Посвящен 75-летию развития системы образования Ленинградской области
| Вид материала | Документы |
- Посвящен 75-летию развития системы образования Ленинградской области, 2258.97kb.
- Приказ №87 от 09. 10. 2011г. Концепция ресурсного центра «Мебельное производство» государственного, 384.98kb.
- Доклад о состоянии гражданской обороны муниципального образования Кировский муниципальный, 171.25kb.
- Конституцией Российской Федерации, федеральными закон, 318.73kb.
- Публичный отчет по результатам деятельности системы образования мо кировский район, 926.29kb.
- Отчёт главы администрации мо «Подпорожский муниципальный район Ленинградской области», 666.22kb.
- Фестиваль-конкурс посвящен Дню памяти благоверного князя Александра Невского. Фестиваль-конкурс, 21.31kb.
- Региональная целевая программа Информатизация системы образования Ленинградской области, 1115.91kb.
- Ленинградская область областной закон о дорожном фонде Ленинградской области, 28.21kb.
- Конституции Российской Федерации; Устава Ленинградской области; Устава муниципального, 33.14kb.
Компьютерный эксперимент
в курсе физики и информатики
Успешную постановку лабораторных работ следует рассматривать как один из показателей высокого качества обучения физике. Наиболее традиционными в курсе элементарной физики являются работы по изучению или проверке физических закономерностей (изучение законов Ньютона, закона Ома, газовых законов и т.д.), работы по определению физических констант (определение коэффициента трения, удельного сопротивления, заряда электрона и т.д.), а также работы по изучению устройства и правил использования измерительных приборов. Тематика этих лабораторных работ указана в программе по физике, краткие описания для учащихся имеются в учебниках. Для выполнения этих работ необходим комплект физических приборов и материалов.
В дополнение к традиционной форме проведения лабораторных работ мы предлагаем использовать компьютерный эксперимент, который не только расширит круг исследований, но и позволит более глубоко и полно рассмотреть те явления, которые изучаются в основном курсе физике. В процессе выполнения компьютерных лабораторных работ учащиеся приобретают необходимые умения и отрабатывают навыки использования научно-информационной технологии, которые, в частности, предполагают и умение применять готовые программные средства для решения конкретных задач.
Мы работаем в 9-11 классах по компьютерной обучающей программе «Физика в картинках», версия 6.2 (MS DOS, разработчик НЦ ФИЗИКОН). Эта программа представляет собой интегрированную, многофункциональную базу знаний по физике для средней школы. Учебный компьютерный курс содержит справочные сведения по физике, сопровождаемые красочными компьютерными экспериментами из механики, молекулярной физики, электромагнетизма, оптики, квантовой физики, модели исторических экспериментов и т.д. В демонстрации включены также вопросы и задачи для школьников и предусмотрена возможность ввода ответов и их проверки. Во всех демонстрациях можно изменять параметры компьютерного эксперимента. Некоторые из демонстраций выполнены в виде занимательного конструктора, который позволяет собирать различные экспериментальные схемы и исследовать их. В демонстрации встроен справочник формул по физике и математике, таблицы различных физических величин, калькулятор. В текстах, выводимых на экран, используется гипертекст.
Эта программа позволяет наглядно представить моделируемой физическое явление, показать направление векторов скорости, ускорения, сил, построить графики зависимости координат, проекций скоростей и ускорений от времени.
Мы разрабатываем пакет лабораторных работ по демонстрациям данной программы. Инструкция к лабораторной работе составлена так, чтобы обеспечить максимально самостоятельное выполнение работы. В ней указаны название, цель работы, порядок проведения работы и оформление. Содержание лабораторных работ подобрано с таким расчетом, чтобы в процессе их выполнения развивать у учащихся исследовательские наклонности, умение анализировать результаты и осуществлять экспериментальную проверку. Оформление работ максимально упрощено. Все вычисления выполняются на черновике, результаты заносятся в таблицы.
Инструкция к лабораторной работе
«Движение тела, брошенного под углом к горизонту»
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
Тема: «Движение тела, брошенного под углом к горизонту»
Цель работы: изучение движения тела, брошенного под углом к горизонту
ПОДГОТОВИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Выберите в меню программы раздел «Механика», демонстрацию «Движение тела, брошенного под углом к горизонту».
- Откройте справочник по физике – нажмите на кнопку «Физика». Прочитайте текст. Вспомните законы равномерного и равноускоренного движения. Пролистайте информацию, используя полосу прокрутки текста (справой стороны экрана) или клавиши .
- Ознакомьтесь с информацией о возможных действиях при выполнении лабораторной работы – нажмите кнопку «Вы можете».
- Ознакомьтесь с информацией на кнопке «Внимание» – нажмите кнопку «Внимание».
- Откройте задачник по данной теме – нажмите кнопку «Вопросы». Вам предлагается решить 2 задачи. Решив задачу, выберите кнопку «Проверка», для проверки результата. В случае затруднения в решении задачи, вы можете нажать кнопку «Решение» и посмотреть правильный ответ.
- На экране вы видите координатную плоскость, совпадающую с вертикальной плоскостью полета тела. Начальное положение тела соответствует началу координат.
- В окошке «График» можно выбрать форму отображения траектории полета тела: стробоскопическую, линией или оба способа одновременно.
- С помощью движка h можно менять начальную высоту тела.
- Также можно изменять начальную скорость v0 и начальный угол в соответствующих окнах.
- Кнопка «Старт» запускает полет тела. При каждом последующем запуске предыдущие траектории не удаляются.
- Очистить координатную плоскость от предыдущих траекторий можно кнопкой «Очистить».
ВЫПОЛНЕНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ
1. Проведите компьютерный эксперимент для трех тел на одном поле:
| | 1 | 2 | 3 |
| V0 м/c | 10 | 25 | 25 |
| | 200 | 450 | 800 |
| Y0 м | 30 | 20 | 0 |
Ответьте на следующие вопросы:
В каком эксперименте (1,2 или 3):
а) Дальность полета больше?
б) Высота подъема больше?
в) Время полета больше?
г) Вертикальная скорость при падении больше?
д) Горизонтальная скорость больше?
е) Скорость падения больше?
Результаты оформить в виде таблицы:
| Вопросы | а) | б) | в) | г) | д) | е) |
| № эксперимента | | | | | | |
2. Выставите на экране любые данные, включите стробоскоп и посмотрите, как меняются при полете скорости по X и Y.
Ответьте на вопрос: чем различаются движение по оси X и Y.
3. Выполните задание:
| V0 (м/c) | (град) | Y0 (м) | Ymax (м) | t (c) | Xmax (м) | V (м/с) |
| | 80 | 0 | | 5 | 21,8 | |
| | 45 | 0 | | | 63,7 | 25 |
| | 20 | 60 | | 4,1 | 57,4 | |
Заполните таблицу, выполнив соответствующие расчеты, округлив полученный результат до целых, g9,8 м/c2.
Все расчеты проверить с помощью компьютерного эксперимента.
Отчет учащегося по лабораторной работе
«Движение тела, брошенного под углом к горизонту»
1.
| Вопросы | а) | б) | в) | г) | д) | е) |
| № эксперимента | 2 | 2 | 3 | 2 | 2 | 2 |
2. По оси X – равномерное; по оси Y – равноускоренное (α=g)
3.
| V0 (м/c) | (град) | Y0 (м) | Ymax (м) | t (c) | Xmax (м) | V (м/с) |
| 25 | 80 | 0 | 31 | 5 | 21,8 | 25 |
| 25 | 45 | 0 | 16 | 3,6 | 63,7 | 25 |
| 15 | 20 | 60 | 61 | 4,1 | 57,4 | 38 |
При выполнении заданий № 1 и № 2 учащиеся изучают движение качественно, а при выполнении задания № 3 – делают теоретические расчеты, которые проверяют при помощи компьютерного эксперимента.
Инструкция к лабораторной работе
«Наклонная плоскость»
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
Тема: «Наклонная плоскость».
Цель работы: изучение движения тела по наклонной плоскости.
ПОДГОТОВИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ
- Выберите в меню программы раздел «Механика», демонстрацию «Наклонная плоскость».
- Откройте справочник по физике – нажмите на кнопку «Физика». Прочитайте текст. Вспомните законы движения по наклонной плоскости. Пролистайте информацию, используя полосу прокрутки текста (справой стороны экрана) или клавиши .
- Ознакомьтесь с информацией о возможных действиях при выполнении лабораторной работы – нажмите кнопку «Вы можете».
- Ознакомьтесь с информацией на кнопке «Внимание» – нажмите кнопку «Внимание».
- В данном эксперименте вы можете изучить движение тела по наклонной плоскости при различных значениях:
- угла наклона,
- коэффициента трения
- внешней силы, действующей на тело.
- Описание экрана лабораторной работы:
- Флажок «Фиксир» – определяет, будет ли тело удерживаться на плоскости. Если флажок выставлен, тело зафиксировано на плоскости
- Кнопка «Старт» – запускает режим работы, когда угол наклона плоскости автоматически изменяется от нуля до тех пор, пока тело не соскользнет с поверхности.
- Fтр.пок. – сила трения покоя. Величина силы трения покоя указана на графике синей точкой.
- Ускорение движения тела по наклонной плоскости – α м/с2. Изображается в окне графика при нажатии кнопки «Фиксир.».
- Изменение параметров эксперимента – с помощью соответствующих движков в правом нижнем углу экрана можно менять значения угла наклона, коэффициента трения и внешней силы.
ВЫПОЛНЕНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ
1. Проследите, как меняется величина силы трения покоя в эксперименте, в зависимости от внешней силы. Данные для эксперимента возьмите из таблицы:
| | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| (град) | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 |
| | 0,6 | 0,6 | 0,6 | 0,6 | 0,6 | 0,6 |
| Fвнеш (Н) | –1mg | –0,5mg | –0,1mg | –0,02mg | 0,1mg | 0,2mg |
| α (м/с2) | | | | | | |
| Fтр.пок. в сравнении с N (<, =, >) | | | | | | |
- Для выполнения эксперимента выставите начальные значения параметров и «снимите» флажок «Фиксир.»;
- Значение ускорения появится в окне графика при условии движения тела;
- Изменение величины силы трения покоя отражается на графике.
2. Проведите компьютерный эксперимент по определению максимального угла наклона, при котором тело держится на плоскости (значения коэффициента трения взять из таблицы):
| | max (град) | tg max |
| 0,1 | | |
| 0,3 | | |
| 0,5 | | |
| 0,8 | | |
- Для определения max (максимального угла наклона, при котором тело удержится на плоскости) – установите начальное значение и нажмите кнопку «Старт». Значение max занесите в таблицу.
- Вычислите tg max (используя калькулятор). Результаты вычислений округлите до десятых и запишите в таблицу.
- Сравните значения tg max и . Обоснуйте полученный результат теоретически.
- Результаты вычислений запишите в таблицу.
3. Вычислите минимальную величину силы, которую необходимо приложить, чтобы удержать тело на наклонной плоскости. (Результат вычислений округлить до сотых).
| (град) | | F (Н) |
| 30 | 0,1 | |
| 30 | 0,2 | |
| 30 | 0,3 | |
Результаты проверить с помощью компьютерного эксперимента. Учесть, что при минимальной силе ускорение движения тела равно нулю.
4. Рассчитайте минимальную величину силы, которую надо приложить к телу, чтобы столкнуть его с наклонной плоскости.
| (град) | | F (Н) |
| 30 | 0,8 | |
| 30 | 0,9 | |
| 30 | 1 | |
Результаты проверить с помощью компьютерного эксперимента. Учесть, что при минимальной силе ускорение движения тела равно нулю.
Отчет учащегося
по лабораторной работе «Наклонная плоскость»
1.
| α (м/с2) | 5 | 2,45 | 0,41 | 0 (равномерно) | 0 (не движется) | 0 (не движется) |
| Fтр.пок. в сравнении с N (<, =, >) | = | = | = | = | < | < |
2.
-
max (град)
tg max
0,1
6
0,1
0,3
16
0,3
0,5
26
0,5
0,8
38
0,8
3.
-
(град)
F (Н)
30
0,1
0,41mg
30
0,2
0,33mg
30
0,3
0,24mg
4.
-
(град)
F (Н)
30
0,8
–0,19mg
30
0,9
–0,28mg
30
1
–0,37mg
Выполняя задание № 1, учащиеся осваивают интерфейс программы и изучают силу трения покоя.
Выполняя задание № 2, учащиеся экспериментально получают зависимость =tg amaxи дают этому факту теоретическое обоснование.
Задания № 3 и № 4 учащиеся выполняют, сделав предварительно теоретический расчет или используя знания, полученные при выполнении задания № 1. Результаты проверяются при помощи компьютерного эксперимента.
Практические умения и знания, приобретаемые учащимися на лабораторных занятий с использование компьютерного эксперимента, как и в традиционном эксперименте, связаны с овладением и применением научных методов, присущих физике: умение наблюдать, ставить эксперимент, производить математическую обработку результатов, искать и устанавливать функциональную зависимость между физическими величинами и при этом не требуется громоздкого оборудования, обеспечивается большая доля самостоятельности. Но главным достоинством компьютерного эксперимента является возможность создавать на экране модели различных физических явлений, что дает возможность обнаружить те или иные качественные и количественные закономерности между величинами, более глубоко изучить различные стороны ранее известных и неизвестных закономерностей.
Т.Д.Виноградова