направленное к центру окружности выпуклости моста, возникает
под действием равнодействующей сил Р и Q, также на-
правленной к центру.

Эта равнодействующая и является центростремительной силой,
.равной
Отсюда видно, что сила давления движущегося тела на выпуклый
Мост, равная реакции моста, меньше веса тела:
Q = P-FUC.
Этот теоретический вывод можно проверить на приборе, пред-
ложенном Д. М. Муром1 (рис. 45).
При установке игрушечного автомобиля с заводной пружиной на
выпуклой полосе жести она под действием веса его прогибается и
касается шурупа, вследст-
вие чего замыкается цепь
тока и загорается лампоч-
ка, схема включения кото-
рой показана на рисун-
ке 45.
При движении же ав-
томобиля по выпуклому
мосту лампочка остается
не включенной, что указы-
вает на меньший прогиб
моста, чем просто при сто-
янии на нем машины.
В нижней части прибора
можно показать движение
того же автомобиля по вог-
нутому мосту, при кото-
ром сила давления на мост
больше, чем при покое ма-
шины.
Отсюда учащиеся могут
понять нецелесообразность
постройки мостов вогнутых и даже плоских. Показ этого прибора
и наблюдение за формой мостов во время экскурсий приобретает,
как очевидно, значительное политехническое значение2.
Желательно уделить время и место на классных или внеклассных
занятиях разбору и других механизмов или задач, в основе которых
лежит действие центростремительной силы: центробежные водяные
И воздушные насосы, мертвая петля; затем показать на экскурсии
(Центробежное литье; после прохождения темы о всемирном тяго-
тении разобрать влияние вращения Земли на вес тела.
Рис. 45
1 Журнал «Физика в школе», 1957, № 3, стр. 58. В статье даны размеры
прибора для самостоятельного изготовления его.
* Другой прибор подобного рода описан А. С. Богословским в журнале
«Физика в школе», 1954, № 2.

Глава X.
КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ
62. Колебательное движение
1. Значение темы и планирование ее. Ко-
лебательное движение составляет первую часть темы «Колебание
и волны».
Основная задача темы — расширить понятие ускорения, рас-
пространив его на случай периодически переменного ускорения;
ввести новые понятия: амплитуда, период и фаза колебаний и вы-
вести законы колебаний математического маятника малой амплиту-
ды. Выведенные законы помогут понять особенности колебательных
движений в других случаях.
Политехническое значение всей темы «Колебание и волны» очень
велико, так как, помимо того, что теория механических колебаний
и волн используется в теории акустических и электромагнитных
волн, на законах этой темы основываются такие виды техники, как
практическая акустика, электротехника переменного тока, радио-
техника, рентгенотехника и ряд других.
Материал темы «Колебательное движение» может быть распреде-
лен по отдельным урокам примерно следующим образом.
1- й урок. Колебание под действием силы тяжести. Понятие
об ускорении, смещении, амплитуде.
2- й урок. Колебания под действием упругой силы. График сме-
щения.
3- й урок. Связь колебательного движения с вращательным. По-
нятие о фазе колебания.
4- й урок. Преобразование энергии при колебании. Затухание ко-
лебания. Вынужденные колебания. Резонанс.
5- й урок. Законы колебания математического маятника. Приме-
нение маятника в часах.
6- й урок. Лабораторная работа.
7- й урок. Слежение колебаний.
Упражнения распределены по урокам этой темы и следующей.
2. Колебание под действием силы тя-
жести. На первом уроке преподаватель напоминает учащимся,
что на предыдущих занятиях были изучены простейшие виды дви-
жений, практически очень важные: прямолинейное, равномерное и
равномерно-переменное движения и равномерное движение по ок-
ружности.
Кроме этих видов движения, в природе и технике имеет широкое
распространение еще один вид движения — движение колебатель-
ное. Таково движение маятника часов; всякой сжатой или растяну-
той и потом отпущенной пружины ( в частности рессор экипажа,
вагона); ветки под действием ветра или толчка слетевшей с нее пти-
цы; стержня, укрепленного одним концом и получившего удар по

другому концу (колосья, деревья, заводские трубы, камертон); пор-
шня в тепловых машинах; струн музыкальных инструментов и мно-
гих других предметов.
Для первого знакомства с колебательным движением выбирается
движение математического маятника под действием силы тяжести.
Дав определение математического маятника, преподаватель ста-
вит вопрос о характере силы, вызывающей движение маятника,
отклоненного из положения равновесия на угол а или на высоту А
и после отпущенного (Пер. II, рис. 51, 54). Разбор показывает, что
движущей силой от крайней точки отклонения до положения рав-
новесия является слагающая сила тяжести, направленная по каса-
тельной к дуге и равная Рг = Р sin а (к этому времени понятие о
тригонометрических функциях в математике будет дано).
Анализ построений (следует их сделать в нескольких точках
дуги) и формулы покажут, что в первой половине дуги сила имеет
направление, совпадающее со скоростью; следовательно, движение
ускоренное.
Рассмотренная сила — переменная по величине; она изменяется
пропорционально синусу угла отклонения; следовательно, и уско-
рение, сообщаемое этой силой, будет переменным, постепенно умень-
шающимся по мере приближения к положению равновесия. Поэтому
движение к положению равновесия является неравномерно-
ускоренным. Надо остановить внимание учащихся на том, что в
точке наибольшего отклонения маятника скорость равна нулю, а
ускорение имеет наибольшее значение; затем при сшускании маят-
ника ускорение уменьшается, но скорость непрерывно возрастает,
так как ускорение и скорость совпадают по направлению; в поло-
жении равновесия ускорение обращается в нуль, а скорость дости-
гает своего наибольшего значения; тело не может остановиться в
положении равновесия, оно по инерции переходит через него. По-
строение сил в какой-либо точке другой части пути позволяет пока-
зать, что на ней движение будет неравномерно-замед-
ленным, пока скорость не обратится в нуль в крайней точке
отклонения. Так как скорость во второй части пути отнимается та-
кими же порциями, какими она прибавлялась в первой части, то
по обе стороны положения равновесия отклонения должны быть
равны (при ничтожном трении и сопротивлении среды). Разбирает-
ся изменение скорости и ускорения от положения равновесия до
второй крайней точки пути.
Колебательное движение характеризуется всеми указанными
выше признаками.
Но так как эти признаки — ускорение, скорость, величина
отклонения — связаны друг с другом, то можно установить неко-
торый единственный признак для случая, когда отклонение от по-
ложения покоя будет мало (примерно до 5°, именно: а=—-jx).
Надо объяснить, что знак минус вводится в формулу потому,
что ускорение направлено в сторону, противоположную отклоне-