Компьютерные модели

Применение компьютерных моделей на уроке физики

Из опыта работы И.В. Алешиной учителя физики МОУ СОШ № 17 г. Саров 2007

Компьютерные программы

Обучающие программы; демонстрационные программы; компьютерные модели; компьютерные лаборатории; лабораторные работы; пакеты задач; контролирующие программы; компьютерные дидактические материалы.

А нужен ли компьютер на уроке

Применение компьютерных технологий в образовании оправдано только в тех случаях, в которых возникает существенное преимущество по сравнению с традиционными формами обучения. Одним из таких случаев является преподавание физики с использование компьютерных моделей.

Компьютерные модели в школьном курсе

КОМПЬЮТЕРНАЯ МОДЕЛЬ – программа, которая позволяет имитировать

физические явления, эксперименты или идеализировать ситуации, встречающиеся в задачах.

В чем преимущества компьютерной модели перед натурным экспериментом

Воспроизведение тонких деталей; Не реальное явление, а его модель;

Включение поэтапных факторов, усложняющих модель; Варьирование временного масштаба событий; Моделирование ситуаций, не реализуемых в реальном эксперименте.

Современные программно-педагогические средства обучения физике

развиваются с калейдоскопической быстротой.

Нетрадиционные виды учебной деятельности учащихся

Урок решения задач с последующей компьютерной проверкой. Урок - исследование. Урок - компьютерная лабораторная работа.

Методика использования компьютерных моделей на уроках

Максимальный учебный эффект, если:

Составить план работы с выбранной для изучения компьютерной моделью; Сформулировать вопросы и задачи, согласованные с функциональными возможностями модели; Предупредить учащихся, что им в конце урока будет необходимо ответить на вопросы; Раздать индивидуальные задания в распечатанном виде .

Виды заданий

Ознакомительные Компьютерные эксперименты Экспериментальные задачи Расчётные задачи с последующей компьютерной проверкой Неоднозначные задачи Задачи с недостающими данными Творческие задания Исследовательские задания Проблемные задания Качественные задачи

Как начинать работать с компьютерным курсом

Как проводить первые уроки в компьютерном классе

на первых уроках в компьютерном классе желательно присутствие, особенно в течении первых 10-15 минут, учителя информатики; начинать с фрагмента урока длительностью не более 10-15 минут; вопросы и задания к моделям заранее распечатать и раздать учащимся в начале урока; длительность работы за компьютерами не должна превышать 30 минут, так как они обязательно должны в конце урока оформить небольшой отчёт; на первых уроках, возможно, следует выделять учащимся время на не запланированные вами эксперименты; Обсудите вопросы: · Какие модели с их точки зрения самые интересные? · Что они узнали нового, поработав с той или иной моделью? · Какие опыты они поставили и какие получили результаты?

Если вы смелый и решительный учитель, то можете сразу попытаться

провести целый урок в компьютерном классе. Но…

Как составлять задания к компьютерным моделям

Таблица 1. Параметры модели "Движение с постоянным ускорением"

Составьте таблицу для параметров модели: Регулируемые и расчитываемые. Для каждого параметра определите: Название; Обозначение; Пределы; Шаг.

Матрица 1. "Движение с постоянным ускорением"

Равномерное движение

Равноускоренное движение

Задания к модели «Движение с постоянным ускорением»

Задание N1

Откройте в разделе "Механика" тему "Равноускоренное движение". Установите параметр а = 0 м/с2. Нажмите кнопку "Начальн. Скорость" и установите величину скорости человечка. Нажмите кнопку "Старт" и посмотрите, что происходит на экране. Какие графики строит компьютер? Выясните, что означает знак " – " перед значением скорости. Что происходит при изменении знака скорости? Какие графики Вы наблюдали на экране компьютера?

Задание N2

Выполните компьютерный эксперимент. Установите V = –0,25 м/с, проведите эксперимент и ответьте на вопросы: Как выглядит график координаты? Какова координата человечка при t = 0? Какова координата человечка через 4 с? Какова координата человечка через 8 с? Как выглядит график пути? Как выглядит график скорости? Изменяется ли скорость при движении человечка? Как называется такое движение?

Задание N3

Постройте графики скорости, координаты и пути человечка, если он начинает движение из начала координат, а скорость его движения составляет –0.5 м/с. Проведите компьютерный эксперимент и проверьте Ваши ответы.

Задание N4

Придумайте задачу, решите её, поставьте компьютерный эксперимент и проверьте полученные результаты.

Модель «Свободное падение»

Таблица 2. Параметры модели "Свободное падение тел"

Данную модель можно применять при изучении следующих видов движения:

Свободное падение тела без начальной скорости, движение тела, брошенного вертикально вверх, движение тела, брошенного горизонтально, движение тела, брошенного под произвольным углом к горизонту (как с поверхности земли, так и с некоторой высоты).

Выяснить характер зависимости дальности полета l от величины начальной

скорости v0.

Задания: Выбрать определенное значение угла ?. Получить экспериментально траектории движения тела при заданном угле ?, если значения начальной скорости изменяются с шагом 5 м/с (все траектории получить на одном рисунке). Заполнить таблицу 1. ? = ____ V0 l Построить график зависимости l = l (v0). Объяснить характер зависимости l = l (v0) с помощью формулы для нахождения дальности полета l.

Выяснить характер зависимости дальности полета l от угла бросания

.

Задания: Выбрать определенное значение начальной скорости v0. С помощью компьютерного эксперимента получить на одном рисунке траектории движения тела при заданном значении начальной скорости v0 в зависимости от угла бросания ?. Шаг изменения угла ? = 5° ? 10°. Заполнить таблицу 2. v0=_____ а l Какому значению угла ? соответствует максимальная дальность полета? Получить экспериментальные данные и объяснить их. Определить при каких значениях угла ? дальность полета одинакова. Почему? Чем отличаются движения тела в данных случаях? При каком значении угла ? высота подъема тела наибольшая? Подтвердить формулой.

С помощью компьютерного эксперимента выяснить: Как изменится время и

дальность полета тела брошенного горизонтально с некоторой высоты, если начальную скорость бросания увеличить в 2 раза? Как и во сколько раз надо изменить скорость тела, брошенного горизонтально, чтобы при высоте, в 2 раза меньшей, получить прежнюю дальность полета.?

Сделать вывод: от чего зависит дальность полета тела, брошенного под углом к горизонту. Подтвердить словесный вывод формулой.

Решим задачу:

209 (192). Стрела, выпущенная из лука вертикально вверх, упала на землю через 6 с. Какова начальная скорость стрелы и максимальная высота подъёма?

Решим задачу:

211 (194). Во сколько раз надо увеличить начальную скорость брошенного вверх тела, чтобы высота подъёма увеличилась в 4 раза?

Решим задачу:

221 (203). Мальчик бросил горизонтально мяч из окна, находящегося на высоте 20 м. Сколько времени летел мяч до земли и с какой скоростью он был брошен, если он упал на расстоянии 6 м от основания дома?

Решим задачу:

222 (204). Как изменится время и дальность полёта тела, брошенного горизонтально с некоторой высоты, если скорость бросания увеличить вдвое?

Решим задачу:

223 (205). Как и во сколько раз надо изменить скорость тела, брошенного горизонтально, чтобы при высоте, вдвое меньшей, получить прежнюю дальность полёта?

Решим задачу:

229. Вратарь, выбивая мяч от ворот (с земли), сообщает ему скорость 20 м/с, направленную под углом 50° к горизонту. Найти время полёта мяча, максимальную высоту поднятия и горизонтальную дальность полёта.

Решим задачу:

234 (214) С балкона, расположенного на высоте 20 м, бросили мяч под углом 30° вверх от горизонта со скоростью 10 м/с. Найти: а) координату мяча через 2 с; б) через какой промежуток времени мяч упадёт на землю; в) горизонтальную дальность полёта.

Примеры заданий проблемного и исследовательского характера

два тела падают с одной и той же высоты, причём первое тело падает без

начальной скорости, а второе - с начальной скоростью, направленной горизонтально; какое тело упадёт на землю раньше? Наверняка в классе найдутся ребята, которые считают, что первое тело упадёт раньше. Вот здесь то и пригодится компьютерный эксперимент.

При изучении движения тела, брошенного горизонтально, можно предложить учащимся следующий вопрос:

Как изменится дальность полёта горизонтально брошенного тела при

увеличении его начальной скорости в 2 раза? А как изменится дальность полёта тела, брошенного под углом к горизонту, при увеличении его начальной скорости в 2 раза? При каком угле бросания дальность полёта тела максимальна? Этот вопрос можно рассматривать как исследовательское задание.

Изучение движения тела, брошенного под углом к горизонту можно начать со следующих вопросов:

Компьютерная модель "Упругие и неупругие соударения"

Задание 1

Проведите необходимые компьютерные эксперименты и определите: при каком соотношении масс тележек относительные потери механической энергии при неупругом соударении максимальны. Как должны быть направлены скорости тележек.

Задание 2

Проведите необходимые компьютерные эксперименты и определите: при каком соотношении масс тележек относительные потери механической энергии при неупругом соударении минимальны. Рассмотрите следующие случаи: а) одна из тележек до соударения покоится; б) тележки движутся навстречу друг другу; в) одна тележка догоняет другую. Возможно ли, чтобы в результате упругого соударения одна из тележек остановилась. Если да, то при каком условии?

Задание 3

Возможно ли, чтобы в результате упругого соударения одна из тележек остановилась. Если да, то при каком условии?

Как подготовить компьютерную лабораторную работу

Выполнение компьютерных лабораторных работ требует определенных навыков, характерных и для реального эксперимента - выбор условий эксперимента, установка параметров опыта и т.д.

Выполнение компьютерных лабораторных работ требует определенных

навыков, характерных и для реального эксперимента - выбор условий эксперимента, установка параметров опыта и т.д.

Лабораторная работа «Математический маятник»

Задания к лабораторной работе 1. Математический маятник за 13 с

совершил 6,5 полных колебаний. Найти период колебаний. Проведите компьютерный эксперимент и проверьте Ваш ответ. 2. Тело, прикрепленное к нити, совершает гармонические колебания с частотой 0,5 Гц. Определите минимальное время, за которое тело проходит расстояние между положениями, соответствующими максимальным смещениям из положения равновесия. Проведите компьютерный эксперимент и проверьте Ваш ответ.

Компьютерная модель «Вынужденные колебания»

Компьютерная модель «Вынужденные колебания» демонстрирует вынужденные

колебания груза на пружине. Изменяющаяся по гармоническому закону внешняя сила приложена к свободному концу пружины. В модели можно изменять массу груза m, жесткость пружины k и коэффициент вязкого трения b. Можно одновременно вывести графики зависимости от времени координаты и скорости груза и другие параметры колебаний, рядом расположена резонансная кривая.

Компьютерная модель "Изобарный процесс"

Компьютерная модель «Равномерное движение по окружности»

В развитии школьного физического образования на современном этапе

играют серьезную роль такие тенденции, как индивидуализация обучения, применение компьютера в обучении. Обучающие компьютерные программы и имитационные программы, моделирующие физические эксперименты:

Расширяют, углубляют и закрепляют знания о физических явлениях и способах научного познания

Развивают у школьников исследовательское мышление

Повышают учебную мотивацию школьников и развивают интерес к физике

Влияют на профессиональные намерения учащихся