Использование УМК «Живая физика» в преподавании физики

Использование УМК «Живая физика» в преподавании физики

Физика - наука экспериментальная и объяснить ее законы без проведения демонстрационного и лабораторного эксперимента очень сложно. Изучение физики предполагает широкое использование эксперимента, обсуждение особенностей его постановки и наблюдаемых результатов. В кабинетах физики,  как правило,  отсутствует возможность проведения многих фронтальных  лабораторных работ. Многие явления в условиях школьного кабинета физики не могут быть продемонстрированы. Используя УМК «Живая физика», можно легко и быстро "создавать" экспериментальные установки и проводить лабораторные работы.

«Живая физика» представляет собой виртуальную лабораторию для изучения движения в гравитационном, электростатическом, магнитном полях, а также движения, вызванного всевозможными видами взаимодействия объектов. При помощи представленного в "лабораторном шкафу" оборудования и материалов возможно моделирование разнообразных процессов по таким темам как механика, электричество и магнетизм. Современный вычислительный аппарат, средства анимации, многочисленные вспомогательные функции делают "Живую физику" удобным и мощным инструментом преподавания физики в школах. Программа снабжена справочным пособием для учителя, содержащим все необходимые сведения об установке и инструментарии программы, о способах разработки и проведения экспериментов. Эксперименты создаются путем рисования на экране компьютера с помощью мыши. Для работы с программой не требуется никаких навыков в программировании. Доступны пружины, тросы, демпферы, измерители, а также множество образцов объектов. Можно менять трение и упругость, изменять или отключать совсем гравитацию, регулировать практически любую физическую характеристику объекта. Одновременно с выполнением эксперимента можно измерить такие физические величины как скорость, ускорение, импульс, момент импульса, кинетическую энергию и силу трения. Результаты измерений отображаются в числовой форме, в виде графиков или движущихся векторов.

В качестве примера использования данной программы приведем ряд заданий на моделирование движения тела в среде при наличии сопротивления.

1.     Насколько изменяется дальность полета небольшого тела массы m, брошенного под углом α под углом к горизонту с начальной скоростью v, за счет сопротивления воздуха, если сопротивление пропорционально скорости (коэффициент пропорциональности равен к)?

2.     Тело массы m, брошенное с начальной скоростью v₀ под углом α к горизонту, движется под влиянием силы тяжести и сопротивления  воздуха. Определить наибольшую высоту h тела над уровнем начального положения, считая сопротивление пропорциональным первой степени скорости?

3.     Смоделировать движение алюминиевого шарика радиусом R, брошенного у поверхности Земли под углом α с начальной скоростью v₀. Сила сопротивления воздуха пропорциональна квадрату скорости. Рассчитать наибольшую высоту подъема и максимальную дальность полета?

4.      Смоделировать падение медного шарика радиусом R  с высоты H, если сила сопротивления среды пропорциональна квадрату скорости.

1.Определить время падения и построить зависимость скорости от времени v(t), если среда – воздух.

2.Определить те же величины, если среда – вода.

5.     Каучуковый  шарик радиусом R подбрасывают вверх с начальной скоростью v₀. Промоделировать его движение, если сила сопротивления воздуха пропорциональна квадрату скорости.

1.Определить максимальную высоту, на которую поднимется шарик.

2.Рассчитать высоту подъема по аналитической формуле, не учитывающей сопротивление воздуха, и сравнить результаты.

Возможности программы «Живая физика» очень широки. Однако, при создании модели мы не всегда можем быть уверенны в том, что в реальности объект будет вести себя именно так. Данная проблема может быть решена при совместном использовании данной программы и самых разнообразных цифровых лабораторий по физике.

Список литература.

1.     Живая Физика^тм: Руководство пользователя. - М.: ИНТ. – 428с.  

2.     «Использование "Живая физика" на уроках». Автор: Космачева Н.В. [Статья на электронном ресурсе] - URL: http://nsportal.ru/shkola/materialy-metodicheskikh-obedinenii/library/2014/10/16/ispolzovanie-zhivaya-fizika-na-urokakh . Дата обращения: 27.04.2016

3.     Задания на расчётно-графические работы по дисциплине «Математическое моделирование физических процессов». - URL: http://vunivere.ru/work4913 .  Дата обращения: 04.03.2016