Методика работы с компьютерными моделями на уроках физики

Автор: Прозорова Марина Анатольевна

Организация: ТОГАПОУ «Педагогический колледж г.Тамбова»

Населенный пункт: г. Тамбов

Компьютер вошел в нашу жизнь навсегда. Мы используем его дома, на работе, в образовании. Можно слышать дискуссии о том: «Нужен ли компьютер на уроках физики? Не вытесняют ли компьютерные имитации реальный эксперимент из учебного процесса? В каких случаях оправдано использование компьютерных программ на уроках физики?» Я считаю, что использование компьютера на уроках оправдано, прежде всего, в тех случаях, в которых он обеспечивает существенное преимущество по сравнению с традиционными формами обучения. Одним из таких случаев является использование компьютерных моделей в учебном процессе. Под компьютерными моделями понимаются компьютерные программы, которые позволяют имитировать физические явления, эксперименты или идеализированные ситуации. В чем же преимущество компьютерного моделирования по сравнению с реальным экспериментом? Прежде всего, компьютерное моделирование позволяет получать наглядные динамические иллюстрации физических экспериментов и явлений, воспроизводить их тонкие детали, которые часто ускользают при наблюдении реальных явлений и экспериментов. При использовании моделей компьютер предоставляет возможность наблюдения не реального явления природы, а его упрощённой модели. При этом можно поэтапно включать в рассмотрение дополнительные факторы, которые постепенно усложняют модель и приближают ее к реальному физическому явлению. Работа учащихся с компьютерными моделями чрезвычайно полезна, так как компьютерные модели позволяют в широких пределах изменять начальные условия физических экспериментов, что позволяет им выполнять многочисленные виртуальные опыты. Это открывает перед учащимися огромные познавательные возможности, делая их не только наблюдателями, но и активными участниками проводимых экспериментов. 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. Разумеется, компьютерная лаборатория не может заменить настоящую физическую лабораторию. Тем не менее, выполнение компьютерных лабораторных работ требует определенных навыков, характерных и для реального эксперимента – выбор начальных условий, установка параметров опыта и т. д.

Компьютерные модели легко вписываются в урок и позволяют учителю организовать новые нетрадиционные виды учебной деятельности учащихся. В качестве примера приведу три вида уроков с использованием компьютерных моделей:

  1. Урок решения задач с последующей компьютерной проверкой.
  2. Урок – исследование.
  3. Урок – компьютерная лабораторная работа.

Задания творческого и исследовательского характера существенно повышают заинтересованность учащихся в изучении физики и являются дополнительным мотивирующим фактором. Поэтому уроки последних двух типов особенно эффективны, так как ученики получают знания в процессе самостоятельной творческой работы. Ведь эти знания необходимы им для получения конкретного, видимого на экране компьютера, результата. Учитель в таких случаях является лишь помощником в творческом процессе формирования знаний.

К компьютерным моделям можно предложить следующие виды заданий:

  1. Ознакомительное задание
  2. Компьютерные эксперименты
  3. Экспериментальные задачи
  4. Расчётные задачи с последующей компьютерной проверкой
  5. Неоднозначные задачи
  6. Задачи с недостающими данными
  7. Творческие задания
  8. Исследовательские задания
  9. Проблемные задания
  10. Качественные задачи

При регулярной работе с компьютерным курсом из придуманных заданий можно составить компьютерные лабораторные работы, в которых вопросы и задачи расположены по мере увеличения их сложности. Разработка лабораторных работ – занятие достаточно трудоёмкое, но именно такие работы дают наибольший учебный эффект.

В качестве примера приведу бланки лабораторных работ, которые я провожу на уроках физики со студентами первых курсов. Каждый студент вначале занятия получает бланк лабораторной работы. Используя компьютерную модель, студенты с помощью неё проводят эксперименты и заполняют бланк, который сдается в конце занятия на проверку.

Компьютерная лабораторная работа 1.

Тема: «Преломление света»

 

Группа Фамилия, Имя

 

Для выполнения работы следует использовать компьютерную модель «Отражение и преломление света»

 

Модель. Отражение и преломление света.


Выполните необходимые эксперименты и ответьте на вопросы:

1. Пусть свет падает из оптически менее плотной среды (воздух) в оптически более плотную среду (вода, n = 1,4 )

Проведите необходимые эксперименты и заполните таблицу:

Положение источника света

Угол падения α

Угол преломления β

30º

 

 

50º

 

 

70º

 

 

 

Что Вы можете сказать про соотношение между углами падения и преломления?

Угол преломления , чем угол падения.

2. В каком веществе луч света преломляется сильнее: в воде (n=1,4 ), в стекле

(n=1,6) или алмазе (n=2 )?

Проведите необходимые эксперименты и заполните таблицу:

 

Вещество

Показатель преломления

Угол падения α

Угол преломления β

Вода

 

 

 

Стекло

 

 

 

Алмаз

 

 

 

 

Какова связь между показателем преломления среды и углом излома луча?

Чем больше показатель преломления, тем преломляется луч.

3.Пусть свет падает из оптически более плотной среды (вода) в оптически менее плотную среду (воздух).

Заполните таблицу:

 

Положение источника света

Угол падения α

Угол преломления β

150º

 

 

134º

 

 

120º

 

 

Какова связь между углом падения и углом преломления в этом случае?

Угол преломления_______________ ,чем угол падения.

Всегда ли в этом случае будет наблюдаться преломление света?

_________________________________________

Чему равен предельный угол полного отражения для воды? α =

Дополнительное задание:

Составьте задачу на преломление света, решите её и проверьте правильность решения с помощью компьютерной модели.

 

КОМПЬЮТЕРНАЯ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2.

 

Тема: «Изучение колебаний математического маятника и груза на пружине»

 

Группа Фамилия, Имя

 

В работе используются модели «Математический маятник» и «Груз на пружине».

  1. Откройте раздел «Механические колебания и волны».
  2. Откройте модель «Свободные колебания (груз на пружине)»

 

 

  1. Нажмите кнопку «пуск» и пронаблюдайте за колебаниями груза на пружине.
  2. Изменяя параметры колебательной системы (массу груза и жесткость пружины), проверьте справедливость формулы T=2П√m/k и заполните таблицу.

 

N опыта

m, кг

k=const

T, c

k, Н/м

m=const

T,c

1.

 

 

 

 

 

 

2.

 

 

 

 

 

 

3.

 

 

 

 

 

 

 

Сделайте вывод: как зависит период колебаний груза на пружине от массы груза и жесткости пружины?

  1. Тело совершает гармонические колебания вдоль оси X с амплитудой 10 см. Определите путь, пройденный телом за 3 полных колебания. Проведите компьютерный эксперимент и проверьте Ваш ответ.
  2. Откройте модель «Свободные колебания (маятник)».
  3. Изменяя параметры колебательной системы (длину нити маятника), проверьте справедливость формулы T=2П√L/g и заполните таблицу.

 

N опыта

L, м

Т, с

g=4П2L/Т2

1.

 

 

 

2.

 

 

 

3.

 

 

 

 

  • Сделайте вывод: как зависит период колебаний маятника от длины нити?
  • Используя данные таблицы, вычислите значение ускорения свободного падения и сделайте вывод (для вычислений используйте калькулятор: нажмите «Инструменты. Калькулятор»).
  1. Математический маятник за 13 с совершил 6,5 полных колебаний. Найдите период колебаний маятника. Проведите компьютерный эксперимент и проверьте Ваш ответ. Чему равна длина нити маятника?

Приложения:
  1. file0.doc.. 159,0 КБ
  2. file1.ppt.zip.. 1,7 МБ
Опубликовано: 17.05.2021