Физика в школе, 2018, № 8

ФИЗИКА В ШКОЛЕ

НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ                                                                ИЗДАЕТСЯ С МАЯ 1934 г.

№ 8
2018

МЕТОДИКА. ОБМЕН ОПЫТОМ

Г.Г. Никифоров, А.Ю.
 

Пентин, Г.М. Попова 
Методика изучения физики в основной школе 
на базе естественнонаучного метода познания и самостоятельных 
экспериментальных исследований учащихся 
(на примере раздела «Электрические явления», VIII класс)  . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
С.В. Соболев, А.Н. Кутуев
 

К вопросу о движении заряженных частиц в магнитном поле . . . . . . . . . . . . . . 13
А.И. Курочкин
 

Понятие учебной ключевой задачи по физике . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

ЭКСПЕРИМЕНТ

Г.Г. Никифоров
 

От измерения шариков к измерению атомов
(работа: «Измерение размеров малых тел») . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
С.П. Жакин
 

Прибор для определения плотности жидкостей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

Педагогические технологии

И.М. Мамеева-Шварцман
 

Организация внеклассных образовательных площадок и межструктурного 
взаимодействия для проведения учебных занятий по физике . . . . . . . . . . . . . . 31

ЗАДАЧИ И ВОПРОСЫ

Н.Н. Барабанов
 

Избранные физические задачи профессора Н.Н. Малова (часть 6) . . . . . . . . . . . 37
Б.К. Лаптенков, А.И. Скворцов
 

Можно ли применять законы идеальных газов в задачах 
на пары воды и влажность  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

Школа — ВУЗ

Н.А. Леонова 
 

Из опыта работы с одаренными детьми в Санкт-Петербурском 
политехническом университете Петра Великого. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

Образован в 1934 году Наркомпросом РСФСР.   Учредитель — ООО «Школьная Пресса».   Журнал выходит 8 раз в год

С.В. Лозовенко
 

Астрономический кружок в «Детском университете МПГУ» . . . . . . . . . . . . . . . . 52

АСТРОНОМИЯ

Н.А. Кошелев
 

Интерактивная 3D-модель небесной сферы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

Информация

Т.И. Долгая, И.В. Васильева, Л.П. Макутонина
 

Основные направления работы ассоциации учителей физики города Москвы 
(из опыта рабрты) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Статьи, опубликованные в 2018 году
 

 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

Главный редактор  Е.Б. Петрова, д.п.н., доцент / Petrova, E.B. DrSci in Education, Associate Professor
Редактор  Э.М. Браверман, к.п.н. / Braverman, E.M. PhD in Education
Зав. редакцией  Е.Н. Стояновская / Stoyanovskaya, E.N.

Состав редколлегии

Демидова М.Ю., д.п.н., доцент
Demidova, M.Yu. DrSci in Education, Associate Professor
Засов А.В., д.ф.-м.н., академик МАН, 
профессор
Zasov, A.V. DrSci of Physics and Mathematics, Academician of the 
MAS, Professor
Королев М.Ю., д.п.н., к.ф.-м.н.,
доцент
Korolev, M.Yu. DrSci in Education, PhD of Physics and 
Mathematics, Associate Professor
Майер В.В., д.п.н., профессор
Mayer, V.V. DrSci in Education, Professor
Наумов А.В., д.ф.-м.н., доцент,
профессор РАН
Naumov A.V., DrSci of Physics and Mathematics, Professor Russian 
Academy of Sciences
Никифоров Г.Г., к.п.н.,
ведущий научный сотрудник
Nikiforov, G.G. PhD in Education, Leading researcher

Пентин  А.Ю., к.ф.-м.н.
Pentin, A.Yu.  PhD of Physics and Mathematics
Плахотник Т.В., к.ф.-м.н., приват
доцент, школа математики и физики 
университета Квинсленда, Австралия

Plakhotnik T.V., PhD of Physics and Mathematics, privat-docent, school 
of mathematics and physics, University of Queensland, Australia

Сауров Ю.А., д.п.н., профессор,
член-корреспондент РАО
Saurov, Yu.A. DrSci in Education, Professor,
Associate member RAE

Ханнанов Н.К., к.х.н. 
Khannanov, N.K. PhD in chemical Sciences
Чулкова Г.М., д.ф.-м.н., доцент
Chulkova, G.M. DrSci of Physics and Mathematics, Associate Professor

Журнал рекомендован Высшей аттестационной комиссией (ВАК) Министерства образования и науки Российской Федерации
в перечне ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы
основные научные результаты диссертаций на соискание ученой степени доктора и кандидата наук.
Журнал зарегистрирован в базе данных Российского индекса научного цитирования.
Распространяется в печатном и электронном виде.

ООО «Школьная Пресса»
Корреспонденцию направлять по адресу: 127254, г. Москва, а/я 62
Тел.: 8 (495) 619-52-87, 619-52-89.   
Интернет http: // www.школьнаяпресса.рф  E-mail: fizika@schoolpress.ru

Формат 84×108/16. Усл. п. л. 4,0. Изд. № 3265. Заказ
Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору за соблюдением законодательства в сфере массовых 
коммуникаций и охране культурного наследия, свидетельство о регистрации ПИ № ФС 77-38550 от 21.12.09.
Охраняется Законом РФ об авторском праве. Запрещается воспроизведение любой журнальной статьи без письменного разрешения издателя. Любая попытка нарушения закона будет преследоваться в судебном порядке.

Отпечатано в АО «ИПК «Чувашия», 428019, г. Чебоксары, пр. И. Яковлева, д. 13.

© ООО «Школьная Пресса»,  © «Физика в школе», 2018, № 8

 Любое распространение материалов журнала, в т.ч. архивных номеров, возможно только с письменного согласия редакции.

МЕТОДИКА. ОБМЕН ОПЫТОМ

МЕТОДИКА ИЗУЧЕНИЯ ФИЗИКИ В ОСНОВНОЙ ШКОЛЕ 
НА БАЗЕ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНОГО МЕТОДА ПОЗНАНИЯ 
И САМОСТОЯТЕЛЬНЫХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ 
ИССЛЕДОВАНИЙ УЧАЩИХСЯ 
(на примере раздела «Электрические явления», VIII класс)

Г.Г. Никифоров, к.п.н., с.н.с. Центра естественнонаучного образования Института стратегии развития 
образования РАО, Москва;
nikiforowgg@mail.ru

G.G. Nikiforov, PhD (Pedagogy), Higher Senior Officer of 
Natural-science center of Education Development Strategy 
Institute of the Russian Education Academy, Moscow;
nikiforowgg@mail.ru

А.Ю. Пентин, к.ф-м.н., заведующий Центром естественнонаучного образования Института стратегии 
развития образования РАО, Москва;
pentin@mail.ru

A.Y. Pentin, PhD (Physics and Mathematics), Head of the 
Centre for Science Education of the Federal State Budget 

( Scientific Institution «Institute for Strategy of Education 
Development of the Russian Academy of Education», 
Moscow; pentin@mail.ru

Г.М. Попова, методист МОУ МЦ «Раменский дом учителя», Московская обл. Раменский район;
ms.gmpopova@mail.ru

G.M. Popova, methodologist of science items For the 
home teacher, Moscow region, Ramenskoye;
ms.gmpopova@mail.ru

Ключевые слова: диагностика, методика, научный метод познания, циклическая структура научного метода, 
естественнонаучная грамотность, экспериментальная 
деятельность, самостоятельное исследование

Keywords: diagnostics, methodology, scientific method of 
cognition, a circular structure of scientific method, science 
literacy, experimental activity independent study

 В статье изложены основные подходы к построению 
методики изучения физики на основе научного метода познания и самостоятельных экспериментальных 
исследований, разработанные в ходе совместного исследования Института стратегии развития образования 
РАО, Комитета по образованию Раменского муниципального района Московской области и Раменского 
дома учителя. Исследование проводилось в рамках 
выполнения проекта 27.6122.2017/БЧ «Обновление 
содержания общего образования и методов обучения 
в условиях современной информационной среды».
Результаты исследования были обсуждены на семинарепрактикуме Дня физики Всероссийского Марафона 
учебных предметов в апреле 2018 года в докладе 
авторов статьи

The article describes the main approaches to the construction 
of teaching physics on the basis of the scientific method 
of knowledge and independent experimental studies, 
developed in a joint study of the formation of natural 
science literacy Institute of education development 
strategy, the Committee on education of the Ramenskoye 
district of the Moscow region and For home teachers. 
The research is conducted within the framework of the 
implementation of project 27.6122.2017/ BCH «General 
education content and teaching methods in modern 
information Wednesday. 
The results of the study were discussed at the workshop 
physics Day Nationwide Marathon training items in 
April 2018

ФИЗИКА В ШКОЛЕ  8/2018

 Любое распространение материалов журнала, в т.ч. архивных номеров, возможно только с письменного согласия редакции.

1. Актуальность проблемы совершенствования методики изучения физики в 
основной школе в условиях ФГОС определяется рядом факторов. Среди них можно 
выделить и результаты международных исследований PISA и TIMSS по оцениванию 
качества естественнонаучного образования 
[1] и результаты ОГЭ, и др. 
Вопрос в том, что именно положить в 
основу процесса модернизации, в каких направлениях действовать. Одно из перспективных направлений совершенствования 
методики — построение процесса изучения 
физики на основе методологии естественнонаучных исследований.
В 
нашей 
стране 
дидактические 
и 
практико-ориентированные аспекты методики, основанной на научном методе познания, разрабатывались академиком РАО 
В.Г. Разумовским и его научной школой. В 
соответствии с пониманием научного метода познания, следовавшим из работ Г. Галилея и А. Эйнштейна, В.Г. Разумовским 
была предложена схема изучения законов 
физики эвристическим методом в виде цикла: от наблюдения загадочного явления и 
формулирования проблемы — к выдвижению гипотезы в виде модели, формулы или 
принципа, от гипотезы — к вытекающим из 
нее логическим выводам при сопоставлении 
гипотезы с имеющимися знаниями и далее 
к экспериментальной проверке этих выводов [2]. 

На рисунке 1 сплошные стрелки указывают на неразрывную связь теории и опыта, 
гипотезы и следующих из нее логических 
выводов. Штриховые линии указывают на 
то, что эксперименты, подтверждающие гипотезу, переходят для данной теории в разряд исходных фактов, а противоречащие 
ей — служат основанием для нового цикла 
познания. 
Дидактические аспекты методики, основанной на научном методе, разработаны 
В.Г. Разумовским и его соавторами значительно полнее, чем практико-ориентированные, хотя в последних по времени монографиях им уделяется большое внимание 
[3, 4].
Именно с целью комплексного подхода 
к разработке практико-ориентированных 
основ методики изучения физики на основе научного метода Центром естественнонаучного образования Института стратегии развития РАО еще под руководством 
В.Г. Разумовского было начато совместное 
исследование Центра, Раменского комитета 
по образованию и Раменского дома учителя. Сейчас это исследование продолжается 
в рамках нового трехстороннего договора в 
соответствии с планом исследований научной школы В.Г. Разумовского. 
Комплексный характер разработки методики на базе научного метода включает 
в себя технологию планирования учебного 
процесса, моделей структуры содержания 

Рис. 1

МЕТОДИКА. ОБМЕН ОПЫТОМ
5

 Любое распространение материалов журнала, в т.ч. архивных номеров, возможно только с письменного согласия редакции.

тем и разделов, ориентированных на научный метод, подходов к конструированию 
уроков и их апробацию, организацию изучения физики в основной школе как физики 
явлений на базе самостоятельной экспериментальной деятельности, полностью интегрированной в учебный процесс.
В 2014–2015 учебном году завершен диагностический этап исследования. На базе 
диагностического этапа проведен формирующий этап исследования (2015–2016 уч. 
год), по результатам которого определены 
основные контуры методической системы 
изучения физики на основе научного метода, и она апробирована на примере курса 
физики VII класса [5, 6].
В 2017–2018 учебном году апробацию 
прошла методика изучения физики на 
основе научного метода в VIII классе. В 
статье представлены некоторые особенности этой методики на примере раздела 
«Электрические явления. Постоянный ток». 
Ключевые уроки, проведенные учителямиисследователями Раменского семинара «Современный урок», описаны в статьях Андреевой Н.В., Пчелкиной М.А., Королевой 
Л.Б., Рябовой Е.С. (см. Электронное периодическое издание «Физика в школе» № 2, 
2018).
2. В базовой структуре раздела VIII класса «Электрические явления. Постоянный 
ток» традиционно [7] выделяются четыре 
темы (см. табл. 1).
При анализе базовой структуры содержания этих четырех тем с позиций методики, 
построенной на основе научного метода, обнаруживается ряд проблем и противоречий. 
Они выделены во втором столбце таблицы. 
Для преодоления выявленных противоречий мы предлагаем построение процесса 
обучения вокруг ключевых экспериментальных исследований, выделенных в третьем 
столбце таблицы.
Все эти противоречия и проблемы имеют 
вовсе не абстрактное дидактическое значение, а прямо обнаруживаются в результатах 
диагностики знаний учащихся, в учебниках 

и задачниках. Вот некоторые результаты 
диагностики. На достаточном уровне (80%) 
сформированы лишь умения по проведению прямых измерений тока и напряжения 
и расчету по результатам этих измерений 
сопротивления и мощности. Лишь 15% обосновывают уменьшение тока при последовательном подключении дополнительных 
элементов ссылкой на закон Ома. При ответе на вопрос «Как изменится сила тока 
при последовательном подключении дополнительного резистора к уже включенному 
в цепь?» 45% ответили, что уменьшится, но 
сослались при объяснении на закон Ома 
только 15%. Только 15% учащихся могут 
вывести формулу зависимости мощности 
тока от силы тока или от напряжения и распознать здесь квадратичную зависимость. 
Только 5% учащихся с целью ответа на вопрос, к каким контактам подключен резистор, а к каким — лампочка, предлагают 
провести исследование зависимости силы 
тока от напряжения, на этом же уровне — 
число учащихся, которые могут проверить 
гипотезу о том, выполняется ли закон Ома 
для лампочки накаливания. 
Известна характерная особенность дидактических материалов для учащихся VIII 
классов при решении задач: в большинстве 
случаев при решении задач используются 
схемы-модели реальных схем, то же происходит и при выполнении лабораторных работ: по схемам ученики собирают цепи. Но 
не используются в массовой педагогической 
практике задания по составлению схем (моделей) при анализе цепей. 
Результатом такого преимущественного 
использования моделей по сравнению с реальными объектами является то, что только 
5% учащихся смогли верно начертить схему 
цепи, представленной на рисунке 2.
Приведем характерный пример, показывающий, что авторы часто либо перестают 
следить за строгостью формулировок, либо 
ошибаются. На рисунке 3 приведены типичная задача из задачника VIII класса и неправильный ответ к ней.

ФИЗИКА В ШКОЛЕ  8/2018

 Любое распространение материалов журнала, в т.ч. архивных номеров, возможно только с письменного согласия редакции.

Таблица 1

Базовая структура 
и содержание
Научный метод:
анализ противоречий

Возможная модель структуры и ключевые экспериментальные исследования

1. Введение основных величин (сила 
тока, напряжение), 
способ их измерения

Введение основных величин, 
регулирование силы тока и 
напряжения. Способы соединений и правила сложения сил 
токов и напряжений как следствия законов сохранения заряда и энергии

2. Закон Ома.
Сопротивление.
Механизм проводимости и причина сопротивления

Не выделены гипотезы, рассмотрение 
которых приводит к необходимости проведения ключевого экспериментального 
исследования, результатом которого и 
является установление закона Ома. 
Не рассматривается явление, наблюдение которого позволяет ввести сопротивление и перейти к рассмотрению механизма проводимости металлов, который 
и объясняет закон Ома. 
Механизм проводимости, приводящий 
к закону Ома, не связан с механизмом 
нагревания, из которого следует закон 
Джоуля–Ленца

Ключевое сравнительное исследование линейных и нелинейных зависимостей силы тока 
от напряжения с целью определения сущности закона Ома.
Ключевое явление — протекание постоянного тока при постоянном напряжении, наблюдение 
и обсуждение которого оказывается основанием для введения 
сопротивления и служит обоснованием механизма проводимости.
Уточнение механизма проводимости и взаимодействия электронов с ионами.
Механическая модель такого 
взаимодействия 

3. Последовательное и параллельное 
соединения, правила 
сложения токов,
напряжений 

Нет последовательности в определении 
статуса и в обосновании правила сложения напряжений при последовательном 
соединении и сложении токов — при параллельном

Изменение структуры раздела. 
Перенос правил сложения в тему 1 и их обоснование с опорой 
на законы сохранения заряда и 
энергии [8]

4. Работа и мощность 
тока.
Закон Джоуля–
Ленца 

Не устанавливается связь с законом сохранения энергии, поскольку не конкретизируются «опыты, которые показывают», как преобразуется энергия поля 
при наличии подвижных проводников, 
нет взаимосвязи между механизмами 
нагревания и проводимости, не определен статус закона Джоуля–Ленца, получаемого как простое следствие формулы 
работы. 
Не выделено ключевое явление установления равновесия между теплообменом с окружающей средой и выделением 
джоулева тепла

Изложение темы построено на 
основании закона сохранения 
энергии, выделено ключевое 
исследование 
зависимости 
силы тока от напряжения для 
подвижных проводников, выдвигается гипотеза для экспериментальной проверки закона Джоуля–Ленца, проводится 
ключевое исследование теплообмена нагреваемого проводника с окружающей средой

МЕТОДИКА. ОБМЕН ОПЫТОМ
7

 Любое распространение материалов журнала, в т.ч. архивных номеров, возможно только с письменного согласия редакции.

                                        Рис. 2                                                           Рис. 3

3. В третьем столбце таблицы 1 выделены основные направления совершенствования методики, основанной на научном 
методе. Остановимся здесь только на темах 
2 и 4, как наиболее важных при изучении 
раздела.
3.1. Рассмотрим сначала тему 2, которую для краткости обозначим «Закон 
Ома». 
1) Ключевое самостоятельное экспериментальное исследование.
Под ключевыми исследованиями понимаются такие, без проведения которых изучение раздела или темы на основе научного 
метода невозможно.
Поскольку только линейная зависимость силы тока через какой-либо элемент 
от напряжения на этом элементе (I = kU) 
называется законом Ома, то для темы 2 таким исследованием является исследование 
зависимости силы тока от напряжения. 
В традиционной методике (см., например, § 42 в [7]) логика рассуждений задается 
следующим образом: (1) действия силы тока 
зависят от силы тока → (2) для управления 
действиями тока надо изменять силу тока 
→ (3), но ток — это упорядоченное движение заряженных частиц под действием поля → (4) действие поля характеризуется напряжением → (5) можно предположить, 

что сила тока зависит от напряжения → (6) установим эту зависимость 
→ (7) предлагается однофакторная 
схема исследования искомой зависимости для металлической проволоки, результат которого однозначно 
предопределен. 
Эта логика в соответствии с научным 
методом изменяется, начиная с шага 5. В 
соответствии с циклом научного познания 
идея шага 5 не предположение, а научный 
факт: напряжение — это работа поля, которая увеличивает кинетическую энергию 
упорядоченного движения, а, следовательно, увеличение напряжения приводит к 
увеличению силы тока. Гипотеза же о возможной закономерности роста (падающие 
вольтамперные характеристики не рассматриваются) возникает на шаге 6 (рис. 4). 

Рис. 4

Ответ: в 4 раза

I

U

0

ФИЗИКА В ШКОЛЕ  8/2018

 Любое распространение материалов журнала, в т.ч. архивных номеров, возможно только с письменного согласия редакции.

Закон Ома — это прямая пропорциональная зависимость между силой тока и 
напряжением. Следовательно, для проверки гипотезы, выдвинутой на шаге 6 при 
проведении ключевого исследования (шаг 7), 
необходимо включать в состав оборудования как минимум один элемент, для которого закон Ома не выполняется (нелинейный элемент). При этом целесообразно, 
чтобы элементов, для которых выполняется 
закон Ома (линейный элемент), было два. 
Результаты экспериментального исследования двух линейных элементов позволяют сделать обобщение: есть группа элементов, для которых I = kU, но они отличаются 
значением k, и именно этот факт является 
основанием для введения сопротивления, 
мерой которого является отношение (U/I). 
Обратим внимание, что включение нелинейного элемента в качестве объекта ключевого экспериментального исследования 
необходимо не только для того, чтобы сформулировать гипотезу. Только возможность 
провести сравнение двух типов зависимостей приводит к пониманию сути закона 
Ома.
Методика, основанная на научном методе, способствует пониманию учащими
ся статуса различных видов знаний. Если 
I = kU — закон Ома, а сопротивление — 
это физическая величина, введенная как 
отношение (U/I), то зависимость силы тока от сопротивления разных резисторов, на 
которые подается одинаковое напряжение, 
— это следствие закона Ома и определения 
сопротивления как отношения. Как всякое 
следствие, оно должно проверяться экспериментально. 
Ясно, что в роли линейных элементов 
используются металлические проводники. 
Что выбрать в качестве нелинейного элемента? Вне конкуренции при таком выборе 
только лампочки накаливания, и понятно 
почему. Они входят в состав лабораторного 
оборудования, их параметры согласованы с 
лабораторными источниками напряжения, 
лабораторные амперметр и вольтметр по 
своим метрологическим характеристикам 
позволяют провести исследование зависимости силы тока через лампочку от напряжения на ней. 
Использование нелинейного элемента 
не только позволяет провести ключевое 
исследование при изучении закона Ома 
в соответствии с научным методом познания. Включение лампочки накаливания 

                                       Рис. 5                                                            Рис. 6

МЕТОДИКА. ОБМЕН ОПЫТОМ
9

 Любое распространение материалов журнала, в т.ч. архивных номеров, возможно только с письменного согласия редакции.

в состав оборудования, используемого учащимися, решительным образом изменяет 
всю систему экспериментальной деятельности учащихся при изучении электричества. Приведем лишь один факт: впервые в 
основной школе могут быть сконструированы задачи и задания, которые в принципе 
не имеют другого решения, кроме графического (подробнее см. статью Андреевой Н.В.) 
(см. Электронное периодическое издание 
«Физика в школе» № 2, 2018).
На рисунке 5 приведены в графическом 
виде результаты исследования зависимости 
силы тока от напряжения для резисторов 
и лампочки. Для проведения исследования 
необходим источник с регулируемым напряжением. Такие источники представлены 
на рисунке 6.
При подборе оборудования для экспериментальных исследований, связанных с 
законом Ома, важно учесть проблему, поставленную В.В. Майером [3]. Суть ее в том, 
что школьные амперметр и вольтметр — в 
принципе, один и тот же прибор, только 
проградуированный для измерения различных величин. Именно поэтому важно 
использование в учебном эксперименте 
мультиметра. Все оборудование и опыты с 
ним при изучении раздела на экспериментальной основе подробно представлены в 
пособии [9].

Для подготовки учащихся к проведению 
ключевого исследования в теме 1 необходимо рассмотреть не только регулирование 

силы тока, но и способы регулирования напряжения.
2) Сопротивление как ключевое явление. 
При изучении электрических явлений 
значительное внимание уделяется их объяснению с точки зрения электронной теории 
проводимости. Например, в [7] это делается 
трижды: сначала при рассмотрении электронной проводимости металлов (с. 101), затем при объяснении сопротивления (с. 122) 
и, наконец, при объяснении теплового действия тока (с. 149). В двух последних случаях сделана попытка объяснить механизм 
сопротивления. Напомним, что суть закона 
Ома с электронной точки зрения проста: 
плотность тока пропорциональна скорости 
упорядоченного движения электронов, а 
скорость пропорциональна напряженности 
поля. Таким образом, сила тока пропорциональна напряжению. Это возможно только 
при условии, что при взаимодействии с ионами электрон полностью теряет скорость, 
которую приобретает при ускоренном движении между актами взаимодействия (см. 
рис. 7). В этой потере скорости носителями 
зарядов и есть динамическая интерпретация сопротивления. Если в процессе взаимодействия не происходит полной потери 
скорости, то закон Ома не выполняется. 
(В качестве примера можно привести ток 
в газах.) Распространенная механическая 
модель проводимости (доска Гальтона) как 
раз демонстрирует процесс взаимодействия, 

0
t

v

v0

v·–2

                                   Рис. 7                                                           Рис. 8

ФИЗИКА В ШКОЛЕ  8/2018

 Любое распространение материалов журнала, в т.ч. архивных номеров, возможно только с письменного согласия редакции.

при котором электрон не теряет скорость 
полностью. 
Механическая модель для демонстрации 
взаимодействия, при котором приобретенная скорость теряется полностью, показана 
на фотографии (рис. 8). 
В методике, основанной на научном методе, этот путь к механизму сопротивления 
должен начинаться с наблюдения явления. 
Какое это должно быть наблюдение, какой 
проблемный вопрос должен быть поставлен? Чему ученики должны удивиться, наблюдая неизменные показания амперметра 
при постоянном напряжении между концами проводника? 
Это простой вопрос: почему сила тока не увеличивается, если поле действует 
на электроны с постоянной силой? При 
обсуждении этой проблемы вполне можно 
опереться на знания учащихся по разделу 
взаимодействия и работы сил, полученные 
в VII классе: при действии постоянной силы 
тело может двигаться равномерно, если эта 
постоянная сила уравновешивается силой 
сопротивления. 
Подробно описание урока по теме «Закон 
Ома» приведено в статье Королевой Л.Б. и 
Рябовой Е.С. (см. Электронное периодическое издание «Физика в школе» № 2, 2018).
4. Теперь обратимся к теме 4 (см. 
табл. 1), которую кратко можно назвать 
«Закон сохранения энергии и постоянный ток».
4.1. Закон Джоуля–Ленца.
Внимательный анализ показывает, что 
используемое практически во всех школьных учебниках для основной школы обоснование закона Джоуля–Ленца заимствовано из вузовских курсов общей физики: 
если единственным действием тока является тепловое, то Q = UIt. Достаточно теперь для получения закона Джоуля–Ленца 
воспользоваться законом Ома. В вузовских 
учебниках в процессе такого вывода подробно объясняются статус законов Ома и 
Джоуля–Ленца и роль в этом обосновании 
закона сохранения энергии. В школьных 

же учебниках часто ограничиваются фразой 
типа «Опыты показывают…».
Исключение, пожалуй, составляет учебник [8], в котором описан, но не конкретизирован опыт, который должен доказать, 
что Q = UIt.
Все необходимые гипотезы, проверка которых приводит к закону Джоуля–Ленца, 
можно обосновано выдвинуть и экспериментально проверить, если при изучении 
теплового действия тока опираться на модель проводимости, которая использовалась при объяснении закона Ома и динамической интерпретации сопротивления. 
Тогда возникает возможность выдвинуть 
экспериментально проверяемые гипотезы, 
приводящие к закону Джоуля–Ленца о зависимости количества теплоты от силы тока 
и сопротивления [9].
Если при каждом акте взаимодействия 
электрон полностью теряет скорость упорядоченного движения, то он передает иону 
и всю накопленную кинетическую энергию 
К. Общее увеличение внутренней энергии 
равно произведению КNZ, где N — число 
электронов, Z — число соударений за время 
t. Отсюда и следуют гипотезы для экспериментальной проверки: так как К — пропорциональна квадрату скорости упорядоченного движения, а сила тока пропорциональна 
скорости, то изменение внутренней энергии 
пропорционально квадрату силы тока. Сопротивление также пропорционально числу 
соударений, следовательно, увеличение внутренней энергии пропорционально сопротивлению. Зависимость увеличения внутренней 
энергии от сопротивления дает энергетическую интерпретацию сопротивления.
4.2. Ключевое явление: установление равновесия между теплообменом 
с окружающей средой и выделением 
джоулева тепла.
Простая цитата из учебника [7] сразу 
показывает, что названное явление действительно ключевое: «Работа тока идет на 
увеличение внутренней энергии металлических проводников. Нагретый проводник 

МЕТОДИКА. ОБМЕН ОПЫТОМ
11

 Любое распространение материалов журнала, в т.ч. архивных номеров, возможно только с письменного согласия редакции.

отдает полученную энергию окружающим 
телам, но уже путем теплопередачи».
Действие всех устройств и приборов, в 
которых используется тепловое действие 
тока (резисторы, лампочки, нагревательные 
приборы любых типов, такие технические 
параметры, как мощность рассеяния и др.), 
основано на том, что через некоторый промежуток времени после включения элемента в цепь устанавливается тепловое равновесие между количеством теплоты, которое 
выделяется в процессе совершения работы 
электрическим полем в соответствии с законом Джоуля–Ленца, и теплообменом с 
окружающей средой. 
Анализ этого явления — одно из основных 
умений, освоение которого свидетельствует 
о понимании школьниками сущности энергетических процессов, происходящих в цепи: 
здесь и два способа изменения внутренней 
энергии, которые происходят непрерывно 
и все время, пока идет электрический ток, 
и процесс работы как способ преобразования энергии. Только экспериментальное 
исследование такого многофакторного явления позволяет учащимся освоить это 
сложное умение. Проведение такого экспериментального исследования затрудняется 
тем, что время установления равновесия в 

обычных условиях для проволочных резисторов, спиралей лампочек и др. достаточно маленькое. Но так как теплообменом с 
окружающей средой управлять относительно просто, то ключевое исследование может 
быть все-таки проведено. 
Один способ — это нагревание воды в 
калориметре. Лабораторный нагреватель 
имеет небольшую мощность, поэтому процесс достижения теплового равновесия достаточно длителен (см. рис. 9). 
Второй способ — наблюдение за нагреванием лабораторных резисторов, проволока которых расположена в керамическом 

Рис. 9

                                     Рис. 10                                                 Рис. 11

ФИЗИКА В ШКОЛЕ  8/2018

 Любое распространение материалов журнала, в т.ч. архивных номеров, возможно только с письменного согласия редакции.

корпусе. В качестве поверхностного термометра используется термопара мультиметра 
(рис. 10).
4.3. Обобщения на уровне закона сохранения энергии. 
Необходимость обобщения на уровне закона сохранения энергии при изучении темы 4 «Работа и мощность тока» следует из 
того, что на целый ряд вопросов без такого 
обобщения ответить не удается. 
Перечислим некоторые из них. Почему 
Q = I 2 R t — закон физики, а не просто следствие формулы работы тока? Что означает 
распространенная фраза из учебников для 
основной школы: «Опыты показывают, 
что в неподвижных проводниках вся работа тока идет на увеличение их внутренней энергии»? О каких опытах идет речь? 
А как определить увеличение внутренней 
энергии, если проводник движется? 
В качестве объекта исследования при 
экспериментальном исследовании лучше 
всего воспользоваться электродвигателем 
[9] (см. рис. 11). 
Ученики измеряют мультиметром сопротивление электродвигателя и убеждаются 
в том, что сила тока в двигателе оказывается меньше, чем U /Rдвиг.; сила тока через 
двигатель определяется на основе закона 
сохранения энергии: UI = I 2R + Nмех; закон 
Ома в виде I = kU для двигателя не выполняется. Напомним, что механическая мощность элетродвигателя Nмех в точности равна мощности ЭДС индукции, которая возникает в электродвигателе. Таким образом, 
в проводах ротора двигателя действуют два 
поля — внешнего источника Е1 и вихревое 
поле индукции Е2. Плотность тока в соответствии с законом Ома в дифференциальной форме пропорциональна результирующей напряженности Е = Е1 – Е2; мощность, 
выделяемая в виде теплоты в единице объема проводника, в соответствии с законом 
Джоуля–Ленца в дифференциальной форме пропорциональна квадрату напряженности результирующего поля.
Урок по теме 4 «Работа и мощность то
ка» на основе научного метода представлен 
в статье М.А.Пчелкиной в этом номере журнала (см. Электронное периодическое издание «Физика в школе» № 2, 2018).

Литература
1. Пентин А.Ю., Ковалева Г.С., Давыдова Е.И., 
Смирнова Е.С. Состояние естественнонаучного образования в российской школе по результатам международных исследований TIMSS и 
PISA // Вопросы образования. — 2018. — № 1. — 
С. 79–109.
2. Разумовский В.Г. Развитие творческих 
способностей учащихся в процессе обучения физике. Пособие для учителей. — М.: «Просвещение», 1975. — 272 с.
3. Разумовский В.Г., Майер В.В. Физика в 
школе. Научный метод познания и обучение. — 
М.: ГИЦ ВЛАДОС, 2004.
4. Разумовский В.Г., Майер В.В., Варакси- 
на Е.И. ФГОС и изучение физики в школе. — 
СПб.: Нестор-История, 2014.
5. Разумовский В.Г., Пентин А.Ю., Никифоров Г.Г., Попова Г.М. Естественнонаучная грамотность и экспериментальные умения выпускников основной школы: контрольные материалы // Школьные технологии. — 2016. — № 1.
6. Никифоров Г.Г., Пентин А.Ю., Попова Г.М. 
Обновление методики изучения физики на 
основе научного метода и самостоятельного эксперимента учащихся // Научно-практическое 
обучение. STEAM-образование. Новые типы образовательных ситуаций. Сборник докладов IX 
международной научно-практической конференции «Исследовательская деятельность учащихся 
в современном образовательном пространстве». 
Том 1. 2018.
7. Перышкин А.В. Физика. 8 кл.: учебник. — 
М.: Дрофа, 2017.
8. Генденштейн Л.Э. Физика. 8 класс: в двух 
частях. Ч. 1. — БИНОМ. Лаборатория знаний, 
2017.
9. Никифоров Г.Г., Поваляев О.А., Мякишев С.А. 
ФГОС-лаборатория. Фронтальные лабораторные 
работы. Методические рекомендации. Электромагнитные явления. 7-9 классы. — М.: Де Либри, 2018.