Методические страницы

Компьютерное моделирование условий задач

Как показывает практика, успешность в учёбе и прочность знаний находятся в прямой зависимости от степени интереса детей к предмету, сама же структура познавательного интереса сложна и тесно связана различными психологическими процессами и эмоциями. Это порождает педагогическую проблему, которая эффективно решается с использованием информационно-коммуникационных и цифровых образовательных технологий. Прочитав статью А.Г. Козловой, Е.Н. Степаненко «Применение видеозадач в курсе физики средней школы» (№ 8/2009), решил сам поделиться опытом создания таких видеозадач. Видеофильмы и анимации предложенных задач можно просмотреть на сайте. Экспериментальные видеозадачи моделируются на основе имеющихся приборов: физический процесс снимают с помощью цифровой видеокамеры, озвучивают текст условия задачи и включают его в видеофайл с помощью MovieMaker. для просмотра нужен проигрыватель или компьютер. Видеозадачи позволяют учащимся, рассмотрев, как в реальном времени протекает физический процесс, обосновать его элементы и смоделировать алгоритм решения задачи. При этом они учатся также снимать показания приборов и определять требуемые физические величины.

• Задача 1. Определение горизонтальной скорости шарика при свободном падении (см. видеозадачу 1^*). Используется прибор для демонстрации независимости действия сил. Стержень с шариком отклоняют от вертикального положения и отпускают. После соударения шарика с неподвижным шариком, последний приобретает некоторую горизонтальную скорость. Высоту расположения неподвижного шарика и дальность его полёта измеряют с помощью миллиметровой линейки.

Условие задачи. Считайте силу трения, сопротивление воздуха и потери энергии при соударении шариков в результате упругой деформации очень малыми. Определив необходимые данные из видео­фрагмента, рассчитайте горизонтальную скорость шарика.

Вариант решения

Дано: l = 8 см, Н = 18,5 см.	СИ 0,08 м 0,185 м	Решение При свободном падении шарик относительно оси Х движется равномерно. Скорость равномерного движения направлена горизонтально и определяется по формуле υ = l/t, а время падения определяется по формуле для равноускореннного движения:
υ –?

 

Задача 2. Определение коэффициента трения каретки о наклонную плоскость (см. видеозадачу 2^*). Используется набор «Механика» из оборудования «L-микро». Прибор для изучения прямолинейного движения позволяет измерять перемещение тела между отдельными точками траектории по шкале с миллиметровыми делениями и время этого перемещения с помощью электронного секундомера (пуск и остановка происходят по сигналам двух герконовых датчиков). На датчиках установлены метки для определения координат. Для определения угла наклонной плоскости к горизонту используется транспортир с отвесом.

Условие задачи. Начальное и конечное состояния каретки на наклонной плоскости определяются точками начала и конца движения. Время движения каретки по наклонной плоскости измеряется электронным секундомером. Определите коэффициент трения каретки о наклонную плоскость с углом к горизонту α = 30°.

Вариант решения

Дано: х0 = 10 см, х = 40 см, t = 0,49 с, α = 30°.	СИ 0,1 м 0,4 м	Решение При движении каретки вниз по наклонной плоскости ускорение определяется по формуле а = g (sinα – μ cosα). Преобразуем эту формулу: Модуль перемещения определяется по формуле Отсюда получаем выражение
μ – ?

 

Задача 3. Определение приобретённой скорости каретки о наклонную плоскость (см. видеозадачу 3 в электронных приложениях, а также на сайте http://gov.cap.ru).

Условие задачи. Определите скорость каретки в конце пути, если в начальный момент каретка покоилась.

Вариант решения

Дано: υ0 = 0, х0 = 8 см, х1 = 43 см, t0 = 0, t1 = 0,55 с.	СИ     0,08 м  0,43 м	Решение При движении из состояния покоя (υ0 = 0) с постоянным ускорением перемещение определяется по формуле Учитывая, что s = (х1 – х0), получаем
υ1 – ?

 

Дополнительную возможность для стимуляции образной мыслительной деятельности учащихся даёт анимация, например, использование программы MacromediaFlash. Пример образного представления задачи [1] в движении дан в электронных приложениях (видеозадача 4).

Два кадра из видеозадачи по задаче в стихах учителя физики В.М. Акимова (г. Заречный, Пензенская обл.)

 

Литература

1. Акимов В.М. Задачи в стихах//Учение с увлечением на уроках физики. М.: Чистые пруды, 2006. С. 9 (Библиотечка «Первого сентября», серия «Физика». Вып. 3).
2. Механика. Руководство по выполнению лабораторных работ. М.: МГИУ, 2006.

---

^* Сами видеозадачи см. в электронных приложениях – Ред.