ОСОБЛИВОСТІ МЕТОДИКИ ФОРМУВАННЯ ВІРТУАЛЬНИХ ДОСЛІДІВ ІЗ НАВЧАННЯ РОЗПОДІЛУ МОЛЕКУЛ ЗА ШВИДКОСТЯМИ

Анотація

Стаття присвячена мало дослідженій в методиці навчання проблемі – навчання газових явищ. Розкрито один із варіантів методики та її особливостей у формуванні віртуальних дослідів із навчання розподілу молекул за швидкостями. Акцент не робиться на можливості постановки експериментального завдання з підтвердження висновків Дж. Максвелла, та яка роль при цьому відводиться фізичним величинам: маса частинок, температура газу, швидкостям та ін. Не розглядаються можливі методи дослідження, зокрема віртуальні в середовищі просторового розподілу різношвидкісних частинок. Виокремлено, що при виводі рівняння ідеального газу розглядається постійна, однакова за величиною швидкість всіх молекул і відповідно не розглядається настільки відхиляються одержані результати у формулах від тих, що розглядає Дж. Максвелл, Р. Клаузіс. Пропонується цю плутаницю розв'язати. Запропоновано один з віртуальних експериментальних методів просторового поділу частинок за швидкостями заснований на впливі сили тяжіння на дальність польоту молекул, що вилетіли, наприклад, із посудини. Реалізація ідеї віртуального експерименту ґрунтується на відомих теоретичних та практичних висновках: маємо ідеальний газ; відомі експериментальні результати значень середньоарифметичної, середньоквадратичної та ймовірнісної швидкостей; реальним є створення постійної концентрації газу в посудині; рух молекул у посудині є рівноймовірним. Аналіз одержаних у віртуальному досліді даних показує досить виокремлені три частини: ліворуч осідають молекул із середньоарифметичною швидкістю, в середній частині – найбільш ймовірнісною і праворуч – середньоквадратичною швидкістю, що якісно підтверджує математичну модель розподілу молекул Максвелла. У подальшому дослідження доцільно проводити в напрямку модернізації такого виду дослідів та з’ясування фізичної суті понять імпульсу, тиску кінетичної енергії молекул газу.