Интерактивные средства обучения на уроках физики

Учитель физики

коммунального государственного учреждения

«Средняя общеобразовательная школа №13 акимата города Сарани, государственного учреждения «Отдел образования, физической культуры и спорта города Сарани»

Соколовская Рита Аркадьевна

Статья  имеет целью познакомить преподавателей физики с возможностями, которые предоставляют информационные технологии в организации учебной и внеклассной деятельности. В статье дан обзор образовательных дисков и Интернет-ресурсов по физике, предложены методические рекомендации по использованию некоторых, наиболее удачных с точки зрения автора ресурсов, разработаны бланки для проведения некоторых виртуальных лабораторных  и практических работ, задания для учащихся к компьютерным моделям, а также автор предлагает лабораторные работы и демонстрационные опыты по теме «Изменение агрегатных состояний вещества» для 8 класса с применением регистратора данных Xplorer GLX  (датчик температуры) и краткое их описание

Преподавание физики,  представляет благоприятную среду для применения современных педагогических технологий, в первую очередь, информационных технологий. Сейчас компьютер превратился в эффективное средство для организации и проведения уроков.

Компьютер дает возможность продемонстрировать те явления природы, которые мы увидеть не можем, например явления микромира или быстро протекающие процессы.

         С помощью компьютера учитель может подготовить контрольные, самостоятельные работы, дидактические карточки для индивидуальной работы, наглядные пособия, опорные листы, разноуровневые задания.

Презентация позволяет сделать  процесс обучения более наглядным, ярким, способствует систематизации знаний, более успешному их усвоению, а также позволяет эффективно использовать время на уроке.

В нашем кабинете физики создана хорошая материально-техническая база. В кабинете установлены  компьютер, мультимедийный проектор и интерактивная доска, имеется выход в Интернет, как и во многих других школах Казахстана введено новое оборудование Xplorer GLX Тренажер, который используется на уроках физики.  Всё это привело   меня   к  активному  внедрению  ИКТ  в  процесс обучения.

Я хочу поделиться опытом применения современных образовательных технологий на своих уроках физики.

1. Использование  компьютерных презентаций на уроках физики

Как правило, электронная презентация  моего урока представлена на всех его этапах.     Но сразу хотелось бы отметить, что  подготовка к мультимедийному уроку занимает много времени: поиск  или создание  мультимедийных объектов, обработка текста, видео, графики. Но в сети Интернет есть очень много готовых презентаций, их можно взять за основу и просто адаптировать к своему уроку, чем то дополнить, что-то изменить.

Основными формами моей деятельности при создании  электронной презентации является:

·        при объяснении нового материала – подбор текстового и

графического материала по теме урока, создание  учебно-дидактической презентации, наглядного раздаточного материала, мультимедийных пособий.

·        при осуществлении  контроля и проверки знаний – разработка

опорных конспектов, тестовых заданий.

·        при повторении, обобщении – включены схемы, диаграммы,

таблицы, используемые ранее фрагменты  презентаций, видеофрагменты  и анимация  применения изученных явлений или объектов в быту или природе. К уроку обобщения знаний предлагаю учащимся подготовить небольшой отчёт о домашнем эксперименте или защиту проекта по пройденной теме.

На своем опыте я убедилась, что обычные презентации, без активной деятельности учащихся не имеют большой результативности для повышения качества обучения. На таких уроках учащиеся, уже привыкшие к новым технологиям, воспринимают показ слайдов, как отдых на уроке. Интерес ребят к уроку падает, результативность может стать минимальной. Тут на помощь приходят презентации с элементами интерактивности. 
Главной отличительной чертой интерактивных презентаций является инициативность учащихся в учебном процессе, которую стимулирует педагог из позиции партнера помощника. Ход и результат обучения приобретает личную значимость для всех участников процесса и позволяет развить у детей способность самостоятельного решения проблемы. 
Работа с интерактивной презентацией открывает перед учащимися огромные познавательные возможности, делая их не только наблюдателями, но и активными участниками проводимых экспериментов. 
Подобные уроки помогают решить следующие дидактические задачи: 

• усвоить базовые знания по предмету;
• систематизировать усвоенные знания;
• сформировать навыки самоконтроля;
• сформировать мотивацию к учению в целом и к определённому предмету в частности;
• оказать учебно-методическую помощь учащимся в самостоятельной работе над учебным материалом.

Вывод: Какой бы сложной и скучной ни была тема урока, она станет, интересна школьнику, если учебный материал на экране представлен в красках, со звуком и другими эффектами. 

Использование презентаций на уроках способствует лучшему усвоению нового учебного материала, повышается активность учеников на уроке. Учащиеся имеют возможность не только услышать формулировку нового понятия, но и прочитать её на экране, то есть мы задействуем для восприятия нового не только слух, но и зрение ребёнка.

Наличие компьютера позволяет разнообразить урок, продемонстрировать те явления и процессы, которые представить учащимся сложно, компьютерные презентации могут заменить недостающие опыты для правильного восприятия учениками темы. Компьютер позволяет не только моделировать явления, но и изменять условия протекания процессов, что позволяет детально понять и изучить явления. Также появляется возможность привлечения обучающихся к созданию проектов, презентаций, творческих работ.

 Также одним из способов активизации познавательной деятельности считаю создание презентаций обучающимися по проблемным темам, подготовку рефератов с использованием дополнительной литературы и ресурсов интернета. При подготовке презентаций учащиеся подбирают дополнительный материал, систематизируют его, выбирают форму для лучшего представления на ПК, защищают свои работы перед одноклассниками. Работы могут быть не только индивидуальные, но и групповые. В результате работы над темой у учащихся растёт интерес к предмету, ребята учатся работать в группах, с дополнительной литературой, развиваются ораторские способности.

2. Работа учащихся с компьютерными моделями и виртуальными лабораториями.

Мы знаем, что не все физические явления и процессы можно воспроизвести и изучить с помощью физических приборов в условиях учебной лаборатории.

Здесь на помощь учителям физики приходят  виртуальные физические лаборатории, виртуальные лабораторные работы и  компьютерные

модели. Использование в учебном процессе по физике указанных программных продуктов позволяет существенно расширить возможности реальной физической лаборатории. Виртуальные лаборатории обладают рядом преимуществ над традиционными методами подготовки и организации экспериментальной деятельности учеников. Во-первых,  красочные и наглядные виртуальные приборы и установки, как правило, привлекают к себе внимание учащихся и вызывают у них интерес. Во-вторых, использование компьютерных программ помогает решить проблему,  связанную с недостающим оборудованием. В-третьих, использование современных информационных технологий в физических лабораториях позволяет организовать работу учащихся с компьютерными моделями,  которые в динамике иллюстрируют изучаемое физическое явление в любом временном масштабе. В-четвертых, в учебном плане для 10-11 классов естественно-математического направления предусмотрены практические работы, например компьютерное моделирование движение точки, решение расчетных и экспериментальных задач, компьютерное моделирование законов молекулярной физики.

Модели дают возможность в широких пределах изменять условия физических экспериментов (массы,  скорости,

ускорения, жесткости пружин,  температуры,  характер протекающих процессов и т. д.),  то есть возможность осуществлять качественное и количественное изменение физических параметров. Используя компьютерные модели также можно проводить виртуальные опыты, кото-

рые невозможно реализовать с помощью физических приборов в учебной лаборатории. Я считаю, что работа учащихся с компьютерными моделями и виртуальными лабораториями чрезвычайно полезна, так как они могут ставить многочисленные эксперименты и даже проводить небольшие исследования. Интерактивность открывает перед учащимися огромные познавательные возможности, делая их не только наблюдателями, но и активными участниками проводимых экспериментов. Создавая модели и наблюдая их в действии, учащиеся могут познакомиться с рядом физических явлений, изучить их на качественном уровне, а также провести небольшие исследования. Разумеется, компьютерная лаборатория не может заменить настоящую физическую лабораторию. Тем не менее, при выполнении компьютерных лабораторных работ у школьников формируются навыки, которые пригодятся им и для реальных экспериментов. Все это превращает выполнение многих заданий в микроисследования, стимулирует развитие творческого мышления учащихся, повышает их интерес к физике. На своих уроках я использую конструктор виртуальных экспериментов: Физика (http://www.crocodile-clips.com/) – это мощный симулятор, который позволяет моделировать физические явления и проводить эксперименты по темам: «Электричество», «Движение и силы», «Волновые явления» и «Оптика». Программу можно использовать как для работы в классе с применением интерактивной доски, так и для самостоятельной работы на персональных компьютерах. Работая с темами «Электричество», «Движение и силы», «Волновые явления» и «Оптика», можно в деталях изучить все основные физические процессы. Легкая компоновка виртуальных моделей из готовых наборов, создание анимированных графиков в режиме реального времени, индивидуальная и гибкая система построения экспериментов – все это делает данный конструктор настоящей виртуальной физической лабораторией. Компьютерное моделирование позволит ребятам самостоятельно обнаруживать связи между разными характеристиками явлений, представлять их в графическом виде с последующим объяснением причин полученных закономерностей.

Виды заданий к компьютерному моделированию

В процессе преподавания с использованием мультимедийных курсов ФИЗИКОНа были разработаны следующие виды заданий для учащихся к компьютерным моделям:

           1. Ознакомительное задание:

Это задание предназначено для того, чтобы помочь учащемуся понять назначение модели и освоить её регулировки. Задание содержит инструкции по управлению моделью и контрольные вопросы.

           2. Компьютерные эксперименты:

После того, как компьютерная модель освоена, имеет смысл предложить учащимся 1–2 эксперимента. Такие эксперименты позволяют учащимся глубже вникнуть в смысл происходящего на экране.

           3. Экспериментальные задачи:

Далее можно предложить учащимся экспериментальные задачи, то есть задачи, для решения которых необходимо продумать и поставить соответствующий компьютерный эксперимент. Как правило, учащиеся с особым энтузиазмом берутся за решение таких задач. Несмотря на кажущуюся простоту, такие задачи очень полезны, так как позволяют учащимся увидеть живую связь компьютерного эксперимента и физики изучаемых явлений.

             4. Расчётные задачи с последующей компьютерной проверкой:

На данном этапе учащимся уже можно предложить 2–3 задачи, которые вначале необходимо решить без использования компьютера, а затем проверить полученный ответ, поставив компьютерный эксперимент. При составлении таких задач необходимо учитывать как функциональные возможности модели, так и диапазоны изменения числовых параметров. Следует отметить, что, если эти задачи решаются в компьютерном классе, то время, отведённое на решение любой из этих задач, не должно превышать 5–8 минут. 

               5. Неоднозначные задачи:

В рамках этого задания учащимся предлагается решить задачи, в которых необходимо определить величины двух зависимых параметров.  Например, в случае бросания тела под углом к горизонту,  определить начальную скорость и угол броска для того, чтобы тело пролетело заданное расстояние. При решении такой задачи учащийся должен вначале самостоятельно выбрать величину одного из параметров с учётом диапазона, заданного авторами модели, а затем решить.

            Работа учащихся с компьютерными моделями полезна потому, что благодаря возможности изменения в широких пределах начальных условий экспериментов, компьютерные модели позволяют им выполнять многочисленные виртуальные опыты. Некоторые модели позволяют одновременно с ходом экспериментов наблюдать построение соответствующих графических зависимостей, что повышает их наглядность. Подобные модели представляют особую ценность, так как учащиеся обычно испытывают значительные трудности при построении и чтении графиков.

          6. Задачи с недостающими данными:

При решении таких задач учащийся вначале должен разобраться, какого именно параметра не хватает для решения задачи, самостоятельно выбрать его величину, а далее действовать, как и в предыдущем задании.

          7. Творческие задания:

В рамках данного задания учащемуся предлагается составить одну или несколько задач, самостоятельно решить их (в классе или дома), а затем, используя компьютерную модель, проверить правильность полученных результатов. На первых порах это могут быть задачи, составленные по типу решенных на уроке, а затем и задачи нового типа, если модель это позволяет                                 

        8. Исследовательские задания:

Наиболее способным учащимся можно предложить исследовательское задание, то есть задание, в ходе выполнения которого им необходимо спланировать и провести ряд компьютерных экспериментов, которые бы позволили подтвердить или опровергнуть определённые закономерности. Самым сильным ученикам можно предложить самостоятельно сформулировать такие закономерности. Заметим, что в особо сложных случаях учащимся можно помочь в составлении плана необходимых экспериментов или предложить план, заранее составленный учителем.

          9. Проблемные задания:

С помощью ряда моделей можно продемонстрировать так называемые проблемные ситуации, то есть ситуации, которые приводят учащихся к кажущемуся или реальному противоречию, а затем предложить им разобраться в причинах таких ситуаций с использованием компьютерной модели.

          10. Поисковые задания:

При выполнении таких заданий учащимся вначале необходимо  «найти» идею, а затем проверить ее экспериментально. Например, в модели «Упругие и неупругие соударения», найдите способ разогнать одну из тележек до максимальной скорости, определите эту скорость.

          11. Качественные задачи:

Некоторые модели вполне можно использовать и при решении качественных задач. Такие задачи или вопросы необходимо подобрать из задачников или сформулировать самостоятельно, заранее поработав с моделью.

 

Виды уроков с использованием моделей

Компьютерные модели легко вписываются в традиционный урок и позволяют учителю организовывать новые виды учебной деятельности.

Урок закрепления знаний — решение задач с последующей компьютерной проверкой полученных ответов. Учитель может предложить учащимся для самостоятельного решения в классе или в качестве домашнего задания задачи, правильность решения которых они смогут проверить, поставив компьютерные эксперименты. Самостоятельная проверка полученных результатов при помощи компьютерного эксперимента усиливает познавательный интерес учащихся, делает их работу творческой, а в ряде случаев приближает её по характеру к научному исследованию. В результате, на этапе закрепления знаний многие учащиеся начинают придумывать свои задачи, решать их, а затем проверять правильность своих рассуждений, используя компьютер. Составленные школьниками задачи можно использовать в классной работе или предложить остальным учащимся для самостоятельной проработки в виде домашнего задания.

Урок обобщения и систематизации знаний – исследование.

Учащимся предлагается на этапе обобщения и систематизации нового материала самостоятельно провести небольшое исследование, используя компьютерную модель или виртуальную лабораторию и получить необходимые результаты. Компьютерные модели и виртуальные лаборатории позволяют провести такое исследование за считанные минуты. Конечно, учитель формулирует темы исследований, а также помогает учащимся на этапах планирования и проведения экспериментов.

Урок комплексного применения ЗУН - компьютерная лабораторная работа.

Для проведения такого урока необходимо разработать соответствующие раздаточные материалы, то есть бланки лабораторных работ. Задания в бланках работ следует расположить по мере возрастания их сложности. Вначале имеет смысл предложить простые задания ознакомительного характера и экспериментальные задачи, затем расчетные задачи и, наконец, задания творческого и исследовательского характера. Отметим, что задания творческого и исследовательского характера существенно повышают заинтересованность учащихся в изучении физики и являются дополнительным мотивирующим фактором.

Работа с лабораториями

   Все виды учебной деятельности с использованием лабораторий можно условно разделить на следующие категории:

1.     Исследование явления на качественном уровне.

Ученик «наблюдает явление». Это значит, что он должен выделить наиболее существенные особенности этого явления и дать (или быть готовым дать) его научное описание в устной форме, в тетради или на компьютере.

Ученик «исследует явление». Это значит, что он проводит наблюдение первого явления, меняя параметры и начальное состояние системы.

2.     Исследование на количественном уровне.

Ученик «измеряет». К тому, о чем говорилось в предыдущем пункте, добавляются конкретные измерения.

Ученик «устанавливает количественную зависимость». Зависимость можно представить в виде таблицы, графика или формулы. Такое представление может являться отчетом о проделанной работе.

    3. Упражнения.

В этих экспериментах деятельность ученика не связана с получением новых знаний. Ученик применяет полученные знания и умения в знакомых или новых условиях. Упражнения могут быть использованы для проверки знаний или же их закрепления.

    4. Построение моделей.

Ученик сам подбирает объекты, параметры системы, действующие силы и т. п..  Эти задания могут использоваться и при проверке знаний.

    5. Тренажер.

Ученик многократно повторяет определенные действия, отрабатывая  соответствующие навыки. Тренажер также можно использовать для проверки  знаний.                       

На первом этапе было сложно работать с моделями, т.к. авторы не сопровождают компьютерные модели заданиями для учащихся или планом демонстраций для учителя.

Изучив соответствующие литературу (Кавтрев А. Ф. Методика использования компьютерных моделей на уроках ; Кавтрев А. Ф. Особенности использования компьютерных моделей при работе с сильными и слабоуспевающими учащимися; Кавтрев А. Ф. Виды заданий к компьютерным моделям )

Изучив ее, я начала разрабатывать бланки лабораторных работ для учащихся, придумывать вопросы и задания для учащихся к компьютерным моделям, согласовав их с функциональными возможностями моделей (приложение 1-9)

3. Использование различные электронные ресурсов на уроках физики.

В настоящее время количество выпущенных различными компаниями компакт-дисков, которые предназначены для изучения физики, исчисляется десятками (более 50).

Кроме того, существует множество компьютерных программ, разработанных отдельными энтузиастами, многие из которых можно скачать из сети Интернет. Существуют также многочисленные сайты, на страницах которых размещены материалы, адресованные как учителям физики, так и учащимся.

Одним словом, электронных ресурсов по физике уже очень много и, конечно, их необходимо классифицировать. Ниже я привожу примерную классификацию и наиболее характерные примеры ресурсов каждого вида.

1. Виртуальные уроки или обучающие ОЭР. Обучающие электронные ресурсыпредназначены для ознакомления учащихся с изучаемым материалом, для формирования

основных понятий, для отработки умений и навыков путём их активного применения в

различных учебных ситуациях, а также для самоконтроля и контроля приобретенных

знаний.• Наиболее удачным примером обучающей программа по физике, по мнению автора,

является «Активная физика», разработанная группой PiLogic (БГПУ), г. Минск

(www.cacedu.unibel.by или http://www.informika.ru/text/inftech/edu/physics/).

• Для учебного процесса и домашних занятий можно рекомендовать мультимедиа курс «Открытая физика 2.5», разработанный компанией «ФИЗИКОН» (http://physicon.ru/products/products1a.html).

• Для самостоятельной работы можно посоветовать учащимся репетитор «Курс физики XXI века» компании МедиаХауз, автор Л. Я. Боревский

(http://www.mediahouse.ru/products/kf21/kf21.htm).

• Для слабых учащихся, возможно, подойдет «Виртуальная школа Кирилла и Мефодия» (http://vschool.km.ru/education.asp?subj=2) или «Уроки Кирилла и Мефодия» на компакт-дисках.

2. Демонстрационные ОЭР. Демонстрационные ресурсы позволяют показать на экране компьютера или телевизора, а, при использовании мультимедиа проектора, и на большом экране результаты компьютерного моделирования физических явлений и опытов, а также видеозаписи или анимации экспериментов и явлений.

• Для динамических демонстраций различных экспериментов очень удобно использовать компакт-диски компании «ФИЗИКОН», такие как «Физика в картинках» (http://physicon.ru/products/products4.html), «Открытая физика 1.1»

(http://physicon.ru/products/products21.html) и другие.

• Замечательные анимации ряда экспериментов представлены на сайте «Физика в анимациях» и одноименном компакт-диске (http://physics.nad.ru/physics.htm).

Разумеется, многие электронные ресурсы других видов можно также частично использовать и для демонстраций.

3. Контролирующие ОЭР. Эти ресурсы позволяют учителю проводить текущий и итоговый контроль знаний и умений, приобретённых учащимися в процессе обучения. Как правило, это интерактивные вопросы с выбором ответа или электронные тесты. Приведу ряд примеров:

• компакт-диск с тестами по всему школьному курсу: «Физика для школьников и абитуриентов», СПбГИТМО;

• трехуровневые тесты на сайте «Открытый колледж» (http://www.college.ru/physics/);

• «Образовательный сервер тестирования» (http://rostest.runnet.ru/).

4. Электронные энциклопедии. К таким ОЭР можно отнести следующие компакт-диски и Интернет-ресурсы:• энциклопедию науки и техники «От плуга до лазера» (www.mammoth.net), выпущенную на

компакт-диске компанией «Новый диск» (www.nd.ru);

• игровую энциклопедию «Физикус», изданную компанией «МедиаХауз»  на двух компакт- дисках (http://www.mediahouse.ru/products/fizik/fiz.htm);

• Интернет-энциклопедию «Рубрикон» (http://www.rubricon.ru);

• «Универсальную электронную энциклопедию Кирилла и Мефодия», которая регулярно выпускается на компакт-дисках и представлена на портале КМ (http://mega.km.ru/bes_98/index.asp);

• энциклопедию «Мир вокруг нас» (http://www.mirvn.ru/index.html).

5. Мультимедиа лекции. Это лекции, в которых синхронно с дикторским текстом наэкране компьютера появляются: текст, в виде бегущей строки, основные формулы, графики, а также трёхмерные компьютерные анимации, видеофрагменты и фрагменты мультфильмов. Разрабатывает этот уникальный и очень зрелищный жанр ТПО «Северный

очаг», г. Санкт-Петербург (http://www.umsolver.com/rus/phys.htm?142002).

6. Компьютерные модели, апплеты. Указанные ресурсы позволяют учащимся наблюдать на экране компьютера имитацию сложных и опасных процессов, например: работу ядерного реактора или лазерной установки, различные виды колебаний и волновых явлений, движение частиц в электрических и магнитных полях и т.д. Самое главное заключается в том, что учащиеся могут управлять указанными процессами, изменяя соответствующие параметры модели.

• Компьютерные модели, разработанные компанией «ФИЗИКОН» можно найти на многочисленных компакт-дисках, выпущенных этой компанией.

• Апплеты ФИЗИКОНа представлены на сайте «Открытый колледж»

(http://www.college.ru/physics/applets/a_content.htm).

• Java-аплеты (http://www.informika.ru/text/inftech/edu/edujava/physics/).

7. Виртуальные лаборатории и конструкторы. Данные ресурсы представляют собой лаборатории, которые позволяют собирать на экране компьютера различные экспериментальные установки и проводить многочисленные эксперименты и исследования с использованием этих установок. Наиболее интересными примерами таких лабораторий в сети Интернет являются:

• «Online лаборатория по физике» на сайте «Открытого колледжа»

(http://www.college.ru/laboratory/MainMenu.php3);

• виртуальный конструктор цепей постоянного тока «Сборка»

(http://shadrinsk.zaural.ru/~sda/project1/index.html);• виртуальный конструктор «Начала электроники» (http://www.elektronika.newmail.ru/).

8. Виртуальные лабораторные работы. Достаточно часто разработчики называют свои электронные ресурсы лабораторными работами. При этом они имеют в виду, что эти программы имитируют лабораторные работы, которые обычно выполняются на уроках с использованием традиционного оборудования. Наиболее яркий пример:

• дистанционный лабораторный практикум по курсу физики средней школы на сайте

СПбИТМО (http://phdep.ifmo.ru/labor/common/).

9. Электронные задачники или пакеты задач. Целью данных ресурсов является обучение учащихся решению задач. Эти программы могут содержать задачи различного уровня сложности, справочные материалы, подсказки, а также полные решения задач.

10. Электронные дидактические материалы. Это электронные базы данных или другие сборники материалов для учителей, которые содержат задачи, упражнения, контрольные работы, тесты, справочные таблицы, рисунки, графики и т. д. Такие ресурсы позволяют учителю легко и быстро подготовить и распечатать материалы к уроку.

4. Организация проектной, внеклассной деятельности учащихся -

подготовка материалов для проведения школьных конкурсов и олимпиад, участие в научно-практических конференциях с научными проектами.

5. Интерактивная доска - ценный инструмент для обучения физике. Применение интерактивных досок в сфере физического образования открывает множество дополнительных возможностей. Использование интерактивной доски при изучении физики - это ещё один шаг к повышению интереса к предмету, т.к. благодаря именно этой науке создаются подобные приборы. Использование интерактивной доски приводит к оживлению учеников, вызывают дискуссии, дают возможность завладеть вниманием класса.

Основные способы использования интерактивной доски на моих уроках:

ü делать пометки и записи, поверх выводимых на экран изображений;

ü работа над  таблицами или изображениями;

ü управление компьютером без использования самого компьютера;

ü использование интерактивной доски как обычной, но с возможностью сохранить результат и в дальнейшем его использовать;

ü при соответствующем программном обеспечении учитель может выводить на экран интерактивной доски изображение монитора любого ученика.

ü Создание флипчартов и использование его свойств (волшебная лупа, бездонный сундучок, движение по вертикале, волшебный ластик и др.)

Компьютерные средства обучения называют интерактивными, так как они обладают способностью «откликаться» на действия ученика и учителя, «вступать» с ними в диалог, что и составляет главную особенность методик компьютерного обучения. Совершенно уникальные возможности для диалога ребенка с наукой и культурой, интерактивное общение предоставляет Всемирная компьютерная сеть – INTERNET.

Работая на интерактивной доске, можно передвинуть любой объект на другое место с помощью опции "drag and drop" (тащить и отпустить). Это позволяет передвигать текст и рисунки в любое место на доске - просто необходимо нажать  на объект и тащить его до нужного места. Точно так же, как вы передвигали бы монету по поверхности стола. Используя традиционные методы, такого же эффекта можно было бы добиться, написав слова на карточках или вырезав картинки и приклеив их к доске, такая работа на компьютере займет гораздо меньше времени и сэкономит место, где вы стали бы хранить карточки. Эта операция используется в каждом задании сборника, помогает вставить пропущенные ключевые слова в тексте, установить соответствие между физической величиной и единицей измерения, физической величиной и формулой, ученым и его открытием, прибором и принципом его действия и т.д., поместить физическое открытие  на шкалу времени,  определить истинные и ложные утверждения. Опция затемнения части экрана помогает проверке наиболее трудных вопросов и может быть использована учениками при подготовке к экзаменам. Если эту операцию убрать, то данный дидактический материал может быть использован  для контроля знаний, так записи хорошо сохраняются. Благодаря наглядности и интерактивности, класс вовлекается в активную работу. Обостряется восприятие, повышается  концентрация внимания.

6. Xplorer GLX

Задача современных учителей физики не «опоздать на уходящий поезд», включиться в методическую работу по осваиванию новых информационных средств обучения – средств реализации компьютеризированного эксперимента по физике. В настоящее время в школах Казахстана введено новое оборудование Xplorer GLX Тренажер, который используется на уроках физики.

Физика — наука экспериментальная, поэтому физический эксперимент является корневой структурой физического образования и его не может не затрагивать происходящая в обществе и в технике «информационная революция».

При поступлении нового оборудования в нашу школу, я начала использование регистратора данных Xplorer GLX при изучении физики.

Хочется отметить , что при проведении уроков с данным оборудованием значительно поднимается интерес учащихся к предмету, урок становится насыщенным и интересным. Благодаря графикам, таблицам и прочим видам фиксирования информации опытов, учащиеся лучше осознают происходящие процессы и легко делают выводы. Таким образом, изучаемая тема предмета становится более доступной и увлекательной, а проведение опытов с использованием новых технических  возможностей Xplorer GLX привлекает и акцентирует внимание учащихся на предмете, а также преобразует стандартный урок в увлекательный процесс. Помимо многих встроенных компонентов операционной системы и дополнительных датчиков Xplorer GLX, этот прибор имеет программное обеспечение «DATA STUDIO», которое устанавливается на персональный компьютер и создает связь регистратора с интерактивными возможностями инновационных технологий. Таким образом, педагог имеет возможность демонстрировать проводимый опыт на интерактивной доске, при этом все данные отображаются богатым колоритом цветов программы «DATA STUDIO», а также могут редактироваться. Следовательно, преимущество совместного использования «DATA STUDIO», Xplorer GLX и стандартного оборудования проводимого исследования в том, что учащийся может наблюдать и ощущать реальные, изучаемые процессы по изучаемой теме. Помимо всего перечисленного, существует возможность сохранения и дальнейшего использования полу-ченных показателей проводимого опыта.

Таким образом можно выделить  цели использования регистратора данных Xplorer GLX»: 
1. Осуществлять новые подходы в обучении

2. Способствовать формированию у учеников навыка самостоятельного поиска, обработки и анализа информации, раскрытию творческого потенциала учащихся.
Лабораторные работы, проводимые с использованием регистратора данных Xplorer GLX  обладают целым рядом неоспоримых достоинств: позволяют получать данные, недоступные в традиционных учебных экспериментах, дают возможность производить удобную обработку результатов. Обладают мобильностью, что позволяет проводить исследования в «полевых условиях». Позволяют выполнять разнообразные лабораторные исследования, наблюдение, фиксация физических, химических, биологических, природных процессов и явлений, выявление закономерностей, подтверждение гипотезы опытным путем, выявление причинно-следственных связей, межпредметные проекты по естественнонаучному направлению, комплексные работы по элективным, профильным курсам, общественно-полезные работы по анализу и диагностике в сфере экологии, прогноза и анализа природных явлений, техногенных катастроф, поведения живых организмов в экстремальных условиях, профилактики безопасности жизни человека.
Цифровые датчики позволяет осуществить дифференцированный подход и развить у учащихся интерес к самостоятельной исследовательской деятельности. Эксперименты, проводимые с помощью цифровой лаборатории более наглядны и эффективны, это дает возможность лучше понять и запомнить тему. С цифровыми лабораториями можно проводить работы, как входящие в школьную программу, так и совершенно новые исследования.
Применяя такой исследовательский подход к обучению, создаются условия для приобретения учащимися навыков научного анализа явлений природы, осмыслению взаимодействия общества и природы, осознанию значимости своей практической помощи природе.
Таким образом, цифровые датчики действительно обогащают преподавание физики.
Каждый учитель сможет разработать интересные лабораторные работы, которые сделают процесс обучения более интересным и запоминающимся.

На данное время еще не существует наработанной методики проведения фронтальных лабораторных работ или работ физического практикума  с использованием регистратора данных Xplorer GLX. 
Я предлагаю лабораторные работы и демонстрационные опыты по теме «Изменение агрегатных состояний вещества» для 8 класса с применением регистратора данных Xplorer GLX  (датчик температуры) и краткое их описание. (приложение 10-12)

Учитывая, что основная цель современной школы и учителя  – создание условий для самореализации личности и удовлетворения образовательных потребностей каждого ученика в соответствии с его наклонностями, интересами и возможностями стараюсь организовать  развитие творческой познавательной активности учащихся на уроках физики средствами  новых информационных технологий.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 1

«Открытая физика 1.1», под редакцией профессора МФТИ С.М. Козела

издательство ООО «ФИЗИКОН» 2001г.

Раздел «Механика», модели «Равноускоренное движение» и  «Свободное падение»

Бланки лабораторных работ

«Открытая физика 1.1»

Раздел «Механика», модель «Равноускоренное движение»

Лабораторная работа 1 «Изучение равномерного движения» (этот бланк дан в качестве примера в методических рекомендациях)

Класс ............. Фамилия...................................... Имя............................

1.     Откройте в разделе «Механика» окно модели «Равноускоренное движение».

2.     Установите следующее значение параметра a = 0 м/с².

3.     Нажмите кнопку «Старт» и понаблюдайте за происходящим на экране.

4.     Прервите движение спортсмена нажатием кнопки «Стоп». Обратите внимание на то, что на экране компьютера отображаются значения координаты спортсмена и пройденного им пути.

5.     Для продолжения эксперимента снова нажмите кнопку «Старт».

6.     Проведите компьютерные эксперименты.

 

Эксперимент №1

·         Выясните, что означает знак «-» перед значением скорости. Для этого установите, нажав кнопку «Выбор», отрицательное значение скорости спортсмена и нажмите кнопку «Старт».

·         Напишите, как изменяется движение спортсмена при изменении знака его скорости. …………...........……………………………………………………..

·         Напишите, какие графики вы наблюдали на экране компьютера:

·         график зелёного цвета – это график ...............................…… ,

·         график красного цвета – это график ...............................…… ,

·         график синего цвета – это график ................................……... .

Эксперимент №2

Установите V = 0,6 м/с, проведите эксперимент и ответьте на вопросы:

·         Какова координата спортсмена при t = 0? x =............................

·         Какова координата спортсмена через 40 с? x = ............................

·         Какова координата спортсмена через 60 с? x = ............................

·         Как выглядит график координаты спортсмена? ………………………….
..................................................………………………………………………….

·         Как выглядит график скорости спортсмена? ……………………………..
……...…............................................................………………………………....

·         Изменяется ли скорость спортсмена при движении? .................................

·         Как называется такое движение? ...........................................................…..

Эксперимент №3

Установите V = –0,8 м/с, проведите эксперимент и ответьте на вопросы:

·         Какова координата спортсмена при t = 0? x = ............................

·         Какова координата спортсмена через 40 с? x = ............................

·         Какова координата спортсмена через 60 с? x = ............................

·         Какой путь проходит спортсмен за 60 с? s = .............................

·         Как выглядит график координаты спортсмена? …………………………
…..............................................…………………………………………………

·         Как выглядит график пути спортсмена? ………………………….…
……………........................................................………………………………...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 2

Лабораторная работа

«Исследование движения тела, брошенного под углом к горизонту»

 10 класс

 

Цель работы: исследовать зависимость дальности полета тела от начальной скорости тела и угла бросания.

 

Оборудование : компьютерная модель «Максимальная дальность».

 

Ход работы.

 

1.     Откройте в разделе «Механика» программы Физикона окно модели «Максимальная дальность» (Пуск – Программы – Программы Физикона – Готово – Лаборатории – Механика – Максимальная дальность).

2.     Ознакомьтесь  с работой данной модели при заданных параметрах

 (V₀=5 м/с, α =54 ⁰), пронаблюдайте за траекторией движения тела. Какую форму имеет траектория?

3.     Рассчитайте, какое значение угла бросания обеспечивает максимальную дальность полета при заданной начальной скорости (V₀=5 м/с). (см. теоретическую справку)

4.     Установите этот угол, нажмите «старт» и измерьте  дальность полета.

5.     Нажмите «сброс».

6.     Изменяя значение угла бросания, повторите шаги 4 - 5 и проверьте, верен ли ваш расчет.

7.     Установите значение начальной скорости (V₀=10 м/с) и повторите шаги 3-6.

8.     Установите значение начальной скорости (V₀=3 м/с) и повторите шаги 3-6.

9.     Сделайте выводы из проведенных исследований.

 

Теоретическая справка:

 

При описании движения систему координат выберем так, чтобы её начало совпало с точкой бросания, а оси были направлены вдоль поверхности Земли и по нормали к ней в сторону начального смещения тела

Движение тела,  брошенного под углом к горизонту с определенной начальной высоты можно описать рядом уравнений:

в момент времени t, когда тело упадет на землю, его координаты равны:

x = s;  y = - h. (5).

Результирующая скорость в момент падения равна:

Из уравнений (4) и (5)  можно найти время полета:

(7)

Решая уравнения (2), (4) и (5) относительно начального угла бросания α,  получим:

 (8), поскольку угол бросания не может быть мнимым, то это выражение имеет смысл лишь при условии, что

, т.е.  откуда следует, что максимальное перемещение тела по горизонтальному направлению равно  (9). Подставляя выражение для s = s max в формулу (8), получим для угла α, при котором дальность полета наибольшая  следующее выражение:

 (10)

 

Приложение 3

Практическая  работа

«Исследование магнитного поля кругового витка с током»

11 класс

Цель работы: исследовать магнитное поле кругового витка с током в зависимости от силы тока в проводнике и от расстояния до проводника.

 

Оборудование: компьютерная модель «Магнитное поле кругового витка с током»

 

Ход работы.

 

1.     Откройте в разделе «Электродинамика» программы Физикона окно модели «Магнитное поле кругового витка с током» (Пуск – Программы – Программы Физикона – Готово – Лаборатории – Электродинамика – Магнитное поле кругового витка с током).

2.     Изучите изображение магнитного поля кругового витка с током при заданных параметрах I=5A и х=5 см.

3.     Перечертите изображение данного поля в тетрадь и объясните почему вектор В направлен в указанную на чертеже сторону (вправо).

4.     Установите  переключатель в положение пункта «Железные опилки» и пронаблюдайте качественную структуру магнитного поля.

5.     Измените параметры тока  I=10A (I=5A) оставив параметр х  без изменения. Как изменилось магнитное поле при заданных значениях тока? Изобразите магнитные поля при заданных значениях тока. Чему равно значение В при заданных значениях тока?

6.     Пронаблюдайте за изменениями длины вектора В и его значения по мере приближения или удаления от проводника с током (т.е. в зависимости от координаты х).

7.     Сделайте выводы.

 

Приложение 4

Лабораторная работа

«Изучение явления электромагнитной индукции»

11 класс

Цель работы: качественно проверить зависимость ЭДС индукции от  скорости движения проводника, от модуля магнитной индукции, площади и угла наклона рамки.

 

Оборудование:  миллиамперметр; катушка – моток; магниты; провод соединительный; компьютерная модель «Явление электромагнитной индукции».

 

 

Ход работы.

 

1.     Подключить катушку – моток к зажимам миллиамперметра;

2.     Надевайте и снимайте катушку  на один из полюсов магнита, изменяя скорость движения и полюса магнита, при этом отмечайте для каждого случая максимальную силу индукционного тока. Сделайте вывод о зависимости ЭДС от скорости движения проводника.

3.     Запустите программу «Физика 7-11 кл. БНП». Опишите установку, используемую в компьютерной модели (состав используемых устройств в  компьютерном эксперименте)

4.     Исследуя  работу компьютерной модели «Явление электромагнитной индукции» установите способы изменения магнитного потока.

5.     Изменяя модуль магнитной индукции от 0 до 5 Тл, определите, как изменяется ЭДС индукции.

6.     Изменяя площадь рамки от  3 до 5 ед. и наклон рамки (от 0 до 45 ⁰ и от 0 до -45⁰) установите зависимость ЭДС от данных параметров. Сделайте вывод.

7.     Смените направление тока в обмотках и выполните пункты 5 и 6.

8.      Сделайте вывод.

 

Приложение 5

Практическая работа

 «Генератор переменного тока».

11 класс

 

Цель работы: исследовать зависимость магнитного потока Ф и ЭДС индукции, вращающейся рамки в магнитном поле (простейшего генератора)от индукции магнитного поля, частоты вращения и её площади.

 

Ход работы.

1.     Запустите программу «Физикон» виртуальную лабораторию раздела электродинамики, компьютерную модель «Генератор переменного тока».

2.     Нажмите кнопку «Старт» и пронаблюдайте работу модели при заданных параметрах (В=0,1 Тл, f = 10 Гц).

3.      Нажимая кнопку «Стоп» в моменты когда магнитный поток равен нулю, Ф = 10 ^-3 Вб, Ф = -10^-3 Вб проследите изменение положения рамки к направлению вектора магнитной индукции В,

4.     Обратите внимание, что изменение ЭДС индукции отстает от изменения магнитного потока по фазе на угол π / 2. Перечертите график зависимости магнитного потока Ф от времени и ЭДС от времени.

5.     Измените  значение магнитной индукции В = 0,2 Тл и установите как при этом изменились амплитуда магнитного потока и ЭДС. Перечертите график зависимости магнитного потока Ф от времени и ЭДС от времени.

6.     Установите значение магнитной индукции В = - 0,2 Тл., установите как при этом изменились графики зависимости магнитного потока Ф и ЭДС от времени. Перечертите график зависимости магнитного потока Ф от времени и ЭДС от времени.

7.     Изменяя значение  частоты обращения рамки от f =20 Гц до f =2 Гц, установите, как изменялись амплитуды магнитного потока и ЭДС и  начертите данные графики. 

8.     Изменяя площадь рамки от S = 0,5 *10 ^-2 м ² до  S = 1,2*10^{-2 м 2}  , установите, как изменялись амплитуды магнитного потока и ЭДС и  начертите данные графики

9.     Сделайте вывод.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 6

 

Бланк – задание для учащихся

«Моделирование упругих соударений»

Вариант 1.

 

 

Класс………….Фамилия……………………..Имя…………………………..

 

1.     Запустите программу «Физика 7-11 кл. Библиотека наглядных пособий».

 

Порядок действий: Пуск – Программы – Образовательные комплексы – Физика 7-11 Библиотека наглядных пособий – Готово

 

2.     Откройте в разделе «Механика» окно модели «Закон сохранение импульса и энергии при упругом столкновении шаров»

 

Порядок действий: Библиотека – Содержание – Разделы физики – Модели -  из списка моделей выбрать с 11-20 модель – Закон сохранения импульса и энергии при упругом столкновении шаров

 

3.     Задав  начальные значения координат шаров: х₀₁=100 ед, у₀₁=200 ед, х₀₂ = 250 ед, у₀₂ = 200 ед. (центрального упругого столкновения)  , скоростей шаров V₁= 5 м/с и V₂= 0 м/с. Нажмите кнопку «Пуск/ пауза», пронаблюдайте за происходящим на экране

4.     Обратите внимание  на то, что на экране компьютера отображаются значения импульсов и кинетической энергии тележек как до, так и после соударений.

5.     Проведите компьютерные  эксперименты:

 

Экспериментальная задача №1.

 

Установите, нажав кнопку «В начало» следующие параметры эксперимента:

·        Шар 1

V₁ = 15м/с, m₁ = 2 кг;

·        Шар 2

V₂ = 5 м/с, m₂ = 0,5 кг.

Рассчитайте импульсы и кинетическую энергию тележек до соударения (проверьте свои расчеты со значениями на экране):

·        Р₁ =

 

·        Wk₁ =

 

 

·        Р₂ =

 

 

·        Wk₂ =

 

Нажмите кнопку «Пуск / пауза». Обратите внимание на изменение величин кинетической энергии и импульсов шаров после неупругого соударения.

 

Запишите полученные значения исследуемых величин после соударения

·        Р’₁ =

 

·        W’ _k1 =

 

 

·        Р’₂ =

 

 

·        W’ _k2 =

 

Ответьте на следующие вопросы:

 

·        Выполняется ли закон сохранения импульса при упругом соударении? Ответ обоснуйте:

 

до соударения  Р = Р₁+ Р₂ =

 

после соударения  P’ = …………………=……………………………

 

Таким образом, Р ……………P’ значит, при упругом соударении закон сохранения импульса………………………………………………..

 

 

·        Выполняется ли закон сохранения механической энергии при упругом соударении? Ответ обоснуйте:

 

До соударения W₀ =………………..=………………………………………..

 

После соударения W’₀ = …………………=………………………………….

 

Таким образом,…………………значит, при упругом соударении закон сохранения

 

механической энергии…………………………………………………………….

 

 Приложение 7

 

Экспериментальная задача №2.

 

Первый шар, массой  m₁= 0,5 кг двигаясь со скоростью V₁= 5 м/с и сталкивается с неподвижным шаром, массой m₂= 2 кг. Определите скорость второго шара и направления движения первого шара, если после абсолютно упругого (центрального) соударения  модуль скорости первого шара равен 3 м/с.

 

Ответ…………………………………………………….

 

Решите задачи, а затем, используя компьютерную модель, проверьте полученные вами ответы.

 

Расчетные задачи:

 

1.     Первый шар, массой  m₁= 2 кг двигаясь со скоростью V₁= 5 м/с и сталкивается с неподвижным шаром, массой m₂= 2 кг. Определите скорость второго шара, если после абсолютно упругого соударения, если первый шар останавливается.

 

Решение.

 

Составьте уравнение закона сохранения импульса для неупругого соударения:

 

………………………………………………………………………………………….

Решите уравнение относительно скорости U₂

 

U₂ =……………………………………………………………………………………

Выполните проверку размерности

 

[U ]= ……………………………………………………………………………………….

Подставьте  числовые значения и получите ответ:

 

U =………………………………=……………………………………………………

 

Ответ. ………………………………………………………………………………….

 

 

2.     Шар массой m₁= 2 кг движется со скоростью V₁= 5 м/с и сталкивается со вторым  неподвижным шаром. Определите  массу второго шара, если после абсолютно упругого соударения первый шар движется со скоростью u₁=3 м/с, а второй  со скоростью u₂ = 8 м/с.

 

Ответ m₂ =………………………………

 

•         Первый шар массой 2 кг догоняет второй шар массой 0,5 кг, движущийся со скоростью 5 м/с. Какова должна быть скорость первого тела, чтобы после упругого столкновения первый шар приобрел скорость равную 11 м/с, а второй 21 м/с?

 

Ответ: Первый шар движется…………………., V₁ =……………………………….

 

3.     Два шара массами m₁ = 0,5 кг и m₂ = 2 кг движутся со скоростями V₁= 10 м/с и V₂ = 5 м/с сонаправлено. Определите какую часть энергии отдает первый  второму при абсолютно упругом столкновении шаров.

 

Ответ:…………………………………………………………………………………..

 

 

Исследовательская задача.

 

·        Проведите необходимые компьютерные эксперименты, и определите: при каком соотношении масс шаров, движущийся шар передает неподвижному максимум энергии

 

Ответ: Максимум энергии передается, если

…………………………………………………………………………………………..

 

m_1/ m₂ = ………………………………………………………………………………...

 

………………………………………………………………………………………….

 

…………………………………………………………………………………………

 

 

Количество выполненных заданий: ___________Количество ошибок_________

 

Ваша оценка ___________

Приложение 8

 

Бланк – задание для учащихся

«Моделирование неупругих соударений»

Вариант 1.

 

 

Класс………….Фамилия……………………..Имя…………………………..

 

6.     Запустите программу «Физика 7-11 кл. Библиотека наглядных пособий».

 

Порядок действий: Пуск – Программы – Образовательные комплексы – Физика 7-11 Библиотека наглядных пособий – Готово

 

7.     Откройте в разделе «Механика» окно модели «Закон сохранение импульса и энергии при неупругом столкновении шаров»

 

Порядок действий: Библиотека – Содержание – Разделы физики – Модели -  из списка моделей выбрать с 11-20 модель – Закон сохранения импульса и энергии при неупругом столкновении шаров

 

8.     Задав  начальные значения скоростей шаров V₁= 5 м/с и V₂=-5м/с. Нажмите кнопку «Пуск/ пауза», пронаблюдайте за происходящим на экране

9.     Обратите внимание  на то, что на экране компьютера отображаются значения импульсов и кинетической энергии тележек как до, так и после соударений.

10. Проведите компьютерные  эксперименты:

 

Экспериментальная задача №1.

 

Установите, нажав кнопку «В начало» следующие параметры эксперимента:

·        Шар 1

V₁ = 12 м/с, m₁ = 0, 5 кг;

·        Шар 2

V₂ = - 4 м/с, m₂ = 2 кг.

Рассчитайте импульсы и кинетическую энергию тележек до соударения (проверьте свои расчеты со значениями на экране):

·        Р₁ =

 

·        Wk₁ =

 

 

·        Р₂ =

 

 

·        Wk₂ =

 

Нажмите кнопку «Пуск / пауза». Обратите внимание на изменение величин кинетической энергии и импульсов шаров после неупругого соударения.

 

Запишите полученные значения исследуемых величин после соударения

·        Р’₁ =

 

·        W’ _k1 =

 

 

·        Р’₂ =

 

 

·        W’ _k2 =

 

Ответьте на следующие вопросы:

 

·        Выполняется ли закон сохранения импульса при неупругом соударении? Ответ обоснуйте:

 

до соударения  Р = Р₁+ Р₂ =

 

после соударения  P’ = …………………=……………………………

 

Таким образом, Р ……………P’ значит, при неупругом соударении закон сохранения импульса………………………………………………..

 

 

·        Выполняется ли закон сохранения механической энергии при неупругом соударении? Ответ обоснуйте:

 

До соударения W₀ =………………..=………………………………………..

 

После соударения W’₀ = …………………=………………………………….

 

Таким образом,…………………значит, при неупругом соударении закон сохранения

 

механической энергии…………………………………………………………….

 

·        Каковы потери механической энергии при столкновении шаров?

 

D Wk = …………………………………………………..

 

·        В какую форму перешла часть механической энергии шаров при столкновении?

 

……………………………………………………………………………………..

 Приложение 9

 

Экспериментальная задача №2.

 

Два шара массами  m₁ = 1 кг и m₂ = 2 кг движутся навстречу друг другу. Скорость первого шара V₁= 5м/с. Какова должна быть скорость второго шара V₂, чтобы после неупругого соударения оба шара остановились?

 

Ответ…………………………………………………….

 

Решите задачи, а затем, используя компьютерную модель, проверьте полученные вами ответы.

 

Расчетные задачи:

 

4.     Шар массой m₁= 0,5 кг движется со скоростью V₁= 5 м/с и сталкивается с неподвижным шаром m₂= 2 кг. Определите скорость шаров U после абсолютно неупругого соударения.

 

Решение.

 

Составьте уравнение закона сохранения импульса для неупругого соударения:

 

………………………………………………………………………………………….

Решите уравнение относительно скорости U

 

U =………………………………………………………………………………………

Выполните проверку размерности

 

[U ]= ……………………………………………………………………………………….

Подставьте  числовые значения и получите ответ:

 

U =………………………………=……………………………………………………

 

Ответ. ………………………………………………………………………………….

 

 

5.     Шар массой m₁= 0,5 кг движется со скоростью V₁= 4 м/с и сталкивается со вторым  неподвижным шаром. Определите  массу второго шара, если после неупругого соударения шары движутся со скоростью 0,8 м/с.

 

Ответ m₂ =………………………………

 

6.     Два шара массами m₁ = 1 кг и m₂ = 2 кг движутся навстречу друг другу. Скорости шаров V₁= 1,5 м/с и V₂ = 2 м/с соответственно. Определите направление и модуль скорости шаров после абсолютно неупругого соударения.

 

Ответ: Шары движутся…………………., U =……………………………….

 

7.     Два шара массами m₁ = 1 кг и m₂ = 2 кг движутся со скоростями V₁= 2 м/с и V₂ = 4 м/с навстречу друг другу. Определите количество теплоты, которое выделится  при неупругом соударении шаров.

 

Ответ:…………………………………………………………………………………..

 

 

Исследовательская задача.

 

Проведите необходимые компьютерные эксперименты, и определите: при каком соотношении масс шаров относительные потери механической энергии при неупругом соударении минимальны. Рассмотрите следующие случаи:

·        Один из шаров до соударения покоится;

·        Шары движутся навстречу друг другу.

 

Ответ: Относительные потери механической энергии минимальны, если

…………………………………………………………………………………………..

 

m_1/ m₂ = ………………………………………………………………………………...

 

………………………………………………………………………………………….

 

Например, при V₁= ………………..м/с и V₂ = ……………………….. м/с потери

 

составляют ………………% и тем меньше, чем меньше …………………………

 

…………………………………………………………………………………………

 

 

Количество выполненных заданий: ___________Количество ошибок_________

 

Ваша оценка ___________

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложении 10

Лабораторные работы с применением регистратора данных Xplorer GLX и краткое их описание

1.     Измерение удельной теплоемкости твердого тела.

2.     Определение количества теплоты при смешивании горячей и холодной и температурный датчик для определения температуры) холодной, горячей воды и смеси. Вторая группа измеряла температуру традиционным способом.

3.     Лабораторная работа «Сравнение количеств теплоты при смешивании воды разной температуры»
Цель работы: определить количество теплоты, отданное горячей водой и количество теплоты, полученное холодной водой при теплообмене; объяснить полученный результат.
Для выполнения лабораторной работы используем уравнение теплового баланса: 
Q₁+Q₂=0, где Q₁-количество теплоты, отданное горячей водой. 
Q₂-количество теплоты, полученное холодной водой.
 Порядок выполнения работы:

1.     В мензурку наливаем 100 мл холодной воды. Массу холодной воды определяем с помощью формулы: m=pv.

2.     С помощью мензурки отмеряем 100 мл горячей воды и наливаем во внутренний сосуд калориметра.

3.     С помощью датчика температуры измеряем температуру горячей и холодной воды.
(примечание: т.к. в наборе 1 датчик температуры, сначала измеряем температуру холодной воды, затем горячей и измеряем температуру смеси). Такая последовательность измерений приведет к меньшим потерям теплообмен с окружающей средой.

4.     Рассчитываем количество теплоты, отданное горячей водой при остывании до температуры смеси, и количество теплоты, полученное холодной водой при ее нагревании до той же температуры.

5.     Сравниваем количество теплоты, отданное горячей, и количество теплоты, полученное холодной водой. Делаем вывод о том, что Q(отданное) больше Q (полученное). Результат зависит от быстроты выполнения работы.

6.     Опыт повторяем, но при этом смесь размешиваем. Записываем время установления одинаковой температуры в двух случаях и сравниваем их.

7.     Делаем вывод о том, что время установления теплового баланса различно в этих ситуациях.

8.     Одновременно контролируем результаты измерений температуры смеси обычным термометром

 

 

Приложении 11

Лабораторная работа «Определение удельной теплоты плавления» применением регистратора данных Xplorer GLX

Цели и задачи

1.Использовать температурный датчик для измерения изменения температуры воды, при передачи тепловой энергии льду и его таянии.

2.Использовать график для определения начальной температуры воды и равновесий температуры воды и растаявшего льда.

3.Вычислить удельную теплоту плавления льда, полагаясь на массу растаявшего льда и количество переданной льду тепловой энергии, и равновесную температуру.

4.Сравнить измеренную удельную теплоту плавления льда с принятым значением.

 

Ход работы

1.Измерьте и запишите массу калориметра из набора для калориметрии.

2.Заполните калориметр наполовину теплой водой (15⁰С выше комнатной температуры).

3.Измерьте и запишите массу калориметра с водой.

4.Опустите датчик температуры в воду.

5.Приготовьтесь добавить лед в теплую воду.

 

Запись данных

1.Нажмите старт на GLX для записи сигнала датчика температуры.

2.Температура появляется на графике. Запишите начальную температуру воды.

3.Вытрите воду с кусков льда и сразу же опустите их в теплую воду в калориметре. Осторожно помешайте воду в калориметре.

4.Внимательно наблюдайте температуру на графике.

5.Как только лед растает, добавляйте новые кусочки льда, перемешивайте воду.

6.Когда температура воды достигнет температуры ниже комнатной на столько же градусов как она была выше комнатной в начале эксперимента, перестаньте добавлять лед.

7.По окончанию нажмите.

8.Вытащите датчик температуры и немедленно измерьте и запишите массу калориметра с водой и растаявшим льдом.

9.Почистите приборы.

 

Анализ

1.     Используйте график «температура-время» для нахождения начальной температуры воды, а также температуры теплового равновесия, или конечной температуры воды и льда.

2.     Нажмите F3 чтобы открыть меню «Инструменты». Выберите инструмент Прицел. Переместите курсор в часть графика, которая показывает начальную температуру воды. Запишите это значение.

3.     Повторите процесс для нахождения конечной температуры воды и растаявшего льда.

4.     Зная массу калориметра, калориметра и воды, калориметра, воды и льда, определите массу воды и массу льда.

5.     Используйте массу воды, массу льда, начальную и конечную температуры воды для нахождения удельной теплоты плавления льда.

Лед тает при 0 ⁰С, затем его температура увеличивается, достигая конечной температуры воды. Тепловая энергия, переданная льду равна тепловой энергии, отданной теплой водой.

Другими словами, сумма теплоты плавления, ∆Q_{измерение состояния}  и теплоты для изменения температуры таящего льда, ∆Q_{измерение температуры} , равна теплоте при изменении  температуры теплой воды.

(∆Q_{измерение состояния}  + ∆Q_{измерение температуры} ) _льда= ∆Q _воды

m _льда ∙ λ + m _льда ∙ с_воды ∙ ∆Т_воды  =  m_воды ∙ с_воды ∙ ∆Т_воды  

m _льда ∙ λ + m _льда(4186 Дж/кг∙ ⁰С)∙( Т_{конечная} – 0 ⁰С) = m_воды ∙ (4186 Дж/кг∙ ⁰С)∙( Т_{конечная} – Т_{начальная})

 

Необходимо найти λ, удельную теплоту плавления льда.

Отчет по эксперименту

Удельная теплота плавления

Начертите эскиз графика температура-время. Включите единицы измерения и обозначения осей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица данных

	Значение
Масса калориметра	кг
Масса калориметра и воды	кг
Масса воды, m воды	кг
Масса калориметра, воды и льда	кг
Масса льда, m льда	кг
Начальная температура воды, Тначальная	0С
Конечная температура воды, Тконечн	0С

 

Вычисления

Найдите массу воды, m _воды равную разности массы калориметра с водой и массы калориметра.

Найдите массу льда, m _льда равную разности массы калориметра с водой и льдом и массы калориметра с водой

Используйте массу воды, массу льда, удельную теплоемкость воды (с_воды  равна 4186 Дж/кг∙ ⁰С),  начальную и конечную температуры воды для нахождения удельной теплоты плавления льда.

(∆Q_{измерение состояния}  + ∆Q_{измерение температуры} ) _льда = ∆Q _воды

m _льда ∙ λ + m _льда ∙ с_воды ∙ ∆Т_воды  =  m_воды ∙ с_воды ∙ ∆Т_воды  

m _льда ∙ λ + m _льда(4186 Дж/кг∙ ⁰С)∙( Т_{конечная} – 0 ⁰С) = m_воды ∙ (4186 Дж/кг∙ ⁰С)∙( Т_{конечная} – Т_{начальная})

 

Найдите λ,  удельную температуру плавления льда.

Узнайте у преподавателя общепринятое значение удельной теплоты плавления льда, найдите относительную погрешность между экспериментальным и теоретическим значениями.

	Значение
Удельная теплота плавления, экспериментальное значение	кДж/кг
Удельная теплота плавления, Теоретическое значение	кДж/кг
Относительная погрешность	%

 

Относительная погрешность =  ׀(теор. – эксп.)/теор.׀*100%

Вопросы

1.     Как отличается экспериментальное значение от теоретического?

2.     Какие факторы могут повлиять на различие?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 12

 

Список лабораторных работ с применением регистратора данных Xplorer GLX и краткое их описание

Используемый датчик: один датчик температуры	Краткое описание лабораторной работы
Тема «Изменение агрегатных состояний вещества»
«Измерение температуры»	Измерения проводится с помощью жидкостного термометра  и с помощью датчика температуры В ходе работы учащиеся могут сравнить графики изменения температуры различных тел, а также познакомиться со шкалой Фаренгейта.
«Теплообмен»	В ходе работы учащиеся могут исследовать  скорость изменения температуры и сравнить  предполагаемый характер изменения с результатами своего опыта и исследовать  явление теплообмена для тел большой и малой массы.
«Количество теплоты».	В ходе работы учащиеся могут исследовать зависимость полученного или отданного количества теплоты от массы тела, условий и  времени нагревания или охлаждения, а также сравнить графики зависимости  температуры от времени
«Плавление и отвердевание».	В ходе работы учащиеся могут исследовать  процесс нагревания и плавления кристаллов, а также пронаблюдать такие явления как возгонка и диффузия. Во второй части работы исследуется процесс кристаллизации. Результаты  экспериментов анализируются с помощью графиков.
«Испарение».	В ходе работы учащиеся могут исследовать  процесс испарения жидкостей и выяснить, от чего зависит скорость испарения.
«Теплопередача».	В ходе работы учащиеся могут исследовать несколько видов теплопередачи: теплопроводность, конвекцию и излучение, а также сравнить полученные результаты с помощью графиков.
«Теплообмен».	В ходе работы учащиеся могут исследовать  явление теплообмена, используя датчик температуры в автоматическом и «ручном» режиме управления работой датчика.

 Демонстрационные опыты с применением регистратора данных Xplorer GLX и краткое их описание.


1) Удельная теплоемкость твердого тела (используется температурный датчик: сначала измеряем температуру холодной воды, затем температуру нагретого тела и температуру равновесного состояния после опускания твердого тела в холодную воду).
2) Построение графиков нагревания (охлажднения) воды и сравнение их с графиками Xplorer GLX
3) Графики плавления и кристаллизации. Нахождение температуры плавления (кристаллизации). Наблюдение за плавлением и кристаллизацией вещества (используется температурный датчик. При непрерывном измерении температуры можно сразу получить графики плавления и отвердевания кристаллических тел). 
4) Исследование условий кипения воды(используется датчик температуры и исследуется условия кипения воды).
Описание опыта

1.     В начале в две круглодонные колбы наливаем кипяток. В одной колбе вода будет кипеть при атмосферном давлении, в другой - при давлении, меньше чем атмосферное. 

2.     Одну из колб закрываем пробкой и убираем в сторону. Вторую колбу помещаем над пламенем спиртовки, предварительно опустив датчик температуры, запускаем регистрацию и мы следим за нагреванием воды. Через некоторое время увидим результат, что вода кипит при 100 С.

3.     Чтобы вода закипела под давлением меньшим, чем атмосферное закрытую пробкой колбу присоединяем к насосу и откачиваем воздух над поверхностью воды. В некоторый момент времени вода закипает.

4.     Откачку прекращаем и с помощью датчика температуры регистрируем температуру воды в колбе. Она оказывается значительно ниже 100 С.

5.     Делаем вывод о том, что температура кипения воды зависит от давления воздуха над ней.

 

 

 

 

 

 

 

Литература:

1. Лабораторное пособие по физике с Xplorer GLX. – Соединенные Штаты

Америки. – 2006.43

2.ОСОБЕННОСТИ ВНЕДРЕНИЯ XPLORER GLX (РЕГИСТРАТОР ДАННЫХ) В ПРОЦЕСС ОБУЧЕНИЯ КАЗАХСТАНСКИХ ШКОЛЬНИКОВ

А. У. Усембаева  Центр информатизации и оценки качества образования Управления образования акимата Костанайской области, г. Костанай, Казахстан

3. А.Ф. Кавтерев «Особенности использования компьютерных моделей при работе с сильными и слабоуспевающими учащимися»

4. Л.И. Губернаторова, К.А. Потехин «Новые информационные технологии в процессе преподавания физики»

5.Н.Н. Гомулина «Методика проведения компьютерной лабораторной работы»

6. А.Ф. Кавтарев «Виды заданий к компьютерным моделям»

7. «Методика работы с лабораториями Института новых технологий»

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