СЫНЫПТАН ТЫС ЖҦМЫСТАРЫН ЖАНДАНДЫРУ АРҚЫЛЫ МЕКТЕП

Қазақ мемлекеттік қыздар педагогикалық университетінің Хабаршысы №1(43), 2013
 
 33
 
-  баланың  ӛмір  тіршілігіне  және  ары  қарай  оқуын  жалғастыру  үшін  қажетті  білім-
білік дағдыларын қалыптастыру; 
- баланың ақыл-ойының дамуына, белсенділігінің қалыптасуына септігін тигізу. 
Оқушының білім-білік дағдыларына қойылатын негізгі талаптар: 
- берілген тапсырмаларды тиянақты әрі уақтылы орындау: 
- топпен жұмыс істеу арқылы пікірлесіп жауап табу; 
- тынымсыз іздене отырып, ӛз ойын еркін айту, оны дәлелдеп қорғай білу;  
- ауызша тез есептеу дағдыларын қалыптастыру;  
- салыстыру қорытынды жасау дағдыларын қалыптастыру. 
Сабақтан  тыс  жұмыстарда  техникалық  шығармашылық  үлкен  орын  алады. 
Оқушылардың техникалық үйірмелердің барлық түрлерін шартты түрде қарастыралық: 
1.
 
Жалпы техникалық дайындық «Шебер қолдар» техникалық модельдеу. 
2.
 
Шығармашылық конструкторлық. 
3.
 
Жалпы техникалық немесе ауыл шаруашылық техникасы. 
4.
 
Пәндік  (ғылыми-техникалық):  физикалық,  физика-техникалық,  химиялық, 
агрохимиялық,астрономиялық. 
5.
 
Ӛндірістік (пәндік): ағаш ұстасы, слесарлық, токарьлық.  
Сыныптан  тыс  жұмыстардың  бағдарлама  тақырыптары  физика  оқулығындағы 
тақырыптарға  сәйкес  құрастырылғанымен  жүргізілген  жұмыс  формасы  басқаша 
ұйымдастырылған.  Бағдарлама  материалдарының  мазмұны  сабақ  ӛтілетін  сыныптың 
жағдайына қарай топтастырылады. Оқушылардың физикалық білім - білік дағдыларының 
жетілуін,  дамуын  тексеру  мақсатында  әр  тоқсан  соңына  қарай  тест  тапсырмалары  мен 
практикалық  мазмұнды  есептер  беріледі.  Ол  тапсырмалар  алынған  соң  тексеріліп, 
оқушылардың  даму  деңгейі  әр  кезеңде  анықталынады.  Әр  сабақтың  сапасы,  тиімділігі 
оның  мақсаты  мен  мазмұнының  сәйкестігі  бойынша  анықталады.  Сабақ  барысында 
мұғалім  мен  оқушының  іс-әрекеттері  белгілі  бір  нәтижеге  жетуге  бағытталуы  тиіс.  Оған 
әрбір  ұстаздың  теориялық  және  практикалық  білім  деңгейі,  шеберлігі  шығармашылық 
ізденісі,  әдіс-тәсілдерді  іріктеуі  және  қолдануы,  яғни  мұғалімнің  сабақты  дұрыс 
ұйымдастыруы арқылы қол жеткізуге болады. 
Сонымен  бірге  физикадан  ғылыми-кӛпшілік  кештер  сыныптан  тыс  жұмыстардың 
тартымды  да  пайдалы  түрі.  Бұл  кеш  оқушылардың  физика  мен  техникаға  еліктеуінің 
бастамасы болады.  
Кештердің  түрлері  бұл  мектеп  оқушылары  үшін  сыныптан  тыс  жұмыстардың 
тәжірибесінен үлкен қолдау тапқан кештер - қызықты физика, физика-техникалық кештер, 
тақырыптық және мерекелік күндерге арналған кештер болады. 
Қызықты  физика  кеші  ерекше  орын  алады.  Әсіресе  7-8  сынып  оқушыларының 
қиялын  баурап  әкететін  ғажайып  құбылыстар  әуестендіреді.  Оқушылармен  жүргізілген 
жұмыс  түрінің  әртүрлілігі  физика  кешінің  табысты  болуының  қажетті  шарты.  Дәстүрлі 
қызықты  тәжірибелер,  аттракциондар,  викториналар,  сӛзжұмбақтар,  ойындардан  ӛзге  де 
жұмыс  түрлері  оқушылардың  қызығушылығын  тудырады,  мысалы  қысқа  ғана  қызықты  
физикалық    әңгіме  -  жұмбақтар:  физикалық  қатесі  бар  әңгімелер;  кішігірім  қызықты 
пьесалар, сұрақтармен берілген жұмбақ суреттер және т.б.  
Кештің  мақсаты  -  физикалық  құбылыстар  мен  заңдар  кейде  күтпеген  жағдайдың 
ӛзінде-ақ анықталып, демонстрацияланатынын айтып, физикалық құбылыстарды бақылау 
және әсерлі деген тәжірибелерді  ӛз бетінше істеуге мүмкіндік беріп отыру, олардың ынта-
ықыласын арттыру.  
 Белгілі бір тақырыпқа негізделген кештің жоспарын жасап алу керек:  

 
Жүргізушінің кіріспе сӛзі. 

 
Қарастырылатын тақырыпқа қатысты қысқа әңгіме. 

 
Кеш тақырыбына байланысты тәжірибелер. 

 
Ұлы физиктер ӛмірінен әңгіме (кешке сәйкес). 

 
Сурет-жұмбақ, сӛзжұмбақ, ребус, викторина, т.б. 

34  Вестник Казахского государственного женского педагогического университета №1(43), 2013 
 

 
Қорытынды (оқушыларды бағалау - марапаттау). 
Физика-техникалық кештерді техниканың қызықты мәселелеріне, техника тарихына, 
физика мен техниканың жеке салаларының даму келешегіне арнайды.  
Кеш  тақырыбына  орай  3-4  оқушы  қысқа  баяндама  жасайды.  Техникалық 
құрылғылардың жұмыс істейтін моделі, қолдан жасалған құралдар, фильмдер кӛрсетіледі. 
Осыған  орай,  жоспарлағанда  теориялық  білімді  жетілдіруге  арналған  сағат  саны  мен 
практикалық мазмұнға арналған сағат саны кӛрсетіледі 

3, 4

.  
 
ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ 
1. ҚР Жалпы білімнің мемлекеттік стандарты. 
2. «Физика және астрономия» журналдары. 
3.  А.Қ.Ершина,  Н.А.Сәндібаева.  «Оқу  экспериментін  ұйымдастыру  және 
зертханалық жұмыстар» Алматы, 2010ж. 
4.  Н.А.Сәндібаева.  «Мектепте  оқу  экспериментін  жүргізу  әдістемесі»  Алматы, 
2010ж.  
РЕЗЮМЕ 
В  настоящее  время  для  разработки  экспериментов  на  уроках  будущий  учитель 
физики  должен  максимально  пополнять  знания.  Поскольку  внеклассная  работа  одна  из 
важных направлении в преподавании физики.  
 
SUMMARY  
 
 
The article deals with the advantage of extracurricular work and carrying out experiments 
in teaching physics lessons.  
 
 
 
УДК 539.3 
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ УСТАНОВИВШЕГОСЯ ТЕРМОУПРУГОГО СОСТОЯНИЯ 
ТЕПЛОИЗОЛИРОВАННОГО, ЗАЩЕМЛЕННОГО ДВУМЯ КОНЦАМИ СТЕРЖНЯ 
ПРИ НАЛИЧИИ РАЗНОРОДНЫХ ИСТОЧНИКОВ ТЕПЛА НА ЕЕ КОНЦАХ 
 
У.Б.Утебаев – ст.преподаватель, Б.М.Токкулиев – ст.преподаватель 
(г.Алматы, Казгосженпу, АГТУ) 
 
Аннотация:  На  основе  энергетического  принципа  строится  аналитическое  решение 
задачи  термоупругого  состояния  теплоизолированного  по  боковой  поверхности  стержня 
ограниченной длины, защемленного двумя концами. 
Ключевые  слова:  механика,  напряжение,  деформация,  твердое  тело,  температура, 
тепловой поток, теплообмен, теплоизоляция. 
Рассматривается  стержень  ограниченной  длины 
)
(см
L
,  постоянной  площади 
поперечного  сечения 
)
(
2
см
F
,  коэффициент  теплового  расширения  материала  стержня 






C

1

,  теплопроводности 







C
см
Вт
K
xx

  и  модуль  упругости 






2
см
кГ
Е
.  Оба  конца 
стержня жестко защемлены. Ось Ох направим слева на право. При этом она совпадает с 
осью стержня (рисунок 1). 
 

Қазақ мемлекеттік қыздар педагогикалық университетінің Хабаршысы №1(43), 2013
 
 35
 
 
Рисунок-1. Расчетная схема 
 
Рассмотрим разные случаи граничных условий, т.е. разных видов источников тепла, 
которые задаются на двух защемленных концах стержня. 
Случай-1.  Предположим, что  к площади поперечного сечения левого защемленного 
конца  подведен  тепловой  поток 






2
см
Вт
q
,  а  через  площадь  поперечного  сечения  правого 
конца  происходит  теплообмен  с  окружающей  средой.  При  этом  коэффициент 
теплообмена 







C
см
Вт
h

2
, а температура окружающей среды 
 
C
T
oc

. 
Учитывая  физику  явления  в  исследуемой  задаче,  выражение  функционала  полной 
тепловой энергии имеет следующий вид [1] 
 



















)
(
2
)
0
(
2
2
2
L
x
F
oc
x
F
V
xx
dS
T
T
h
qTdS
dV
x
T
K
I
                          (1) 
 
где V -объем исследуемого стержня; 
F
-площадь поперечного сечения. 
С учетом постановки задачи и теплоизолированности боковой поверхности стержня, 
поле  распределения  температуры  по  ее  длине  представим  в  виде  полного  полинома 
второго порядка 
 
c
bx
ax
x
T



2
,         
.
,
,
const
c
b
a

                                             (2) 
 
Предположим, что в декартовой системе координат 


OxT  эта кривая проходит через 
три точки. Значение температуры в этих точках обозначим следующим образом 
 


i
T
x
T


0
; 
j
T
L
x
T






 
2
; 


k
T
L
x
T


.                                      (3) 
 
Пользуясь (2-3) можно переписать (2) в следующем виде 
 
 
 
 
 
k
k
j
j
i
i
T
x
T
x
T
x
x
T









                                                (4) 
 
где 
 
2
2
2
2
3
L
x
Lx
L
x
i




; 
 


2
2
4
L
x
Lx
x
j



; 
 
2
2
2
L
Lx
x
x
k



.                             (5) 
 
Пользуясь (4-5) перепишем (1) в следующем виде 
 

36  Вестник Казахского государственного женского педагогического университета №1(43), 2013 
 


































0
2
2
2
2
2
2
2
2
3
4
2
4
3
4
2
x
F
i
V
k
j
i
xx
T
L
x
Lx
L
q
dV
T
L
L
x
T
L
x
L
T
L
L
x
K
J
 






























L
x
F
j
i
x
k
j
T
L
x
L
T
L
L
x
dS
T
L
Lx
x
T
L
x
Lx
2
2
0
2
2
2
2
2
4
3
4
2
4
 


dS
T
T
L
L
x
L
x
oc
k








2
2
4
.                                               (6) 
После интегрирования из (6) получим 
 




2
2
2
2
2
7
16
16
2
16
7
6
oc
k
i
k
j
k
j
k
i
j
i
i
xx
T
T
hF
T
q
T
T
T
T
T
T
T
T
T
F
K
J












.         (7) 
 
Здесь следует отметить, что во всех скобках сумма коэффициентов равно нулю, т.е. в 
первой  скобке  (7-16+2-16+16+7)=0  и  во  второй  (1-1)=0.  Теперь,  минимизируя  J   по 
узловым значениям температуры 
i
T , 
j
T
 и 
k
T  получим следующую разрешающую систему 
уравнений 











































0
7
8
3
;
0
)
3
0
8
16
8
3
;
0
)
2
0
8
7
3
;
0
)
1
oc
k
k
j
i
xx
i
k
j
i
xx
j
k
j
i
xx
i
T
T
hF
T
T
T
F
K
T
J
T
T
T
F
K
T
J
q
T
T
T
F
K
T
J



                                 (8) 
 
Решая систему, находим узловые значения температуры 
 

















.
;
2
;
h
q
T
T
K
q
h
q
T
T
K
q
h
q
T
T
oc
k
xx
oc
j
xx
oc
i


                                                              (9) 
 
Подставляя (9) в (4) и после упрощения определим закон распределения температуры по 
длине исследуемого стержня 
 


xx
xx
oc
xx
oc
K
qx
K
q
h
q
T
x
K
h
q
T
T












,
,
,
,
,
.                             (10) 
 
Здесь  следует  отметить,  что  действительно  полученное  решение  (10)  удовлетворяет 
уравнению  теплопроводности  и  соответствующих  граничных  условий.  Если  один  конец 
стержня был бы защемлен, а другой свободен, то за счет теплового расширения стержень 
удлинялся бы на 
T


, которая определяется следующим образом 
 

Қазақ мемлекеттік қыздар педагогикалық университетінің Хабаршысы №1(43), 2013
 
 37
 





















0
1
)
(
dx
K
qx
K
q
h
q
T
x
T
xx
xx
oc
T

.                                           (11) 
 
Здесь  зависимость 
 


x
T



  для  конструкционных  материалов  определяется 
экспериментально  [2].  Для  многих  конструкционных  материалов  на  определенном 
интервале изменения температур эта зависимость имеет кусочно-линейный характер [2]. 
Теперь  переходим  к  рассмотрению  защемленного  стержня.  В  связи  с  тепловым 
расширением  стержня  из-за  ее  защемленности  двух  концов  там  возникает  сжимающее 
усилие 
 
кГ
R
. 
Для полноты исследования рассмотрим стержень ограниченной длины защемленным 
одним  концом,  а  другой  свободен.  На  свободном  конце  приложено  осевое  сжимающее 
усилие  R.  В  связи  с  этим  укорачивание  стержня 
R


  определяется  в  соответствии  с 
законом Гука 
EF
R
R





 .                                                                  (12) 
Тогда  для  защемленного  двумя  концами  стержня  должно  удовлетворяться  условие 
совместности деформаций, т.е. 
0
1






T
R



 или 
0
1




T
EF
R


.                               (13) 
Отсюда определяются выражение для сжимающего усилия 













0
1
)
,
,
,
,
,
(
))
(
(
xx
oc
T
K
h
q
T
x
T
x
T
EF
EF
R

.                         (14) 
Выражение  для  термоупругой  составляющей  напряжения  и  деформации 
определяются в соответствии с законом Гука 



















1
1
T
T
E
E
F
R



                                                             (15) 
Температурная составляющая деформации 
T

, определяется следующим образом 


















xx
xx
oc
T
K
qx
K
q
h
q
T
x
T

))
(
(


.                                   (16) 
Соответствующая  температурная  составляющяя  напряжения 
T

,  определяется  в 
соответствии с законом Гука 




















xx
xx
oc
T
T
K
qx
K
q
h
q
T
x
T
E
E

))
(
(



.                         (17) 
Упругая составляющая деформации определяется следующим образом 





























x
x
xx
xx
oc
T
T
x
E
K
qx
K
q
h
q
T
x
T









))
(
(
.                          (18) 
Для  иллюстрации  данного  метода  приведем  решения  в  виде  графиков  при  следующих 
исходных данных: 
);
(
20 см
L

 
);
(
2
см
F


 
));
/(
(
100
С
см
Вт
K
xx



 
);
/
(
1500
2
см
Вт
q


 
 
 
));
/(
(
8
2
С
см
Вт
h



 
);
(
40
С
T
oc


 
);
/
(
10
2
2
6
см
кГ
E


 
)
/
1
(
10
125
7
C
const






.  

38  Вестник Казахского государственного женского педагогического университета №1(43), 2013 
 
При этих исходных данных поле распределения температуры, составляющих деформаций 
и напряжения приводятся на рисунках 2-4. 
 
 
Рисунок 2 – Поле распределения 
температуры 
 
Рисунок 3 – Поле распределения 
составляющих деформаций 
 
 
 
Рисунок 4 – Поле распределения составляющих напряжений 
 
Случай-2.  Предположим,  на  защемленных  концах  стержня  задана  температура 


1
0
T
x
T


  и 


2
T
L
x
T


.  В  этом  случае  закон  распределения  температуры  по  длине 
стержня будет следующей 


1
1
2
2
1
,
,
,
T
x
T
T
T
T
x
T






.                                             (19) 
Тогда удлинения стержня определяется следующим образом 
 


dx
T
x
T
T
x
T
T














0
1
1
2
2

.                                   (20) 
Величина  сжимающего  усилия,  составляющяя  деформацию  и  напряжение 
определяется следующим образом 
 

 

























x
x
T
x
T
T
T
T
T
T
E
E
T
T
x
T
x
T
E
F
E
R











;
;
,
,
,
;
;
;
2
1
2
2







       (21) 
Случай-3.  Предположим,  что  через  площади  двух  защемленных  концов  стержня 
происходит  конвективный  теплообмен  с  окружающей  средой.  При  этом  на  левом  конце 


0

x
 стержня коэффициент теплообмена 
1
h , температура окружающей среды 
1
oc
T
, а на 
правом  конце 


L
x

  соответственно 
2
h   и 
2
oc
T
.  В  этом  случае  поле  распределения 
температуры по длине стержня будет такова 

Қазақ мемлекеттік қыздар педагогикалық университетінің Хабаршысы №1(43), 2013
 
 39
 






1
2
1
1
2
2
1
2
2
1
1
1
2
1
2
1
,
,
,
,
,
h
h
T
h
T
h
x
h
h
K
T
T
h
h
K
T
T
h
h
x
T
oc
oc
xx
oc
oc
xx
oc
oc








.                      (22) 
Удлинение стержня определяется из следующего выражения 
 






dx
h
h
T
h
T
h
x
h
h
K
T
T
h
h
x
T
oc
oc
xx
oc
oc
T


















0
1
2
1
1
2
2
1
2
2
1
2
1
3

.                            (23) 
Остальные параметры определяются следующим образом 
 

 

























;
;
;
;
,
,
,
,
,
;
;
;
2
1
2
1
3
3
x
x
T
x
T
T
xx
oc
oc
T
T
T
T
E
E
K
T
T
h
h
x
T
x
T
E
F
E
R

















      (24) 
В  принципе,  предложенный  энергетический  метод  позволяет  всесторонне 
исследовать термоупругое состояние защемленного двумя концами теплоизолированного 
по  боковой  поверхности  стержня  при  разных  вариациях  граничных  условий  на  концах 
стержня в смысле задания источников тепла любого вида. 
 
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 
1.
 
В.Ф.Ноздрев Курс термодинамики. – М.: Мир, - 1967. – 247с. 
2.
 
Ф.Ф.Химушин Жаропрочные стали и сплавы// 2-ое переработанное и дополненное 
издание. – М.: Металлургия, 1969. – 749с. 
 
ТҮЙІНДЕМЕ 
Бұл мақалада энергетикалық принцип негізінде бүйір беті жылудан оқшауланған, екі 
шеті  мықтап  бекітілген  шекті  ұзындықтағы  стерженнің  жылу-серпімділік  күйін 
аналитикалық жолмен анықтау қарастырылған. Мықтап бекітілген ауданына әртүрлі жылу 
кӛздері  беріледі. Сол жағдайда  температураның  таралуын,  температуралық  серпімділігін 
және  температуралық  деформация  мен  кернеудің  мәндері  анықталып,  графигі  алынды. 
Сондай-ақ  материалдың  жылулық  ұлғаю  коэффициентінің  температураға  тәуелділігі 
ескерілді. 
SUMMARY 
The article deals with the power principle of analytical solution problem of a thermoelastic 
condition  of  the  limited  length  core  jammed  by  two  ends  heatisolated  on  a  lateral  surface  is 
under construction. On the jammed ends different types of sources are set. The field distribution 
of  temperature,  elastic  and  thermoelastic  components  of  deformations  and  tension  is  under 
construction. Thus value of factor of thermal expansion of a material of a core is a temperature 
function. 

жүктеу/скачать 4,01 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: