‘≥зика > ƒе¤к≥ перспективи модельних експеремент≥в на комп'ютер≥ дл¤ лабораторних з ф≥зики

ƒал≥ програма сама будуЇ в≥дхиленн¤ пучка св≥тла на перш≥й ≥ друг≥й л≥нз≥. ¬≥дхиленн¤ св≥тла Ц це результат його взаЇмод≥њ з л≥нзами.

Ќапр¤м розповсюдженн¤ св≥тла може бути дов≥льний. якщо в≥ртуальний пром≥нь проходить через в≥ртуальний оптичний елемент, то в≥н зм≥нюЇ св≥й напр¤м (рис. 1 Ѕ.)

“реба ще раз в≥дм≥тити, що, кр≥м панел≥ компонент≥в ≥ робочого пол¤, ≥снуЇ необ-х≥дн≥сть у таблиц≥ властивостей компо-нента. ¬ластивост≥ компонент≥в, наприк-лад, дл¤ призми, включають: розм≥р, коор-динати на екран≥, показник заломленн¤ дл¤ т≥Їњ частоти св≥тла, з ¤кою ми проводимо модельн≥ експерименти. ” ц≥й таблиц≥ знаход¤тьс¤ параметри компонента (в≥р-туального оптичного елемента), ¤к≥ в числов≥й форм≥ показують його влас-тивост≥. ѕараметри компонента можуть бути внесен≥ в таблицю ¤к при в≥зуальн≥й робот≥ мишею (наприклад, при розта-шуванн≥, або масштабуванн≥), так ≥ безпо-середньо, набором або редагуванн¤м у таблиц≥. “аблиц¤ включаЇ також ≥ пара-метри, що не можуть бути настроЇн≥ мишею. ѕрикладом, такого параметра Ї, зокрема, показник заломленн¤.

Ќа рис. 2 показано заломленн¤ призмою монохроматичних промен≥в двох р≥зних частот.

ќсновна приваблива риса цього практикуму в тому, що в≥н дозвол¤Ї за л≥чен≥ хвилини провести широке коло в≥ртуальних ф≥зичних експеримент≥в.

ѕроте, донедавна дуже багато часу витра-чалос¤ на проектуванн¤ ≥нтерфейсу програми, на створенн¤ самих компонент≥в модел≥, на реал≥за-ц≥ю динам≥ки руху при в≥зуал≥зац≥њ проектованого процесу.

«а цими другор¤дними детал¤ми ≥нколи втрачаЇтьс¤ суть моделюванн¤.

¬икористанн¤ програмних продукт≥в, предс-тавленого вище типу, дозволить зменшити до м≥н≥муму роботи, не повТ¤зан≥ безпосередньо з моделлю, ≥ зб≥льшити час, в≥дведений на формуванн¤ самого механ≥зму роботи модел≥. “ака програма дозволить подивитис¤ на ф≥зичний процес УзсерединиФ ≥ тому глибше його зрозум≥ти.

” розгл¤нутому вище практикум≥ з геометричноњ оптики не було необх≥дност≥ у в≥ртуальних вим≥рювальних пристро¤х. “ому огл¤д можливост≥ њх створенн¤ розгл¤нутий окремо.

–озробка в≥ртуальних вим≥рювальних пристроњв дл¤ кожного розд≥лу ф≥зики маЇ свою специф≥ку.

ƒл¤ апробац≥њ вим≥р≥в у межах модельного експерименту була створена модельна програма, що ≥м≥туЇ рух молекул в ≥деальному газ≥. ” пр¤мокутнику, що зображаЇ герметично закриту посудину, рухаютьс¤ кружечки, що вказують на м≥сц¤ розташуванн¤ молекул. ћолекули рухаютьс¤ хаотично, пружно в≥дбиваютьс¤ в≥д ст≥нок. ¬важаЇтьс¤, що вони наст≥льки мал≥, що в≥рог≥дн≥сть њх стиканн¤ безк≥нечно мала, тому вони не стикаютьс¤, а прол≥тають одна повз одну. ¬рахований розпод≥л молекул за швидкост¤ми.

ѕ≥драхунок к≥лькост≥ з≥ткнень кульок (молекул) з≥ ст≥нками за р≥вн≥ пром≥жки часу (вим≥р тиску), можлив≥сть зм≥ни швидкост≥ руху кульок (зм≥на температури) та величини досл≥джуваного обТЇму (рух ст≥нок посудини), при збереженн≥ к≥лькост≥ молекул всередин≥ посудини, дозвол¤Ї побудувати граф≥ки ≥зотерм≥чного, ≥зобарного, ≥зохорного процесу в ≥деальному газ≥.

ѕри побудов≥ ≥зотерми через р≥вн≥ пром≥жки часу зм≥нювали розм≥р посудини, п≥драховували к≥льк≥сть з≥ткнень ≥з ст≥нкою. ¬се це в≥дбувалос¤ без зм≥ни температури (швидкост≥ молекул). Ѕудували залежн≥сть к≥лькост≥ з≥ткнень в≥д обТЇму.

ѕри побудов≥ ≥зохори через р≥вн≥ пром≥жки часу зм≥нювали швидк≥сть молекул ≥ п≥драховували к≥льк≥сть з≥ткнень ≥з ст≥нкою. ”се це в≥дбувалос¤ без зм≥ни розм≥ру посудини (обТЇму). Ѕудували залежн≥сть к≥лькост≥ з≥ткнень в≥д швидкост≥ молекул.

ѕри побудов≥ ≥зобари через р≥вн≥ пром≥жки часу зм≥нювали швидк≥сть молекул ≥ п≥дбирали обТЇм посудини таким чином, щоб к≥льк≥сть з≥ткнень ≥з ст≥нкою була пост≥йною (тиск пост≥йний). Ѕудували залежн≥сть обТЇму в≥д середньоњ швидкост≥ молекул.

ѕор≥вн¤нн¤ граф≥к≥в, побудованих за результатами модельного експерименту, ¤к≥сно сп≥впали з граф≥ками, побудованими за в≥домими емп≥ричними сп≥вв≥дношенн¤ми (рис. 3).

Ќа рис. 3 зл≥ва в≥д граф≥ка розташований пр¤мокутник, ¤кий в≥зуал≥зуЇ в реальному час≥ к≥льк≥сть удар≥в кульок об ст≥нки.  оордината кожноњ точки по ос≥ ординат визначаЇтьс¤ положенн¤м верхньоњ границ≥ пр¤мокутника на момент зупинки накопиченн¤. ƒруга координата, по ос≥ абсцис, визначаЇтьс¤ обТЇмом посудини, ¤ка знаходитьс¤ п≥д граф≥ком функц≥њ.

¬ажливим моментом Ї те, що в ц≥й реал≥зац≥њ модел≥ ≥снують к≥льк≥сн≥ вим≥ри в реальному час≥. ” б≥льшост≥ випадк≥в модельн≥ навчаюч≥ програми дають можлив≥сть т≥льки ¤к≥сного спостереженн¤.

¬рахуванн¤ взаЇмод≥њ молекул, а також зменшенн¤ њх к≥лькост≥ в газ≥ (при конденсац≥њ) дозволить моделювати процеси в реальних газах. “ак≥ модел≥ були реал≥зован≥.

ѕерспективи розвитку. ÷≥лком зрозум≥ло, що ¤к≥сна модель складного ф≥зичного процесу не може бути побудована т≥льки на основ≥ взаЇмод≥њ в≥ртуальних ф≥зичних обТЇкт≥в. Ѕез програмного опису взаЇмод≥њ окремих компонент≥в модел≥ можна об≥йтис¤ т≥льки у найпрост≥ших випадках. ќднак створенн¤ трансл¤тора мови програмуванн¤ саме по соб≥ досить складне завданн¤. “ому пропонуЇтьс¤ створювати лабораторн≥ практикуми ¤к додаток (application) до розвинутоњ мови програмуванн¤, наприклад, Delphi. “акий п≥дх≥д дозволить накопичувати в≥ртуальн≥ ф≥зичн≥ обТЇкти ≥ створити б≥бл≥отеку алгоритм≥в взаЇмод≥й цих обТЇкт≥в. ѕередбачаЇтьс¤, що великого спрощенн¤ роботи при створенн≥ нових компонент≥в, необх≥дних дл¤ формуванн¤ моделей, можна буде дос¤гти завд¤ки насл≥дуванню властивостей обТЇкт≥в, њх ≥нкапсул¤ц≥њ ≥ пол≥морф≥зму. ”се вище сказане дозволить значно скоротити час на постановку та проведенн¤ нових модельних експеримент≥в у межах лабораторних практикум≥в з ф≥зики.

Ћ≥тература

ћашбиц ≈.»., Ѕабенко Ћ.ѕ. и др. ќсновы компьютерной грамотности / ѕод ред. ј.ј. —тогни¤ и др. Ц  .: ¬ища шк., 1988. Ц 215 с.

Holovin N., Holovina N. New informative technologies in the lessons of physics // “ези 6 м≥жнародно-го зТњзду УOсв≥та ≥ навчанн¤ оптики та фотон≥киФ, cекц≥¤: Ќов≥ технолог≥њ в осв≥т≥. Ц ћексика. Ц  онкут, Ц ћех≥ко. 1999. (≤≈-≤) –≤≤≤ Ц 12. Ц —. 119.

√олов≥н ћ.Ѕ. ¬икористанн¤ нових ≥нформац≥йних технолог≥й на уроках ф≥зики // ћатер≥али науково-практичноњ конференц≥њ У–оль задач в процес≥ вивченн¤ природничо-математичних дисципл≥нФ. Ц Ћуцьк Ц Ќововолинськ, 2000. Ц —. 9-10.

јдреса дл¤ листуванн¤:

43025 м. Ћуцьк, пр. ¬ол≥, 13 —таттю подано до редколег≥њ

тел. 4-92-21, 4-91-67 31.10.2000 р.

e-mail: post@univer.lutsk.ua

”ƒ  53 (083) ¬.ќ.—авош Ц асп≥рант кафедри загальноњ

ф≥зики та методики викладанн¤ ф≥зики ¬ƒ”,

вчитель ф≥зики «ќЎ є26

 омпТютерна модель ¤к обТЇкт самост≥йного досл≥дженн¤ учн¤ми

на уроках ф≥зики

–оботу виконано у ¬олинському державному

ун≥верситет≥ ≥м. Ћес≥ ”крањнки

–озгл¤нуто застосуванн¤ елемент≥в компТютерного моделюванн¤ на уроках ф≥зики. ¬икористанн¤ компТютерноњ модел≥ ¤к обТЇкта досл≥дженн¤ актив≥зуЇ в учн≥в процес самост≥йного п≥знанн¤ ф≥зичних ¤вищ, спри¤Ї розвитку вм≥нь ≥ навик≥в самост≥йноњ п≥знавальноњ д≥¤льност≥.

 лючов≥ слова: навчальна компТютерна модель, експеримент, ≥нструктивна картка.

V. Savosh. The computer model as on object of pupilsТ self-perception research at physics lessons. The usage of computer elements modeling at the physics lessons is investigated in this article. The computer model is used as an object of the pupilsТ investigation and it activities the process of self-perception of phenomena in physics and promotes the development of skills and habits of self-test.

Key words: teaching computer model, experiment, instruction card.

¬икладанн¤ ф≥зики в сучасних умовах вимагаЇ в≥д учител¤ такоњ форми навчально-виховноњ д≥¤льност≥, ¤ка забезпечила б насамперед високу ≥нтенсиф≥кац≥ю навчального процесу ≥ спри¤ла б вихованню в учн≥в ф≥зичного мисленн¤. “акий п≥дх≥д до викладанн¤ ф≥зики даЇ змогу також сформувати в учн≥в ум≥нн¤ ≥ навички самост≥йно поповнювати своњ знанн¤, вибирати з величезного потоку науковоњ ≥нформац≥њ найважлив≥ше, самост≥йно висувати завданн¤ ≥ творчо розвТ¤зувати њх.

” розвТ¤занн≥ ц≥Їњ навчально-виховноњ проблеми велике значенн¤ маЇ, пор¤д з ≥ншими засобами навчанн¤, використанн¤ елемент≥в компТютерного моделюванн¤. Ќавчальна компТютерна модель Ї одним ≥з вид≥в педагог≥чних програмних засоб≥в, використанн¤ ¤ких передбачено концепц≥Їю ф≥зичноњ осв≥ти [3]. якщо вз¤ти за основу спос≥б керуванн¤ навчальною компТютерною моделлю, то можна вид≥лити дв≥ групи таких моделей: керуванн¤ без участ≥ користувача ≥ керуванн¤, зд≥йснюване користувачем. ” свою чергу, в друг≥й груп≥ можна вид≥лити три п≥дгрупи, ¤к≥ в≥др≥зн¤ютьс¤ характером керуванн¤ компТютерною моделлю:

нечислове керуванн¤ (структурна зм≥на моделюючого обТЇкта за допомогою клав≥ш керуванн¤ курсором, ≥нших нецифрових клав≥ш);

числове керуванн¤ (заданн¤ конкретних значень параметр≥в моделюючого обТЇкта);

зм≥шане керуванн¤.

ƒо першоњ групи компТютерних моделей належать модел≥ демонстрац≥йного характеру, ¤к≥ використовують дл¤:

а) моделюванн¤ ф≥зичних досл≥д≥в, ¤к≥ неможливо продемонструвати в умовах школи;

б) розкритт¤ механ≥зму ф≥зичних ¤вищ чи процес≥в.

ќсоблив≥сть моделей другоњ групи пол¤гаЇ в тому, що вони дають можлив≥сть не т≥льки демонструвати ф≥зичн≥ ¤вища та процеси, а й досл≥джувати њх. “ак≥ модел≥ досить ефективно можна використовувати п≥д час проведенн¤ досл≥дницьких лабораторних роб≥т.

1	2	3

Ќазва: ƒе¤к≥ перспективи модельних експеремент≥в на комп'ютер≥ дл¤ лабораторних з ф≥зики
ƒата публ≥кац≥њ: 2005-03-24 (1813 прочитано)