CC BY
73Oriental Renaissance: Innovative, R VOLUME 1 | ISSUE 11
educational, natural and social sciences О ISSN 2181-1784
Scientific Journal Impact Factor SJIF 2021: 5.423
QATTIQ JISMLAR FIZIKASIGA OID MASALALAR YECHISH ORQALI O'QUVCHILARNI FAN OLIMPIADALARIGA TAYYORLASH
METODIKASI
Raxmatullayeva Gulira'no Valijon qizi
Nizomiy nomidagi TDPU magistranti, Toshkent, O'zbekiston Atajanov Elyor Yusupboyevich
Nizomiy nomidagi TDPU magistranti, Toshkent, O'zbekiston Sotivoldiyeva Mahliyo Ilhomjon qizi
Nizomiy nomidagi TDPU magistranti,Tosheknt, O'zbekiston
ANNOTATSIYA
Ushbu maqolada qattiq jismlar fizikasiga oid masalalarning o 'ziga xos jihatlari tahlil qilingan hamda qattiq jismlar fizikasiga doir masalalar yechish orqali o 'quvchilarni fan olimpiadalariga tayyorlash metodikasi ko 'rsatib o 'tilgan.
Kalit so'zlar: Qattiq jismlar fizikasi, fan olimpiadasi, metallarda elektronlar harakati, masala yechish usullari.
ПОДГОТОВИТЬ ШКОЛЬНИКОВ К ОЛИМПИАДЕ РЕШАЯ ЗАДАЧИ ПО ФИЗИКЕ ТВЕРДОГО ТЕЛА
АННОТАЦИЯ
В статье анализируется специфика задач физики твердого тела и показано, как подготовить студентов к научным олимпиадам, решая задачи по физике твердого тела.
Ключевые слова: физика твердого тела, научная олимпиада, движение электронов в металлах, методы решения задач.
PREPARE STUDENTS FOR THE OLYMPIAD BY SOLVING PROBLEMS IN SOLID STATE PHYSICS
ABSTRACT
The article analyzes the specificity of problems in solid state physics and shows how to prepare students for scientific Olympiads by solving problems in solid state physics.
Keywords: solid state physics, scientific Olympiad, motion of electrons in metals, methods for solving problems.
Scientific Journal Impact Factor
O
KIRISH
Fan va texnikaning hozirgi taraqqiyoti tabiiy va texnika sohalarida ko'proq yuqori malakali mutaxassislar tayyorlashni taqozo etadi. Buning uchun fizika fanini o'qitish samaradorligini oshirish, iqtidorli yoshlarni aniqlash va ularning ijodkorlik qobiliyatlarini rivojlantirish shu kunning dolzarb muammolaridan biridir. Agar ta'lim dargohida to'garaklar tashkil qilinsa, o'quvchilar o'rtasida fizik bellashuvlar o'tkazilsa, fanlar bo'yicha sirtqi olimpiadalarni o'tkazish yo'lga qo'yilsa, o'quvchilarning fanga qiziqishi oshadi, qobiliyati shakllanadi va o'ziga bo'lgan ishonchi yanada yuksaladi.
Ma'lumki fizika fanini o'qitishda nazariy va amaliy metodlar mavjud. Amaliy metodlar ichida fizikadan masalalar yechishning ahamiyati salmoqlidir. Masala yechish jarayonida o'quvchilarga bilim berish bilan birga ularning qobiliyatlarini rivojlantirish, nazariy bilimlarini mustahkamlash orqali ularning tajriba - sinov ko'nikmalari oshib boradi. [3].
Fizikadan masalalar ishlash - o'quv ishining zaruriy elementlaridan biridir. Masala ishlash o'quvchi va talabalarda fizik hodisalar orasidagi bog'lanishlarni, qonunlarni chuqur o'zlashtirishga, ularning mantiqiy fikrlashini hamda izlanuvchanlik qobilyatini yanada rivojlantirishga, maqsadga erishish
ko'nikmalarini shakllantirishga xizmat qiladi. Olgan nazariy bilimlardan turli vaziyatlarda foydalanishga va nazariya bilan amaliyot orasida bog'lanish o'rnatishga o'rgatadi. Masalalarning turlari va ishlash yo'llari, ularning mazmuni va didaktik maqsadi bo'yicha turlicha bo'ladi. Ularni quyidagi belgilari bo'yicha sinflarga ajaratish mumkin:
1. masalada ma'lumotlarning berilishi bo'yicha;
2. masalaning mazmuni bo'yicha
3. masalani ishlash yo'li bo'yicha va boshqalar.
O'quvchilar tomonidan masalalarni yechish ko'nikmasini o'zlashtirilishini quyidagi bosqichlarga bo'lish mumkin:
1. Masala shartini tahlil qilish ko'nikmasini hosil qilish.
2. Umumiy masala yechish amallarining alohida elementlarini bajara olish ko'nikmasini hosil qilish.
3. Ma'lum mavzu bo'yicha muayyan masalalarni yechish ko'nikmasini hosil qilish.
4. Miqdoriy, mantiqiy va eksperimental masalalar yechish algoritmlarini tuza olish ko'nikmasini hosil qilish.
5. Fizika masalalarini yechish bo'yicha umumiy algoritmlar tuza
Oriental Renaissance: Innovative, R VOLUME 1 | ISSUE 11
educational, natural and social sciences О ISSN 2181-1784
Scientific Journal Impact Factor SJIF 2021: 5.423
olish ko'nikmasini hosil qilish.[1]
Bunday ko'nikmalami o'quvchi va talabalarda shakllantirish juda murakkab jarayon hisoblanadi.
MUHOKAMA VA NATIJALAR
Fizikaning har qanday mavzusini mukammal o'zlashtirib olish o'quvchilar uchun birmuncha qiyinchiliklar tug'diradi. Bu muammoning yechimi esa birinchi navbatda amaliy mashg'ulotlarda ko'rishimiz mumkin. Ayni paytda qattiq jismlar fizikasi texnika va texnologiyalarning rivojlanishidagi muhim yo'nalishlardan biri ekanligini inobatga oladigan bo'lsak, bu mavzuning o'qitilishi ham muhim masala hisoblanadi. Qattiq jismlar fizikasini o'qitishda masala yechish darslarida foydalanish mumkin bo'lgan masalalar esa ayni paytda juda kam, mavjudlari ham maktab o'quvchilari uchun birmuncha qiyin.
Qattiq jismlar fizikasiga doir masalalar yechishda o'quvchilar matematika va kimyo fanlaridan yetarlicha bilimga ega bo'lishlari talab etiladi. Hozirgi vaqtda umumiy o'rta ta'lim maktablarida o'qitiladigan fizika va uning bo'limlarida zamonaviy fizikadan masalalar birmuncha kam yechiladi. Shuning uchun buni metodik kamchilikni to'ldirish uchun darsdan tashqari mashg'ulotlarda yoki fizikadan to'garaklarda hamda o'quvchilarni fan olimpiadalarga tayyorlashda qattiq jismlar fizikasiga oid masalalar tanlash maqsadga muvofiq sanaladi. Chunki bunday masalalar yechish orqali o'quvchilar fizik qonunlar bilan birgalikda matematika va kimyo qonunlarini takrorlab olishga sharoit yaratiladi. Buning uchun iqtidorli o'quvchilarni tanlab olib, yoshiga mos tarzda soddadan murakkab tomon zamonaviy masalalar tanlab yechish usullarini o'rgatila borilsa uning bilim saviyasi o shib boradi va albatta fanga qiziqishi ortishi bilan birga olimpiadalarda yuqori natijalar ko'rsatadi.
Quyida bir nechta qattiq jismlar fizikasiga oid masalalarining o'ziga xos yechilish usullarini ko'rib chiqamiz.
1. Agar isitishl) T = 9D 2) T2 = 2 k. haroratlardan boslilansa, unda shu ikki xol uchun m=20g massali NaCl kristalini AT = 2К ga isitish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdori AQ aniqlansin. NaCl uchun 0D Debayning xarakteristik harorati 320 K ga teng deb qabul qilinsin.
Yechish: Jismni t1 haroratdan т2 gacha isitish uchun berilishi kerak bo'lgan AQ issiqlik miqdori
formula yordamida hisoblash mumkin, bunda C-jismning issiqlik sig'imi
162
Scientific Journal Impact Factor
Jismning issiqlik sig'imi molyar issiqlik sig'imi Cm bilan m
C = MC~
■"m
munosabat orqali boglangan, bunda m-jismning massasi, M-molyar massa. C ning bu ifodasini (1) formulaga qoyib quyidagini olamiz.
Umimiy holda Cm haroratning funksiyasidir, shuning uchun uni intégral belgisidan tashqariga chiqarish mumkin emas. Lekin birinchi holda issiqlik sigimining ozgarishini uning Ti haroratidagi qiymatiga nisbatan inobatga olmaslik va uni AT" haroratlarning barcha oralig ida ozgarmas holda C„, (Ti) ga teng deb qabul qilish mumkin. Shuni nazarda tutgan (2) formula
AQ = ^Cm(T1)AT (3)
ko'rinishni oladi. Debey nazariyasiga muofiq molyar issiqlik sig'imi Cm (Ti) ga quyidagi formula bilan ifodalanadi
Cm (Ti) 3R Birinchi holda T=6D da integral
1 f6Dxadx
16W J0 é*-l
e,
bo'ladi va demak Cm=2,87. Cm ning qiymatini (3) formulaga qo'yib quyidagini olamiz
A Q = 2JB7^RAT (4)
(4) formulaga binoan hisoblab, A Q ni topamiz:
A Q = 16,3/
Ikkinchi (T « 8d ) holda A Q ni toppish Debeyning chegaraviy qonunidan foydalanish mumkinligi bilan osonlashadi. Unga binoan issiqlik sig'imi absalyut haroratning uchinchi darajasiga proparsionaldir. Bu holda issiqlik sig'imi haroratning berilgan oralig'ida keskin o'zgaradi va uni (2) formulada integral belgisidan tashqariga chiqarish mumkin emas.
Debayning chegaraviy qonunining ifodasi
dan foydalanib, quyidagini olamiz
Scientific Journal Impact Factor
О
Integrallash amalini bajaramiz:
(5)
T2 + AT = 2T2 ekanligini hisobga olsak, (5) ifoda quyidagi ko'rinishni oladi
Oxirgi formulaga n, m, M, R, T va 6D kattaliklarning qiymatlarini qoyib va hisoblab natijani topamiz:
2. V=20 sm3 xajmli metal paгchasi T=0 haгoгatda turibdi. Impulslaгi maksimal impuis ртах dan 0,1 ртах dan kop farq qilmaydigan erkin elektronlar soni AN aniqlansin. Fermi energiyasi Bf- = SeV
Yechish: metalldagi eгkin elektгonlarning impulsé bo'yicha taqsimotini hosil qilish uchun T=0 da eгkin elektгonlaг uchun Feimi taqsimotidan foydalanamiz:
dn{E) = ¿ ф3/2£ dt (6)
dn(z) birlik xajmdagi energiyalari в dan в + dz gacha в < Bf qiymatlar
oralig'ida bo'lgan elektгonlaг soni bolganligidan, u impulslari p dan p+dp gacha qiymat^ oralig'ida bo'lgan biгlik xajmdagi elektron^ soni dn(p) gat eng bo4ishi keгak yani
(V)
Bunda quyidagi shartga rioya qilinmogi lozim. Berilgan в energiyaga ma lum impuis р(_в = y2/(2m)) mos keladi va energiyalarning dB oraligiga unga mos
keluvchi impulslarning dp(ds
-) oralig'iga to'g'ri keladi. в
1/2 =
mdp * " ° ° ~ ' 2m1''2
ekanligini nazarda tutib, (7) tenglikning ong tomonidagi dn(z) orniga yuqorida olingan munosabatlarga muofíq в ni p bilan va dB ni dp bilan almashtirib (6) ifodaga qo'yamiz, ya ni
dn(p) =-dp
Zn2 V fi J (Zm}1/2 m r
Qisqartirishlardan keyin metalldagi erkin elektronlarning T
boyicha qidirilayotgan taqsimotini olamiz: 1
0 da impulslaг
dnQp) = -p2dp n¿nr
Scientific Journal Impact Factor
О
Impulslari Vmax ~ OiOlPmax dan pmax gacha oraliqda bolgan birlik xajmdagi elektronlar sonini mos chegaraviy qiymatlarida integrallash bilan topamiz:
Metalldagi elektronlarning maksimal impulsi Vmax va maksimal energiyasi £ ushbu phew = 2mSf munosabat orqali boglanganligini hisobga olib (T=0 da) metalldagi erkin elektronlarning qidirilayotgan soni AN ni topamiz:
nrm,£f,hvaV kattaliklarning qiymatlarini qo'yib, hisoblaymiz. JiA" = 2.9' 10 -? ta elektronni olamiz.
XULOSA
Xulosa qilib aytadigan bo'lsak shu turdagi masalalardan darsda va darsdan tashqari mashg'ulotlarda va albatta o'quvchilarni fan olimpiadalariga tayyorlashda foydalanish o'quvchi va talabalarning nafaqat fizikaga oid bilimlarini balki ko'nikmalari hamda malakalarini shakllantirishda ham juda katta hissa qo'shadi.
REFERENCES
1. Nosirov M., Bozarov O., Yulchiev Sh. Fizikadan olimpiada masalalari. Toshkent: 2012.
2. Чертов А.Г., Воробьев А.А. Физикадан масалалар туплами. Тошкент: «Узбекистон», 1997.
3. Rizayev T., Ibragimov B. Fizikadan masalalar yechish metodikasi. Toshkent: 2015.
4. Кузнецов А.П., Кузнецов С.П., Мельников Л.А. и др. 50 олимпиадных задач по физике. Саратов.: "Научная книга", 2006.
