Интерактивные средства обучения на уроках физики

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.

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)

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»

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»

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»

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».

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

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 темпер