Роль и место темы «основы Молекулярно-кинетической теории» в курсе физики средней школы

Изучение молекулярной физики, знакомство учащихся с эмпирическим базисом данной физической теории является качественно новым этапом изучения свойств и строения вещества.
Основные понятия термодинамики, такие как температура, объем, давление были введены в VII и VIII классе на основе примеров, опирающихся на жизненный опыт учащихся и эксперименты. Это так называемый эмпирический подход. Уже в VII классе ученики знакомятся с молекулярным строением веществ, узнают о броуновском движении, как доказательстве такого строения. Здесь учащимся предлагается четкая логичная структура знаний, характерная для физических теорий. Ученики узнают, что вещества состоят из атомов и молекул. Частицы вещества движутся и взаимодействуют друг с другом. Также в VII классе на эмпирическом и бытовом уровне вводятся понятия «работа», «энергия». Содержание этих понятий далее углубляется в VIII классе. Более того, в восьмом классе происходит первое знакомство с такими фундаментальными терминами как внутренняя энергия тела, количество теплоты. Эти параграфы являются своеобразным вступлением, предисловием к МКТ и термодинамике, изучаемым в 10 классе.
Сложность преподавания молекулярной теории заключается в необходимости использования термодинамического и статистического подходов к изучению данной темы.
В своих дневниках, при анализе работы по учебно-методическому комплекту по физике (авторы Л.С. Хижнякова, Синявина А.А. и др.), учителя (Гегер Т.А., Гоголева О.Р., Гриднева Е.В., Гурьева Н.И., Козакова О.А., Набиулин Т.Х., Устинова О.В., Фадеева Н.В.) отмечали важность выбора одного из подходов к изучению молекулярной физики. Термодинамический подход предполагает сначала изучение термодинамики, а затем молекулярно-кинетической теории идеального газа и агрегатных состояний вещества

. Этот подход, используемый в основной школе, имеет положительный результат, который отмечают учителя (Асянова Л.В., Кремнева Т.В., Позднякова Е.Г., Финагина Л.Н., Янова Н.В.). Статистический подход, применяемый в средней школе, предполагает обратную последовательность изучения указанных тем [1].
Изучение молекулярно-кинетической теории опирается на знания о строении вещества, полученные учениками в основной школе на уроках физики и химии.
Из школьной математики ребята используют понятия «среднее арифметическое», «вероятность» и т.д.
Начинать изучение молекулярной физики с газовых законов имеет методические преимущества, связанные с тем, что рассмотрение термодинамических систем на примерах простейших термодинамических систем, таких как воздух, вода является понятным для учеников. Здесь вводятся макропараметры, такие как температура, объем давление, масса. В дальнейшем, используя понятие температуры вводится способ измерения температуры при достижения теплового равновесия между изучаемым телом и термометром.
Газовые законы изучаются с помощью экспериментального исследования изотермического, изобарного и изохорного процессов, что облегчает дальнейшую работу по исследованию термодинамической системы по графикам.
Далее на основе опытов учащиеся знакомятся с понятием внутренней энергии и способами ее изменения – за счет совершения механической работы и за счет теплообмена. Анализ опыта Джоуля показывает, что количество теплоты, как и работа, являются мерой изменения внутренней энергии термодинамической системы. Таким образом, первый закон термодинамики – это обобщение опытных данных, закон сохранения энергии для тепловых процессов