Інтерактивне моделювання у шкільному курсі фізики

Педагогіка » Інтерактивне моделювання у шкільному курсі фізики

Сторінка 2

Нами проаналізовані, доопрацьовані та адаптовані до шкільного курсу фізики деякі моделі, як наприклад комплексна модель явищ переносу. Дана програма дозволяє iлюструвати закони молекулярної фiзики на основi двовимiрної моделi iдеального газу. Кожна молекула представлена у виглядi твердого диску, а розрахунок зiткнень молекул мiж собою i зi стiнками проводитися за законами класичної механiки. Комп'ютер тримає в пам'ятi координати та швидкостi всiх молекул i обчислює статистичнi закономiрностi та параметри газiв.

Така модель дозволяє проiлюструвати статистичний характер законiв молекулярної фiзики i термодинамiки, а також зв'язок мiкро- i макроскопiчних параметрiв термодинамiчних систем. Також є можливiсть змiнювати рiзнi параметри системи (температуру, число молекул, об'єм посудини i т.д.). Дане програмне забезпечення дозволяє продемонструвати явища броунівського руху, осмосу, дифузії, ентропії, флуктуації, в’язкості, ізотермічний та адіабатний процеси, цикл Карно та ін.

Курс «Молекулярна фiзика на комп'ютерi» був випробуваний в навчальному процесi кафедрою фiзики зазначеного iнституту.

Розглянемо можливості даного ПЗ на прикладі вивчення явища в’язкості. У данiй програмi моделюється виникнення внутрiшнього тертя в газах в результатi поперечного перенесення iмпульсу. Розглянута двовимiрна модель iдеального газу, що знаходиться мiж двома паралельними пластинками. Зiткнення молекул мiж собою розраховуються за законами класичної механiки, вважаючи, що зіткнення абсолютно пружні. Зiткнення з пластинами не є абсолютно пружними.

У програмi розглянуто декiлька випадкiв:

– Верхня пластина закрiплена, тодi як нижня починає рiвномiрно рухатися. Обчислюється сила, що дiє на верхню пластинку.

– Верхня пластинка вiльна, тодi як нижня пластинка починає рiвномiрний рух. Пiд дiєю сил внутрiшнього тертя верхняя пластинка також починає рухатися. Обчислюється залежнiсть швидкостi пластинки вiд часу.

– Обидвi пластинки закрiпленi, моделюється потiк газу в двовимiрнiй трубi.

На екранi монiтора обчислюється i демонструється розподiл швидкостей шарiв газу мiж закрiпленими пластинками, обумовлений силами внутрiшнього тертя.

Експеримент демонструє рух газу мiж двома пластинками – закрiпленої верхньої i рухомої з постiйною швидкiстю нижньої. Пiд час paбoти будується графiк залежностi сили, що дiє на верхню пластинку вiд часу.

Завантаживши дану лабораторну роботу, користувачі мають змогу ознайомитись з теоретичним матеріалом, а потім перейти до виконання лабораторної роботи. Інтерфейс програми зручний тим, що в будьякий момент можна зупинити процес, продивитися підказки, змінити параметри системи або ж обрати інший вид експерименту. Користувач може змінити кількість молекул, температуру, відстань між пластинками та прослідкувати за допомогою графіків, як змінюється система при зміні тих чи інших параметрів. Це дає змогу краще зрозуміти суть явища в’язкості, причини його виникнення. Слід зазначити, що користувач сам обирає який процес він досліджує при зміні виду пластинки (можна встановити вільну чи закріплену пластинку або ж зовсім прибрати її та розглянути потік газу).

Таким чином, дана лабораторна робота дає можливість наочно продемонструвати явище в’язкості, що може бути використано як під час викладу нового матеріалу, так і під час виконання фізичного експерименту.

Отже, інтерактивне моделювання фізичних явищ (віртуальний фізичний експеримент) усе ширше застосовується під час вивчення фізики. Підтвердженням цього є значна кількість публікацій та чималий асортимент комп’ютерних дисків з відповідним програмним забезпеченням.

Реалізація сучасних технологій навчання, які б комплексно охоплювали всі складові навчання фізики учнів загальноосвітньої школи, вимагає не тільки обладнання шкільного кабінету фізики, або, принаймні, кабінету інфоратики, сучасними комп’ютерами, а й наявності специфічного програмного забезпечення, через яке здійснюється методична підтримка.

Страницы: 1 2 3

Цікаве про педагогіку і навчання:

Комунікативні методики та їх методичні принципи
Постійне зростання інтересу до педагогічних технологій серед науковців, зокрема фахівців української науково-педагогічної громади, пояснюється прагненням знайти основи результативної навчальної діяль ...

Музика – засіб виховання
Гармонійне поєднання розумового і фізичного розвитку, моральної чистоти і естетичного ставлення до життя і мистецтва - необхідні умови формування цілісної особистості. Досягненню цієї високої мети ба ...

Сімейне виховання

Сімейне виховання

Загальновідомо, що становлення повноцінної особистості дитини залежить насамперед від системи стосунків у сім’ї.
Музичне виховання

Музичне виховання

Найскладнішою проблемою сучасної загальноосвітньої школи є забезпечення художньо-творчого розвитку учнів.

Головні теми

Copyright © 2019 - All Rights Reserved - www.educationua.net