| Planiranje nastave za školsku godinu | Glavne faze modeliranja

Lekcija 2
Glavne faze modeliranja

Proučavajući ovu temu naučit ćete:

Šta je modeliranje;
- šta može poslužiti kao prototip za modeliranje;
- koje je mjesto modeliranja u ljudskoj djelatnosti;
- koje su glavne faze modeliranja;
- šta je kompjuterski model;
Šta je kompjuterski eksperiment.

kompjuterski eksperiment

Da bismo dali život novim razvojima dizajna, uveli nova tehnička rješenja u proizvodnju ili testirali nove ideje, potreban je eksperiment. Eksperiment je eksperiment koji se izvodi s objektom ili modelom. Sastoji se u izvođenju nekih radnji i određivanju kako eksperimentalni uzorak reagira na te radnje.

U školi izvodite eksperimente na časovima biologije, hemije, fizike, geografije.

Eksperimenti se provode prilikom testiranja novih uzoraka proizvoda u preduzećima. Obično se u tu svrhu koristi posebno dizajnirana postavka, koja omogućava izvođenje eksperimenta u laboratorijskim uvjetima, ili se sam pravi proizvod podvrgava svim vrstama testova (eksperiment punog opsega). Za proučavanje, na primjer, performansi jedinice ili sklopa, on se stavlja u termostat, zamrzava u posebnim komorama, testira na vibracionim stalcima, pada, itd. Dobro je ako je novi sat ili usisivač - gubitak tokom uništavanja nije veliki. Šta ako je avion ili raketa?

Laboratorijski i potpuni eksperimenti zahtijevaju velike materijalne troškove i vrijeme, ali je njihov značaj ipak vrlo velik.

Razvojem kompjuterske tehnologije pojavila se nova jedinstvena metoda istraživanja - kompjuterski eksperiment. U mnogim slučajevima, kompjuterske simulacijske studije su došle da pomognu, a ponekad čak i da zamijene eksperimentalne uzorke i ispitne stolove. Faza izvođenja kompjuterskog eksperimenta uključuje dvije faze: izradu plana eksperimenta i izvođenje studije.

Plan eksperimenta

Plan eksperimenta treba jasno odražavati slijed rada s modelom. Prvi korak u takvom planu uvijek je testiranje modela.

Testiranje je proces provjere ispravnosti konstruiranog modela.

Test - skup početnih podataka koji vam omogućava da utvrdite ispravnost konstrukcije modela.

Da biste bili sigurni u ispravnost dobijenih rezultata modeliranja, potrebno je: ♦ provjeriti razvijeni algoritam za izgradnju modela; ♦ pobrinite se da konstruisani model ispravno odražava svojstva originala koja su uzeta u obzir u simulaciji.

Za provjeru ispravnosti algoritma konstrukcije modela koristi se test skup početnih podataka za koji je konačni rezultat poznat unaprijed ili unaprijed određen na druge načine.

Na primjer, ako koristite formule za izračunavanje u modeliranju, tada morate odabrati nekoliko opcija za početne podatke i izračunati ih "ručno". Ovo su ispitni predmeti. Kada je model izgrađen, testirate sa istim ulazima i uporedite rezultate simulacije sa zaključcima dobijenim proračunom. Ako se rezultati poklapaju, onda je algoritam ispravno razvijen, ako ne, potrebno je tražiti i eliminirati uzrok njihovog neslaganja. Podaci testa možda uopće ne odražavaju stvarnu situaciju i možda neće imati semantički sadržaj. Međutim, rezultati dobijeni u procesu testiranja mogu vas potaknuti na razmišljanje o promjeni originalne informacije ili modela znaka, prvenstveno u onom dijelu gdje je postavljen semantički sadržaj.

Kako bismo bili sigurni da izrađeni model odražava svojstva originala, koja su uzeta u obzir u simulaciji, potrebno je odabrati testni primjer sa stvarnim izvornim podacima.

Provođenje istraživanja

Nakon testiranja, kada budete sigurni u ispravnost konstruisanog modela, možete nastaviti direktno na studiju.

Plan bi trebao uključivati ​​eksperiment ili seriju eksperimenata koji ispunjavaju ciljeve simulacije. Svaki eksperiment mora biti popraćen razumijevanjem rezultata, što služi kao osnova za analizu rezultata modeliranja i donošenja odluka.

Šema za pripremu i izvođenje kompjuterskog eksperimenta prikazana je na slici 11.7.

Rice. 11.7. Šema kompjuterskog eksperimenta

Analiza rezultata simulacije

Krajnji cilj modeliranja je donošenje odluke, koju treba razviti na osnovu sveobuhvatne analize rezultata simulacije. Ova faza je odlučujuća - ili nastavite sa učenjem, ili završite. Slika 11.2 pokazuje da faza analize rezultata ne može postojati autonomno. Dobiveni zaključci često doprinose dodatnoj seriji eksperimenata, a ponekad i promjeni problema.

Rezultati testiranja i eksperimenata služe kao osnova za razvoj rješenja. Ako rezultati ne odgovaraju ciljevima zadatka, to znači da su u prethodnim fazama napravljene greške. To može biti ili pogrešna izjava o problemu, ili previše pojednostavljena konstrukcija informacijskog modela, ili neuspješan izbor metode modeliranja ili okruženja, ili kršenje tehnoloških metoda prilikom izgradnje modela. Ako se takve greške uoče, tada je potrebno ispraviti model, odnosno vratiti se na jednu od prethodnih faza. Proces se ponavlja sve dok rezultati eksperimenta ne ispune ciljeve simulacije.

Glavna stvar koju treba zapamtiti je da je otkrivena greška također rezultat. Kao što poslovica kaže, uči se na svojim greškama. O tome je pisao i veliki ruski pesnik A. S. Puškin:

Oh, koliko divnih otkrića imamo
Pripremite duh prosvetljenja
I iskustvo, sine teških grešaka,
I genije, paradoksi prijatelju,
I slučajnost, bog je pronalazač...

Kontrolna pitanja i zadaci

1. Koje su dvije glavne vrste iskaza problema modeliranja.

2. U poznatoj "Problem Book" G. Ostera, postoji sledeći problem:

Zla vještica, neumorno radeći, dnevno pretvara 30 princeza u gusjenice. Koliko će joj dana biti potrebno da 810 princeza pretvori u gusjenice? Koliko bi princeza dnevno trebalo da se pretvori u gusjenice da bi se posao obavio za 15 dana?
Koje pitanje se može pripisati tipu "šta će se dogoditi ako...", a koje - tipu "kako to učiniti da..."?

3. Navedite najpoznatije ciljeve modeliranja.

4. Formalizirajte igrivi problem iz "Problem Book" G. Ostera:

Iz dva separea koji su se nalazili na udaljenosti od 27 km jedan od drugoga, dva ohola psa su istovremeno iskočila jedan prema drugom. Prvi radi brzinom od 4 km / h, a drugi - 5 km / h.
Koliko dugo će početi borba?

5. Navedite što više karakteristika objekta "par cipela". Sastavite informacioni model objekta za različite namene:
■ izbor obuće za planinarenje;
■ izbor odgovarajuće kutije za cipele;
■ kupovina kreme za negu cipela.

6. Koje karakteristike tinejdžera su bitne za preporuku o izboru profesije?

7. Zašto se računar široko koristi u simulaciji?

8. Imenujte alate kompjuterskog modeliranja koji su Vam poznati.

9. Šta je kompjuterski eksperiment? Navedite primjer.

10. Šta je testiranje modela?

11. Koje greške se susreću u procesu modeliranja? Šta treba učiniti kada se pronađe greška?

12. Šta je analiza rezultata simulacije? Koji se zaključci obično donose?

U gore predstavljenoj definiciji, izraz "eksperiment" ima dvostruko značenje. S jedne strane, u kompjuterskom eksperimentu, kao iu stvarnom, proučavaju se odgovori sistema na određene promjene parametara ili na vanjske utjecaje. Temperatura, gustina, sastav se često koriste kao parametri. A efekti se najčešće ostvaruju kroz mehanička, električna ili magnetna polja. Jedina razlika je u tome što eksperimentator ima posla sa realnim sistemom, dok se u kompjuterskom eksperimentu razmatra ponašanje matematičkog modela realnog objekta. S druge strane, sposobnost dobivanja rigoroznih rezultata za dobro definirane modele omogućava korištenje kompjuterskog eksperimenta kao nezavisnog izvora informacija za testiranje predviđanja analitičkih teorija i, stoga, u tom svojstvu, rezultati simulacije igraju ulogu ulogu istog standarda kao i eksperimentalni podaci.

Iz svega rečenog može se vidjeti da postoji mogućnost dva vrlo različita pristupa postavljanju kompjuterskog eksperimenta, što je zbog prirode problema koji se rješava i time određuje izbor opisa modela.

Prvo, proračuni korištenjem MD ili MC metoda mogu slijediti čisto utilitarne ciljeve vezane za predviđanje svojstava određenog stvarnog sistema i njihovo poređenje sa fizičkim eksperimentom. U ovom slučaju mogu se napraviti zanimljiva predviđanja i studije mogu se provoditi u ekstremnim uvjetima, na primjer, pri ultravisokim pritiscima ili temperaturama, kada je pravi eksperiment nemoguć iz različitih razloga ili zahtijeva prevelike materijalne troškove. Kompjuterska simulacija je često generalno jedini način da se dobiju najdetaljnije („mikroskopske“) informacije o ponašanju složenog molekularnog sistema. To su posebno jasno pokazali numerički eksperimenti dinamičkog tipa sa različitim biosistemima: globularnim proteinima u nativnom stanju, fragmentima DNK i RNK. , lipidnih membrana. U nizu slučajeva, dobijeni podaci su učinili neophodnim reviziju ili značajnu promjenu dotadašnjih ideja o strukturi i funkcionisanju ovih objekata. Istovremeno, treba imati na umu da, budući da se u ovakvim proračunima koriste različite vrste valentnih i nevalentnih potencijala, koji samo aproksimiraju stvarne interakcije atoma, ova okolnost u konačnici određuje stepen korespondencije između modela i stvarnosti. . U početku se provodi rješenje inverznog problema, kada se potencijali kalibriraju prema dostupnim eksperimentalnim podacima, a tek onda se ovi potencijali koriste za dobijanje detaljnijih informacija o sistemu. Ponekad se parametri međuatomskih interakcija u principu mogu pronaći iz kvantnih hemijskih proračuna izvedenih za jednostavnije modelne spojeve. Prilikom modeliranja MD ili MC metodama, molekul se ne tretira kao skup elektrona i jezgara, koji poštuju zakone kvantne mehanike, već kao sistem vezanih klasičnih čestica - atoma. Takav model se zove mehanički model molekula .

Cilj drugog pristupa postavljanju kompjuterskog eksperimenta može biti razumevanje opštih (univerzalnih ili invarijantnih modela) obrazaca ponašanja sistema koji se proučava, odnosno obrazaca koji su određeni samo najtipičnijim karakteristikama date klase. objekata, ali ne i detaljima hemijske strukture jednog jedinjenja. Odnosno, u ovom slučaju kompjuterski eksperiment ima za cilj uspostavljanje funkcionalnih odnosa, a ne proračun numeričkih parametara. Ova ideologija je najjasnije prisutna u teoriji skaliranja polimera. Sa stanovišta ovog pristupa, kompjutersko modeliranje djeluje kao teorijski alat, koji, prije svega, omogućava provjeru zaključaka postojećih analitičkih metoda teorije ili dopunu njihovih predviđanja. Ova interakcija između analitičke teorije i kompjuterskog eksperimenta može biti vrlo plodna kada oba pristupa uspiju koristiti identične modele. Najupečatljiviji primjer takvih generaliziranih modela polimernih molekula je tzv rešetkasti model . Na njegovoj osnovi napravljene su mnoge teorijske konstrukcije, posebno vezane za rješavanje klasičnog i, u određenom smislu, glavnog problema fizikohemije polimera o utjecaju masovnih interakcija na konformaciju i, shodno tome, na svojstva fleksibilnog polimernog lanca. Masovne interakcije se obično shvaćaju kao odbojne sile kratkog dometa koje nastaju između jedinica udaljenih duž lanca kada se približe jedna drugoj u prostoru zbog nasumičnog savijanja makromolekula. U modelu rešetke, pravi lanac se smatra izlomljenom putanjom koja prolazi kroz čvorove pravilne rešetke datog tipa: kubične, tetraedarske itd. Zauzeti čvorovi rešetke odgovaraju polimernim jedinicama (monomerima), a segmenti koji ih povezuju odgovaraju hemijskim vezama u skeletu makromolekula. Zabrana samopresecanja putanje (ili, drugim rečima, nemogućnost istovremenog ulaska dva ili više monomera u jedno mesto rešetke) modelira volumetrijske interakcije (slika 1). To jest, ako se, na primjer, koristi MC metoda i kada se nasumično odabrana veza pomakne, ona padne u već zauzeti čvor, tada se takva nova konformacija odbacuje i više se ne uzima u obzir pri izračunavanju sistemski parametri od interesa. Različiti rasporedi lanaca na rešetki odgovaraju konformacijama polimernog lanca. Prema njima, tražene karakteristike su prosječne, na primjer, udaljenost između krajeva lanca R.

Proučavanje takvog modela omogućava razumijevanje kako interakcije volumena utječu na ovisnost srednje kvadratne vrijednosti na broj karika u lancu N . vrijednost kursa , koji određuje prosječnu veličinu polimerne zavojnice, igra glavnu ulogu u različitim teorijskim konstrukcijama i može se eksperimentalno mjeriti; međutim, još uvijek ne postoji tačna analitička formula za izračunavanje ovisnosti na N u prisustvu bulk interakcija. Također je moguće uvesti dodatnu energiju privlačenja između onih parova karika koji su pali u susjedne čvorove rešetke. Variranjem ove energije u kompjuterskom eksperimentu moguće je, posebno, istražiti zanimljiv fenomen koji se zove tranzicija "zavojnica-globula", kada se, zbog sila unutarmolekulskog privlačenja, nesavijeni polimerni kalem komprimira i pretvara u kompaktna struktura - globula nalik na tečnu mikroskopsku kap. Razumijevanje detalja takve tranzicije važno je za razvoj najopštijih ideja o toku biološke evolucije koja je dovela do pojave globularnih proteina.

Postoje razne modifikacije rešetkastih modela, na primjer, one kod kojih dužine veza između karika nemaju fiksne vrijednosti, već se mogu mijenjati u određenom intervalu, što garantuje samo zabranu samoprelazanja lanaca, tako je široko rasprostranjeno. polovni model sa "fluktuirajućim vezama" je uređen. Međutim, svi modeli rešetke imaju zajedničko to što jesu diskretno, odnosno broj mogućih konformacija takvog sistema je uvek konačan (iako može biti astronomska vrednost čak i sa relativno malim brojem karika u lancu). Svi diskretni modeli imaju veoma visoku računarsku efikasnost, ali se, po pravilu, mogu istraživati ​​samo Monte Karlo metodom.

U nekim slučajevima koristite kontinuirano generalizirani modeli polimera koji su sposobni mijenjati konformaciju na kontinuiran način. Najjednostavniji primjer je lanac sastavljen od datog broja Nčvrste kugle povezane u seriju krutim ili elastičnim karikama. Takvi sistemi se mogu proučavati i metodom Monte Carlo i metodom molekularne dinamike.

Eksperimentiraj

Eksperimentiraj(od lat. eksperimentum- test, iskustvo) u naučnoj metodi - metoda proučavanja određene pojave u kontrolisanim uslovima. Razlikuje se od posmatranja aktivnom interakcijom sa objektom koji se proučava. Tipično, eksperiment se izvodi kao dio naučne studije i služi za testiranje hipoteze, za uspostavljanje uzročno-posljedičnih veza između pojava. Eksperiment je kamen temeljac empirijskog pristupa znanju. Popperov kriterij ističe mogućnost postavljanja eksperimenta kao glavnu razliku između naučne teorije i pseudonaučne. Eksperiment je istraživačka metoda koja se pod opisanim uvjetima reproducira neograničen broj puta, a daje identičan rezultat.

Eksperimentni modeli

Postoji nekoliko modela eksperimenta: Eksperiment bez greške - model eksperimenta koji nije izvodljiv u praksi, koji eksperimentalni psiholozi koriste kao standard. Ovaj termin je u eksperimentalnu psihologiju uveo Robert Gottsdanker, autor poznate knjige Osnove psihološkog eksperimenta, koji je smatrao da će korištenje takvog modela za poređenje dovesti do efikasnijeg poboljšanja eksperimentalnih metoda i identifikacije mogućih greške u planiranju i izvođenju psihološkog eksperimenta.

Slučajni eksperiment (random test, random experience) je matematički model odgovarajućeg stvarnog eksperimenta čiji se rezultat ne može precizno predvidjeti. Matematički model mora ispunjavati zahtjeve: mora biti adekvatan i adekvatno opisivati ​​eksperiment; ukupnost skupa posmatranih rezultata u okviru matematičkog modela koji se razmatra treba odrediti sa strogo definisanim fiksnim početnim podacima opisanim u okviru matematičkog modela; treba postojati fundamentalna mogućnost izvođenja eksperimenta sa slučajnim ishodom proizvoljan broj puta sa nepromijenjenim ulaznim podacima; zahtjev mora biti dokazan ili hipoteza o stohastičkoj stabilnosti relativne frekvencije za bilo koji uočeni rezultat, definisana u okviru matematičkog modela, mora biti prihvaćena a priori.

Eksperiment se ne provodi uvijek kako je predviđeno, pa je izmišljena matematička jednadžba za relativnu učestalost implementacije eksperimenta:

Neka postoji neki pravi eksperiment i neka A označava rezultat uočen u okviru ovog eksperimenta. Neka postoji n eksperimenata u kojima se rezultat A može realizirati ili ne. I neka je k broj realizacija posmatranog rezultata A u n pokušaja, pod pretpostavkom da su izvedeni pokušaji nezavisni.

Vrste eksperimenata

fizički eksperiment

fizički eksperiment- način upoznavanja prirode koji se sastoji u proučavanju prirodnih pojava u posebno stvorenim uslovima. Za razliku od teorijske fizike, koja istražuje matematičke modele prirode, fizički eksperiment je dizajniran da istražuje samu prirodu.

Upravo neslaganje s rezultatom fizičkog eksperimenta je kriterij za pogrešnost fizičke teorije, tačnije neprimjenjivosti teorije na svijet oko nas. Obrnuta tvrdnja nije tačna: slaganje s eksperimentom ne može biti dokaz ispravnosti (primjenjivosti) teorije. Odnosno, glavni kriterijum za održivost fizičke teorije je verifikacija eksperimentom.

U idealnom slučaju, eksperimentalna fizika bi trebala dati samo opis eksperimentalnih rezultata, bez ikakvih interpretacije. Međutim, u praksi to nije ostvarivo. Interpretacija rezultata manje ili više složenog fizičkog eksperimenta neizbježno se oslanja na činjenicu da imamo razumijevanje kako se ponašaju svi elementi eksperimentalne postavke. Takvo shvatanje se, pak, ne može ne oslanjati na bilo koju teoriju.

kompjuterski eksperiment

Kompjuterski (numerički) eksperiment je eksperiment na matematičkom modelu predmeta proučavanja na računaru, koji se sastoji u tome da se, prema nekim parametrima modela, izračunavaju ostali njegovi parametri i na osnovu toga se donose zaključci. nacrtana o svojstvima objekta opisanog matematičkim modelom. Ova vrsta eksperimenta može se samo uvjetno pripisati eksperimentu, jer ne odražava prirodne pojave, već je samo numerička implementacija matematičkog modela koji je kreirala osoba. Zaista, u slučaju neispravnosti u mat. model - njegovo numeričko rješenje može biti striktno divergentno od fizičkog eksperimenta.

Psihološki eksperiment

Psihološki eksperiment je eksperiment koji se provodi pod posebnim uslovima radi dobijanja novih naučnih saznanja kroz ciljanu intervenciju istraživača u životu subjekta.

misaoni eksperiment

Misaoni eksperiment u filozofiji, fizici i nekim drugim oblastima znanja je vrsta kognitivne aktivnosti u kojoj se u mašti reproducira struktura stvarnog eksperimenta. U pravilu se misaoni eksperiment provodi u okviru određenog modela (teorije) kako bi se provjerila njegova konzistentnost. Prilikom provođenja misaonog eksperimenta, kontradikcije u unutrašnjim postulatima modela ili njihova nekompatibilnost sa vanjskim (u odnosu na ovaj model) principima koji se smatraju bezuslovno istinitim (na primjer, sa zakonom održanja energije, principom kauzalnosti itd. .) može biti otkriveno.

Kritički eksperiment

Kritički eksperiment je eksperiment čiji ishod nedvosmisleno određuje da li je određena teorija ili hipoteza tačna. Ovaj eksperiment bi trebao dati predviđeni rezultat koji se ne može izvesti iz drugih, općeprihvaćenih hipoteza i teorija.

Književnost

• Vizgin V. P. Hermetizam, eksperiment, čudo: tri aspekta geneze moderne nauke // Filozofsko i religiozno porijeklo znanosti. M., 1997. S.88-141.

Linkovi

Wikimedia fondacija. 2010 .

Sinonimi:

Pogledajte šta je "Eksperiment" u drugim rječnicima:

- (od lat. eksperimentum test, iskustvo), metoda spoznaje, uz pomoć koje se, u kontrolisanim i kontrolisanim uslovima, istražuju fenomeni stvarnosti. E. se provodi na osnovu teorije koja određuje formulaciju problema i njegovu interpretaciju ... ... Philosophical Encyclopedia

eksperiment- Ponuda osobi svojom slobodnom voljom da živi, ​​doživi, ​​osjeća se relevantnom za nju ili krene u svjesni eksperiment, rekreirajući mu kontroverznu ili sumnjivu situaciju u toku terapije (prvenstveno u simboličnom obliku). Kratko razumno ...... Velika psihološka enciklopedija

Nitko ne vjeruje u hipotezu, osim onoga koji ju je predložio, ali svi vjeruju u eksperiment, osim onoga koji ga je izveo. Nikakva količina eksperimentisanja ne može dokazati teoriju; ali jedan eksperiment je dovoljan da to opovrgne... Objedinjena enciklopedija aforizama

Eksperimentiraj- (latinski eksperimentum - sin, baykau, tazhíribe) - nərseler (objektiler) muškarci құbylystardy baқylanylatyn zhane baskarylatyn zhagdaylarda zertteytín empiriyalyқ tanym adisi. Experiment adís retínde Zhana zamanda payda boldy (G.Galilei). Onynska filozofija... Filozofski terminderdin sozdigí

- (lat.). Prvo iskustvo; sve ono što prirodoslovac koristi kako bi prisilio sile prirode da djeluju pod određenim uvjetima, kao da vještački izazivaju pojave koje se u njemu susreću. Rječnik stranih riječi uključenih u ruski ... ... Rečnik stranih reči ruskog jezika

Pogledajte iskustvo ... Rječnik ruskih sinonima i izraza sličnih po značenju. ispod. ed. N. Abramova, M.: Ruski rječnici, 1999. eksperiment, test, iskustvo, test; istraživanje, provjera, pokušaj Rječnik ruskih sinonima... Rečnik sinonima

EKSPERIMENT, eksperiment, muž. (lat. eksperimentum) (knjiga). Naucno preneseno iskustvo. Hemijski eksperiment. Fizički eksperiment. Napravite eksperiment. || Općenito, iskustvo, pokušaj. Obrazovni rad ne dozvoljava rizične eksperimente ... ... Objašnjavajući Ušakovljev rječnik

Eksperimentiraj- Eksperiment ♦ Eksperimentacija Aktivno, promišljeno iskustvo; želja ne toliko da se čuje stvarnost (iskustvo), pa čak ni ne toliko da se sluša (zapažanje), koliko da se pokuša postaviti joj pitanja. Postoji poseban koncept ... ... Sponvilleov filozofski rječnik

Vidi Istražni eksperiment, Forenzički eksperiment... Pravni rječnik

- (od latinskog eksperimentum test, iskustvo), metoda spoznaje, uz pomoć koje se u kontrolisanim i kontrolisanim uslovima proučavaju fenomeni prirode i društva. Često je glavni zadatak eksperimenta testirati hipoteze i predviđanja teorije (dakle ... ... Moderna enciklopedija

- (od lat. experimentum test, iskustvo) proučavanje, proučavanje ekonomskih pojava i procesa kroz njihovu reprodukciju, modeliranje u vještačkim ili prirodnim uslovima. Mogućnosti ekonomskih eksperimenata su vrlo ograničene, budući da ... ... Ekonomski rječnik

Knjige

• Eksperiment, Stanislav Vladimirovič Borzih, Ova knjiga nudi pogled na ono što nam se sada dešava i šta se desilo pre nekog vremena iz novog ugla. Zapravo, svjedoci smo eksperimenta kolosalnih razmjera, ... Kategorija: Biologija Izdavač:

Početna > Predavanje

PREDAVANJE

Tema: Kompjuterski eksperiment. Analiza rezultata simulacije

Da bi se dali život novim razvojima dizajna, uveli nova tehnička rješenja u proizvodnju ili testirali nove ideje, potreban je eksperiment. Eksperiment je eksperiment koji se izvodi s objektom ili modelom. Sastoji se u izvođenju nekih radnji i određivanju kako eksperimentalni uzorak reagira na te radnje. U školi izvodite eksperimente na časovima biologije, hemije, fizike, geografije. Eksperimenti se provode prilikom testiranja novih uzoraka proizvoda u preduzećima. Obično se u tu svrhu koristi posebno dizajnirana postavka, koja omogućava izvođenje eksperimenta u laboratorijskim uvjetima, ili se sam pravi proizvod podvrgava svim vrstama testova (eksperiment punog opsega). Za proučavanje, na primjer, operativnih svojstava jedinice ili sklopa, on se stavlja u termostat, zamrzava u posebnim komorama, testira na vibracionim stalcima, pada, itd. Dobro je ako je novi sat ili usisivač - nije veliki gubitak nakon uništenja. A ako avion ili raketa? Laboratorijski i potpuni eksperimenti zahtijevaju velike materijalne troškove i vrijeme, ali je njihova vrijednost ipak vrlo velika. Razvojem kompjuterske tehnologije pojavila se nova jedinstvena metoda istraživanja - kompjuterski eksperiment. U mnogim slučajevima, kompjuterske studije modela su došle da pomognu, a ponekad čak i da zamijene eksperimentalne uzorke i ispitne stolove. Faza izvođenja kompjuterskog eksperimenta uključuje dvije faze: izradu plana eksperimenta i izvođenje studije. Plan eksperimenta Plan eksperimenta treba jasno odražavati redoslijed rada s modelom. Prva tačka takvog plana je uvijek testiranje modela. Testiranje - procesprovjereispravnostizgrađenmodeli. Test - kompletpočetnipodaci, dozvoljavajućidefinisatiodlično-podlostizgradamodeli. Da biste bili sigurni u ispravnost dobijenih rezultata simulacije, potrebno je:

provjeriti razvijeni algoritam za izgradnju modela; pobrinite se da izgrađeni model ispravno odražava svojstva originala koja su uzeta u obzir u simulaciji.

Za provjeru ispravnosti algoritma konstrukcije modela koristi se test skup početnih podataka za koji je konačni rezultat poznat unaprijed ili unaprijed određen na druge načine. Na primjer, ako koristite formule za izračunavanje u modeliranju, tada morate odabrati nekoliko opcija za početne podatke i izračunati ih "ručno". Ovo su ispitni predmeti. Kada je model izgrađen, testirate sa istim ulazima i uporedite rezultate simulacije sa zaključcima dobijenim proračunom. Ako se rezultati poklapaju, onda je algoritam ispravno razvijen, ako ne, potrebno je tražiti i eliminirati uzrok njihovog neslaganja. Podaci testa možda uopće ne odražavaju stvarnu situaciju i možda neće imati semantički sadržaj. Međutim, rezultati dobijeni u procesu testiranja mogu vas potaknuti na razmišljanje o promjeni originalne informacije ili modela znaka, prvenstveno u onom dijelu gdje je postavljen semantički sadržaj. Kako bismo bili sigurni da izrađeni model odražava svojstva originala, koja su uzeta u obzir u simulaciji, potrebno je odabrati testni primjer sa stvarnim izvornim podacima. Sprovođenje istraživanja Nakon testiranja, kada imate povjerenja u ispravnost konstruiranog modela, možete pristupiti direktno provođenju istraživanja. Plan bi trebao uključivati ​​eksperiment ili seriju eksperimenata koji ispunjavaju ciljeve simulacije. Svaki eksperiment mora biti popraćen razumijevanjem rezultata, što služi kao osnova za analizu rezultata modeliranja i donošenja odluka. Šema za pripremu i izvođenje kompjuterskog eksperimenta prikazana je na slici 11.7.

TESTIRANJE MODELA

PLAN EKSPERIMENTA

PROVOĐENJE ISTRAŽIVANJA

ANALIZA REZULTATA

Rice. 11.7. Šema kompjuterskog eksperimenta

Analiza rezultata simulacije

Krajnji cilj modeliranja je donošenje odluke, koju treba razviti na osnovu sveobuhvatne analize rezultata modeliranja. Ova faza je odlučujuća - ili nastavite sa učenjem, ili završite. Slika 11.2 pokazuje da faza analize rezultata ne može postojati autonomno. Dobiveni zaključci često doprinose dodatnoj seriji eksperimenata, a ponekad i promjeni zadatka. Osnova za razvoj rješenja su rezultati testiranja i eksperimenata. Ako rezultati ne odgovaraju ciljevima zadatka, to znači da su u prethodnim fazama napravljene greške. To može biti ili pogrešna izjava problema, ili previše pojednostavljena konstrukcija informacijskog modela, ili neuspješan izbor metode ili okruženja za modeliranje, ili kršenje tehnoloških metoda prilikom izgradnje modela. Ako se pronađu takve greške, onda prilagođavanje modela, odnosno povratak u jednu od prethodnih faza. Proces se ponavlja sve dok rezultati eksperimenta ne ispune ciljeve simulacije. Glavna stvar koju treba zapamtiti je da je otkrivena greška također rezultat. Kao što poslovica kaže, uči se na svojim greškama. O tome je pisao i veliki ruski pesnik A. S. Puškin: O, koliko divnih otkrića sprema nam duh prosvetljenja I iskustva, sin teških grešaka, I genije, prijatelj paradoksa, I slučaj, bog izumitelj. ..

Kontrolapitanjaizadataka

Koje su dvije glavne vrste modeliranja iskaza problema.

U poznatoj "Problem Book" G. Ostera, postoji sledeći problem:

Zla vještica, neumorno radeći, dnevno pretvara 30 princeza u gusjenice. Koliko će joj dana biti potrebno da 810 princeza pretvori u gusjenice? Koliko će princeza dnevno morati da se pretvori u gusjenice da bi se izborile sa poslom za 15 dana? Koje pitanje se može pripisati tipu "šta će se dogoditi ako...", a koje - tipu "kako to učiniti da..."?

Navedite najpoznatije ciljeve modeliranja. Formalizirajte igrivi problem iz "Problem Book" G. Ostera:

Iz dva separea koji su se nalazili na udaljenosti od 27 km jedan od drugoga, dva ohola psa su istovremeno iskočila jedan prema drugom. Prvi radi brzinom od 4 km / h, a drugi - 5 km / h. Koliko dugo će početi borba? Kuće: §11.4, 11.5.

1. Koncept informacije

   Dokument

   Svijet oko nas je vrlo raznolik i sastoji se od ogromnog broja međusobno povezanih objekata. Da nađete svoje mjesto u životu, od ranog djetinjstva, zajedno sa svojim roditeljima, a potom i sa svojim učiteljima, korak po korak, naučićete svu ovu raznolikost.

2. Glavni urednik V. Zemskikh Urednik N. Fedorova Likovni urednik R. Yatsko Izgled T. Petrova Lektori M. Odinokova, M. Schukina bbk 65. 290-214

   Book

   Š39 Organizaciona kultura i liderstvo / Per. sa engleskog. ed. V. A. Spivak. - Sankt Peterburg: Peter, 2002. - 336 str.: ilustr. - (Serija "Teorija i praksa menadžmenta").

3. Nastavno-metodički kompleks iz discipline: "Marketing" specijalnost: 080116 "Matematičke metode u ekonomiji"

   Trening i metodološki kompleks

   Oblast stručne delatnosti: analiza i modeliranje ekonomskih procesa i objekata na mikro, makro i globalnom nivou; praćenje ekonomskih i matematičkih modela; predviđanje, programiranje i optimizacija ekonomskih sistema.

Municipal Autonomous

obrazovne ustanove

"Srednja škola br.31"

Syktyvkar

kompjuterski eksperiment

u srednjoj školi fizike.

Reiser E.E.

Republika Komi

G .Syktyvkar

SADRŽAJ:

I. Uvod

II. Vrste i uloga eksperimenta u procesu učenja.

III. Korišćenje računara na časovima fizike.

V. Zaključak.

VI. Glossary.

VII. Bibliografija.

VIII. Prijave:

1. Klasifikacija fizičkog eksperimenta

2. Rezultati anketiranja studenata

3. Korišćenje računara tokom demonstracionog eksperimenta i rešavanja problema

4. Korišćenje računara tokom događaja

Laboratorijski i praktični rad

KOMPJUTERSKI EKSPERIMENT

NA PREDMETU FIZIKE SREDNJE ŠKOLE.

…Vrijeme je za naoružavanje

nastavnici sa novim alatom,

a rezultat odmah

utiču na buduće generacije.

Potashnik M.M.,

Akademik Ruske akademije obrazovanja, doktor pedagoških nauka, profesor.

I. Uvod.

Fizika je eksperimentalna nauka. Naučna aktivnost počinje posmatranjem. Opažanje je najvrednije kada se precizno kontrolišu uslovi koji na njega utiču. To je moguće ako su uslovi konstantni, poznati i mogu se mijenjati po volji posmatrača. Posmatranje koje se vrši u strogo kontrolisanim uslovima naziva se eksperiment. A egzaktne znanosti karakterizira organska veza između promatranja i eksperimenta s određivanjem numeričkih vrijednosti karakteristika objekata i procesa koji se proučavaju.

Eksperiment je najvažniji dio naučnog istraživanja, čiju osnovu čini naučno utemeljen eksperiment sa precizno uzetim u obzir i kontrolisanim uslovima. Sama riječ eksperiment dolazi od latinskog eksperimentum- test, iskustvo. U naučnom jeziku i istraživačkom radu pojam "eksperiment" se obično koristi u smislu koji je zajednički za niz srodnih pojmova: iskustvo, svrsishodno posmatranje, reprodukcija predmeta saznanja, organizacija posebnih uslova za njegovo postojanje, verifikacija. predviđanja. Ovaj koncept uključuje naučnu postavku eksperimenata i posmatranje fenomena koji se proučava pod precizno uzetim u obzir uslovima koji omogućavaju praćenje toka pojava i njihovo ponovno stvaranje svaki put kada se ti uslovi ponavljaju. Sam koncept "eksperimenta" označava radnju koja ima za cilj stvaranje uslova za realizaciju određene pojave i, ako je moguće, najčešće, tj. nekomplikovano drugim fenomenima. Osnovna svrha eksperimenta je da se identifikuju svojstva predmeta koji se proučavaju, da se testira validnost hipoteza i, na osnovu toga, široko i dubinsko proučavanje teme naučnog istraživanja.

PrijeXVIIIu. kada je fizika bila sat vremenaU filozofiji, naučnici su smatrali balvanenaučni zaključci su njegova osnova i jedinimisaoni eksperiment moglo bi biti zaoni uvjerljivi u formiranju perspektiveniya na uređaju svijeta, glavni fizic laws. Galileo, kogas pravom se smatra ocem eksperimenatafizike, nije mogao ništa dokazati svojim savremenicima, vršeći eksperimente sapadajuće kugle različitih masa iz Pisanasky tower. "Galilejeva ideja izazvala je omalovažavajuće primjedbe i zbunjenost."Misaoni eksperiment naanaliza ponašanja tri tijela jednaka masisy, od kojih su dvije bile povezane nevesomy thread, ispostavilo se da je za njegove kolegeuvjerljivije nego direktnoprirodno iskustvo.

Na sličan način, Galileo je dokazao valjanost zakona inercije sa dvije nagnute ravni i kuglicama koje se kreću duž njih. I. Newton je sam pokušao da potkrijepi zakone koje je on znao i otkrio u svojoj knjizi “Matematičke osnove prirodne filozofije”, primjenjujući Euklidovu shemu, uvodeći aksiome i teoreme zasnovane na njima. Na koricama ove knjige

prikazana zemlja, planina (G) i pištolj ( P) (Sl. 1).

Top ispaljuje topovske kugle koje padaju na različitim udaljenostima od planine, u zavisnosti od njihove početne brzine. Pri određenoj brzini, jezgro opisuje potpunu revoluciju oko Zemlje. Newton je svojim crtežom doveo do ideje o mogućnosti stvaranja umjetnih satelita Zemlje, koji su nastali nekoliko stoljeća kasnije.

U ovoj fazi razvoja fizike bio je neophodan misaoni eksperiment, jer je zbog nedostatka potrebnih instrumenata i tehnološke baze pravi eksperiment bio nemoguć. Misaoni eksperiment koristio je i D.K.Maxwell prilikom kreiranja sistema osnovnih jednadžbi elektrodinamike (iako su korišćeni i rezultati eksperimenata pune razmjere koje je ranije sproveo M.Faraday), i A. Einstein prilikom razvoja teorije relativnosti.

Dakle, misaoni eksperimenti su jedna od komponenti razvoja novih teorija. Većina fizičkih eksperimenata u početku je bila modelirana i izvedena mentalno, a zatim stvarna. U nastavku ćemo dati primjere misaonih eksperimenata koji su igrali važnu ulogu u razvoju fizike.

U 5. st. BC. filozof Zenon je stvorio logičku kontradikciju između stvarnih pojava i onoga što se može dobiti logičkim zaključcima. Predložio je misaoni eksperiment u kojem je pokazao da strijela nikada neće prestići patku (slika 2).

G. Galileo je u svojoj naučnoj delatnosti pribegao rasuđivanju zasnovanom na zdravom razumu, pozivajući se na takozvane "mentalne eksperimente". Aristotelovi sljedbenici, pobijajući Galilejeve ideje, naveli su brojne "naučne" argumente. Međutim, Galileo je bio veliki majstor polemike, a njegovi protuargumenti su se pokazali nepobitnim. Logično rezonovanje za naučnike tog doba bilo je ubedljivije od eksperimentalnih dokaza.

fizika "krede", kao i druge metode podučavanja fizike koje ne odgovaraju eksperimentalnoj metodi razumijevanja prirode, počele su napadati rusku školu prije 10–12 godina. U tom periodu stepen opremljenosti školskih učionica je pao ispod 20% potrebnog nivoa; industrija koja je proizvodila obrazovnu opremu praktično je prestala sa radom; iz školskih proračuna nestala je takozvana zaštićena budžetska stavka „za opremu“, koja se mogla trošiti samo za svoju namjenu. Kada je kritična situacija realizovana, potprogram „Kabinet fizike“ uvršten je u federalni program „Tehnologija obrazovanja“. U okviru programa obnovljena je proizvodnja klasične opreme i razvijena moderna školska oprema, uključujući korištenje najnovijih informacionih i kompjuterskih tehnologija. Najradikalnije promjene su se desile u opremi za frontalni rad, razvijeni su i masovno proizvedeni tematski kompleti opreme iz mehanike, molekularne fizike i termodinamike, elektrodinamike, optike (škola posjeduje kompletan set ove nove opreme za ove sekcije).

Promijenjena je uloga i mjesto samostalnog eksperimenta u konceptu fizičkog vaspitanja: eksperiment nije samo sredstvo za razvijanje praktičnih vještina, on postaje način ovladavanja metodom spoznaje. Kompjuter je „upao“ u školski život ogromnom brzinom.

Računar otvara nove puteve u razvoju mišljenja, pružajući nove mogućnosti za aktivno učenje. Korišćenje računara za izvođenje nastave,

vježbe, testovi i laboratorijski rad, kao i evidencija napretka postaju efikasniji, a ogroman protok informacija je lako dostupan. Upotreba računara u nastavi fizike takođe pomaže u realizaciji principa ličnog interesovanja učenika za savladavanje gradiva i mnogih drugih principa razvojnog obrazovanja.
Međutim, po mom mišljenju, kompjuter ne može u potpunosti zamijeniti nastavnika. Nastavnik ima sposobnost da zainteresuje učenike, pobudi njihovu radoznalost, pridobije njihovo povjerenje, može usmjeriti njihovu pažnju na određene aspekte predmeta koji se izučava, nagraditi njihov trud i natjerati ih da uče. Kompjuter nikada neće moći da preuzme takvu ulogu nastavnika.

Opseg upotrebe računara u vannastavnom radu je takođe širok: doprinosi razvoju kognitivnog interesovanja za predmet, proširuje mogućnost samostalnog kreativnog traganja za najentuzijastičnije studente fizike.

II. Vrste i uloga eksperimenta u procesu učenja.

Glavne vrste fizičkog eksperimenta:

Demo iskustvo;

Frontalni laboratorijski rad;

Fizička radionica;

Eksperimentalni zadatak;

Kućni eksperimentalni rad;

Eksperiment uz pomoć kompjutera (novi izgled).

Demo Experiment je jedna od komponenti obrazovnog fizičkog eksperimenta i predstavlja reprodukciju fizičkih pojava od strane nastavnika na demonstracijskom stolu pomoću posebnih uređaja. Odnosi se na ilustrativne empirijske metode nastave. Uloga demonstracionog eksperimenta u nastavi određena je ulogom koju eksperiment ima u fizici i nauci kao izvora znanja i kriterijuma njegove istinitosti, te njegovim mogućnostima organizovanja obrazovno-spoznajne aktivnosti učenika.

Vrijednost demonstracionog eksperimenta fizike je sljedeća:

Studenti se upoznaju sa eksperimentalnim metodom spoznaje u fizici, sa ulogom eksperimenta u fizičkom istraživanju (kao rezultat toga formiraju naučni pogled na svet);

Učenici razvijaju neke eksperimentalne vještine: sposobnost promatranja pojava, sposobnost postavljanja hipoteza, sposobnost planiranja eksperimenta, sposobnost analize rezultata, sposobnost uspostavljanja odnosa između veličina, sposobnost izvođenja zaključaka itd.

Demonstracijski eksperiment, kao sredstvo vizualizacije, doprinosi organizaciji učeničke percepcije nastavnog materijala, njegovom razumijevanju i pamćenju; omogućava politehničko obrazovanje studenata; promoviše povećanje interesovanja za proučavanje fizike i stvaranje motivacije za učenje. Ali kada nastavnik izvodi demonstracioni eksperiment, učenici samo pasivno posmatraju eksperiment koji je izvodio nastavnik, dok sami ne rade ništa svojim rukama. Zbog toga je neophodan samostalan eksperiment učenika iz fizike.

Nastava fizike se ne može izvoditi samo u formi teorijske nastave, čak i ako se učenicima pokažu demonstracioni fizički eksperimenti u učionici. Svim vrstama senzorne percepcije potrebno je dodati i „rad rukama“ u učionici. To se postiže kada studenti laboratorijski fizički eksperiment kada sami sklapaju instalacije, mjere fizičke veličine i izvode eksperimente. Laboratorijske studije izazivaju veliko interesovanje studenata, što je sasvim prirodno, jer u ovom slučaju student uči o svetu oko sebe na osnovu sopstvenog iskustva i sopstvenih osećanja.

Značaj laboratorijske nastave iz fizike je u tome što kod učenika formiraju ideje o ulozi i mjestu eksperimenta u spoznaji. Prilikom izvođenja eksperimenata, učenici razvijaju eksperimentalne vještine, koje uključuju i intelektualne i praktične vještine. Prva grupa uključuje sposobnost određivanja svrhe eksperimenta, postavljanja hipoteza, odabira instrumenata, planiranja eksperimenta, izračunavanja grešaka, analize rezultata, izrade izvještaja o obavljenom radu. Druga grupa uključuje sposobnost sastavljanja eksperimentalne postavke, posmatranja, mjerenja i eksperimentiranja.

Osim toga, značaj laboratorijskog eksperimenta leži u činjenici da prilikom njegovog izvođenja učenici razvijaju tako važne lične kvalitete kao što je tačnost u radu sa instrumentima; poštovanje čistoće i reda na radnom mestu, u evidenciji koja se vodi tokom eksperimenta, organizovanost, istrajnost u dobijanju rezultata. Oni formiraju određenu kulturu mentalnog i fizičkog rada.

- ovo je vrsta praktičnog rada kada svi učenici u razredu istovremeno izvode istu vrstu eksperimenta koristeći istu opremu. Frontalni laboratorijski rad najčešće izvodi grupa studenata koju čine dvije osobe, ponekad je moguće organizirati i individualni rad. Shodno tome, kancelarija treba da ima 15-20 kompleta instrumenata za frontalni laboratorijski rad. Ukupan broj takvih uređaja bit će oko hiljadu komada. Nazivi frontalnih laboratorijskih radova dati su u nastavnom planu i programu. Ima ih puno, predviđeni su za skoro svaku temu kursa fizike. Prije izvođenja rada nastavnik otkriva pripremljenost učenika za svjesno izvođenje rada, sa njima utvrđuje njegovu svrhu, razmatra tok rada, pravila za rad sa instrumentima, metode za izračunavanje mjernih grešaka. Frontalni laboratorijski rad nije jako složen po sadržaju, usko je hronološki povezan sa gradivom koji se proučava i obično je predviđen za jednu lekciju. Opisi laboratorijskih radova nalaze se u školskim udžbenicima iz fizike.

Fizička radionica provodi se s ciljem ponavljanja, produbljivanja, proširenja i uopštavanja znanja stečenih iz različitih tema predmeta fizike, razvijanja i unapređivanja eksperimentalnih vještina učenika korištenjem složenije opreme, složenijih eksperimenata, formiranja njihove samostalnosti u rješavanju zadataka koji se odnose na eksperiment. Fizička radionica nije vremenski povezana sa gradivom koje se izučava, obično se održava na kraju školske godine, ponekad na kraju prvog i drugog semestra i uključuje niz eksperimenata na određenu temu. Studenti izvode radove fizičke radionice u grupi od 2-4 osobe koristeći različitu opremu; u narednim razredima dolazi do izmjena rada, koji se obavljaju po posebno sačinjenom rasporedu. Prilikom zakazivanja vodite računa o broju učenika u razredu, broju radionica, dostupnosti opreme. Za svaki rad fizičke radionice predviđena su dva nastavna sata, što zahtijeva uvođenje duplih časova fizike u raspored. Ovo predstavlja poteškoće. Iz tog razloga, a zbog nedostatka potrebne opreme, praktikuje se jednosatni rad fizičke radionice. Treba napomenuti da je dvosatni rad poželjniji, budući da je rad u radionici teži od frontalnog laboratorijskog rada, izvode se na sofisticiranijoj opremi, a udio samostalnog učešća studenata je znatno veći nego u slučaju frontalni laboratorijski rad. Za svaki rad nastavnik treba da sačini uputstvo koje treba da sadrži naziv, namenu, spisak instrumenata i opreme, kratku teoriju, opis instrumenata nepoznatih učenicima i plan rada. Nakon obavljenog rada studenti moraju dostaviti izvještaj koji treba da sadrži naziv rada, svrhu rada, spisak instrumenata, dijagram ili crtež instalacije, plan izvođenja rada, tabelu rezultata, formule prema kojima su izračunate vrijednosti, izračunavanje grešaka mjerenja, zaključci. Prilikom vrednovanja rada učenika u radionici treba voditi računa o njihovoj pripremi za rad, izvještaju o radu, stepenu razvijenosti vještina, razumijevanju teorijskog materijala, korištenim metodama eksperimentalnog istraživanja.

H a danas interesovanje zaex perimentalni zadatak još diktirao i uzroci društvenih i ekonomskihsky character. U vezi sa trenutnim "nedovoljnim finansiranjem" škole, mofizičko i fizičko starenjebaza ormara je upravo experimentalni zadatak može igratiza školu, uloga sporednog kolosijeka, kojiry u mogućnosti spasiti fizički experiment. Ovo garantuje neverovatnosavršena kombinacija jednostavnostisa ozbiljnom i dubokom fizikom,što se može uočiti na primjeru najboljih primjera ovih zadataka. organsko uklapanje eksperimentalnizadaci u tradicionalnom nastavna šema školski kurs fizikepostaje moguće samo pri upotrebi relevantan

tehnologije.

naučiti učenike da samostalno proširuju znanja stečena na lekciji i usvajaju nova, formiraju eksperimentalne vještine korištenjem kućnih predmeta i kućnih aparata; razviti interesovanje; pružiti povratnu informaciju (rezultati dobijeni tokom IED-a mogu biti problem koji treba riješiti u sljedećoj lekciji ili mogu poslužiti kao konsolidacija materijala).

Sve navedeno glavne vrste obrazovni fizički eksperiment mora se nužno dopuniti eksperimentom na računaru, eksperimentalnim zadacima, kućnim eksperimentalnim radom. Mogućnosti kompjuter dopustiti
variraju uslove eksperimenta, samostalno projektuju modele instalacija i posmatraju njihov rad, formiraju sposobnost eksperimentalnibaviti se kompjuterskim modelima, automatski izvrši kalkulacije.

Sa naše tačke gledišta, ova vrsta eksperimenta treba da dopuni obrazovni eksperiment u svim fazama učenja aktivnosti, jer doprinosi razvoju prostorne mašte i kreativnog mišljenja.

III . Korišćenje računara na časovima fizike.

Fizika je eksperimentalna nauka. Studij fizike je teško zamisliti bez laboratorijskog rada. Nažalost, opremljenost fizikalne laboratorije ne omogućava uvijek izvođenje programskog laboratorijskog rada, uopće ne dozvoljava uvođenje novih poslova koji zahtijevaju sofisticiraniju opremu. U pomoć dolazi personalni računar koji vam omogućava obavljanje prilično složenih laboratorijskih radova. U njima nastavnik može, prema vlastitom nahođenju, mijenjati početne parametre eksperimenata, promatrati kako se sam fenomen mijenja kao rezultat, analizirati ono što je vidio i donositi odgovarajuće zaključke.

Stvaranjem personalnog računara nastale su nove informacione tehnologije koje značajno poboljšavaju kvalitetu asimilacije informacija, ubrzavaju pristup njima i omogućavaju upotrebu računarske tehnologije u različitim oblastima ljudske delatnosti.

Skeptici će prigovoriti da je danas lični multimedijalni računar preskup da bi se njime opremile srednje škole. Međutim, personalni računar je zamisao napretka, a, kao što znate, privremene ekonomske poteškoće ne mogu zaustaviti napredak (usporite - da, zaustavite - nikad). Da bismo održali korak sa sadašnjim nivoom svjetske civilizacije, trebalo bi ga implementirati, ako je moguće, u našim ruskim školama.

Dakle, računar se iz egzotične mašine pretvara u još jedno tehničko nastavno sredstvo, možda najmoćnije i najefikasnije od svih tehničkih sredstava kojima je nastavnik do sada raspolagao.

Poznato je da srednjoškolski predmet fizike uključuje dionice za čije proučavanje i razumijevanje je potrebno razvijeno maštovito mišljenje, sposobnost analize, poređenja. Prije svega, riječ je o odjeljcima kao što su "Molekularna fizika", neka poglavlja "Elektrodinamike", "Nuklearne fizike", "Optike" itd. Strogo govoreći, u bilo kojem dijelu kursa fizike možete pronaći poglavlja koja su teško razumljivo.

Kao što pokazuje 14 godina radnog iskustva, studenti nemaju potrebne mentalne vještine za duboko razumijevanje pojava i procesa opisanih u ovim poglavljima. U ovakvim situacijama nastavniku u pomoć priskače savremena tehnička nastavna sredstva, a na prvom mestu – personalni računar.

Ideja o korištenju osobnog računara za modeliranje različitih fizičkih pojava, demonstraciju uređaja i principa rada fizičkih uređaja pojavila se prije nekoliko godina, čim se kompjuterska tehnologija pojavila u školi. Već prve lekcije pomoću računara pokazale su da je uz njihovu pomoć moguće riješiti niz problema koji su oduvijek postojali u nastavi školske fizike.

Nabrojimo neke od njih. Mnogi fenomeni se ne mogu demonstrirati u školskoj učionici fizike. Na primjer, to su fenomeni mikrokosmosa, ili brzi procesi, ili eksperimenti sa uređajima koji nisu u kancelariji. Kao rezultat toga, učenici imaju poteškoća u proučavanju, jer nisu u stanju mentalno ih zamisliti. Kompjuter ne samo da može kreirati model takvih pojava, već vam omogućava i promjenu uvjeta procesa, "skrolovanje" brzinom koja je optimalna za asimilaciju.

Proučavanje uređaja i principa rada različitih fizičkih uređaja sastavni je dio nastave fizike. Obično, prilikom proučavanja određenog uređaja, nastavnik ga demonstrira, kaže princip rada, koristeći model ili dijagram. Ali često učenici imaju poteškoća kada pokušavaju da zamisle cijeli lanac fizičkih procesa koji osiguravaju rad datog uređaja. Specijalni kompjuterski programi omogućavaju da se uređaj "sastavi" od pojedinačnih delova, da se u dinamici sa optimalnom brzinom reprodukuju procesi na kojima počiva princip njegovog rada. U tom slučaju je moguće višestruko "skrolovanje" animacije.

Naravno, računar se može koristiti i u drugim vrstama časova: pri samostalnom učenju novog gradiva, pri rješavanju zadataka, tokom testova.

Također treba napomenuti da korištenje računara u nastavi fizike ih pretvara u pravi kreativni proces, omogućava vam da implementirate principe razvojnog obrazovanja.

Treba reći nekoliko riječi o razvoju računarskih lekcija. Poznati su nam softverski paketi za "školsku" fiziku razvijeni na Univerzitetu Voronjež, na Odsjeku za fiziku Moskovskog državnog univerziteta, a autorima je na raspolaganju elektronski udžbenik na laserskom disku "Fizika u slikama", koji je postao široko rasprostranjen. poznato. Većina ih je rađena profesionalno, imaju lijepu grafiku, sadrže dobre animacije, multifunkcionalne su, jednom riječju, imaju puno prednosti. Ali uglavnom se ne uklapaju u okvire ove konkretne lekcije. Uz njihovu pomoć nemoguće je ostvariti sve ciljeve koje je nastavnik postavio na lekciji.

Nakon prvih časova rada na računaru, došli smo do zaključka da im je potrebna posebna obuka. Počeli smo pisati skripte za takve lekcije, organski "utkajući" u njih i pravi eksperiment i virtualni (odnosno implementiran na ekranu monitora). Posebno bih želio napomenuti da simulacija raznih pojava ni na koji način ne zamjenjuje stvarne, "žive" eksperimente, već u kombinaciji s njima omogućava da se na višem nivou objasni značenje onoga što se dešava. Iskustvo našeg rada pokazuje da ovakvi časovi izazivaju pravo interesovanje kod učenika, teraju sve da rade, pa i decu kojoj je fizika teško. Istovremeno, kvalitet znanja se značajno povećava. Primjeri korištenja računara u učionici kao TCO mogu se nastaviti dugo vremena.

Računar se široko koristi kao tehnika množenja za testiranje učenika i izvođenje multivarijantnih (svaki ima svoj zadatak) testova. U svakom slučaju, uz pomoć programa za pretraživanje, nastavnik može pronaći mnogo zanimljivih stvari na internetu.

Računar je nezaobilazan pomoćnik u fakultativnoj nastavi, pri izvođenju praktičnih i laboratorijskih radova, te rješavanju eksperimentalnih zadataka. Studenti ga koriste za obradu rezultata svojih malih zadataka istraživačke prirode: prave tabele, grade grafikone, vrše proračune, kreiraju jednostavne modele fizičkih procesa. Ovakvo korišćenje računara razvija veštine samostalnog sticanja znanja, sposobnost analize rezultata i formira fizičko mišljenje.

IV. Primjeri korištenja računara u različitim vrstama eksperimenata.

Računar kao element obrazovne eksperimentalne postavke koristi se u različitim fazama nastave i u gotovo svim vrstama eksperimenata (često demonstracijski eksperiment i laboratorijski rad).

Lekcija "Struktura materije" (demonstracioni eksperiment)

Svrha: proučiti strukturu materije u različitim agregatnim stanjima, identifikovati neke zakonitosti u strukturi tela u gasovitom, tečnom i čvrstom stanju.

Prilikom objašnjavanja novog materijala, kompjuterska animacija se koristi za vizualnu demonstraciju rasporeda molekula u različitim agregatnim stanjima.

Računar vam omogućava da prikažete procese prijelaza iz jednog agregacijskog stanja u drugo, povećanje brzine kretanja molekula s povećanjem temperature, fenomen difuzije, pritisak plina.

Lekcija rješavanja problema na temu: "Kretanje pod uglom prema horizontu."

Svrha: proučavanje balističkog kretanja, njegove primjene u svakodnevnom životu.

Uz pomoć kompjuterske animacije moguće je prikazati kako se putanja kretanja tijela (visina i domet leta) mijenja u zavisnosti od početne brzine i upadnog ugla. Korišćenje ovakvog računara vam omogućava da to uradite za nekoliko minuta, što štedi vreme za rešavanje drugih problema, štede učenike da moraju da crtaju sliku za svaki problem (što oni baš i ne vole da rade).

Model pokazuje kretanje tijela bačenog pod uglom prema horizontu. Možete promijeniti početnu visinu, kao i modul i smjer brzine tijela. U režimu "Strobe", vektor brzine bačenog tijela i njegove projekcije na horizontalnu i vertikalnu os se prikazuju na putanji u pravilnim intervalima.

Laboratorijski rad "Istraživanje izotermnog procesa".

Svrha: Eksperimentalno utvrditi odnos između pritiska i zapremine gasa pri konstantnoj temperaturi.

Rad u potpunosti prati kompjuter (naziv, namena, izbor opreme, redosled radova, potrebne kalkulacije). Predmet je zrak u cijevi. Parametri se razmatraju u dva stanja: početnom i komprimiranom. Napravljene su odgovarajuće kalkulacije. Rezultati se upoređuju, a na osnovu dobijenih podataka gradi se grafikon.

Eksperimentalni problem: određivanje pi vaganjem.

Svrha: odrediti vrijednost pi na različite načine. Pokažite da može biti jednako 3,14 vaganjem.

Za obavljanje posla, kvadrat i krug se izrezuju iz istog materijala tako da je polumjer kruga jednak strani kvadrata, te se figure vagaju. Preko omjera masa kruga i kvadrata izračunava se broj Pi.

Kućni eksperiment za proučavanje karakteristika oscilatornog kretanja.

Svrha: učvrstiti znanje stečeno na lekciji o periodu i učestalosti oscilacija matematičkog klatna.

Od improvizovanih sredstava napravljen je model oscilatornog klatna (malo tijelo je obješeno na uže), za eksperiment je potrebno imati sat sa sekundnom kazaljkom. Nakon odbrojavanja 30 oscilacija za određeno vrijeme, izračunavaju se period i frekvencija. Moguće je provesti eksperiment sa različitim tijelima, nakon što je utvrđeno da karakteristike vibracija ne zavise od tijela. I također, nakon eksperimentiranja s niti različitih dužina, možete uspostaviti odgovarajući odnos. O svim domaćim rezultatima se mora razgovarati na času.

Eksperimentalni problem: proračun rada i kinetičke energije.

Svrha: pokazati kako vrijednost mehaničkog rada i kinetičke energije ovisi o različitim uvjetima problema.

Uz pomoć kompjutera vrlo brzo se otkriva odnos između sile gravitacije (tjelesne težine), vučne sile, ugla primjene sile i koeficijenta trenja.

Model ilustruje koncept mehaničkog rada na primjeru kretanja šipke po ravni sa trenjem pod djelovanjem vanjske sile usmjerene pod nekim uglom prema horizontu. Promjenom parametara modela (masa šipke m, koeficijent trenja, modul i smjer sile djelovanja F ), moguće je pratiti količinu rada obavljenog tokom kretanja šipke, silu trenja i spoljnu silu. Uvjerite se u kompjuterskom eksperimentu da je zbir ovih radova jednak kinetičkoj energiji šipke. Imajte na umu da je rad koji vrši sila trenja ALI je uvijek negativan.

Slični zadaci se mogu koristiti za kontrolu znanja učenika. Računar vam omogućava da brzo promijenite parametre problema, stvarajući tako veliki broj opcija (varanje je isključeno). Prednost ovog rada je brza provjera. Rad se može provjeriti odmah u prisustvu učenika. Učenici dobijaju rezultat i mogu procijeniti vlastito znanje.

Priprema za ispit.

Svrha: naučiti djecu da brzo i tačno odgovaraju na testna pitanja.

Do danas je razvijen program pripreme učenika za polaganje jedinstvenog državnog ispita. Sadrži testne zadatke različitih nivoa složenosti u svim dijelovima školskog kursa fizike.

V. Zaključak.

Nastava fizike u školi podrazumijeva stalnu podršku kursa demonstracionim eksperimentom. Međutim, u savremenoj školi izvođenje eksperimentalnog rada iz fizike često je otežano zbog nedostatka vremena za učenje i nedostatka savremene materijalno-tehničke opreme. A čak i ako je laboratorij kabineta fizike u potpunosti opremljen potrebnim instrumentima i materijalima, pravi eksperiment zahtijeva mnogo više vremena kako za pripremu i izvođenje, tako i za analizu rezultata rada. Istovremeno, zbog svoje specifičnosti (značajne greške u mjerenju, vremenska ograničenja časa, itd.) pravi eksperiment često ne ostvaruje svoju osnovnu svrhu – da posluži kao izvor znanja o fizičkim obrascima i zakonima. Sve otkrivene zavisnosti su samo približne, često ispravno izračunata greška premašuje same izmerene vrednosti.

Kompjuterski eksperiment može dopuniti "eksperimentalni" dio kursa fizike i značajno povećati efikasnost lekcija. Kada ga koristite, možete izolirati glavnu stvar u fenomenu, odsjeći sekundarne faktore, identificirati obrasce, više puta provoditi test s promjenjivim parametrima, sačuvati rezultate i vratiti se istraživanju u pogodno vrijeme. Osim toga, mnogo veći broj eksperimenata može se izvesti u kompjuterskoj verziji. Ova vrsta eksperimenta se realizuje korišćenjem kompjuterskog modela određenog zakona, pojave, procesa itd. Rad sa ovim modelima otvara ogromne kognitivne mogućnosti studentima, čineći ih ne samo posmatračima, već i aktivnim učesnicima u eksperimentima.

U većini interaktivnih modela date su opcije za promjenu početnih parametara i uslova eksperimenata u širokom rasponu, varirajući njihovu vremensku skalu, kao i modeliranje situacija koje nisu dostupne u stvarnim eksperimentima.

Još jedna pozitivna stvar je da kompjuter pruža jedinstvenu, koja nije implementirana u stvarnom fizičkom eksperimentu, mogućnost vizualizacije ne stvarnog prirodnog fenomena, već njegovog pojednostavljenog teorijskog modela, koji vam omogućava da brzo i efikasno pronađete glavne fizičke obrasce posmatranog. fenomen. Pored toga, student može posmatrati konstrukciju odgovarajućih grafičkih zavisnosti istovremeno sa tokom eksperimenta. Grafički način prikaza rezultata simulacije olakšava studentima da asimiliraju velike količine primljenih informacija. Takvi modeli su od posebne vrijednosti, jer studenti po pravilu imaju značajne poteškoće u konstruiranju i čitanju grafova.

Takođe je potrebno uzeti u obzir da sve procese, pojave, istorijske eksperimente u fizici učenik ne može zamisliti bez pomoći virtuelnih modela (npr. Carnotov ciklus, modulacija i demodulacija, Michelsonov eksperiment o mjerenju brzine svjetlo, Rutherfordov eksperiment, itd.). Interaktivni modeli omogućavaju studentu da vidi procese u pojednostavljenom obliku, da zamisli instalacijske šeme, da napravi eksperimente koji su općenito nemogući u stvarnom životu, na primjer, upravljanje radom nuklearnog reaktora.

Danas već postoji niz pedagoških softverskih alata (PPS), u ovom ili onom obliku koji sadrže interaktivne modele u fizici. Nažalost, nijedan od njih nije direktno usmjeren na školsku primjenu. Neki modeli su preopterećeni mogućnošću promjene parametara zbog fokusa na primjenu na univerzitetima, u drugim programima interaktivni model je samo element koji ilustruje glavni materijal. Pored toga, modeli su rasuti po različitim JPP. Na primjer, "Physics in Pictures" kompanije "Physicon", kao najoptimalniji za izvođenje frontalnog kompjuterskog eksperimenta, izgrađen je na zastarjelim platformama i nema podršku za korištenje u lokalnim mrežama. Ostalo nastavno osoblje, kao što je „Otvorena fizika“ iste kompanije, sadrži uz modele ogroman niz informativnih materijala koji se ne mogu isključiti za vrijeme rada na času. Sve to uvelike otežava izbor i korištenje kompjuterskih modela pri izvođenju nastave fizike u srednjoj školi.

Glavna stvar je da je za efikasnu primenu kompjuterskog eksperimenta potreban nastavni kadar, posebno orijentisan za upotrebu u srednjoj školi. U posljednje vrijeme postoji trend stvaranja specijalizovanog nastavnog osoblja za školu u okviru federalnih projekata, poput takmičenja za programere obrazovnog softvera koje održava Nacionalna fondacija za obuku. Možda ćemo u narednim godinama vidjeti nastavno osoblje koje će sveobuhvatno podržavati kompjuterski eksperiment u srednjoškolskom kursu fizike. Sve te trenutke pokušao sam da otkrijem u svom radu.

VI. Glossary.

Eksperimentiraj je senzorno-objektivna aktivnost u nauci.

fizički eksperiment- ovo je posmatranje i analiza proučavanih pojava pod određenim uslovima, omogućavajući vam da pratite tok fenomena i ponovo ga kreirate svaki put pod određenim uslovima.

Demonstracija- Ovo je fizički eksperiment, koji predstavlja fizičke pojave, procese, obrasce, uočene vizuelno.

Frontalni laboratorijski rad- vrsta praktičnog rada koji se izvodi u toku izučavanog programskog materijala, kada svi učenici u razredu istovremeno izvode istu vrstu eksperimenta koristeći istu opremu.

Fizička radionica- praktični rad koji studenti izvode na kraju prethodnih sekcija predmeta (ili na kraju godine), na sofisticiranijoj opremi, sa većim stepenom samostalnosti nego u frontalnom laboratorijskom radu.

Kućni eksperimentalni rad- najjednostavniji samostalni eksperiment koji učenici izvode kod kuće, van škole, bez direktnog vođstva nastavnika.

Eksperimentalni zadaci- zadaci u kojima eksperiment služi kao sredstvo za određivanje nekih početnih veličina potrebnih za rješenje; daje odgovor na pitanje postavljeno u njemu ili je sredstvo za provjeru proračuna napravljenih prema uvjetu.

VII. Bibliografija:

1. Bashmakov L.I., S.N. Pozdnyakov, N.A. Reznik "Okruženje za učenje informacija", Sankt Peterburg: "Light", str.121, 1997.

2 Belostotsky P.I., G.Yu. Maksimova, N.N. Gomulina "Kompjuterske tehnologije: moderna lekcija iz fizike i astronomije". List "Fizika" br. 20, str. 3, 1999.

3. Burov V.A. "Demonstracioni eksperiment iz fizike u srednjoj školi". Moskovsko prosvjetljenje 1979

4. Butikov E.I. Osnove klasične dinamike i kompjuterske simulacije. Materijali 7. naučno-metodološke konferencije, Akademska gimnazija, Sankt Peterburg - Stari Peterhof, str. 47, 1998.

5. Vinnitsky Yu.A., G.M. Nurmukhamedov "Kompjuterski eksperiment u toku fizike u srednjoj školi." Časopis "Fizika u školi" br. 6, str. 42, 2006.

6. Golelov A.A. Koncepti savremene prirodne nauke: udžbenik. Radionica. - M.: Humanitarno-izdavački centar VLADOS, 1998

7. Kavtrev A.F. "Metode upotrebe kompjuterskih modela u nastavi fizike". Peta međunarodna konferencija "Fizika u sistemu savremenog obrazovanja" (FSSO-99), apstrakti, tom 3, St. Petersburg: "Izdavačka kuća Ruskog državnog pedagoškog univerziteta po imenu A. I. Herzen", str. 98-99, 1999.

8. Kavtrev A.F. "Kompjuterski modeli u školskom kursu fizike". Časopis „Kompjuterski alati u obrazovanju“, Sankt Peterburg: „Informatizacija obrazovanja“, 12, str. 41-47, 1998.

9. Teorija i metode nastave fizike u školi. Opća pitanja. Uredio S.E. Kameneykogo, N.S. Purysheva. M: "Akademija", 2000

10. Trofimova T.I. "Kurs fizike", ur. "Viša škola", M., 1999

11. Chirtsov A.S. Informacione tehnologije u nastavi fizike. Časopis „Kompjuterski alati u obrazovanju“, Sankt Peterburg: „Informatizacija obrazovanja“, 12, str. Z, 1999.

Aplikacija br. 1

Klasifikacija fizičkog eksperimenta

Aplikacija №2

Rezultati ankete studenata.

Među učenicima 5, 6 a, 7 - 11 razreda sprovedena je anketa na sledeća pitanja:

Kakvu ulogu za vas ima eksperiment u proučavanju fizike?

Program ima 107 modela koji se mogu koristiti za objašnjavanje novog materijala i rješavanje eksperimentalnih problema. Želim dati nekoliko primjera koje koristim u svojim lekcijama.

Fragment lekcije „Nuklearne reakcije. Nuklearna fisija.

Svrha: formirati koncepte nuklearne reakcije, pokazati njihovu raznolikost. Razvijte razumijevanje suštine ovih procesa.

Kompjuter se koristi prilikom objašnjavanja novog materijala za vizuelniju demonstraciju procesa koji se proučavaju, omogućava vam brzu promjenu uvjeta reakcije, omogućava povratak na prethodne uvjete.


Ovaj model pokazuje

razne vrste nuklearnih transformacija.

Nuklearne transformacije nastaju kao rezultat

procesi radioaktivnog raspada jezgara, i

zbog nuklearnih reakcija, popraćeno

fisija ili fuzija jezgara.

Promjene koje se dešavaju u jezgrima mogu se raščlaniti

u tri grupe:

1. promjena jednog od nukleona u jezgru;

   restrukturiranje unutrašnje strukture jezgra;

   preuređenje nukleona iz jednog jezgra u drugo.

Prva grupa uključuje različite vrste beta raspada, kada se jedan od neutrona jezgra pretvara u proton ili obrnuto. Prvi (češći) tip beta raspada javlja se emisijom elektrona i elektronskog antineutrina. Drugi tip beta raspada nastaje ili emitovanjem pozitrona i elektronskog neutrina, ili hvatanjem elektrona i emitovanjem elektronskog neutrina (elektron se hvata iz jedne od elektronskih ljuski najbliže jezgru). Imajte na umu da se u slobodnom stanju proton ne može raspasti na neutron, pozitron i elektronski neutrino - to zahtijeva dodatnu energiju koju prima od jezgra. Ukupna energija jezgra se, međutim, smanjuje kada se proton pretvori u neutron u procesu beta raspada. To je zbog smanjenja energije Kulonove odbijanja između protona jezgra (kojih je manje).

Druga grupa bi trebala uključivati ​​gama raspad, u kojem jezgro, prvobitno u pobuđenom stanju, izbacuje višak energije, emitujući gama kvant. Treća grupa uključuje alfa raspad (emisija alfa čestice iz originalnog jezgra - jezgra atoma helija, koja se sastoji od dva protona i dva neutrona), nuklearnu fisiju (apsorpciju neutrona jezgrom nakon čega slijedi raspad na dva upaljača jezgra i emisija nekoliko neutrona) i nuklearna sinteza (kada se kao rezultat sudara dva laka jezgra formira teže jezgro i eventualno ostaju laki fragmenti ili pojedinačni protoni ili neutroni).

Imajte na umu da tokom alfa raspada, jezgro doživljava trzaj i primjetno se pomiče u smjeru suprotnom od smjera emisije alfa čestica. Istovremeno, trzaj tokom beta raspada je mnogo manji i uopšte nije primetan na našem modelu. To je zbog činjenice da je masa elektrona hiljade (pa čak i stotine hiljada puta - za teške atome) manja od mase jezgra.

Fragment lekcije "Nuklearni reaktor"

Svrha: formirati ideje o strukturi nuklearnog reaktora, demonstrirati njegov rad pomoću kompjutera.


Računar vam omogućava da promijenite uslove

reakcije u reaktoru. Uklanjanje natpisa

možete testirati znanje učenika o strukturi

reaktor, pokažite uslove pod kojima

moguća je eksplozija.

Nuklearni reaktor je uređaj

dizajniran za pretvaranje energije

atomsko jezgro u električnu energiju.

Jezgro reaktora sadrži radioaktivne tvari

supstance (obično uranijum ili plutonijum).

Energija koja se oslobađa zbog a - raspada ovih

atoma, zagrijava vodu. Nastala vodena para juri u parnu turbinu; Dok se rotira, u generatoru se stvara električna struja. Topla voda, nakon odgovarajućeg čišćenja, sipa se u obližnji ribnjak; odatle u reaktor ulazi hladna voda. Posebno zatvoreno kućište štiti okolinu od smrtonosnog zračenja.

Specijalne grafitne šipke apsorbuju brze neutrone. Uz njihovu pomoć možete kontrolirati tok reakcije. Pritisnite dugme "Podigni" (ovo se može uraditi samo ako su uključene pumpe koje pumpaju hladnu vodu u reaktor) i uključite "Procesni uslovi". Nakon što se štapovi podignu, počet će nuklearna reakcija. Temperatura T unutar reaktora će porasti na 300°C, a voda će uskoro početi ključati. Gledajući ampermetar u desnom uglu ekrana, možete biti sigurni da je reaktor počeo proizvoditi električnu energiju. Guranjem šipki unazad, možete zaustaviti lančanu reakciju.

Aplikacija br. 4

Upotreba računara u izvođenju laboratorijskih i fizičkih vežbi.

Postoje 4 CD-a sa razradom od 72 laboratorijska rada koji olakšavaju rad nastavnika, čine nastavu zanimljivijom i modernijom. Ovi razvoji se mogu koristiti prilikom izvođenja fizičke radionice, jer. neki od njih su van okvira nastavnog plana i programa. Evo nekoliko primjera. Naziv, namjena, oprema, izvođenje radova korak po korak - sve se to projektuje na ekran pomoću računara.


Laboratorijski rad: "Istraživanje izobarnog procesa."

Svrha: eksperimentalno utvrditi odnos između volumena i

temperatura gasa određene mase u različitim

države.

Oprema: tacna, cijev - rezervoar sa dvije slavine,

termometar, kalorimetar, mjerna traka.

Predmet proučavanja je vazduh u cevi -

tank. U početnom stanju, njegov volumen je određen

dužina unutrašnje šupljine cijevi. Cev je postavljena kalem po kalem u kalorimetar, gornji ventil je otvoren. U kalorimetar se sipa voda 55 0 - 60 0 C. Uočava se stvaranje mehurića. Oni će se formirati sve dok se temperatura vode i vazduha u cevi ne izjednače. Temperatura se mjeri laboratorijskim termometrom. Vazduh se u drugo stanje prebacuje ulivanjem hladne vode u kalorimetar. Nakon uspostavljanja termičke ravnoteže, mjeri se temperatura vode. Volumen u drugom stanju mjeri se njegovom dužinom u cijevi (prvobitna dužina minus dužina ulazne vode).

Poznavajući parametre zraka u dva stanja, uspostavlja se veza između promjene njegove zapremine i promjene temperature pri konstantnom pritisku.

Lekcija - radionica: „Mjerenje koeficijenta površinskog napona.

Svrha: razraditi jednu od metoda za određivanje koeficijenta površinskog napona.

Oprema: vaga, poslužavnik, čaša, kapaljka sa vodom.

Predmet istraživanja je voda. Vaga je dovedena u radni položaj, izbalansirana. Koriste se za određivanje mase stakla. Otprilike 60 - 70 kapi vode kapne iz pepeljare u čašu. Odredite masu čaše vode. Razlika mase se koristi za određivanje mase vode u čaši. Znajući broj kapi, možete odrediti masu jedne kapi. Prečnik otvora za kapaljku je naznačen na njegovoj kapsuli. Formula izračunava koeficijent površinskog napona vode. Uporedite dobijeni rezultat sa tabelarnom vrednošću.

Za jake studente možete ponuditi provođenje dodatnih eksperimenata s biljnim uljem.