Физика в школе, 2018, № 1

ФИЗИКА В ШКОЛЕ

НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ                                                                ИЗДАЕТСЯ С МАЯ 1934 г.

№ 1
2018

СОВРЕМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ: УНИВЕРСАЛЬНАЯ МЕЖПРЕДМЕТНАЯ 
ТЕМАТИКА В ШКОЛЬНОМ КУРСЕ ФИЗИКИ

И.В. Разумовская, Н.В. Шаронова, Е.А. Мишина
 

Тепловые свойства современных материалов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

МЕТОДИКА. ОБМЕН ОПЫТОМ

А.Е. Айзенцон
 

О расширении представлений о зонах развития. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

Л.А. Бордонская
 

Задачи общекультурного содержания в образовательном процессе
при обучении физике . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

ГОТОВИМСЯ К ЕГЭ

А.И. Гиголо
 

Особенности оценивания заданий с развернутым ответом в ЕГЭ 
по физике в 2018 году . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

ЭКСПЕРИМЕНТ

М. Старшов
 

Новый вариант старого опыта . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

В.Л. Рыппо, И.И. Усатов, В.И. Рудковская
 

От физических демонстраций к реальным конструкциям и технологиям . . . . . . 47

Информационные технологии

Н.Ю. Соколова
 

Исследование изотермического и адиабатного процессов 
с использованием цифровой лаборатории. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

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

ЗАДАЧИ И ВОПРОСЫ

В.М. Чиганашкин
 

Роль и место качественных задач по физике  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

ПЕРСОНАЛИИ

Памяти Петра Ивановича Самойленко
 

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

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.

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. № 3171. 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, № 1

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

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

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

Степанова Г.Н., д.п.н., профессор
Stepanova, G.N. DrSci in Education, Professor

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.

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

В структуре школьных курсов физики 
основной и средней школы вопросы строения вещества и неразрывно связанных с 
ним тепловых свойств вещества занимают 
большое место. Важность тепловых процессов, в которых обнаруживаются тепловые 
свойства вещества, для повседневной жизни 
человека и для развития техники и технологий определяет и необходимость уделять 
особое внимание данным вопросам. Как известно, термодинамика возникла в связи с 
появлением тепловых машин, а затем продолжала играть большую роль и после появления других источников энергии. Включение интересной информации о тепловых 
свойствах новых материалов современной 
техники в содержание уроков физики и занятий факультативных и элективных курсов, вне всякого сомнения, способно при
влечь учащихся к изучению нового материала, разнообразить содержание учебных 
физических задач, лабораторных работ и 
проектно-исследовательских заданий. 
Тепловые процессы происходят в живой 
и неживой природе, играют ведущую роль в 
жизни планеты Земля, и поэтому их изучение носит принципиально межпредметный 
характер, показывает один из путей реализации интеграции в обучении естественнонаучным и гуманитарным предметам, в 
частности при проведении интегрированных уроков.
Рассмотрим основные характеристики 
тепловых свойств применительно к современным материалам и наноматериалам. В 
зависимости от условий эксплуатации материала требования к нему могут быть совершенно различны: хорошая или плохая 

СОВРЕМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ: УНИВЕРСАЛЬНАЯ МЕЖПРЕДМЕТНАЯ ТЕМАТИКА 
В ШКОЛЬНОМ КУРСЕ ФИЗИКИ

ТЕПЛОВЫЕ СВОЙСТВА СОВРЕМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ

И.В. Разумовская, д.х.н., Почетный профессор МПГУ, 
профессор, МПГУ, Москва; irinarasum9@mail.ru
I.V. Razumovskaya, DrSci (Chemical), Professor of MPSU, 
Moscow; irinarasum9@mail.ru

Н.В. Шаронова, д.п.н., профессор, МПГУ, Москва; 
nvshar@mail.ru
N.V. Sharonovа, DrSci (Pedagogy), Professor of MPSU, 
Moscow; nvshar@mail.ru

Е.А. Мишина, к.п.н., учитель физики, гимназия № 1567, 
Москва; gaika1285@gmail.com
E.A. Mishina, PhD (Pedagogy), School physics teacher 
№ 1567, Moscow; gaika1285@gmail.com

Ключевые слова: температура, теплоемкость, теплопроводность, тепловое расширение, теплота сгорания 
топлива, метапредметные связи

Keywords: temperature, heat capacity, thermal conductivity, 
thermal expansion, heat of combustion, interdisciplinary 
communication

В работе [1] мы поставили задачу введения во все 
разделы курса физики в основной школе соответствующих сведений о материалах и наноматериалах 
современной техники. В данной статье рассматриваются некоторые тепловые свойства современных 
материалов, которые вынуждены работать в экстремальных условиях, характерных для многих областей 
современной техники

In [1] we have set the goal of the presentation in all 
sections of course of physics in the primary school of the 
relevant information on the materials and nanomaterials 
in modern technology. This article discusses some of 
the thermal properties of advanced materials, who are 
forced to work in extreme conditions encountered in 
many fields of modern technology

ФИЗИКА В ШКОЛЕ  1/2018

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

теплопроводность; практическое отсутствие 
теплового расширения или отрицательный 
коэффициент теплового расширения; максимально высокая удельная теплота сгорания топлива и пр.

Удельная теплоемкость вещества
Понятие удельной теплоемкости впервые ввел профессор химии и медицины в 
Глазго (затем в Эдинбурге) Джозеф Блэк 
(рис. 1). До него считалось, что теплоемкость 
для всех веществ одинакова и зависит только от массы. Заметим, что он же, используя 
только что изобретенный термометр, сформулировал нулевое начало термодинамики, 
ввел понятия скрытой теплоты плавления и 
парообразования (вместе со своим учеником 
Джеймсом Уаттом). Кроме того, Блэк первый показал, что воздух — это смесь газов, 
а не единая субстанция.

Рис. 1. Джозеф Блэк (1728–1799)

Изучение удельной теплоемкости в 
школьном курсе физики традиционно начинается при рассмотрении тепловых явлений 
в VIII классе. И здесь учащимся в рамках 
первичного закрепления нового материала 
часто учитель задает вопрос: «Где можно 
использовать вещества с высокой/низкой 
удельной теплоемкостью?» — предполагая 
услышать стандартные ответы о строительстве домов, изготовлении посуды и пр. Однако интересным является и рассмотрение 
важности удельной теплоемкости материалов современной техники.

Тогда на основе проблемного вопроса к 
учащимся: «В каких случаях в современной 
технике необходимо, чтобы при получении 
(или отдаче) материалом большого количества теплоты он мало изменил температуру?» можно ввести само понятие 
удельной теплоемкости, рассмотреть случаи 
сильного и нежелательного нагревания или 
охлаждения материала.
Например, в наше время высокая удельная теплоемкость материала требуется для 
тепловых защитных экранов космических 
аппаратов, возвращающихся на Землю. В 
статье [2] был приведен соответствующий 
пример: при возвращении в атмосферу первого пилотируемого космического корабля 
США «Меркурий» использовался один из 
«легких металлов» бериллий, удельная теплоемкость которого равна примерно

1,8 кДж
кг К
⋅

(для сравнения — удельная теплоемкость 
алюминия примерно

0,9 кДж
кг К
⋅
). 

Рис. 2. Старт комплекса «Энергия–Буран» 
15 ноября 1988, Байконур [Википедия]

СОВРЕМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ: УНИВЕРСАЛЬНАЯ МЕЖПРЕДМЕТНАЯ ТЕМАТИКА В ШКОЛЬНОМ КУРСЕ ФИЗИКИ
5

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

В спускаемых аппаратах станций серии 
«Венера» приборы должны были работать 
на этой очень горячей планете при температуре 500оС и давлении в 100 атмосфер. Начиная с космического аппарата «Венера-5», 
приборы начали помещать в оболочки из 
бериллия, что позволило увеличить ресурс 
их работы в 2–3 раза. В следующих аппаратах серии «Венера» таких защищенных 
приборов устанавливали до 150 штук. 
Сочетание высокой теплоемкости и теплопроводности бериллия было использовано в тормозных дисках для американских 
истребителей F4, F14 и советского космического челнока «Буран» (рис. 2). Нагрев 
тормозов снизился на 200 К, при этом их 
масса уменьшилась на 35–50% [3].
В рамках обучения в восьмом же классе 
на интегрированном уроке «Физика и 
биология» можно обсудить высокую удельную теплоемкость такого традиционного материала, как вода в жидком состоянии (при- 

мерно 4,2 кДж
кг К
⋅
). Это уникальное свойство 

воды по-прежнему используется в технике 
(например, в батареях отопления или при 
отводе теплоты от атомных реакторов). Кроме того, с самого начала появления в первичном океане Земли живых существ и по 
настоящее время оно способствует сохранению стабильных жизненных (температурных) условий в водной среде. Недавно было 
высказано предположение о своеобразной 
«теплокровности» гигантских динозавров. 
Несмотря на метаболизм, свойственный 
рептилиям, они имели достаточно высокую температуру тела, необходимую для 
активных движений. Динозавры, как и все 
животные, состояли в основном из воды и 
поддерживали температуру тела за счет ее 
высокой удельной теплоемкости. Естественно, что такая «отопительная система» работала в условиях тогдашнего равномерного 
теплого климата.
Высокую удельную теплоемкость имеет 

шерсть — 1,8 кДж
кг К
⋅
.  

Обсуждая с учащимися в XI классе особенности протекания ядерных реакций и 
основы работы ядерного реактора, целесообразно реализовать внутрипредметные 
связи с термодинамикой. В компактных 
ядерных реакторах (лабораторных, работающих в ряде стран, и проектах бортовых 
реакторов на космических аппаратах) используется высокая удельная теплоемкость 
и жаростойкость бериллия наряду с его уникальной способностью замедлять быстрые 
нейтроны и отражать тепловые назад, в 
зону реакции. Благодаря этому можно увеличить мощность реактора, одновременно 
уменьшив размер активной зоны. 
Высокая стоимость бериллия и сильная токсичность его порошка при обработке ограничивают область его применения 
только изделиями высоких технологий. 

Теплопроводность
В начале изучения тепловых явлений в 
VIII классе учителю часто приходится сталкиваться со следующими затруднениями: 
учащиеся путают понятия «теплоемкость» и 
«теплопроводность», а также отождествляют 
явление «теплопроводность» (как вид теплопередачи) и величину «теплопроводность». 
При этом курс физики основной школы 
вообще не предполагает введения такой 
величины, как теплопроводность. Но при 
этом в заданиях фигурируют термины «высокая теплопроводность», «низкая…», «хоро- 
шая …» и т.п.
В связи с этим представляется целесообразным в основной школе ввести понятие 
теплопроводности как физической величины на качественном уровне, уделив особое 
внимание отличию этой величины от удельной теплоемкости, а также сравнению с явлением теплопроводности. Численные значения теплопроводности в рамках такого 
изучения можно давать только в сравнении 
друг с другом.
В рамках интегрированного урока 
физики и биологии (VIII класс) можно 
обсудить строение меха и перьев у живот

ФИЗИКА В ШКОЛЕ  1/2018

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

ных и птиц, обеспечивающее малую теплопроводность, а также значение малой те
плопроводности снега (0,10
0,15 Вт
м К
−
⋅
для 

свежего снега). Современные материалы с 
малой теплопроводностью создаются по тому же принципу. Это пример биомиметики 
— использования достижений природы в 
технике.
В средней (полной) школе можно говорить уже о введении величины теплопроводности по аналогии с коэффициентом электропроводности. Рассмотрим более подробно 
эти аналогии.
Если приложить разность потенциалов 
(φ1 – φ2) к концам проводника, в нем возникнет электрическое поле и по проводнику 
пойдет электрический ток, т.е. поток электрического заряда.
Значение силы тока I для проводника заданной геометрии и при данной разности 
потенциалов на его концах будет зависеть 
от вида металла. 
Если на концах стержня создать разность 
температур (t2 – t1), по стержню пойдет поток теплоты от более горячего конца к 
более холодному. Этот эффект будет, в отличие от электрического тока, наблюдаться 
и для проводника, и для диэлектрика. Но 
для проводника поток теплоты будет значительно интенсивнее. Поэтому на металлических кастрюлях и сковородках делают 
ручки из пластмассы (диэлектрика), чтобы 
человек не получил ожога. 
Так же, как способность проводить электрический ток характеризуется удельным 
сопротивлением ρ или обратной величиной 
— коэффициентом электропроводности

1 ,
λ = ρ

так и способность проводить внутреннюю 
энергию характеризуется удельным теплосопротивлением, но чаще — коэффициентом теплопроводности, или просто теплопроводностью. Теплопроводность измеряет
ся в Вт
м К
⋅
.

При изучении физики на базовом уровне этой аналогией можно и ограничиться. Для учащихся профильных физикоматематических и инженерных классов 
можно развить аналогию дальше примерно 
таким образом.
В соответствии с законом Ома сила тока 
равна

1
2
1
2
(
)
(
)
,
S
I
R
l
ϕ − ϕ
ϕ − ϕ
=
=
ρ

где l — длина проводника, S — площадь 
поперечного сечения. При этом плотность 
тока равна

1
2
(
) .
I
j
S
l
ϕ − ϕ
=
=
ρ

Аналогично плотность потока теплоты 
(энергия, переносимая в единицу времени 
через единичное сечение) равна

2
1
тепл
(
) ,
t
t
j
l
−
=
μ

где коэффициент теплопроводности (теплопроводность) равен 1/μ и, как следует из 

формулы, измеряется в Вт
м К
⋅
.

В ряде случаев необходима высокая теплопроводность материала, обеспечивающая отвод теплоты от ее источника. Например, тактовая частота компьютера ограничена соответствующим тепловыделением. 
Существовали даже проекты вывода суперкомпьютера на околоземную орбиту, где достаточно низкая температура, а результаты 
расчетов при этом транслируются на компьютеры на Земле.
Реализуя межпредметные связи физики 
и географии в X классе, можно предложить 
учащимся определить оптимальные по температуре высоты для этого фантастического 
проекта. Переход к оптическим компьютерам на базе фотонных кристаллов [4] будет 
выгоден, в частности, отсутствием тепловыделения при передаче информации: потери 
энергии возникнут только в считывающих 
детекторах.
Выше уже приводились примеры применения высокой теплопроводности бериллия.  

СОВРЕМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ: УНИВЕРСАЛЬНАЯ МЕЖПРЕДМЕТНАЯ ТЕМАТИКА В ШКОЛЬНОМ КУРСЕ ФИЗИКИ
7

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

Долгое время алмаз держал первенство 
по коэффициенту теплопроводности (от 

1000 до 2600 
Вт
м К
⋅
). В настоящее время 

чемпионом является графен — единичный 
слой графита (рис. 3); его теплопроводность 

порядка 4000
5000 Вт
м К
−
⋅
. Таким образом, 

графен даже с точки зрения интенсивности 
отвода теплоты является перспективным 
материалом наноэлектроники. Заметим, 
что теплопроводность серебра и меди все
го лишь 430 и 400 
Вт
м К
⋅
 соответственно. 

Экономически важно, что интегральные 
схемы на графене можно производить с помощью уже существующего метода нанолитографии. При этом не нужны специальные 
провода между элементами схемы, что дополнительно уменьшает тепловые потери 
и потребление энергии. Графен — один из 
материалов, на базе которых планируется 
создавать гибкие многофункциональные 
(часы, проектор и пр.) мобильные телефоны.

Рис. 3. Модель графена

В рамках домашнего задания (или внеурочной деятельности) в X классе учащимся можно предложить самим определить 
области применения материалов с малым 
значением теплопроводности (строительство, одежда и обувь). Следует напомнить 
про пористые материалы [2] и задать во
прос о причине их малой теплопроводности (например, у пенополистирола разных марок коэффициент теплопроводно
сти составляет от 0,029 до 0,052 
Вт
м К
⋅
). 

Учащиеся должны догадаться о малой теплопроводности воздуха, и с ними следует обсудить, как это используется в строительстве — от методов утепления окон за 
счет нескольких рам до применения пористых материалов для утепления стен, 
пола, потолка.
Наноматериалы, созданные для одежды и обуви путешественников, военных в 
Арктике и Антарктике, имеют сверхнизкую 
теплопроводность, чтобы защитить человека от холода. 
С другой стороны, низкая теплопроводность нужна для защиты от высоких температур, ею должны обладать огнеупорные 
материалы, включая те, которые входят в 
современный костюм пожарного. Это также достигается за счет наличия воздушных 
пор.
Рекордно низкую теплопроводность демонстрируют аэрогели — похожие на пенопласт полупрозрачные материалы на 
базе аморфного диоксида кремния, углерода, оксидов олова и хрома, глинозема. 
Так теплопроводность кварцевого аэрогеля 

(0,017 Вт
м К
⋅
) меньше теплопроводности воз
духа (0,024 Вт
м К
⋅
). Нанометровые поры в 

аэрогеле составляют от 50 до 99% объема. 
В первой американской АМС (автоматической межпланетной станции) «Stardust», 
предназначенной в основном для исследования кометы, силиконовый аэрогель защищал 132 ячейки возвращаемой капсулы, в 
которую было собрано кометное вещество 
и космическая пыль. Низкая теплопроводность аэрогеля обеспечивала сохранность 
даже потенциально возможных органических молекул.
Хрестоматийной стала фотография «Цветок на газовой горелке» (рис. 4).

ФИЗИКА В ШКОЛЕ  1/2018

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

Рис. 4. Цветок на куске аэрогеля, внизу — 
газовая горелка [JovanCormac]

Тепловое расширение твердых тел
Тепловое расширение твердых тел также традиционно изучается и в VIII, и в X 
классе. Но если в VIII классе речь идет о качественном изучении явления, то в X классе и на базовом, и на профильном уровне 
вводятся количественные характеристики 
этого явления — коэффициент теплового 
расширения.
При изучении теплового расширения в X 
классе так же, как и с удельной теплоемкостью в VIII классе, можно пойти «от практики»: учащимся можно предложить 
назвать области применения материалов с малым коэффициентом теплового расширения. Это различные приборы, 
работающие в широком температурном интервале.
В статье [5] упоминались инварные сплавы, которые имеют ничтожно малый коэффициент теплового расширения (КТР), что 
очень важно для производства точных приборов и механизмов. Впервые такой сплав 
на основе железа с добавкой 36% никеля, 
имеющий КТР = 1,2 × 10–6 К–1 в широком 
интервале температур (от –80 до +100оС), 
был получен в 1896 г. Шарлем Гильомом. 
Он был назван инваром от лат. invariabilis 
— неизменный, а Гийом в 1920 г. получил 

Нобелевскую премию за открытие инварных 
материалов. Малое значение КТР инвара 
объясняется компенсационным эффектом 
теплового расширения за счет магнитострикции1.
Инварные сплавы используются в часовой 
промышленности, изготовлении барографов 
и высотометров, в геодезии (мерные проволоки, ленты, линейки, детали приборов), в других эталонах длины. В современной технике 
играют важную роль при изготовлении несущих конструкций лазеров. Инварный сплав 
был использован в трубе космического телескопа «Астрон». Специальная обработка делает сплав более прочным и стойким к коррозии в атмосферных условиях. Суперинвар 
(64% Fe, 32% Ni, 4% Co) имеет еще меньший 
КТР. Нержавеющий инвар содержит 54% Co, 
37% Fe и 9% Cr.

Рис. 5. Stardust до старта [NASA]

1 Магнитострикция — изменение объема и линейных размеров тела при изменении состояния намагниченности.

СОВРЕМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ: УНИВЕРСАЛЬНАЯ МЕЖПРЕДМЕТНАЯ ТЕМАТИКА В ШКОЛЬНОМ КУРСЕ ФИЗИКИ
9

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

В электровакуумной технике используется ковар (сплав на основе железа с содержанием 18% Co и 29% Ni). Его КТР несколько 
больше КТР инвара, но близок к КТР стекла, что обеспечивает их вакуумно-плотное 
сцепление. 
В некоторых случаях желательно иметь 
материал, расширяющийся при понижении 
температуры в некотором ее интервале, т.е. 
с отрицательным КТР. Учащимся знаком 
такой материал в природе — это вода в интервале от 0 до 4оС. В типографском деле 
давно применяется гарт — сплавы свинца 
с сурьмой и оловом, обеспечивающие за счет 
отрицательного значения КТР хорошую заполняемость форм отливки шрифтов ручного и машинного набора, типографских 
линеек и пр. 
Наиболее привлекательной выглядит 
возможность контроля величины КТР данного материала за счет добавок. Так британские исследователи разработали новую 
оксидную керамику переменного состава, 
имеющую отрицательное, положительное 
или нулевое значение КТР в зависимости 
от состава [6].

Удельная теплота сгорания топлива
Если сравнить удельную теплоту сгорания привычного нам топлива — бензина 
(42–44 МДж/кг), каменного угля антрацита 
(~29 МДж/кг), сухих дров (~15 МДж/кг), то 
на этом фоне резко выделяется удельная 
теплота сгорания водорода — 141 МДж/кг. 
Не менее важно то, что применение водородного топлива не вызывает экологических проблем: в итоге сгорания образуется 
практически только вода. Между тем в настоящее время только морской торговый 
флот выбрасывает в год в атмосферу более 
1 млрд тонн CO2. Автомобили, число которых все растет, кроме углекислого газа 
выбрасывают оксиды азота, вызывающие 
астму, и другие вредные соединения. Водородная энергетика служит сейчас предметом многих исследований, водород — перспективное альтернативное топливо. 

Несмотря на дороговизну водородного топлива и отсутствие пока развитой инфраструктуры по его использованию, ряд ведущих производителей начал выпускать автомобили на водородном (или смешанном) 
топливе, а в Германии создан и с декабря 
2017 г. начнет использоваться поезд на водородном топливе. Одной из возникающих 
при этом проблем является необходимость 
хранить жидкий водород в толстостенных 
тяжелых контейнерах. В Японии разработан патент на хранение жидкого водорода 
в углеродных нанотрубках [4] — полых наноструктурах (рис. 6), покрытых платиной.

Рис. 6. Три углеродные нанотрубки, 
которые можно смоделировать как итог 
сворачивания одного слоя графита 
(графена) под разными углами

Обсуждение «энергетического выхода» при 
сгорании различных видов топлива может 
стать основой проектно-исследовательской 
деятельности учащихся VIII класса на тему 
«Альтернативные виды топлива».
Причем здесь можно предложить два вида сценария деятельности учащихся в зависимости от общего уровня их подготовки. 
Так, можно сначала на уроках ввести понятие удельной теплоты сгорания топлива, 
рассмотреть значение величины для разных видов топлива, а потом дать учащим

ФИЗИКА В ШКОЛЕ  1/2018

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

ся дополнительные задания по рассмотрению особенностей альтернативных видов 
топлива. Другим, на наш взгляд, более 
интересным сценарием является включение данной темы исследования в систему 
проектно-исследовательских работ учащихся по тепловым явлениям. Тогда группа заинтересованных учащихся в рамках внеурочной деятельности может подготовить 
мини-исследование и рассказать в рамках 
урока о его результатах.
Тепловые свойства материалов могут 
быть рассмотрены на следующих уроках. 

Темы уроков 
(занятий факультативных 
 или элективных курсов)

Физика
VIII класс
1. Виды теплопередачи: теплопроводность, конвекция, излучение.
2. Удельная теплоемкость вещества.
X класс
1. Тепловое расширение твердых тел.
2. Свойства твердых тел (механические 
и тепловые).
XI класс
1. Ядерный реактор. Применение ядерной энергии.

Астрономия
(XI класс или факультативный, или элективный курс, либо в рамках изучения физики в IX и XI классе).
1. Безопасные условия космических полетов.

2. Физические условия космических полетов.
3. Развитие космонавтики.
4. Планеты Солнечной системы.

Интегрированные уроки
1. Физика и география «Компьютерные 
технологии и планета Земля».
2. Физика и биология «Тепловые явления в живой природе» (VIII класс).

Таким образом, представленный выше 
материал призван помочь учителю в поиске дополнительной информации к целому 
ряду уроков физики как в основной школе, 
так и в старших классах, в подготовке интегрированных уроков, при определении тематики рефератов и проектных заданий.

Литература
1. Разумовская И.В., Шаронова Н.В., Мишина Е.А. Материалы и наноматериалы современной техники в курсе физики общеобразовательной школы // Физика в школе. 2016. № 8. С. 7–9.
2. Разумовская И.В., Шаронова Н.В., Мишина Е.А. Материалы с малой плоностью // Физика 
в школе. 2017. № 1. С. 16–22.
3. Мотыляев А. Бериллий: факты и фактики // Химия и жизнь. 2014. № 7. С. 26–29.
4. Разумовская И.В. Нанотехнология, 11 
класс: учеб. пособие. М.: Дрофа, 2009. 222 с.
5. Разумовская И.В., Шаронова Н.В., Мишина Е.А. Кристаллизация и стеклование. Аморфные и нанокристаллические металлы // Физика 
в школе. 2017. № 3. С. 3–12.
6. http://www.chemport.ru/datenews.php? 
news=3294 

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

Введение
«Соль» физического образования (как и 
любого иного) всегда составляет не пройденный, а предстоящий шаг — как в постижении известного вообще, но неизвестного обучаемому, так и в направлении многоплановых перспектив, открываемых физикой. И 
здесь в школьном физическом образовании 
явно недооценены возможности некоторых 
аспектов универсальной эволюции. 
В настоящей работе — на базе небольшого экскурса в историю взглядов на эволюцию — осуществлена попытка рассмотрения 
в русле ее идей введенных Л.С. Выготским 
«зон развития». Площадка журнала «Физика в школе» представляется для этого оптимальной по следующим причинам. 
1. На уровне школьного физического образования физика «оплодотворяет» широкую область базовых знаний, не ограниченную будущей профессией обучаемого. Это 
способствует более полному увязыванию его 
физического мышления с той частью уни
версальной эволюции, которая определяется человеческой деятельностью. 
2. Средняя школа — это тот уровень образования, где уже изучают физику и еще 
учитывают когнитивные возможности учащегося, выраженные, в частности, на языке 
зон его развития. 
3. Если рассматривать реализуемые в когнициях зоны развития как адаптационный 
механизм, то можно попытаться «вписать» 
их процессуальные особенности в широкий 
контекст универсальной эволюции. Такие 
попытки могут оказаться плодотворными. 

Об ограничениях суждений 
школьника
Когнитивные возможности школьника, 
изучающего физику (как и другие дисциплины), имеют ограничения, происходящие, 
в частности, от физических ограничений его 
восприятия. Эта связка содержит аспекты, 
которые могут обогатить учебный материал 
по физике. 

МЕТОДИКА. ОБМЕН ОПЫТОМ

О РАСШИРЕНИИ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О ЗОНАХ РАЗВИТИЯ

А.Е. Айзенцон, д.п.н., профессор, Рязанский государственный университет имени С.А. Есенина, г. Рязань; 
fonon-41@mail.ru

A.E. Aizentson, DrSci (Pedagogy), Professor, Ryazan State 
University named after S.A. Esenin, Ryazan;
fonon-41@mail.ru

Ключевые слова: зоны развития; универсальная эволюция; восприятие; когниции; целостность; структура; 
валентность, связь

Keywords: zone of the student's development; universal 
evolution; perception; cognition; integrity; structure; 
valence, communication

Когнитивная деятельность школьника при изучении 
физики может быть рассмотрена в контексте универсальной эволюции, где она предстает как усложнение 
нейродинамической системы мозга, имеющее общие 
признаки с усложнением структур иной физической 
природы. В частности, зона ближайшего развития 
учащегося получает аналоги с зоной динамической 
активности структуры, где ее усложнение происходит 
при участии тех или иных «катализаторов»

Cognitive activity of a schoolboy in the study of physics 
can be considered in the context of universal evolution, 
where it appears as a complication of the neurodynamic 
system of the brain, which has common features with 
the complication of structures of a different physical 
nature. In particular, the zone of the student's nearest 
development receives analogues with the zone of dynamic 
activity of the structure, where its complication occurs 
with the participation of certain «catalysts»

ФИЗИКА В ШКОЛЕ  1/2018

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

Еще древние греки понимали, что каждое существо оценивает мир в соответствии 
со своим «устройством» [1, с. 215–217]. Если 
осьминог видит все в одном цвете, бабочки 
и пчелы воспринимают ультрафиолетовое 
излучение, а гремучая змея — инфракрасное, то Homo sapiens имеет собственные 
ограничения такого рода. Его каналы приема и обработки звуковых и электромагнитных волн оторваны друг от друга, узки 
и фрагментированы внутренне. Его орган 
слуха комплексирует звуки в фонемы, преобразуемые в слова, которые в разных языках несут разные смыслы или разные оттенки смыслов. Наиболее информативный 
для электромагнитных волн канал зрения 
дифференцирует яркостные и цветовые контрасты, соотношения фаз и т.д. Родопсин и 
йодопсин сетчатки глаза, «многожильный 
кабель» зрительного нерва и отдельные образцы, содержащиеся в памяти, с которыми 
алгоритмически сопоставляются видимые 
образы, довершают фрагментацию восприятия. 
Сегодня мы уже, конечно, не ограничены биологическими возможностями 
восприятия, поскольку существуют их инструментальные «расширения». Однако 
пользуемся мы ими слишком недавно, 
чтобы это могло повлиять на специфику 
мышления, которая формировалась сотни 
тысяч лет на базе естественного восприятия. По Гуссерлю, «акты суждения <…> 
надстраиваются над объектно направленными актами представления, которые обладают чувственным содержанием» [2, с. 71]. 
Отсутствие целостности восприятия физических объектов определяет и отсутствие 
целостности суждений о них. Мы мыслим 
реальность по-прежнему фрагментарно, 
способны одновременно сосредоточиться 
лишь на нескольких объектах, пасуем перед необходимостью представить слишком 
малые или слишком большие промежутки 
времени и масштабы, не в состоянии вообразить поведение квантовых объектов и т.д. 

«Нобелевская» мысль «энергия фотона равна сумме работы выхода фотоэлектрона из 
материала и его максимальной кинетической энергии» так же фрагментирована, как 
и мысль «старый, крупный тигр бесшумно 
вышел из густых зарослей». Фрагментирована и вся физика — на разделы, темы, 
отдельные объекты изучения и т.д. — см., 
напр., учебник автора [3], который в этом 
отношении не отличается от других учебников.
Почему мы заостряем здесь внимание на 
холизме мышления? Потому, что от понимания связей объекта изучения со средой во 
многом зависит понимание его структуры 
и функций, являющихся предметом физики. Например, под электрическим зарядом 
долго понимали объект, «с одной стороны», 
создающий электрическое поле, а «с другой» 
— реагирующий на него. Эти «две стороны» 
отражали представление: «тело отдельно — 
поле отдельно». Впоследствии выяснилось, 
что это неверно: электрон нельзя отделить 
замкнутой поверхностью от электромагнитного поля, иначе для формирования спина 
он должен был бы вращаться со скоростью 
«поверхности», большей скорости света. Пришлось снять жесткое отграничение элементарных зарядов от электромагнитного поля 
— их полагают теперь некой его особенностью. В отношении частицы-резонанса это 
следует уже даже из семантики, определяющей частицу как некое «возбуждение 
среды», а рождение и аннигиляцию пары 
электрон–позитрон рассматривают неразрывно с представлением об их единстве с 
вакуумом. 
Описываемая тенденция свидетельствует, что мы поступили в ученики к Гераклиту. В древнем мышлении присутствовало 
представление о единой сущности мира: у 
греков — «Логос», на востоке — «Брахман» 
и т.д. Гераклит сетовал, что люди разделили Логос не «по природе»: мир как Логос, прочитанный правильно, есть «одно», 
прочитанный неправильно, есть «многое» 
[4, с. 505]. Неправильность можно усмотреть