Деякі перспективи реалізації модельних експериментів на комп"ютері та створення віртуальних лабораторних практикумів із фізики, Детальна інформація

Розробка віртуальних вимірювальних пристроїв для кожного розділу фізики має свою специфіку.

Для апробації вимірів у межах модельного експерименту була створена модельна програма, що імітує рух молекул в ідеальному газі. У прямокутнику, що зображає герметично закриту посудину, рухаються кружечки, що вказують на місця розташування молекул. Молекули рухаються хаотично, пружно відбиваються від стінок. Вважається, що вони настільки малі, що вірогідність їх стикання безкінечно мала, тому вони не стикаються, а пролітають одна повз одну. Врахований розподіл молекул за швидкостями.

Підрахунок кількості зіткнень кульок (молекул) зі стінками за рівні проміжки часу (вимір тиску), можливість зміни швидкості руху кульок (зміна температури) та величини досліджуваного об’єму (рух стінок посудини), при збереженні кількості молекул всередині посудини, дозволяє побудувати графіки ізотермічного, ізобарного, ізохорного процесу в ідеальному газі.

При побудові ізотерми через рівні проміжки часу змінювали розмір посудини, підраховували кількість зіткнень із стінкою. Все це відбувалося без зміни температури (швидкості молекул). Будували залежність кількості зіткнень від об’єму.

При побудові ізохори через рівні проміжки часу змінювали швидкість молекул і підраховували кількість зіткнень із стінкою. Усе це відбувалося без зміни розміру посудини (об’єму). Будували залежність кількості зіткнень від швидкості молекул.

При побудові ізобари через рівні проміжки часу змінювали швидкість молекул і підбирали об’єм посудини таким чином, щоб кількість зіткнень із стінкою була постійною (тиск постійний). Будували залежність об’єму від середньої швидкості молекул.

Порівняння графіків, побудованих за результатами модельного експерименту, якісно співпали з графіками, побудованими за відомими емпіричними співвідношеннями (рис. 3).

На рис. 3 зліва від графіка розташований прямокутник, який візуалізує в реальному часі кількість ударів кульок об стінки. Координата кожної точки по осі ординат визначається положенням верхньої границі прямокутника на момент зупинки накопичення. Друга координата, по осі абсцис, визначається об’ємом посудини, яка знаходиться під графіком функції.

Важливим моментом є те, що в цій реалізації моделі існують кількісні виміри в реальному часі. У більшості випадків модельні навчаючі програми дають можливість тільки якісного спостереження.

Врахування взаємодії молекул, а також зменшення їх кількості в газі (при конденсації) дозволить моделювати процеси в реальних газах. Такі моделі були реалізовані.

Перспективи розвитку. Цілком зрозуміло, що якісна модель складного фізичного процесу не може бути побудована тільки на основі взаємодії віртуальних фізичних об’єктів. Без програмного опису взаємодії окремих компонентів моделі можна обійтися тільки у найпростіших випадках. Однак створення транслятора мови програмування саме по собі досить складне завдання. Тому пропонується створювати лабораторні практикуми як додаток (application) до розвинутої мови програмування, наприклад, Delphi. Такий підхід дозволить накопичувати віртуальні фізичні об’єкти і створити бібліотеку алгоритмів взаємодій цих об’єктів. Передбачається, що великого спрощення роботи при створенні нових компонентів, необхідних для формування моделей, можна буде досягти завдяки наслідуванню властивостей об’єктів, їх інкапсуляції і поліморфізму. Усе вище сказане дозволить значно скоротити час на постановку та проведення нових модельних експериментів у межах лабораторних практикумів з фізики.

Література

Машбиц Е.И., Бабенко Л.П. и др. Основы компьютерной грамотности / Под ред. А.А. Стогния и др. – К.: Вища шк., 1988. – 215 с.

Holovin N., Holovina N. New informative technologies in the lessons of physics // Тези 6 міжнародно-го з’їзду “Oсвіта і навчання оптики та фотоніки”, cекція: Нові технології в освіті. – Мексика. – Конкут, – Мехіко. 1999. (ІЕ-І) РІІІ – 12. – С. 119.

Головін М.Б. Використання нових інформаційних технологій на уроках фізики // Матеріали науково-практичної конференції “Роль задач в процесі вивчення природничо-математичних дисциплін”. – Луцьк – Нововолинськ, 2000. – С. 9-10.

Адреса для листування:

43025 м. Луцьк, пр. Волі, 13 Статтю подано до редколегії

тел. 4-92-21, 4-91-67 31.10.2000 р.

e-mail: post@univer.lutsk.ua

УДК 53 (083) В.О.Савош –( аспірант кафедри загальної

фізики та методики викладання фізики ВДУ,

вчитель фізики ЗОШ №26

Комп’ютерна модель як об’єкт самостійного дослідження учнями

на уроках фізики

Роботу виконано у Волинському державному

університеті ім. Лесі Українки

Розглянуто застосування елементів комп’ютерного моделювання на уроках фізики. Використання комп’ютерної моделі як об’єкта дослідження активізує в учнів процес самостійного пізнання фізичних явищ, сприяє розвитку вмінь і навиків самостійної пізнавальної діяльності.

Ключові слова: навчальна комп’ютерна модель, експеримент, інструктивна картка.

V. Savosh. The computer model as on object of pupils’ self-perception research at physics lessons. The usage of computer elements modeling at the physics lessons is investigated in this article. The computer model is used as an object of the pupils’ investigation and it activities the process of self-perception of phenomena in physics and promotes the development of skills and habits of self-test.

Key words: teaching computer model, experiment, instruction card.