52991

Використання моделей і моделювання в шкільному курсі фізики

Научная статья

Педагогика и дидактика

Наводиться технологічний ланцюжок вирішення завдань на комп'ютері. Технологія моделювання вимагає від дослідника уміння ставити проблеми і завдання прогнозувати результати дослідження проводити розумні оцінки виділяти головні і другорядні чинники для побудови моделей вибирати аналогії і математичні формулювання вирішувати завдання з використанням комп'ютерних систем проводити аналіз комп'ютерних експериментів. Моделювання експерименту засобами ІКТ Сьогодні коли комп'ютер став основним інструментом дослідника різні види моделей можна...

Украинкский

2014-02-20

230.5 KB

9 чел.

Використання моделей і моделювання 

в шкільному курсі фізики

Анотація: У статті  авторка пише як ефективно використати моделі і моделювання в шкільному курсі фізики. Надається класифікація моделей,  розповідається про принципи моделювання, в тому числі  моделювання фізичного експерименту засобами ІКТ і  види навчальної діяльності при використанні віртуальних лабораторій. Наводиться технологічний ланцюжок вирішення завдань на комп'ютері. Наводяться приклади розв’язання фізичних задач за допомогою різних моделей.

 Моделі і моделювання використовуються людством давно. За допомогою моделей і модельних відносин розвинулися розмовні мови, писемність, графіка. Наскальні зображення наших предків, потім картини і книги - це модельні, інформаційні форми передачі знань про навколишній світ подальшим поколінням.

Що таке модель? Модель - це такий матеріальний або уявний об'єкт, який в процесі вивчення заміщає об'єкт-оригінала, зберігаючи деякі важливі для даного дослідження типові його межі. Або можна сказати іншими словами: модель – це спрощене уявлення про реальний об'єкт, процес або явище.   

Модель дозволяє навчитися правильно управляти об'єктом, апробовуючи різні варіанти управління на моделі цього об'єкту. Експериментувати в цих цілях з реальним об'єктом в кращому разі буває незручно, а іноді просто шкідливо або взагалі неможливо через низку обставин (великій тривалості експерименту в часі, ризки привести об'єкт в небажаний і необоротний стан і тому подібне).

Процес побудови моделі називається моделюванням, іншими словами, моделювання - це процес вивчення будови і властивостей оригінала за допомогою моделі. Технологія моделювання вимагає від дослідника уміння ставити проблеми і завдання, прогнозувати результати дослідження, проводити розумні оцінки, виділяти головні і другорядні чинники для побудови моделей, вибирати аналогії і математичні формулювання, вирішувати завдання з використанням комп'ютерних систем, проводити аналіз комп'ютерних експериментів.  Навички моделювання дуже важливі для людини в житті: допоможуть раціонально планувати свій розклад дня, навчання, праці, вибирати оптимальні варіанти за наявності вибору, вдало вирішувати різні життєві ситуації.


Класифікація моделей за засобом вистави

Матеріальні - відтворюють геометричні і фізичні властивості об'єкту і завжди мають реальне втілення (іграшки, чучела птиць, глобус, макети, муляжі).

Висновок. Матеріальні моделі реалізують матеріальний (поторкати, понюхати,  побачити, почути) підхід до вивчення об'єкту, явища або процесу.

Інформаційні - не можна поторкати, оскільки вони не мають матеріальної основи, а будуються лише на інформації (уявні образи, малюнки, тексти, графіки, креслення, формули).

Інформаційні (знакові) - виражаються засобами формальної мови.  Вербальні (образні) - в уявній або розмовній формі ( природні мови). Приклад - Геліоцентрична модель світу Коперника.

Уявний образ, що народився в мозку людини, може вдягнутися в знакову форму. І, навпаки, знакова модель – допомагає сформувати в свідомості вірний уявний образ. Згідно з легендою, яблуко, що впало на голову Ньютону, викликало в його свідомості думку про земне тяжіння. І лише надалі ця думка оформилася в закон, тобто знайшла знакову форму.

Чоловік прочитав текст, що пояснює деякі фізичні явища, і у нього сформувався уявний образ. Надалі такий образ допоможе розпізнати реальне явище.

Інформаційні моделі – сукупність інформації, що характеризує властивості і стани об'єкту, процесу, явища, а також взаємозв'язок із зовнішнім світом.

Причини, з  яких вдаються до побудови моделей

 Головне– вивчення властивостей об'єктів, пізнання навколишнього світу:

1. В реальному часі оригінал може вже не існувати або його немає насправді - теорія вимирання динозаврів, модель «Глобального потепління - парниковий ефект» і так далі.

 2. Оригінал або дуже великий, або дуже малий - глобус, модель Сонячної системи, модель атома.

3. Процес протікає дуже швидко або дуже повільно - геологічні моделі, модель двигуна внутрішнього згорання.  

4. Чому не досліджувати самого оригінала, а будувати його модель?  

(інколи дослідження може привести до руйнування об'єкту - літак, автомобіль, будівля).

Чому байка, притча, а інколи і інший літературний твір  є моделями? - фокусують увагу учнів на певних сторонах людського життя.

Приклад №1.  (рос.)

 М.А.Некрасов  „Дедушка Мазай и зайцы

„Мимо бревно суковатое плыло,

Сидя, и стоя, и лежа пластом,

Зайцев с десяток спасалось на нем

...........................................................

Я зацепился багром за сучок

И за собою бревно поволок....”

Задача:

Оцінити, при якому мінімальному об'ємі колоди,на якій зайці могли б на нім плисти.

       Рішення:

Нехай маса одного зайця 5 кг, а густина вологої деревини ρд =700 кг/м3. Позначимо Р1- вага 10 зайців, Р2 – вага колоди, ρв–  густина води, V - об'єм колоди, m1 – маса одного зайця, а m2    - маса колоди.

За  умовою плавання тіл:  

Р12= ρвgV,  тоді 10∙m1g +m2g = ρвgV;

10∙m1g + ρдgV = ρвgV;

10∙m1g = ρвgVρдgV;

10∙m1 = V∙(ρвρд );

 V= 10∙m1 / (ρвρд).

      Обрахуєм мінімальний об'єм колоди:  

V= 10∙5кг / (1000кг/м3 - 700кг/м3) = 0,17 м3 .

      Відповідь: V= 0,17 м3.

Приклад №2.  (рос.)

Російська народна казка «Курка Ряба».(рос.)

«Жили старик со старухой, и была у них курочка Ряба.

Снесла курочка яичко: яичко не простое. Золотое».

Задача:

Яку масу мало б звичайне куряче яйце, будь воно повністю золотим? Об'єм яйця визначити експериментально.  

Рішення: Об'єм курячого яйця визначимо за допомогою мензурки.

Він виявився рівним V≈ 52см3. Знаючи, що густина золота ρ = 19,3г/см3, обчислимо масу золотого яйця:  m = ρ∙V= 19,3 г/см3 52см3 ≈  1000г = 1 кг.

Відповідь:  m = 1 кг

Висновок: такого яйця курка не змогла б знести.

 Приклад №3.  (рос.)

Розповідь    О′ Генрі «Поросяча етика» (рос.)

«… я вынул мою свинью из мешка, тщательно установил ее, долго прицеливался и дал ей такого пинка, что она вылетела из другого конца аллеи - на двадцать футов впереди своего визга».

Задача:

  З якою силою повинен був вдарити порося герой розповіді, щоб описаний випадок стався насправді?        

 Рішення:

Масу поросяти приймемо за 10 кг, а тривалість удару 0,05 сек.  

За другим законом Ньютона: імпульс сили, прикладеної до будь - якого тіла, дорівнює  зміні кількості руху цього тіла  F∙t = m∙v.

Щоб порося обігнало свій власний висг, воно повинно  рухатися з швидкістю, більшій швидкості звуку, тобто його швидкість має бути більше 330 м/с. Отже, сила удару повинна складати близько 66 000 Н.

 Відповідь: F =66 000 Н.

Примітка:

Сила удару футболіста по м 'ячу

400-1000 Н

Сила удару боксера

3000-5000 Н

Сила удару коваля кувалдою в 12 кг

10 000- 12 000 Н

Висновок: з точки зору фізики події, описані в розповіді неможливі.

Оскільки сучасна школа вже не мислиться без нових інформаційних технологій, використання їх повинне створити передумови для досягнення нових цілей і результатів освіти. Впровадження інформаційних засобів і технологій в процес навчання на уроках фізики дозволяє забезпечувати,   перш за все, розвиток особових якостей учня:

- розвиток пізнавальних інтересів;

- розвиток абстрактно – логічних уявлень;

- розвиток гнучкості, узагальненості, системності і усвідомленості знань;

- формування алгоритмічного мислення;

- розвиток умінь пошуку необхідної інформації;

- розвиток самостійності учнів;

- опанування навичок роботи з сучасними засобами ОТ.

Моделювання експерименту засобами ІКТ

Сьогодні, коли комп'ютер став основним інструментом дослідника, різні види моделей можна будувати на ньому за допомогою різних програм. При побудові комп'ютерної моделі необхідно вірно вибрати програмне середовище. Після того, як модель створена, необхідно з'ясувати її працездатність або упровадити у виробництво.

Побудова комп'ютерної моделі:

1. Описова (вербальна) інформаційна модель - виділення істотних, з точки зору цілей дослідження, що проводиться; властивостей або параметрів об'єкту, а неістотними параметрами нехтуємо.  

2. Формалізована модель - записується модель за допомогою формальної мови ( формули, рівняння)  

3.  Комп'ютерна модель - перетворення формалізованої моделі в комп'ютерну (вираження її на зрозумілій для комп'ютера мові).

Пояснимо це на прикладах.  Прикладом моделювання при створенні нових технічних засобів може служити історія розвитку космічної техніки.

Для реалізації космічного польоту треба було вирішити дві проблеми: здолати земне тяжіння і забезпечити просування в безповітряному просторі. Про можливість подолання тяжіння Землі говорив ще Ньютон в XVII столітті. К.Е.Ціолковський запропонував для пересування в просторі створити реактивний двигун, де використовується паливо з суміші рідкого кисню і водню, що виділяють при згоранні значну енергію. Він склав досить точну описову модель майбутнього міжпланетного корабля з кресленнями, розрахунками і обгрунтуваннями.

Не пройшло і півстоліття, як описова модель К.Е.Ціолковського стала основою для реального моделювання в конструкторському бюро під керівництвом С.П.Корольова.

У натурних експериментах випробовувалися різні види рідкого палива, форма ракети, система управління польотом і життєзабезпечення космонавтів, прилади для наукових досліджень і тому подібне Результатом різностороннього моделювання стали потужні ракети, які вивели на навколоземний простір штучні супутники землі, кораблі з космонавтами на борту і космічні станції.

Комп'ютерне моделювання в порівнянні з натурним експериментом дає можливість:

• отримувати наочні динамічні ілюстрації фізичних експериментів і явищ, відтворювати їх тонкі деталі, які часто вислизають при спостереженні реальних явищ і експериментів;

• візуалізація нереального явища природи, а його спрощеної моделі недосяжною в реальному фізичному експерименті. При цьому можна поетапно включати в розгляд додаткові чинники, які поступово ускладнюють модель і наближають її до реального фізичного явища;

• варіювати часовий масштаб подій;

• моделювати ситуації, що не реалізовуються у фізичних експериментах.

  Комп'ютерне моделювання є одним з ефективних методів вивчення фізичних систем. Часто комп'ютерні моделі простіше і зручніше досліджувати, вони дозволяють проводити обчислювальні експерименти, реальна постановка яких утруднена або може дати непередбачуваний результат. Логічність і формалізованность комп'ютерних моделей дозволяє виявити основні чинники, що визначають властивості об'єктів, що вивчаються, досліджувати відгук фізичної системи на зміни її параметрів і початкових умов.

Комп'ютерне моделювання вимагає абстрагування від конкретної природи явищ, побудови спочатку якісною, а потім і кількісній моделі. За цим слідує проведення серії обчислювальних експериментів на комп'ютері, інтерпретація результатів, зіставлення результатів моделювання з поведінкою досліджуваного об'єкту, подальше уточнення моделі і так далі.

До основних етапів комп'ютерного моделювання відносяться:

• постановка завдання, визначення об'єкту моделювання;

• розробка концептуальної моделі, виявлення основних елементів системи і елементарних актів взаємодії;  

• формалізація, тобто перехід до математичної моделі;

• створення алгоритму і написання програми;

• планування і проведення комп'ютерних експериментів;

• аналіз і інтерпретація результатів.

Розрізняють аналітичне і імітаційне моделювання.

 Аналітичними називаються моделі реального об'єкту, використовуючі алгебраічні, диференціальні і інші рівняння, а також передбачають здійснення однозначної обчислювальної процедури, що приводить до їх точного рішення.

Приклад №4.

Стаття „Математика і астрономія.

 ЩО СПІЛЬНОГО МІЖ ЗАХОДОМ СОНЦЯ в ДОНЕЦЬКУ і ФУНКЦІЄЮ СИНУС (Відкритий урок: розробки, технології, досвід:  №4; 2012 рік), де розглянуто  аналітичну модель руху фізичного тіла (Сонця).

 Імітаційними називаються математичні моделі, які відтворюють алгоритм функціонування досліджуваної системи шляхом послідовного виконання великої кількості елементарних операцій.

Принципи моделювання полягають в наступному:

1. Принцип інформаційної достатності. При повній відсутності інформації про об'єкт побудувати модель неможливо. За наявності повної інформації моделювання позбавлене сенсу. Існує рівень інформаційної достатності, досягши якого може бути побудована модель системи.

2.Принцип здійсненності. Створювана модель повинна забезпечувати досягнення поставленої мети дослідження за кінцевий час.

3.Принцип множинності моделей. Будь-яка конкретна модель відображає лише деякі сторони реальної системи. Для повного дослідження необхідно побудувати ряд моделей досліджуваного процесу, причому кожна подальша модель повинна уточнювати попередню. 

4.Принцип системності. Досліджувана система повинна представлятися у вигляді сукупності підсистем, що взаємодіють один з одним, які моделюються стандартними математичними методами. При цьому властивості системи не є сумою властивостей її елементів.

5.Принцип параметризації. Деякі підсистеми модельованої системи можуть бути охарактеризовані єдиним параметром: вектором, матрицею, графіком, формулою.

Учитель на уроках фізики може використовувати комп'ютерні моделі таким чином:

1. демонстрації анімаційних експериментів;  

2. ілюстрації методики вирішення складних завдань;  

3. проведення комп'ютерних лабораторних робіт;

4. використання інтерактивного навчання, якщо в кожного учня є свій доступ до диска; 

5. контроль за рівнем знань, при цьому використовуються не лише можливості комп'ютерних моделей, але і тестові завдання;

6. організації проектної і дослідницької діяльності учнів.

Вибір залежить від цілей і завдань уроку фізики (пояснення, закріплення і повторення матеріалу, перевірка знань). Комп'ютерні моделі можуть дозволити вчителеві організувати новий, нетрадиційний вигляд навчальної діяльності учнів.

Комп'ютерне  моделювання є чинником розвитку   навичок дослідницької діяльності.  Використання комп'ютерних засобів і технологій дозволяє  реалізовувати функцію проектування індивідуального інтелектуального розвитку кожної конкретної дитини, організувати  навчання  дитини на тому рівні інтерактивності, який їй потрібен в даний момент.

Одним з таких випадків, коли комп'ютер дає істотну  перевагу в порівнянні з традиційними формами вчення, є використання комп'ютерних моделей і віртуальних лабораторій. Необхідно відзначити, що під комп'ютерними моделями ми розуміємо комп'ютерні програми, які дозволяють імітувати фізичні явища, експерименти або ситуації, що ідеалізуються, що зустрічаються в завданнях.

Переваги використання віртуальних лабораторій  в процесі навчання

Перш за все, відповімо  на питання в чому, полягає перевага комп'ютерного моделювання в порівнянні з натурним експериментом. Комп'ютерне моделювання дозволяє:

- наочно ілюструвати фізичні експерименти і явища;

- відтворювати їх тонкі деталі, які можуть бути непомічені спостерігачем при реальних експериментах;

- надавати унікальну можливість візуалізації спрощеної моделі реального явища;

- поетапно  включати в розгляд додаткові чинники, які поступово ускладнюють модель і наближають її до реального фізичного явища;

- моделювати ситуації, що не реалізовуються експериментально в шкільному кабінеті фізики (наприклад, роботу ядерної установки).

Значення комп'ютерного моделювання в процесі вчення

Робота учнів з комп'ютерними моделями і віртуальними лабораторіями надзвичайно корисна,  оскільки:

- вони можуть багато разів повторювати експеримент і навіть проводити невеликі дослідження;

- інтерактивність процесу вчення відкриває перед учнями величезні пізнавальні можливості, роблячи їх не лише спостерігачами, але і активними учасниками експериментів, що проводяться;

- процес комп'ютерного моделювання для учнів є цікавим і повчальний, оскільки результат моделювання у ряді випадків може бути вельми несподіваним;

- при виконанні комп'ютерних лабораторних робіт в учнів формуються навички, які згодяться їм і для реальних експериментів, – вибір умов експериментів, установка параметрів дослідів і так далі.

Все це перетворює виконання багатьох завдань на мікродослідження, стимулює розвиток продуктивного мислення учнів, підвищує їх інтерес до фізики. Головна особливість програм «Живої фізики», як проектного середовища, – це можливість проведення  самостійних робіт по формуванню і проведенню учнівських досліджень.

Види навчальної діяльності при використанні віртуальних лабораторій

Всі види навчальної діяльності учнів з використанням лабораторій умовно можна розділити на наступні категорії:

 1. Дослідження явища на якісному рівні.

- учень «спостерігає явище». Це означає, що він вчитися виділяти найбільш істотні особливості цього явища і дає (або буде готовим дати) його науковий опис в усній формі, в зошиті або на комп'ютері;

- учень «досліджує явище». Це означає, що він проводить спостереження першого явища, міняючи параметри і початковий стан системи.

2. Дослідження на кількісному рівні.

- учень «вимірює». До того, про що говорилося в попередньому пункті, додаються конкретні значення;

- учень «встановлює кількісну залежність». Залежність можна представити у вигляді таблиці, графіка або формули.

3. Вправи. 

У цих експериментах діяльність учня не пов'язана із здобуттям нових знань. Учень застосовує отримані знання і уміння в знайомих і нових умовах. Вправи можуть бути використані для перевірки знань або ж їх закріплення.

 4. Тренажери. 

Учень багато разів повторює певні дії, відпрацьовує відповідні навики. Тренажер можна використовувати для перевірки знань.

5. Побудова моделей. 

Учень сам підбирає об'єкти, параметри системи, сили, що діють, і тому подібне Такі завдання можуть використовуватися при перевірці знань.

Види завдань до комп'ютерних моделей

В процесі викладання фізики з використанням мультимедійних курсів можна використовувати наступні види завдань для учнів до комп'ютерних моделей:

  •  Ознайомлювальні завдання.  

Ці завдання призначені для того, щоб допомогти учням зрозуміти призначення моделі і освоїти її  регулювання. Завдання містить інструкції по управлінню моделлю і контрольні питання.  

  •  Комп'ютерні експерименти.

Після того, як комп'ютерна модель зосвоєна, має сенс запропонувати таким учням 1–2 експерименти. Такі експерименти  дозволяють учням  вчиться глибше вникнути в сенс того, що відбувається на екрані.

  •  Експериментальні завдання. 

Далі можна запропонувати учням експериментальні завдання, тобто завдання, для вирішення яких необхідно продумати і поставити відповідний комп'ютерний експеримент. Як правило учні з особливим  ентузіазмом беруться за вирішення таких завдань. Не дивлячись на простоту, що здається, такі завдання дуже корисні, оскільки дозволяють побачити живий зв'язок комп'ютерного експерименту і фізики явищ, що вивчаються.

  •  Розрахункові завдання з подальшою комп'ютерною перевіркою. 

На даному етапі учням вже можна запропонувати 2 – 3 завдання, які спочатку необхідно вирішити без використання комп'ютера, а потім перевірити отриману відповідь, поставивши експеримент. При складанні таких завдань необхідно враховувати як функціональні можливості, так і діапазони зміни числових параметрів.

  •   Неоднозначні завдання. 

При рішенні такої задачі учень повинен самостійно вибрати величину одного з параметрів з врахуванням діапазону, заданого авторами моделі, а потім вирішити завдання, щоб знайти величину другого параметра, і лише після цього поставити комп'ютерний експеримент для перевірки отриманої відповіді. Зрозуміло, що такі завдання мають безліч рішень.

  •  Завдання з недостатніми даними. 

При вирішенні таких завдань учень повинен розібратися, якого саме параметра не вистачає при рішенні задачі, самостійно вибрати його величину, а далі діяти, як і в попередньому завданні.

  •  Творчі завдання. 

В рамках даного завдання учням пропонується скласти одну або декілька завдань, самостійно вирішити їх (у класі або дома), а потім, використовуючи комп'ютерну модель, перевірити правильність отриманих результатів. На перших порах це можуть бути завдання, складені за типом вирішених на уроці, а потім і завдання нового типа, якщо це дозволяє модель.

  •  Дослідницькі завдання.

Найсильнішим учням можна запропонувати самостійно провесті ряд комп'ютерних експериментів, які дозволили б підтвердити або спростувати певні закономірності і формулювати такі закономірності. Відмітимо, що в особливо складних випадках, вчням можна допомогти в складанні плану необхідних експериментів або запропонувати план, заздалегідь складений вчителем.

  •  Проблемні завдання. 

За допомогою ряду моделей можна продемонструвати так звані проблемні ситуації, тобто ситуації, які приводять учнів до протиріччя, а потім запропонувати їм розібратися в причинах таких ситуацій з використанням комп'ютерної моделі.

  •  Пошукові завдання.  

При виконанні таких завдань учням спочатку необхідно «знайти» ідею, а потім перевірити її експериментально. Наприклад, в моделі «Пружні і непружні зіткнення», знайти спосіб розганяти один з візків до максимальної швидкості, визначити цю швидкість.

  •  Якісні завдання. 

Деякі моделі цілком можна використовувати і при вирішенні якісних завдань. Такі завдання або питання необхідно підібрати із задачників або сформулювати самостійно, заздалегідь попрацювавши з моделлю. Відзначимо, що завдання проблемного, дослідницького і пошукового характеру істотно підвищують зацікавленість учнів у вивченні фізики і є додатковим мотивуючим чинником.

Технологічний ланцюжок вирішення завдань на комп'ютері: 

 1). Постановка завдання.

 2). Математична формалізація.

  3). Побудова алгоритму.

4). Складання програми на мові програмування.

5). Відладка і тестування програми.

6). Проведення розрахунків і аналіз отриманих результатів.

Розглянемо приклади типових завданнь з шкільного курсу фізики  з наступних тем:

• кінематика;

• електродинаміка;

• фізика атомного ядра.

Всі наведені завдання вимагають акуратних математичних розрахунків. Рішення ж їх за допомогою комп'ютера дозволяє проводити як  просто розрахунок, так і перевірку свого рішення.

Завдання 1.  

Розрахунок характеристик руху тіла, кинутого горизонтально.  

З висоти H метрів кинуто горизонтально тіло із швидкістю V0. Нехтуючи опором повітря, знайти:  

A. Час польоту

B. Дальність польоту

C. Швидкість при падінні

D. Кут, утворений вектором швидкості з горизонтом, в точці падіння.

                              

Програма:

Рішення:  

1)    У проекції на вісь Y (по вертикалі) тіло рухається з прискоренням g.  Тому  H = g∙t2/2. Звідси

                                     .

2) По горизонтальній вісі Х тіло рухається рівномірно.

Тому дальність польоту  s = v0 ∙ t.   

3) При падінні вектор швидкості тіла дорівнює сумі векторів проекцій швидкостей на вісь Х і вісь Y. Тому

                                 ,           

де vx = v0, vy=gt.

                           .

4) Кут з горизонтом при падінні знаходимо із:

                  

                    .

Відповідь: А. ;  B. ; С. ;                                 D..

Завдання 2.  

Визначення ЕДС, індукованою в рамці, що обертається.  

В однорідному магнітному полі з індукцією B рівномірно з частотою n обертається рамка, що містить  K витків. Площа рамки S, вісь обертання лежить в плоскості рамки і перпендикулярна лініям магнітної індукції. Визначити максимальну ЕДС, індуковану в рамці, і значення ЕДС в мить, коли нормаль до рамки утворює з лініями поля кут A.

Програма:

Рішення:  

1) За законом електромагнітної індукції ε = - K * (dФ/dt) (1)

 Магнітний потік, що пронизує рамку,             Ф = BScosα. (2).

                                                                       Кут α = ωt = 2πnt (3).

Підставимо (3) в (2), а потім продиференціюєм отриманий     вираз, підставляючи його в (1).      

Отримаємо вираз ε = K BS2πn sin(2πnt).

Звідси, максимальна ЕДС  εmax = K BS2πn.     

2) Значення ЕДС в мить, коли нормаль до рамки утворює з лініями поля кутα:    

ε = εmax sin(α).

Відповідь: 1)   εmax = KBS∙2πn;  2)    ε = KBS∙2πn sin(α).

         Завдання 3.  

Визначення енергії ядра звязку та питому енергію звязку.

Знайти  енергії звязку ядра та питому енергію звязку по відомим A і Z.

 

Програма:

Рішення:  

  1.  Визначимо масу ядра: Мя = А – Z me.

  1.  Визначимо дефект мас: Δm = Mя – (Zmp + (A-Z)∙mn).

  1.  Визначимо енергію звязку  ядра: E = Δm∙ 931 МеВ.

  1.  Визначимо питому енергію звязку: Eуд = E \ А.

Відповідь: 1) E = (А Z me-(Zmp + (A-Z)∙mn)) ∙ 931 МеВ;

                  2) Eуд = E \ А.

Порівняння та аналіз

Коли на заключному етапі порівняти час виконання роботи за допомогою математичних обчислень (за традиційною системою) та комп'ютерий варіант, то кількість витраченного часу різниться в 4- 6 разів на користь комп'ютера.

Вимоги   до вмісту завдань дослідницького характеру, що проводяться  на уроці

1. Прямо пов'язані з учбовою програмою,  доступні для розуміння.

2. Всілякі за формою і змістом проведення;        

3. Інтересними за задумом і  містять елементи цікавості;

4. Повинні  сприяти  розкриттю фізичних основ спостережуваних явищ і

          процесів; 

5. Формувати елементарні навики наукової праці;

6. Впливати на відчуття дітей, збагачувати їх яскравими враженнями.  

Контроль і  облік дослідницької роботи учнів

1. Основна мета обліку і  оцінки виконання дослідницької роботи – визначення якості і глибини засвоєння фізичного вмісту досліджуваної проблеми і підвищення відповідальності учнів.

 

2. Облік роботи учня, крім того, повинен оцінювати  і якість виконаної праці- простоту, оригінальність вирішення проблеми, продуманість і форму представлення отриманих результатів (таблиця, графік, діаграма і так далі).

3. Необхідний і облік того, як дослідницька робота сприяє розвитку продуктивного мислення учнів (осмисленню, систематизації і узагальненню отриманих результатів), уміння виконання роботу (якщо їм самим складався план),  аргументувати вибраний спосіб, і отримані результати роботи.

Критерії оцінки дослідницької роботи учнів

1. Продуманість, оригінальність і простота вирішення проблеми.

2. Якість і глибина дослідження поставленої проблеми (облік всіх досліджуваних параметрів представленого фізичного явища (процесу);  класифікація і аналіз отриманих даних і так далі.

3. Форма  представлення отриманих результатів ( словесний опис, таблиця, діаграма, графік і так далі).

4. Уміння аргументувати вибраний спосіб виконання роботи або отриманий результат.

5. Уміння «передбачати» висувати гіпотези для пояснення нового явища, що раніше не вивчається.

6. Самостійність виконання роботи (як всій в цілому, так і її окремих етапів).

Джерела інформації

І. Літературні:

1. Абдурахманов С.Д.  «Исследовательские работы по физике в 7 – 8 классах» (из опыта работы) М., Просвещение 1990 г.

2.  Губернаторова Л.И., Потехин К.А. «Новые информационные технологии в процессе преподавания физики», М., 2001 г.

3. Гомулина Н.Н. «Методика проведения компьютерной лабораторной работы»,-М., 2004 г.

ІІ. Інтераткивні:

1. http://www.relarn.ru/conf/conf2007/section4/4_17.html-

 Львовский В.А., Нежнов П.Г., Грук В.Ю. « Интерактивные модели как средство развития мышления на уроках физики».

2.http://competentum.ru/articles/academic/1083/ По материалам электронного журнала "Вопросы Интернет Образования".

3. http://www.gomulina.orc.ru/index1.html.

4.http://www.informika.ru/text/inftech/edu/edujava/physics/.

ІІІ. Колекція джерел з фізики, які містять всі види завдань до комп'ютерних моделей:

1. http://physics.nad.ru/physics.htm «Физика в анимациях».

2. http://www.effects.ru/ «Эффективная физика».

3.www.anna.vega-int.ru/Интерактивные модели физических процессов.

4.http://www.college.ru -раздел "Открытого колледжа" - "Физика".

5.http://www.cacedu.unibel.by/partner/bspu/Активная физика”.

6. http://www.convert-me.com/ru/Интерактивный калькулятор для перевода физических величин”.

7.http://www.infoline.ru/g23/5495/physics.htmАнимация физических процессов”.

8.http://physics.ioso.iip.netЛаборатория обучения физики и астрономии”.

9.http://babuta.narod.ru/prog1.htmlБесплатные обучающие программы по физике”.

10.http://physicomp.lipetsk.ru „Физикомп”.

11. http://vschool.km.ru/education.asp?subj=2Виртуальная школа Кирилла и Мефодия”.

12. http://teachers.jinr.ru/, Виртуальная академия физики высоких энергий для школьников и учителей”.


Некомп'ютерні

омп'ютерні

Вербальні

Знакові

Інформаційні

Матеріальні

МОДЕЛІ


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

60676. Інфознайка. Урок-гра 3.88 MB
  Мета: Узагальнити та систематизувати знання отримані з інформатики на протязі року, перевірка загального рівня ерудиції. Активізація розумової діяльності учнів.