Mida tähendab arvutikatse. Arvuti eksperiment. Simulatsiooni tulemuste analüüsimine Uutele disainilahendustele elu andmiseks, uute tehniliste lahenduste toomiseks tootmisse või uute ideede katsetamiseks on vaja katsetamist. Katse
| Tunni planeerimine õppeaastaks | Modelleerimise põhietapid
2. õppetund
Modelleerimise põhietapid
 |
 |
|
Seda teemat uurides saate teada:
Mis on modelleerimine;
- mis võib olla modelleerimise prototüübiks;
- milline on modelleerimise koht inimtegevuses;
- millised on modelleerimise peamised etapid;
- mis on arvutimudel;
Mis on arvutikatse.
arvutikatse
Uutele disainiarendustele elu andmiseks, uute tehniliste lahenduste toomiseks tootmisse või uute ideede katsetamiseks on vaja katset. Katse on katse, mis viiakse läbi objekti või mudeliga. See seisneb teatud toimingute sooritamises ja selle kindlaksmääramises, kuidas eksperimentaalne valim neile toimingutele reageerib.
Koolis teete katseid bioloogia, keemia, füüsika, geograafia tundides.
Uute tootenäidiste katsetamisel ettevõtetes tehakse katseid. Tavaliselt kasutatakse selleks spetsiaalselt loodud seadistust, mis võimaldab teha katset laboritingimustes või tehakse reaalse toote endaga kõikvõimalikke katseid (täismahus katse). Näiteks seadme või sõlme tööomaduste uurimiseks asetatakse see termostaadi, külmutatakse spetsiaalsetes kambrites, testitakse vibratsioonistenditel, kukutatakse maha jne. Hea, kui tegemist on uue kella või tolmuimejaga - kaotus hävitamise ajal ei ole suur. Mis siis, kui see on lennuk või rakett?
Laboratoorsed ja täismahus katsed nõuavad suuri materjalikulusid ja aega, kuid nende tähtsus on sellegipoolest väga suur.
Arvutitehnoloogia arenguga on ilmunud uus ainulaadne uurimismeetod - arvutikatse. Paljudel juhtudel on arvutisimulatsiooniuuringud aidanud katseproove ja katsestendid, mõnikord isegi asendada. Arvutikatse läbiviimise etapp sisaldab kahte etappi: katseplaani koostamine ja uuringu läbiviimine.
Katseplaan
Katseplaan peaks selgelt kajastama mudeliga töötamise järjekorda. Sellise plaani esimene samm on alati mudeli testimine.
Testimine on konstrueeritud mudeli õigsuse kontrollimise protsess.
Test – lähteandmete kogum, mis võimaldab kindlaks teha mudeli ehituse õigsuse.
Saadud modelleerimistulemuste õigsuses veendumiseks on vaja: ♦ kontrollida mudeli koostamise väljatöötatud algoritmi; ♦ veenduge, et konstrueeritud mudel kajastaks õigesti originaali omadusi, mida simulatsioonis arvesse võeti.
Mudeli koostamise algoritmi õigsuse kontrollimiseks kasutatakse lähteandmete testkomplekti, mille lõpptulemus on eelnevalt teada või muul viisil ette määratud.
Näiteks kui kasutate modelleerimisel arvutusvalemeid, peate lähteandmete jaoks valima mitu valikut ja arvutama need "käsitsi". Need on testelemendid. Kui mudel on üles ehitatud, siis testitakse samade sisenditega ja võrreldakse simulatsiooni tulemusi arvutustega saadud järeldustega. Kui tulemused ühtivad, siis on algoritm õigesti välja töötatud, kui mitte, siis tuleb otsida ja kõrvaldada nende lahknevuse põhjus. Testiandmed ei pruugi tegelikku olukorda üldse kajastada ega sisaldada semantilist sisu. Testimise käigus saadud tulemused võivad aga panna mõtlema algse teabe või märgimudeli muutmisele, eelkõige selle selles osas, kus on kirjas semantiline sisu.
Veendumaks, et konstrueeritud mudel peegeldab originaali omadusi, mida simulatsioonis arvesse võeti, on vaja valida reaalsete lähteandmetega testnäide.
Uuringute läbiviimine
Pärast testimist, kui olete konstrueeritud mudeli õigsuses kindel, võite jätkata otse uuringuga.
Plaan peaks sisaldama katset või katsete seeriat, mis vastavad simulatsiooni eesmärkidele. Iga katsega peab kaasnema arusaamine tulemustest, mis on aluseks modelleerimise tulemuste analüüsimisel ja otsuste tegemisel.
Arvutikatse ettevalmistamise ja läbiviimise skeem on näidatud joonisel 11.7.
Riis. 11.7. Arvutikatse skeem
Simulatsioonitulemuste analüüs
Modelleerimise lõppeesmärk on teha otsus, mis tuleks välja töötada simulatsioonitulemuste igakülgse analüüsi põhjal. See etapp on otsustav – kas jätkate õppimist või lõpetate. Joonis 11.2 näitab, et tulemuste analüüsi faas ei saa eksisteerida iseseisvalt. Saadud järeldused aitavad sageli kaasa täiendavale katseseeriale ja mõnikord ka probleemi muutumisele.
Testide ja katsete tulemused on lahenduse väljatöötamise aluseks. Kui tulemused ei vasta ülesande eesmärkidele, tähendab see, et eelmistes etappides tehti vigu. See võib olla kas probleemi ebaõige püstitamine või infomudeli liialt lihtsustatud konstrueerimine või ebaõnnestunud modelleerimismeetodi või -keskkonna valik või tehnoloogiliste meetodite rikkumine mudeli koostamisel. Kui sellised vead tuvastatakse, tuleb mudelit parandada, st naasta ühte eelmistest etappidest. Protsessi korratakse seni, kuni katse tulemused vastavad simulatsiooni eesmärkidele.
Peaasi on meeles pidada, et tuvastatud viga on ka tulemus. Nagu vanasõna ütleb, õpitakse oma vigadest. Sellest kirjutas ka suur vene luuletaja A. S. Puškin:
Oh, kui palju imelisi avastusi meil on
Valmistage ette valgustusvaim
Ja kogemus, raskete vigade poeg,
Ja geenius, paradokside sõber,
Ja juhus, jumal on leiutaja...
Kontrollküsimused ja ülesanded
1. Millised on modelleerimise probleemiavalduse kaks peamist tüüpi.
2. G. Osteri tuntud "Probleemiraamatus" on järgmine probleem:
Väsimatult töötav kuri nõid muudab 30 printsessi röövikuteks päevas. Mitu päeva kulub tal aega, et muuta 810 printsessi röövikuteks? Mitu printsessi tuleks päevas röövikuteks muuta, et töö 15 päevaga tehtud saaks?
Millise küsimuse saab omistada tüübile "mis juhtub, kui ..." ja milline - "kuidas teha, et ..."?
3. Loetlege modellinduse tuntuimad eesmärgid.
4. Vormistage mänguline probleem G. Osteri "Probleemiraamatust":
Kahest üksteisest 27 km kaugusel asuvast putkast hüppasid korraga välja kaks jõhkrat koera. Esimene töötab kiirusega 4 km / h ja teine - 5 km / h.
Kui kaua võitlus algab?
5.
Nimetage võimalikult palju "kingapaari" objekti omadusi. Koostage objekti teabemudel erinevatel eesmärkidel:
■ matkajalatsite valik;
■ sobiva kingakarbi valik;
■ kingahoolduskreemi ostmine.
6. Millised teismelise omadused on elukutse valiku soovituse jaoks olulised?
7. Miks kasutatakse arvutit simulatsioonis laialdaselt?
8. Nimetage teile teadaolevad arvutimodelleerimise tööriistad.
9. Mis on arvutikatse? Too näide.
10. Mis on mudeli testimine?
11. Milliseid vigu modelleerimisprotsessis ilmneb? Mida tuleks teha, kui avastatakse viga?
12. Mis on simulatsioonitulemuste analüüs? Milliseid järeldusi tavaliselt tehakse?
Ülaltoodud määratluses on terminil "katse" kahekordne tähendus. Ühelt poolt uuritakse nii arvutikatses kui ka reaalses katses süsteemi reaktsioone teatud parameetrite muutustele või välismõjudele. Sageli kasutatakse parameetritena temperatuuri, tihedust, koostist. Ja mõju realiseeritakse enamasti mehaaniliste, elektriliste või magnetväljade kaudu. Ainus erinevus seisneb selles, et eksperimenteerija tegeleb reaalse süsteemiga, arvutikatses aga reaalse objekti matemaatilise mudeli käitumist. Teisest küljest võimaldab täpselt määratletud mudelite jaoks täpsete tulemuste saamise võimalus kasutada arvutikatset sõltumatu teabeallikana, et testida analüütiliste teooriate prognoose ja seetõttu mängivad simulatsiooni tulemused selles rollis katseandmetega sama standardi roll.
Kõigest öeldust on näha, et arvutieksperimendi seadistamisel on võimalik kaks väga erinevat lähenemist, mis tuleneb lahendatava probleemi olemusest ja määrab seega mudeli kirjelduse valiku.
Esiteks võivad MD- või MC-meetodit kasutavad arvutused taotleda puhtalt utilitaarseid eesmärke, mis on seotud konkreetse reaalse süsteemi omaduste ennustamisega ja nende võrdlemisega füüsilise katsega. Sel juhul saab teha huvitavaid ennustusi ja teha uuringuid ekstreemsetes tingimustes, näiteks ülikõrge rõhu või temperatuuri korral, kui reaalne katse on erinevatel põhjustel võimatu või nõuab liiga suuri materjalikulusid. Arvutisimulatsioon on sageli ainus viis keeruka molekulaarsüsteemi käitumise kohta kõige üksikasjalikuma ("mikroskoopilise") teabe saamiseks. Seda näitasid eriti selgelt dünaamilist tüüpi numbrilised katsed erinevate biosüsteemidega: natiivses olekus globulaarsed valgud, DNA ja RNA fragmendid. , lipiidmembraanid. Saadud andmed tingisid mitmel juhul vajaduse nende objektide struktuuri ja toimimise kohta varem eksisteerinud ettekujutusi üle vaadata või oluliselt muuta. Samas tuleb meeles pidada, et kuna sellistes arvutustes kasutatakse erinevat tüüpi valents- ja mittevalentspotentsiaale, mis aatomite tegelikele vastastikmõjudele vaid ligikaudsed, määrab see asjaolu lõppkokkuvõttes mudeli ja tegelikkuse vastavuse määra. . Esialgu viiakse läbi pöördülesande lahendamine, mil potentsiaalid kalibreeritakse olemasolevate katseandmete järgi ja alles seejärel kasutatakse neid potentsiaale süsteemi kohta täpsema informatsiooni saamiseks. Mõnikord võib aatomitevahelise interaktsiooni parameetrid põhimõtteliselt leida lihtsamate mudelühendite jaoks tehtud kvantkeemilistest arvutustest. MD või MC meetoditega modelleerimisel käsitletakse molekuli mitte kui elektronide ja tuumade kogumit, järgides kvantmehaanika seadusi, vaid kui seotud klassikaliste osakeste - aatomite süsteemi. Sellist mudelit nimetatakse molekuli mehaaniline mudel .
Teise arvutikatse loomise lähenemisviisi eesmärk võib olla uuritava süsteemi üldiste (universaalsete või mudelite muutumatute) käitumismustrite mõistmine, st mustrite mõistmine, mille määravad ainult antud klassi kõige tüüpilisemad tunnused. objektide, kuid mitte ühe ühendi keemilise struktuuri üksikasjade järgi. See tähendab, et antud juhul on arvutikatse eesmärk funktsionaalsete seoste loomine, mitte arvuliste parameetrite arvutamine. See ideoloogia on kõige selgemalt olemas polümeeride skaleerimise teoorias. Selle lähenemise seisukohalt toimib arvutimodelleerimine kui teoreetiline tööriist, mis võimaldab ennekõike kontrollida teooria olemasolevate analüüsimeetodite järeldusi või täiendada nende ennustusi. See analüütilise teooria ja arvutikatse vaheline interaktsioon võib olla väga viljakas, kui mõlemal lähenemisviisil õnnestub kasutada identseid mudeleid. Kõige markantsem näide sellistest polümeeri molekulide üldistatud mudelitest on nn võre mudel . Selle põhjal on tehtud palju teoreetilisi konstruktsioone, mis on seotud eelkõige polümeeride klassikalise ja mõnes mõttes ka põhiprobleemi lahendamisega polümeeride füüsikalis-keemia massilise interaktsiooni mõju kohta konformatsioonile ja vastavalt ka painduva polümeeri ahela omadused. Hulgiinteraktsiooni all mõistetakse tavaliselt lühiajalisi tõukejõude, mis tekivad ahelast kaugemal olevate üksuste vahel, kui nad lähenevad üksteisele ruumis makromolekuli juhusliku painde tõttu. Võremudelis käsitletakse reaalset ahelat kui katkenud trajektoori, mis läbib teatud tüüpi regulaarvõre sõlmpunkte: kuup-, tetraeedriline jne. Hõivatud võre sõlmed vastavad polümeeriühikutele (monomeeridele) ja neid ühendavatele segmentidele. vastavad keemilistele sidemetele makromolekuli skeletis. Trajektoori iselõikumise keeld (või teisisõnu kahe või enama monomeeri samaaegse sisenemise võimatus ühte võrepiirkonda) modelleerib mahulisi interaktsioone (joonis 1). See tähendab, et kui näiteks MC-meetodi kasutamisel ja juhuslikult valitud lingi nihutamisel satub see juba hõivatud sõlme, siis selline uus konformatsioon jäetakse kõrvale ja seda ei võeta enam arvesse huvipakkuvad süsteemiparameetrid. Erinevad ahelate paigutused võrel vastavad polümeeri ahela konformatsioonidele. Nende järgi keskmistatakse vajalikud karakteristikud, näiteks keti otste vaheline kaugus R.
Sellise mudeli uurimine võimaldab mõista, kuidas mahu interaktsioonid mõjutavad ruutkeskmise väärtuse sõltuvust
Võremudelite modifikatsioone on erinevaid, näiteks selliseid, mille puhul lülidevaheliste sidemete pikkused ei oma kindlaid väärtusi, vaid võivad muutuda teatud intervalliga, mis tagab vaid ahela eneseületuste keelamise, nii on laialt levinud kasutatud mudel "kõikuvate võlakirjadega" on korraldatud. Kõigil võremudelitel on aga ühine joon, et nad on diskreetne, see tähendab, et sellise süsteemi võimalike konformatsioonide arv on alati lõplik (kuigi see võib olla astronoomiline isegi suhteliselt väikese ahela lülide arvu korral). Kõik diskreetsed mudelid on väga kõrge arvutusliku efektiivsusega, kuid reeglina saab neid uurida ainult Monte Carlo meetodil.
Mõnel juhul kasutage pidev polümeeride üldistatud mudelid, mis on võimelised konformatsiooni pidevalt muutma. Lihtsaim näide on kett, mis koosneb antud arvust N jäikade või elastsete lülidega järjestikku ühendatud tahked kuulid. Selliseid süsteeme saab uurida nii Monte Carlo meetodi kui ka molekulaardünaamika meetodi abil.
Katse
Katse(alates lat. eksperimentum- test, kogemus) teaduslikul meetodil - meetod teatud nähtuse uurimiseks kontrollitud tingimustes. See erineb vaatlusest uuritava objektiga aktiivse suhtlemise poolest. Tavaliselt viiakse eksperiment läbi teadusliku uuringu osana ja selle eesmärk on kontrollida hüpoteesi, tuvastada nähtuste vahelisi põhjuslikke seoseid. Eksperiment on teadmiste empiirilise lähenemise nurgakivi. Popperi kriteerium seab teadusliku ja pseudoteadusliku teooria peamise erinevusena välja võimaluse püstitada eksperiment. Eksperiment on uurimismeetod, mida korratakse kirjeldatud tingimustes piiramatu arv kordi ja mis annab identse tulemuse.
Katsemudelid
Eksperimendi mudeleid on mitu: Veatu eksperiment – eksperimentaalpsühholoogide poolt standardina kasutatav katsemudel, mis pole praktikas teostatav. Selle termini tõi eksperimentaalpsühholoogiasse tuntud raamatu „Psühholoogilise katse alused” autor Robert Gottsdanker, kes uskus, et sellise mudeli kasutamine võrdluseks toob kaasa eksperimentaalsete meetodite tõhusama täiustamise ja võimalike vead psühholoogilise eksperimendi planeerimisel ja läbiviimisel.
Juhuslik katse (random test, random experience) on vastava reaalse eksperimendi matemaatiline mudel, mille tulemust ei ole võimalik täpselt ennustada. Matemaatiline mudel peab vastama nõuetele: see peab olema adekvaatne ja adekvaatselt kirjeldama katset; vaadeldava matemaatilise mudeli raames vaadeldavate tulemuste kogum tuleks kindlaks määrata rangelt määratletud fikseeritud lähteandmetega, mida kirjeldatakse matemaatilise mudeli raames; peaks olema põhimõtteline võimalus teha juhusliku tulemusega eksperiment suvaliselt mitu korda muutumatute sisendandmetega; nõue tuleb tõestada või matemaatilise mudeli raames defineeritud mis tahes vaadeldava tulemuse suhtelise sageduse stohhastilise stabiilsuse hüpotees tuleb a priori aktsepteerida.
Katset ei rakendata alati nii, nagu ette nähtud, seega leiutati matemaatiline võrrand katse rakendamise suhtelise sageduse jaoks:
Olgu mõni reaalne eksperiment ja A tähistab selle katse raames vaadeldud tulemust. Olgu siis n katset, milles saab tulemust A realiseerida või mitte. Ja olgu k vaadeldava tulemuse A realisatsioonide arv n katses, eeldades, et sooritatud katsed on sõltumatud.
Katsete tüübid
füüsiline eksperiment
füüsiline eksperiment- looduse tundmise viis, mis seisneb loodusnähtuste uurimises spetsiaalselt loodud tingimustes. Erinevalt teoreetilisest füüsikast, mis uurib looduse matemaatilisi mudeleid, on füüsiline eksperiment loodud looduse enda uurimiseks.
Just mittenõustumine füüsikalise eksperimendi tulemusega on füüsikalise teooria ekslikkuse või täpsemalt öeldes teooria rakendamatuse kriteeriumiks meid ümbritseva maailma suhtes. Vastupidine väide ei vasta tõele: eksperimendiga nõustumine ei saa olla tõestuseks teooria õigsusest (rakendatavusest). See tähendab, et füüsikalise teooria elujõulisuse põhikriteerium on katse abil kontrollimine.
Ideaalis peaks eksperimentaalne füüsika andma ainult kirjeldus katsetulemused, ilma igasuguse tõlgendusi. Praktikas pole see aga saavutatav. Enam-vähem keeruka füüsilise katse tulemuste tõlgendamine tugineb paratamatult tõsiasjale, et meil on arusaam sellest, kuidas kõik eksperimentaalse seadistuse elemendid käituvad. Selline arusaam ei saa omakorda tugineda ühelegi teooriale.
arvutikatse
Arvuti (numbriline) eksperiment on arvutis uuritava objekti matemaatilise mudeli katse, mis seisneb selles, et mudeli mõne parameetri järgi arvutatakse selle teised parameetrid ja selle põhjal tehakse järeldused. joonistatud matemaatilise mudeliga kirjeldatud objekti omaduste kohta. Seda tüüpi katset saab eksperimendile omistada vaid tinglikult, sest see ei kajasta loodusnähtusi, vaid on vaid inimese loodud matemaatilise mudeli numbriline teostus. Tõepoolest, mati ebakorrektsuse korral. mudel – selle numbriline lahendus võib füüsilisest eksperimendist rangelt erineda.
Psühholoogiline eksperiment
Psühholoogiline eksperiment on katse, mis viiakse läbi eritingimustes uute teaduslike teadmiste saamiseks uuritava sihipärase sekkumise kaudu uuritava ellu.
mõtteeksperiment
Mõtteeksperiment filosoofias, füüsikas ja mõnes muus teadmisvaldkonnas on kognitiivse tegevuse liik, mille käigus taastoodetakse kujutluses reaalse eksperimendi struktuur. Reeglina viiakse mõtteeksperiment läbi teatud mudeli (teooria) raames, et kontrollida selle järjepidevust. Mõtteeksperimendi läbiviimisel ilmnevad vastuolud mudeli sisemistes postulaatides või nende kokkusobimatus väliste (selle mudeliga seoses) põhimõtetega, mida peetakse tingimusteta tõeks (näiteks energia jäävuse seadusega, põhjuslikkuse printsiibiga jne). .) võib selguda.
Kriitiline eksperiment
Kriitiline eksperiment on eksperiment, mille tulemus määrab ühemõtteliselt, kas konkreetne teooria või hüpotees on õige. See katse peaks andma ennustatud tulemuse, mida ei saa tuletada teistest üldtunnustatud hüpoteesidest ja teooriatest.
Kirjandus
- Vizgin V. P. Hermeetika, eksperiment, ime: kaasaegse teaduse tekke kolm aspekti // Teaduse filosoofiline ja religioosne päritolu. M., 1997. S.88-141.
Lingid
Wikimedia sihtasutus. 2010 .
Sünonüümid:Vaadake, mis on "Katse" teistes sõnaraamatutes:
- (ladina keelest experimentum test, kogemus), tunnetusmeetod, mille abil kontrollitud ja kontrollitud tingimustes uuritakse reaalsuse nähtusi. E. viiakse läbi teooria põhjal, mis määrab probleemide sõnastamise ja selle tõlgendamise ... ... Filosoofiline entsüklopeedia
katse- Inimesele omast vabast tahtest tehtud pakkumine elada, kogeda, tunda end tema jaoks asjakohasena või teha teadlikku eksperimenti, luues teraapia käigus (eeskätt sümboolsel kujul) tema jaoks vastuolulise või kahtlase olukorra. Lühidalt mõistlik...... Suur psühholoogiline entsüklopeedia
Keegi ei usu hüpoteesi, välja arvatud see, kes selle esitas, kuid kõik usuvad katsesse, välja arvatud see, kes selle läbi viis. Ükski eksperimenteerimine ei saa teooriat tõestada; aga selle ümberlükkamiseks piisab ühest eksperimendist... Aforismide koondentsüklopeedia
Katse- (ladina keeles experimentum - son, baykau, tәzhіribe) - nәrseler (objectiler) mehed құbylystardy baқylanylatyn zhane baskarylatyn zhagdaylarda zertteytіn empiriyalyқ tanym adisi. Katse adіs retіnde Zhana zamanda payda boldy (G.Galilei). Onyni filosoofia ... Filosoofiline terminderdin sozdigі
- (lat.). Esimene kogemus; kõike seda, mida loodusteadlane kasutab selleks, et sundida loodusjõude teatud tingimustel tegutsema, põhjustades justkui kunstlikult selles kohatud nähtusi. Vene keeles sisalduvate võõrsõnade sõnastik ... ... Vene keele võõrsõnade sõnastik
Vaata kogemusi ... Vene sünonüümide ja tähenduselt sarnaste väljendite sõnastik. all. toim. N. Abramova, M.: Vene sõnaraamatud, 1999. katse, test, kogemus, test; uurimine, kontrollimine, katse Vene sünonüümide sõnastik ... Sünonüümide sõnastik
EKSPERIMENT, eksperiment, abikaasa. (lat. experimentum) (raamat). Teaduslikult esitatud kogemus. Keemiline eksperiment. Füüsiline eksperiment. Tehke eksperiment. || Üldiselt kogemus, katse. Õppetöö ei luba riskantseid eksperimente ... ... Ušakovi seletav sõnaraamat
Katse- Eksperiment ♦ Eksperimenteerimine Aktiivne, tahtlik kogemus; soov mitte niivõrd kuulda tegelikkust (kogemust) ja isegi mitte niivõrd kuulata seda (vaatlus), vaid püüda talle küsimusi esitada. Seal on eriline kontseptsioon ...... Sponville'i filosoofiline sõnaraamat
Vaata Uurimiskatset, Kohtuekspertiisi... Õigussõnaraamat
- (ladina keelest experimentum test, kogemus), tunnetusmeetod, mille abil uuritakse looduse ja ühiskonna nähtusi kontrollitud ja kontrollitud tingimustes. Tihti on katse põhiülesanne teooria hüpoteeside ja ennustuste kontrollimine (nii ... ... Kaasaegne entsüklopeedia
- (lat. eksperimentum test, kogemus) uurimine, majandusnähtuste ja protsesside uurimine nende taastootmise teel, modelleerimine tehis- või looduslikes tingimustes. Majanduskatsete võimalused on väga piiratud, kuna ... ... Majandussõnastik
Raamatud
- Eksperiment, Stanislav Vladimirovich Borzykh, See raamat pakub uue nurga alt pilgu sellele, mis meiega praegu toimub ja mis juhtus mõni aeg tagasi. Tegelikult oleme tunnistajaks kolossaalsele eksperimendile, ... Kategooria: Bioloogia Väljaandja:
LOENG
Teema: Arvutikatse. Simulatsioonitulemuste analüüs
Uutele disainiarendustele elu andmiseks, uute tehniliste lahenduste toomiseks tootmisse või uute ideede katsetamiseks on vaja katset. Katse on katse, mis viiakse läbi objekti või mudeliga. See seisneb teatud toimingute sooritamises ja selle kindlaksmääramises, kuidas eksperimentaalne valim neile toimingutele reageerib. Koolis teete katseid bioloogia, keemia, füüsika, geograafia tundides. Uute tootenäidiste katsetamisel ettevõtetes tehakse katseid. Tavaliselt kasutatakse selleks spetsiaalselt loodud seadistust, mis võimaldab teha katset laboritingimustes või tehakse reaalse toote endaga kõikvõimalikke katseid (täismahus katse). Näiteks seadme või sõlme tööomaduste uurimiseks asetatakse see termostaadi, külmutatakse spetsiaalsetes kambrites, katsetatakse vibratsioonistenditel, kukutatakse maha jne. Hea, kui tegemist on uue kella või tolmuimejaga – see pole nii suur kaotus hävitamisel. Ja kui lennuk või rakett? Laboratoorsed ja täismahus katsed nõuavad suuri materjalikulusid ja aega, kuid nende väärtus on sellegipoolest väga suur. Arvutitehnoloogia arenguga on ilmunud uus ainulaadne uurimismeetod - arvutikatse. Paljudel juhtudel on arvutimudelite uuringud aidanud ja mõnikord isegi asendanud katseproove ja katsestendid. Arvutikatse läbiviimise etapp sisaldab kahte etappi: katseplaani koostamine ja uuringu läbiviimine. Katseplaan Katseplaan peaks selgelt kajastama mudeliga töötamise järjekorda. Sellise plaani esimene punkt on alati mudeli testimine. Testimine - protsessikontrollidkorrektsusehitatudmudelid. Test - komplektesialgneandmeid, lubadesmääratledasuurepärane-alatushoonemudelid. Saadud simulatsioonitulemuste õigsuses veendumiseks on vaja:
- kontrollida väljatöötatud algoritmi mudeli ehitamiseks; veenduge, et konstrueeritud mudel kajastaks õigesti originaali omadusi, mida simulatsioonis arvesse võeti.
MUDELI TESTIMINE
EKSPERIMENT PLAAN
UURIMISE LÄBIVIIMINE
TULEMUSTE ANALÜÜS
Riis. 11.7. Arvutikatse skeem
Simulatsioonitulemuste analüüs
Modelleerimise lõppeesmärk on otsuse tegemine, mis tuleks välja töötada modelleerimise tulemuste tervikliku analüüsi põhjal. See etapp on otsustav – kas jätkate õppimist või lõpetate. Joonis 11.2 näitab, et tulemuste analüüsi etapp ei saa eksisteerida iseseisvalt. Saadud järeldused aitavad sageli kaasa täiendavale katseseeriale ja mõnikord ka ülesande muutmisele. Lahenduse väljatöötamise aluseks on testimise ja katsete tulemused. Kui tulemused ei vasta ülesande eesmärkidele, tähendab see, et eelmistes etappides tehti vigu. See võib olla kas probleemi vale püstitus või infomudeli liialt lihtsustatud konstrueerimine või ebaõnnestunud meetodi või modelleerimiskeskkonna valik või tehnoloogiliste meetodite rikkumine mudeli koostamisel. Kui selliseid vigu leitakse, siis mudeli reguleerimine, see tähendab naasmist ühe eelneva sammu juurde. Protsessi korratakse seni, kuni katse tulemused vastavad simulatsiooni eesmärkidele. Peaasi on meeles pidada, et tuvastatud viga on ka tulemus. Nagu vanasõna ütleb, õpitakse oma vigadest. Sellest kirjutas ka suur vene poeet A. S. Puškin: Oh, kui palju imelisi avastusi valmistab meile ette valgustatuse ja kogemuse vaim, raskete vigade poeg, geenius, paradokside sõber ja juhus, leiutaja jumal. ..
Kontrollküsimusedjaülesandeid
- Millised on probleemipüstituse modelleerimise kaks peamist tüüpi.
- G. Osteri tuntud "Probleemiraamatus" on järgmine probleem:
- Loetlege modellinduse tuntuimad eesmärgid. Vormistage mänguline probleem G. Osteri "Probleemiraamatust":
Info mõiste
DokumentMaailm meie ümber on väga mitmekesine ja koosneb tohutust hulgast omavahel seotud objektidest. Et leida oma koht elus juba varasest lapsepõlvest koos vanematega ja seejärel koos õpetajatega, õpite samm-sammult kõike seda mitmekesisust.
Tegevtoimetaja V. Zemskihh Toimetaja N. Fedorova Kunsttoimetaja R. Jatsko Küljendus T. Petrova Korrektorid M. Odinokova, M. Schukina bbk 65. 290-214
RaamatШ39 Organisatsioonikultuur ja juhtimine / Per. inglise keelest. toim. V. A. Spivak. - Peterburi: Peeter, 2002. - 336 lk: ill. - (sari "Juhtimise teooria ja praktika").
Haridus- ja metoodiline kompleks erialal: "Turundus" eriala: 080116 "Matemaatilised meetodid majanduses"
Koolitus- ja metodoloogiakompleksKutsetegevusala: majandusprotsesside ja -objektide analüüs ja modelleerimine mikro-, makro- ja globaalsel tasandil; majandus- ja matemaatiliste mudelite monitooring; majandussüsteemide prognoosimine, programmeerimine ja optimeerimine.
Munitsipaalautonoom
haridusasutus
"Keskkool nr 31"
Sõktõvkar
arvutikatse
keskkooli füüsikas.
Reiser E.E.
Komi Vabariik
G 
.Sõktõvkar
SISU:
ma Sissejuhatus
II. Eksperimendi liigid ja roll õppeprotsessis.
III. Arvuti kasutamine füüsikatundides.
V. Järeldus.
VI. Sõnastik.
VII. Bibliograafia.
VIII. Rakendused:
1. Füüsikalise eksperimendi klassifikatsioon
2. Õpilaste küsitluse tulemused
3. Arvuti kasutamine näidiskatse ajal ja ülesannete lahendamine
4. Ürituse ajal arvuti kasutamine
Laboratoorsed ja praktilised tööd
ARVUTIEKSPERIMENT
KESKKOOLI FÜÜSIKA KURSUS.
…On aeg relvastada
õpetajad uue tööriistaga,
ja tulemus kohe
mõjutada tulevasi põlvkondi.
Potašnik M.M.,
Venemaa Haridusakadeemia akadeemik, pedagoogikateaduste doktor, professor.
ma Sissejuhatus.
Füüsika on eksperimentaalne teadus. Teaduslik tegevus algab vaatlusega. Vaatlus on kõige väärtuslikum, kui seda mõjutavad tingimused on täpselt kontrollitud. See on võimalik, kui tingimused on konstantsed, teada ja neid saab vaatleja tahtel muuta. Rangelt kontrollitud tingimustes läbiviidud vaatlust nimetatakse katse. Ja täppisteadusi iseloomustab orgaaniline seos vaatluste ja katsete vahel uuritavate objektide ja protsesside omaduste arvväärtuste määramisega.
Eksperiment on teadusliku uurimistöö kõige olulisem osa, mille aluseks on täpselt arvestatud ja kontrollitud tingimustega teaduslikult kindlaks tehtud katse. Sõna eksperiment ise tuleb ladina keelest eksperimentum- test, kogemus. Teaduskeeles ja uurimistöös kasutatakse mõistet "eksperiment" tavaliselt tähenduses, mis on ühine paljudele seotud mõistetele: kogemus, sihipärane vaatlus, teadmiste objekti reprodutseerimine, selle olemasolu eritingimuste korraldamine, kontrollimine. ennustamisest. See kontseptsioon hõlmab katsete teaduslikku seadistust ja uuritava nähtuse jälgimist täpselt arvestatud tingimustes, mis võimaldavad jälgida nähtuste kulgu ja luua seda iga kord, kui need tingimused korduvad. Mõiste "katse" ise tähendab tegevust, mille eesmärk on luua tingimused konkreetse nähtuse elluviimiseks ja võimaluse korral kõige sagedasemaks, s.o. muudest nähtustest ilma komplitseerimata. Katse põhieesmärk on välja selgitada uuritavate objektide omadused, testida hüpoteeside paikapidavust ning selle põhjal laiaulatuslik ja süvendatud teadusliku uurimistöö teema uurimine.
EnneXVIIIaastal, kui füüsika oli tundFilosoofia järgi pidasid teadlased palketeaduslikud järeldused on selle aluseks ja ainultmõtteeksperiment
jaoks võiks ollaväljavaate kujunemisel veenvadniya maailma seadmel, peamine fizic seadused. Galileo, kespeetakse õigustatult eksperimentide isaksfüüsika, ei suutnud oma kaasaegsetele midagi tõestada, tehes sellega eksperimenteerineva massiga pallid Pisanisttaevatorn. "Galileo idee tekitas halvustavaid märkusi ja hämmeldust."Mõtteeksperiment edasikolme massiga võrdse keha käitumise analüüssy, millest kahte ühendas nevesomy niit, osutus tema kolleegide jaoksveenvam kui otseloomulik kogemus.
Samamoodi tõestas Galileo inertsiseaduse kehtivust kahe kaldtasandi ja neid mööda liikuvate kuulidega. Tema poolt tuntud ja avastatud seaduspärasusi püüdis I. Newton ise oma raamatus “Loodusfilosoofia matemaatilised alused” põhjendada, kasutades selleks Eukleidese skeemi, tuues sisse nende põhjal aksioome ja teoreeme. Selle raamatu kaanel
kujutatud maad, mägesid (G) ja relv ( P) (joonis 1).
Suurtükist tulistatakse kahurikuule, mis langevad mäest erineval kaugusel, olenevalt nende algkiirusest. Teatud kiirusel kirjeldab tuum täielikku revolutsiooni ümber Maa. Newton viis oma joonistusega ideeni luua Maa tehissatelliite, mis loodi mitu sajandit hiljem.
Füüsika arengu praeguses etapis oli mõtteeksperiment vajalik, kuna vajalike instrumentide ja tehnoloogilise baasi puudumise tõttu oli reaalne eksperiment võimatu. Mõtteeksperimenti kasutas nii D.K.Maxwell elektrodünaamika põhivõrrandisüsteemi loomisel (kuigi kasutati ka varem M.Faraday tehtud täismahuliste katsete tulemusi), kui ka A. Einstein relatiivsusteooria väljatöötamisel.
Seega on mõtteeksperimendid üks uute teooriate väljatöötamise komponente. Enamik füüsilisi katseid modelleeriti ja viidi läbi vaimselt ning seejärel reaalselt. Allpool toome näiteid mõttekatsetest, mis mängisid olulist rolli füüsika arengus.
5. saj. eKr. filosoof Zenon lõi loogilise vastuolu reaalsete nähtuste ja loogiliste järeldustega saavutatava vahel. Ta pakkus välja mõtteeksperimendi, mille käigus ta näitas, et nool ei jõua kunagi partist mööda (joonis 2).
G. Galileo kasutas oma teaduslikus tegevuses tervel mõistusel põhinevat arutlust, viidates nn "vaimsetele katsetele". Aristotelese järgijad, lükates ümber Galilei ideed, tsiteerisid mitmeid "teaduslikke" argumente. Galileo oli aga poleemika suurmeister ja tema vastuargumendid osutusid vaieldamatuteks. Loogiline arutluskäik oli selle ajastu teadlaste jaoks veenvam kui eksperimentaalsed tõendid.
"Kriidi" füüsika, nagu teisedki füüsika õpetamise meetodid, mis ei vasta loodusmõistmise eksperimentaalsele meetodile, hakkasid vene kooli ründama 10-12 aastat tagasi. Sel perioodil langes kooliklasside varustatuse tase alla 20% nõutavast tasemest; õppevahendeid tootnud tööstus lakkas praktiliselt töötamast; koolide arvestusest kadus nn kaitstud eelarvepunkt “varustusele”, mida sai kulutada ainult sihtotstarbeliselt. Kui kriitiline olukord mõistis, lisati alamprogramm "Füüsikakabinet" föderaalsesse programmi "Haridustehnoloogia". Programmi raames on taastatud klassikaliste seadmete tootmine ja välja töötatud kaasaegne koolitehnika, sealhulgas kasutades uusimat info- ja arvutitehnoloogiat. Kõige radikaalsemad muudatused on toimunud frontaaltöö seadmetes, mehaanika, molekulaarfüüsika ja termodünaamika, elektrodünaamika, optika temaatilised seadmete komplektid on välja töötatud ja neid toodetakse masstootmises (koolil on nende jaoks uute seadmete komplekt olemas lõigud).
Iseseisva eksperimendi roll ja koht kehalise kasvatuse mõistes on muutunud: eksperiment ei ole ainult praktiliste oskuste arendamise vahend, sellest saab tunnetusmeetodi omandamise viis. Arvuti “purskas” kooliellu tohutu kiirusega.
Arvuti avab uusi teid mõtlemise arendamisel, pakkudes uusi võimalusi aktiivõppeks. Kasutades tundide läbiviimiseks arvutit,
harjutused, katsed ja laboritööd ning edusammud muutuvad tõhusamaks ning tohutu infovoog on hõlpsasti kättesaadav. Arvuti kasutamine füüsikatundides aitab realiseerida ka õpilase isikliku huvi põhimõtet aine valdamise vastu ja paljusid teisi arendava õppe põhimõtteid.
Arvuti ei saa aga minu arvates õpetajat täielikult asendada. Õpetajal on oskus õpilasi huvitada, neis uudishimu äratada, usaldust võita, ta suudab suunata nende tähelepanu õpitava aine teatud aspektidele, premeerida nende pingutusi ja panna nad õppima. Arvuti ei saa kunagi võtta sellist rolli õpetajana.
Arvuti kasutamise ampluaa õppekavavälises töös on samuti lai: see aitab kaasa kognitiivse ainehuvi kujunemisele, avardab iseseisva loomingulise otsimise võimalust kõige entusiastlikumatele füüsikaõpilastele.
II. Eksperimendi liigid ja roll õppeprotsessis.
Füüsikaliste katsete peamised tüübid:
Demo kogemus;
Frontaalsed laboritööd;
Füüsiline töötuba;
Katseülesanne;
Kodune eksperimentaalne töö;
Arvuti abil tehtud katse (uus välimus).
Demokatse on õpetliku füüsilise eksperimendi üks komponente ja on füüsikaliste nähtuste reprodutseerimine õpetaja poolt näidislaual spetsiaalsete seadmete abil. See viitab illustreerivatele empiirilistele õpetamismeetoditele. Näidiseksperimendi rolli õppetöös määrab ära see, milline roll on eksperimendil füüsikas ja loodusteadustes teadmiste allikana ja tõepärasuse kriteeriumina ning selle võimalused õpilaste õppe- ja tunnetustegevuse korraldamisel.
Füüsika näidiseksperimendi väärtus on järgmine:
Õpilased tutvuvad eksperimentaalse tunnetusmeetodiga füüsikas, eksperimendi rolliga füüsikalises uurimistöös (selle tulemusena kujuneb teaduslik maailmapilt);
Õpilastel arenevad mõned katsetamisoskused: nähtuste vaatlemise oskus, hüpoteeside püstitamise oskus, katse planeerimise oskus, tulemuste analüüsi oskus, suuruste omavaheliste seoste loomise oskus, järelduste tegemise oskus jne.
Näidiskatse, olles visualiseerimisvahend, aitab korraldada õpilaste õppematerjali tajumist, selle mõistmist ja meeldejätmist; võimaldab õpilaste polütehnilist haridust; soodustab huvi suurenemist füüsika õppimise vastu ja õpimotivatsiooni loomist. Kuid kui õpetaja viib läbi näidiskatse, jälgivad õpilased õpetaja läbiviidud katset ainult passiivselt, ise aga ei tee midagi oma kätega. Seetõttu on vajalik õpilaste iseseisev füüsikakatse.
Füüsika õpetamist ei saa esitada ainult teoreetiliste tundide vormis, isegi kui õpilastele näidatakse klassiruumis füüsikalisi näidiskatseid. Igat tüüpi sensoorsele tajule on vaja klassiruumis lisada "kätega töötamine". See saavutatakse õpilastega laboratoorsed füüsikalised katsed kui nad ise installatsioone kokku panevad, füüsilisi suurusi mõõdavad ja katseid teevad. Laboratoorsed uuringud tekitavad õpilastes suurt huvi, mis on üsna loomulik, kuna sellisel juhul õpib õpilane ümbritsevat maailma tundma oma kogemuste ja tunnete põhjal.
Füüsika laboritundide olulisus seisneb selles, et õpilastel kujuneb ettekujutus eksperimendi rollist ja kohast tunnetuses. Katsete tegemisel arenevad õpilased eksperimenteerimisoskused, mis hõlmavad nii intellektuaalseid kui ka praktilisi oskusi. Esimesse rühma kuulub oskus määrata katse eesmärk, püstitada hüpoteese, valida instrumente, planeerida katset, arvutada vigu, analüüsida tulemusi, koostada tehtud töö kohta aruanne. Teine rühm hõlmab eksperimentaalse seadistuse kokkupanemise, vaatlemise, mõõtmise ja katsetamise võimalust.
Lisaks seisneb laborikatse olulisus selles, et selle sooritamisel arenevad õpilastel sellised olulised isikuomadused nagu täpsus instrumentidega töötamisel; puhtuse ja korra järgimine töökohal, katse käigus tehtavates arvestustes, organiseeritus, sihikindlus tulemuste saavutamisel. Nad moodustavad teatud vaimse ja füüsilise töö kultuuri.
- see on praktilise töö liik, kui kõik klassi õpilased sooritavad samaaegselt sama tüüpi katseid, kasutades samu seadmeid. Frontaallaboratoorseid töid teeb kõige sagedamini kahest inimesest koosnev õpilaste rühm, mõnikord on võimalik korraldada ka individuaalset tööd. Vastavalt sellele peaks kontoris olema 15-20 instrumentide komplekti frontaalseks laboritööks. Selliste seadmete koguarv on umbes tuhat tükki. Frontaallaboritööde nimetused on toodud õppekavas. Neid on palju, need on ette nähtud peaaegu iga füüsikakursuse teema kohta. Enne töö teostamist paljastab õpetaja õpilaste valmisoleku töö teadlikuks sooritamiseks, määrab koos nendega selle eesmärgi, arutab läbi töö edenemise, instrumentidega töötamise reeglid, mõõtmisvigade arvutamise meetodid. Frontaallaboratoorsed tööd ei ole sisult kuigi keerukad, on kronoloogiliselt tihedalt seotud õpitava materjaliga ja on tavaliselt mõeldud ühe õppetunni jaoks. Laboratoorsete tööde kirjeldused leiate füüsika kooliõpikutest.
Füüsiline töötuba viiakse läbi eesmärgiga korrata, süvendada, laiendada ja üldistada füüsikakursuse erinevatest teemadest saadud teadmisi, arendada ja täiendada üliõpilaste eksperimenteerimisoskusi kasutades keerukamaid seadmeid, keerukamaid katseid, kujundada nende iseseisvust õppetööga seotud probleemide lahendamisel. eksperiment. Füüsiline töötuba ei ole õpitava materjaliga ajaliselt seotud, see toimub tavaliselt õppeaasta lõpus, mõnikord ka esimese ja teise semestri lõpus ning sisaldab mitmeid katsetusi konkreetsel teemal. Õpilased sooritavad füüsilise töötoa töid 2-4-liikmelises rühmas, kasutades erinevaid seadmeid; järgmistes tundides toimub töö vahetus, mis toimub spetsiaalselt koostatud graafiku alusel. Ajakava koostamisel arvesta õpilaste arvuga klassis, töötubade arvuga, varustuse olemasoluga. Iga füüsilise töötoa töö jaoks on ette nähtud kaks akadeemilist tundi, mis eeldab füüsika topelttundide lisamist tunniplaani. See tekitab raskusi. Sel põhjusel ja vajaliku varustuse puudumise tõttu harjutatakse ühetunnist füüsilise töökoja tööd. Tuleb märkida, et eelistatav on kahetunnine töö, kuna töökoja töö on raskem kui frontaallabori töö, neid tehakse keerukamatel seadmetel ning õpilaste iseseisva osalemise osakaal on palju suurem kui töökoja puhul. eesmised laboritööd. Iga töö kohta peab õpetaja koostama juhendi, mis peaks sisaldama nimetust, eesmärki, instrumentide ja seadmete loetelu, lühidalt teooriat, õpilastele tundmatute pillide kirjeldust ja tööplaani. Pärast töö tegemist peavad õpilased esitama aruande, mis peaks sisaldama töö nimetust, töö eesmärki, instrumentide loetelu, paigalduse skeemi või joonist, töö teostamise plaani, tulemuste tabelit, valemeid mille väärtused arvutati, mõõtmisvigade arvutamine, järeldused. Õpilaste töö hindamisel töötoas tuleks arvesse võtta nende ettevalmistust tööks, aruannet töö kohta, oskuste arendamise taset, teoreetilise materjali mõistmist, kasutatud eksperimentaaluuringute meetodeid.
H ja tänane huvi selle vastunt perimentaalne ülesanne dikteerinud veel sotsiaalsed ja majanduslikud põhjusedtaeva tegelane. Seoses kooli praeguse "alarahastamisega" on mofüüsiline ja füüsiline vananeminekappide alus on just eksperimentaalne ülesanne võib mängidakooli jaoks voodri roll, misry võimalik päästa füüsiline eksperiment. Selle garanteerib hämmastavtäiuslik kombinatsioon lihtsusesttõsise ja sügava füüsikaga,mida saab jälgida nende probleemide parimate näidete näitel. orgaaniline sobivus eksperimentaalneülesanded traditsioonilisesõpetamise skeem kooli füüsika kursusmuutub võimalikuks ainult kasutamisel asjakohane
tehnoloogia.
õpetada õpilasi tunnis omandatud teadmisi iseseisvalt laiendama ja uusi omandama, kujundama katsetamisoskusi läbi majapidamistarvete ja kodumasinate kasutamise; arendada huvi; anda tagasisidet (IED-i käigus saadud tulemused võivad olla probleemiks, mida tuleb lahendada järgmises õppetunnis või olla materjali koondamiseks).
Kõik ülaltoodud peamised tüübid harivat füüsilist katset tuleb tingimata täiendada arvutiga tehtava katse, katseülesannete, koduse katsetööga. Võimalused arvuti lubama
varieerida katse tingimusi, kujundada iseseisvalt installatsioonide mudeleid ja jälgida nende tööd, kujundada oskust eksperimentaalnetegeleda arvutimudelitega, teha arvutusi automaatselt.
Meie vaatenurgast peaks seda tüüpi eksperiment täiendama hariduslikku eksperimenti tegevusõppe kõigil etappidel, kuna see aitab kaasa ruumilise kujutlusvõime ja loova mõtlemise arendamisele.
III . Arvuti kasutamine füüsikatundides.
Füüsika on eksperimentaalne teadus. Füüsikaõpet on raske ette kujutada ilma laboritöödeta. Kahjuks ei võimalda füüsikalabori varustus alati teha programmilisi laboritöid, see ei võimalda üldse juurutada uusi töid, mis nõuavad keerukamat aparatuuri. Appi tuleb personaalarvuti, mis võimaldab teha üsna keerulisi laboritöid. Nendes saab õpetaja oma äranägemise järgi muuta katsete esialgseid parameetreid, jälgida, kuidas nähtus ise selle tulemusena muutub, analüüsida nähtut ja teha vastavaid järeldusi.
Personaalarvuti loomine tõi kaasa uued infotehnoloogiad, mis parandavad oluliselt teabe omastamise kvaliteeti, kiirendavad sellele juurdepääsu ja võimaldavad arvutitehnoloogiat kasutada erinevates inimtegevuse valdkondades.
Skeptikud vaidlevad vastu, et tänapäeval on personaal-multimeediumiarvuti liiga kallis, et sellega keskkoole varustada. Personaalarvuti on aga progressi vaimusünnitus ja teatavasti ei saa ajutised majandusraskused progressi peatada (aeglustada – jah, stopp – mitte kunagi). Maailma tsivilisatsiooni praeguse tasemega sammu pidamiseks tuleks seda võimalusel rakendada ka meie vene koolides.
Seega on arvuti muutumas eksootilisest masinast järjekordseks õppetöö tehniliseks vahendiks, mis on ehk kõige võimsam ja tõhusaim kõigist õpetaja käsutuses olnud tehnilistest vahenditest.
Teatavasti sisaldab gümnaasiumi füüsikakursus osasid, mille õppimine ja mõistmine eeldab arenenud kujutlusvõimet, analüüsi-, võrdlemisoskust. Esiteks räägime sellistest osadest nagu "Molekulaarfüüsika", mõned peatükid "Elektrodünaamika", "Tuumafüüsika", "Optika" jne. Rangelt võttes võib füüsikakursuse mis tahes jaotisest leida peatükke, mis on raske aru saada.
Nagu näitab 14-aastane kogemus, puuduvad õpilastel nendes osades kirjeldatud nähtuste ja protsesside sügavaks mõistmiseks vajalikud vaimsed oskused. Sellistes olukordades tulevad õpetajale appi kaasaegsed tehnilised õppevahendid ja eelkõige personaalarvuti.
Idee kasutada personaalarvutit erinevate füüsikaliste nähtuste modelleerimiseks, seadme demonstreerimiseks ja füüsiliste seadmete tööpõhimõtteks tekkis juba mitu aastat tagasi, niipea kui arvutitehnoloogia koolis ilmus. Juba esimesed arvutitunnid näitasid, et nende abil on võimalik lahendada mitmeid ülesandeid, mis koolifüüsika õpetamisel on alati olemas olnud.
Loetleme mõned neist. Paljusid nähtusi ei ole võimalik kooli füüsikaklassis demonstreerida. Näiteks on need mikrokosmose nähtused või kiiresti kulgevad protsessid või katsetused seadmetega, mida kontoris pole. Seetõttu on õpilastel nende õppimisel raskusi, kuna nad ei suuda neid vaimselt ette kujutada. Arvuti ei saa mitte ainult luua selliste nähtuste mudelit, vaid võimaldab teil muuta ka protsessi tingimusi, "kerida" assimilatsiooniks optimaalse kiirusega.
Erinevate füüsiliste seadmete seadme ja tööpõhimõtte õpe on füüsikatundide lahutamatu osa. Tavaliselt demonstreerib õpetaja konkreetset seadet uurides seda, räägib mudeli või diagrammi abil tööpõhimõtte. Kuid sageli kogevad õpilased raskusi, püüdes ette kujutada kogu füüsiliste protsesside ahelat, mis tagavad antud seadme töö. Spetsiaalsed arvutiprogrammid võimaldavad seadet üksikutest osadest "kokku panna", optimaalse kiirusega dünaamiliselt reprodutseerida selle tööpõhimõtte aluseks olevaid protsesse. Sel juhul on animatsiooni mitmekordne "kerimine" võimalik.
Loomulikult saab arvutit kasutada ka teist tüüpi tundides: iseseisval uue materjali õppimisel, ülesannete lahendamisel, kontrolltöödel.
Samuti tuleb märkida, et arvutite kasutamine füüsikatundides muudab need tõeliseks loomeprotsessiks, võimaldab rakendada arendava hariduse põhimõtteid.
Paar sõna tuleks öelda arvutitundide arendamise kohta. Oleme teadlikud Voroneži ülikoolis, Moskva Riikliku Ülikooli füüsikaosakonnas välja töötatud "koolifüüsika" tarkvarapakettidest ning autorite käsutuses on laserkettal elektrooniline õpik "Füüsika piltides", mis on laialt levinud. teatud. Enamik neist on tehtud professionaalselt, ilusa graafikaga, sisaldavad häid animatsioone, on multifunktsionaalsed, ühesõnaga, neil on palju eeliseid. Kuid enamasti ei mahu need selle konkreetse õppetunni konspekti. Nende abiga on võimatu saavutada kõiki õpetaja poolt tunnis püstitatud eesmärke.
Olles läbi viinud esimesed arvutitunnid, jõudsime järeldusele, et need nõuavad eriväljaõpet. Hakkasime selliste tundide jaoks stsenaariume kirjutama, orgaaniliselt "kududes" neisse nii päriseksperimendi kui ka virtuaalse (st monitori ekraanil rakendatava). Eelkõige tahaksin märkida, et erinevate nähtuste simuleerimine ei asenda mitte mingil juhul reaalseid "elavaid" eksperimente, kuid koos nendega võimaldab teil selgitada kõrgemal tasemel toimuva tähendust. Meie töökogemus näitab, et sellised tunnid tekitavad õpilastes tõelist huvi, panevad kõik tööle, ka need lapsed, kellel on füüsika raske. Samal ajal tõuseb märgatavalt teadmiste kvaliteet. Näiteid arvuti kasutamisest klassiruumis TCO-na võib jätkata veel kaua.
Arvutit kasutatakse laialdaselt korrutamistehnikana õpilaste testimisel ja mitme muutujaga (igaühel oma ülesanne) testide läbiviimisel. Igal juhul leiab õpetaja otsinguprogrammide abil Internetist palju huvitavat.
Arvuti on asendamatu abiline valiktundides, praktiliste ja laboritööde tegemisel ning katseülesannete lahendamisel. Õpilased kasutavad seda oma uurimusliku iseloomuga väikeülesannete tulemuste töötlemiseks: koostavad tabeleid, koostavad graafikuid, teostavad arvutusi, koostavad lihtsaid füüsikaliste protsesside mudeleid. Selline arvutikasutus arendab teadmiste eneseomandamise oskust, tulemuste analüüsivõimet, kujundab füüsilist mõtlemist.
IV. Näited arvuti kasutamisest erinevat tüüpi katsetes.
Arvutit kui haridusliku eksperimentaalse seadistuse elementi kasutatakse tunni erinevates etappides ja peaaegu igat tüüpi katsetes (sageli näidiskatse ja laboritöö).
Tund "Aine struktuur" (demonstratsioonikatse)
Eesmärk: uurida aine ehitust erinevates agregatsiooniseisundites, tuvastada mõningaid seaduspärasusi kehade ehituses gaasilises, vedelas ja tahkes olekus.
Uue materjali selgitamisel kasutatakse arvutianimatsiooni, et visuaalselt demonstreerida molekulide paigutust erinevates agregaatides.
Arvuti võimaldab teil näidata üleminekuprotsesse ühest agregatsiooniolekust teise, molekulide liikumiskiiruse suurenemist temperatuuri tõusuga, difusiooni nähtust, gaasirõhku.
Ülesannete lahendamise tund teemal: "Liikumine horisondi suhtes nurga all."
Eesmärk: uurida ballistilist liikumist, selle rakendamist igapäevaelus.
Arvutianimatsiooni abil on võimalik näidata, kuidas muutub keha liikumise trajektoor (kõrgus ja lennuulatus) sõltuvalt algkiirusest ja langemisnurgast. Sellise arvuti kasutamine võimaldab seda teha mõne minutiga, mis säästab aega muude ülesannete lahendamiseks, säästab õpilasi iga ülesande jaoks pildi joonistamisest (mida neile tegelikult teha ei meeldi).
Mudel demonstreerib horisondi suhtes nurga all paisatud keha liikumist. Saate muuta nii algkõrgust kui ka keha kiiruse moodulit ja suunda. "Strobe" režiimis näidatakse trajektooril korrapäraste ajavahemike järel visatud keha kiirusvektorit ja selle projektsioone horisontaal- ja vertikaalteljel.
Laboritöö "Isotermilise protsessi uurimine".
Eesmärk: Katseliselt kindlaks teha seos rõhu ja gaasi mahu vahel konstantsel temperatuuril.
Tööga kaasneb täielikult arvuti (nimi, otstarve, tehnika valik, tööde järjekord, vajalikud arvestused). Objektiks on torus olev õhk. Parameetreid käsitletakse kahes olekus: esialgne ja tihendatud. Tehakse vastavad arvutused. Tulemusi võrreldakse ja saadud andmete põhjal koostatakse graafik.
Katseülesanne: pii määramine kaalumise teel.
Eesmärk: Pi väärtuse määramine erinevatel viisidel. Näidake kaalumise teel, et see võib olla võrdne 3,14-ga.
Töö teostamiseks lõigatakse samast materjalist välja ruut ja ring nii, et ringi raadius oleks võrdne ruudu küljega, need kujundid kaalutakse. Ringi ja ruudu masside suhte kaudu arvutatakse arv Pi.
Kodukatse võnkeliikumise tunnuste uurimiseks.
Eesmärk: kinnistada tunnis omandatud teadmisi matemaatilise pendli võnkeperioodi ja sageduse kohta.
Improviseeritud vahenditest valmistatakse võnkuva pendli mudel (nööri külge riputatakse väike keha), eksperimendi jaoks on vaja sekundiosutiga kella. Pärast 30 võnke loendamist teatud aja jooksul arvutatakse periood ja sagedus. Võimalik on katsetada erinevate kehadega, olles kindlaks teinud, et vibratsiooni omadused ei sõltu kehast. Ja ka pärast erineva pikkusega niidiga katsetamist saate luua sobiva suhte. Kõik kodused tulemused tuleb tunnis läbi arutada.
Katseülesanne: töö ja kineetilise energia arvutamine.
Eesmärk: näidata, kuidas mehaanilise töö ja kineetilise energia väärtus sõltub ülesande erinevatest tingimustest.
Arvuti abil selgub väga kiiresti seos raskusjõu (keha massi), tõmbejõu, jõu rakendusnurga ja hõõrdeteguri vahel.
Mudel illustreerib mehaanilise töö kontseptsiooni varda liikumise näitel tasapinnal hõõrdumisega horisondi suhtes mingi nurga all suunatud välisjõu mõjul. Mudeli parameetrite (varda mass m, hõõrdetegur, moodul ja mõjuva jõu suund) muutmisega F ), on võimalik jälgida varda liikumisel tehtud töö mahtu, hõõrdejõudu ja välisjõudu. Veenduge arvutikatses, et nende tööde summa on võrdne varda kineetilise energiaga. Pange tähele, et hõõrdejõu poolt tehtud töö AGA on alati negatiivne.
Sarnaseid ülesandeid saab kasutada õpilaste teadmiste kontrollimiseks. Arvuti võimaldab teil kiiresti probleemi parameetreid muuta, luues seeläbi suure hulga võimalusi (petmine on välistatud). Selle töö eeliseks on kiire kontroll. Töödega saab koheselt tutvuda õpilaste juuresolekul. Õpilased saavad tulemuse ja saavad ise oma teadmisi hinnata.
Eksamiks valmistumine.
Eesmärk: õpetada lapsi kiiresti ja õigesti vastama testiküsimustele.
Tänaseks on välja töötatud programm õpilaste ühtseks riigieksamiks ettevalmistamiseks. See sisaldab erineva keerukusega testülesandeid kooli füüsikakursuse kõikides osades.
V. Järeldus.
Füüsika õpetamine koolis eeldab kursuse pidevat toetamist näidiskatsega. Kaasaegses koolis on aga füüsikaalaste eksperimentaaltööde läbiviimine sageli raskendatud õppeaja nappuse ning kaasaegsete materiaal-tehniliste seadmete puudumise tõttu. Ja isegi kui füüsikakabineti labor on täielikult varustatud vajalike instrumentide ja materjalidega, nõuab reaalne eksperiment palju rohkem aega nii ettevalmistamiseks ja läbiviimiseks kui ka töö tulemuste analüüsimiseks.Samas oma spetsiifikast tulenevalt (olulised mõõtmisvead, tunni ajalimiidid jne) päris eksperiment ei realiseeri sageli oma põhieesmärki – toimida teadmiste allikana füüsikaliste mustrite ja seaduste kohta. Kõik ilmnenud sõltuvused on vaid ligikaudsed, sageli ületab õigesti arvutatud viga ise mõõdetud väärtusi.
Arvutikatse on võimeline täiendama füüsikakursuse "eksperimentaalset" osa ja tõsta oluliselt tundide efektiivsust. Selle kasutamisel saate eraldada nähtuses peamise, lõigata ära sekundaarsed tegurid, tuvastada mustrid, teha korduvalt muutuvate parameetritega testi, salvestada tulemused ja naasta oma uurimistöö juurde sobival ajal. Lisaks saab arvutiversioonis läbi viia palju suurema hulga katseid. Seda tüüpi katset rakendatakse konkreetse seaduse, nähtuse, protsessi vms arvutimudeli abil. Nende mudelitega töötamine avab õpilastele tohutult kognitiivseid võimalusi, muutes nad mitte ainult vaatlejateks, vaid ka aktiivseteks katsetes osalejateks.
Enamikus interaktiivsetes mudelites on võimalused eksperimentide algparameetrite ja tingimuste muutmiseks laias vahemikus, nende ajaskaala muutmiseks, aga ka olukordade modelleerimiseks, mida reaalsetes katsetes pole.
Teine positiivne punkt on see, et arvuti pakub ainulaadset, reaalses füüsilises eksperimendis mitte rakendatud võimalust visualiseerida mitte reaalset loodusnähtust, vaid selle lihtsustatud teoreetilise mudeli, mis võimaldab kiiresti ja tõhusalt leida vaadeldava objekti peamised füüsilised mustrid. nähtus. Lisaks saab õpilane jälgida vastavate graafiliste sõltuvuste konstrueerimist samaaegselt katse käiguga. Simulatsioonitulemuste graafiline kuvamise viis hõlbustab õpilastel suure hulga saadud teabe omastamist. Sellised mudelid on eriti väärtuslikud, kuna õpilastel on reeglina suuri raskusi graafikute koostamisel ja lugemisel.
Arvestada tuleb ka sellega, et kõiki protsesse, nähtusi, ajaloolisi füüsikakatseid ei suuda õpilane ette kujutada ilma virtuaalsete mudelite abita (näiteks Carnot' tsükkel, modulatsioon ja demodulatsioon, Michelsoni katse kiiruse mõõtmisel). valgus, Rutherfordi eksperiment jne). Interaktiivsed mudelid võimaldavad õpilasel näha protsesse lihtsustatud kujul, ette kujutada paigaldusskeeme, teha eksperimente, mis reaalses elus üldiselt võimatud, näiteks tuumareaktori töö juhtimine.
Tänapäeval on juba olemas mitmeid pedagoogilisi tarkvaratööriistu (PPS), mis ühel või teisel kujul sisaldavad interaktiivseid füüsikamudeleid. Kahjuks pole ükski neist otseselt koolitaotlusele keskendunud. Mõned mudelid on parameetrite muutmise võimalusega ülekoormatud, kuna keskenduvad ülikoolides rakendamisele, teistes programmides on interaktiivne mudel vaid põhimaterjali illustreeriv element. Lisaks on mudelid hajutatud erinevate PPP-de vahel. Näiteks "Physiconi" "Physics in Pictures", mis on kõige optimaalsem frontaalarvuti eksperimendi läbiviimiseks, on ehitatud vananenud platvormidele ja sellel puudub kohalikes võrkudes kasutamise tugi. Teised õppejõud, näiteks sama ettevõtte "Avatud füüsika", sisaldavad koos mudelitega tohutul hulgal infomaterjale, mida ei saa tunnis töötamise ajaks välja lülitada. Kõik see raskendab oluliselt arvutimudelite valikut ja kasutamist keskkoolis füüsikatundide läbiviimisel.
Peaasi, et arvutieksperimendi efektiivseks rakendamiseks on vaja spetsiaalselt keskkoolis kasutamiseks orienteeritud õppejõude. Viimasel ajal on olnud tendents luua koolile spetsialiseerunud õppejõude föderaalprojektide raames, näiteks riikliku koolitusfondi korraldatud haridustarkvara arendajate konkursid. Ehk näeme lähiaastatel gümnaasiumi füüsikakursusel arvutikatset igakülgselt toetavaid õppejõude. Kõiki neid hetki püüdsin oma töös paljastada.
VI. Sõnastik.
Katse on sensoorne-objektiivne tegevus teaduses.
füüsiline eksperiment- see on uuritud nähtuste vaatlemine ja analüüs teatud tingimustel, mis võimaldab jälgida nähtuste kulgu ja seda kindlatel tingimustel iga kord uuesti luua.
Demonstratsioon- See on füüsiline eksperiment, mis esindab füüsilisi nähtusi, protsesse, mustreid, mida tajutakse visuaalselt.
Frontaalsed laboritööd- õpitava programmimaterjali käigus tehtav praktilise töö liik, kui kõik klassi õpilased sooritavad samaaegselt sama tüüpi katset sama aparatuuri abil.
Füüsiline töötuba- praktiline töö, mida üliõpilased sooritavad kursuse eelmiste osade lõpus (või aasta lõpus) keerukamate seadmetega, suurema iseseisvuse astmega kui eesmise laboritöö puhul.
Kodune eksperimentaalne töö- lihtsaim iseseisev katse, mida õpilased teevad kodus, väljaspool kooli, ilma õpetaja otsese juhendamiseta.
Eksperimentaalsed probleemid- ülesanded, mille puhul katse on vahendiks mõne lahenduseks vajalike algsuuruste määramiseks; annab vastuse selles püstitatud küsimusele või on vahendiks tingimuse järgi tehtud arvutuste kontrollimiseks.
VII. Bibliograafia:
1. Bashmakov L.I., S.N.Pozdnyakov, N.A.Reznik "Teabeõppekeskkond", Peterburi: "Valgus", lk.121, 1997.
2 Belostotsky P.I., G.Yu. Maksimova, N.N. Gomulina "Arvutitehnoloogiad: kaasaegne füüsika ja astronoomia õppetund". Ajaleht "Füüsika" nr 20, lk. 3, 1999.
3. Burov V.A. "Füüsika näidiseksperiment keskkoolis". Moskva valgustusaeg 1979
4. Butikov E.I. Klassikalise dünaamika ja arvutisimulatsiooni alused. 7. teadus-metoodikakonverentsi materjalid, Akadeemiline Gümnaasium, Peterburi - Vana-Peterhof, lk. 47, 1998.
5. Vinnitsky Yu.A., G.M. Nurmukhamedov "Arvutieksperiment keskkooli füüsika kursusel." Ajakiri "Füüsika koolis" nr 6, lk. 42, 2006.
6. Golelov A.A. Kaasaegse loodusteaduse mõisted: õpik. Töötuba. - M .: Humanitaarabi kirjastuskeskus VLADOS, 1998
7. Kavtrev A.F. "Arvutimudelite kasutamise meetodid füüsikatundides". Viies rahvusvaheline konverents "Füüsika kaasaegse hariduse süsteemis" (FSSO-99), kokkuvõtted, köide 3, St. Peterburi: "A. I. Herzeni nimeline Venemaa Riikliku Pedagoogikaülikooli kirjastus", lk. 98-99, 1999.
8. Kavtrev A.F. "Arvutimudelid füüsika koolikursusel". Ajakiri "Arvutitööriistad hariduses", Peterburi: "Hariduse informatiseerimine", 12, lk. 41-47, 1998.
9. Füüsika õpetamise teooria ja meetodid koolis. Üldised küsimused. Toimetanud S.E. Kameneykogo, N.S. Purõševa. M: "Akadeemia", 2000
10. Trofimova T.I. "Füüsika kursus", toim. "Kõrgkool", M., 1999
11. Chirtsov A.S. Infotehnoloogiad füüsika õpetamisel. Ajakiri "Arvutitööriistad hariduses", Peterburi: "Hariduse informatiseerimine", 12, lk. Z, 1999.
Taotlus nr 1
Füüsikalise katse klassifikatsioon
Taotlus nr 2
Õpilaste küsitluse tulemused.
5., 6. a, 7. - 11. klassi õpilaste seas viidi läbi küsitlus järgmistel küsimustel:
ühe nukleoni muutus tuumas;
tuuma sisemise struktuuri ümberkorraldamine;
nukleonide ümberpaigutamine ühest tuumast teise.
Millist rolli mängib teie jaoks eksperiment füüsika uurimisel?
Programmis on 107 mudelit, mida saab kasutada uue materjali selgitamiseks ja eksperimentaalsete ülesannete lahendamiseks. Tahan tuua mõned näited, mida oma tundides kasutan.
Fragment tunnist “Tuumareaktsioonid. Tuuma lõhustumine.
Eesmärk: kujundada tuumareaktsiooni mõisted, demonstreerida nende mitmekesisust. Arendage arusaamist nende protsesside olemusest.
Arvutit kasutatakse uue materjali selgitamisel uuritavate protsesside visuaalsemaks demonstreerimiseks, võimaldab kiiresti muuta reaktsioonitingimusi, võimaldab naasta eelmiste tingimuste juurde.
See mudel näitab
erinevat tüüpi tuumatransformatsioonid.
Tuumamuutused toimuvad selle tulemusena
tuumade radioaktiivse lagunemise protsessid ja
tuumareaktsioonide tõttu, millega kaasneb
tuumade lõhustumine või ühinemine.
Tuumades toimuvaid muudatusi saab jaotada
kolme rühma:
Esimesse rühma kuuluvad mitmesugused beeta-lagunemise tüübid, kui üks tuuma neutronitest muutub prootoniks või vastupidi. Esimene (sagedamini) beeta-lagunemise tüüp toimub elektroni ja elektroni antineutriino emissiooniga. Teist tüüpi beeta-lagunemine toimub kas positroni ja elektronneutriino kiirgamisel või elektroni hõivamisel ja elektronneutriino kiirgamisel (elektron püütakse kinni ühest tuumale kõige lähemal asuvast elektronkihist). Pange tähele, et vabas olekus ei saa prooton laguneda neutroniks, positroniks ja elektronneutriinoks – selleks on vaja lisaenergiat, mida ta saab tuumalt. Tuuma koguenergia aga väheneb, kui prooton muutub beetalagunemise käigus neutroniks. Selle põhjuseks on Coulombi tõukeenergia vähenemine tuuma prootonite vahel (mida on vähem).
Teise rühma peaks kuuluma gamma lagunemine, mille käigus algselt ergastatud tuum heidab üleliigse energia, kiirgades gamma kvanti. Kolmas rühm hõlmab alfalagunemist (alfaosakese emissioon algsest tuumast - heeliumi aatomi tuumast, mis koosneb kahest prootonist ja kahest neutronist), tuuma lõhustumine (neutroni neeldumine tuuma poolt, millele järgneb lagunemine kaheks kergemaks). tuumad ja mitme neutroni emissioon) ja tuumasüntees (kui kahe kerge tuuma kokkupõrke tulemusena tekib raskem tuum ja võib-olla jäävad alles kerged killud või üksikud prootonid või neutronid).
Pange tähele, et alfa lagunemise ajal kogeb tuum tagasilööki ja nihkub märgatavalt alfaosakeste emissiooni suunale vastupidises suunas. Samal ajal on beeta-lagunemise ajal tagasilöök palju väiksem ega ole meie mudelis üldse märgatav. See on tingitud asjaolust, et elektroni mass on tuhandeid (ja isegi sadu tuhandeid kordi - raskete aatomite puhul) väiksem kui tuuma mass.
Fragment õppetunnist "Tuumareaktor"
Eesmärk: kujundada ideid tuumareaktori ehituse kohta, demonstreerida selle tööd arvuti abil.
Arvuti võimaldab tingimusi muuta
reaktsioonid reaktoris. Kirjete eemaldamine
saate testida õpilaste teadmisi struktuurist
reaktor, näidake, millistel tingimustel
plahvatus on võimalik.
Tuumareaktor on seade
mõeldud energia muundamiseks
aatomituum elektrienergiaks.
Reaktori südamik sisaldab radioaktiivset ainet
aine (tavaliselt uraan või plutoonium).
Nende a - lagunemise tõttu vabanev energia
aatomid, soojendab vett. Tekkiv veeaur tormab auruturbiini; Selle pöörlemisel tekib generaatoris elektrivool. Soe vesi valatakse pärast asjakohast puhastamist lähedalasuvasse reservuaari; sealt satub reaktorisse külm vesi. Spetsiaalne suletud korpus kaitseb keskkonda surmava kiirguse eest.
Spetsiaalsed grafiitvardad neelavad kiireid neutroneid. Nende abiga saate reaktsiooni kulgu kontrollida. Vajutage nuppu "Tõstke" (seda saab teha ainult siis, kui pumbad, mis pumpavad reaktorisse külma vett, on sisse lülitatud) ja lülitage sisse "Protsessi tingimused". Pärast varraste tõstmist algab tuumareaktsioon. Temperatuur T reaktori sees tõuseb temperatuur 300 ° C-ni ja vesi hakkab peagi keema. Vaadates ekraani paremas nurgas olevat ampermeetrit, võib kindel olla, et reaktor on hakanud elektrit tootma. Vardad tagasi lükates saate ahelreaktsiooni peatada.
Taotlus nr 4
Arvuti kasutamine laboritööde ja kehalise praktika sooritamisel.
Seal on 4 CD-d 72 laboritöö arendusega, mis hõlbustavad õpetaja tööd, muudavad tunnid huvitavamaks ja kaasaegsemaks. Neid arendusi saab kasutada füüsilise töötoa läbiviimisel, kuna. osa neist jääb õppekava raamest välja. Siin on mõned näidised. Nimi, eesmärk, varustus, tööde samm-sammult teostamine - kõik see projitseeritakse arvuti abil ekraanile.
Laboratoorsed tööd: "Isobaarse protsessi uurimine."
Eesmärk: katseliselt kindlaks teha seos mahu ja
teatud massiga gaasi temperatuur selle erinevates
osariigid.
Varustus: salv, toru - kahe kraaniga paak,
termomeeter, kalorimeeter, mõõdulint.
Uurimisobjektiks on õhk torus -
tank. Algolekus määrab selle mahu
toru sisemise õõnsuse pikkus. Toru asetatakse mähise haaval kalorimeetrisse, ülemine klapp on avatud. Kalorimeetrisse valatakse vesi 55 0 - 60 0 C. Jälgitakse mullide teket. Need moodustuvad seni, kuni vee ja õhu temperatuur torus on võrdne. Temperatuuri mõõdetakse laboratoorse termomeetriga. Õhk viiakse teise olekusse, valades kalorimeetrisse külma vett. Pärast termilise tasakaalu saavutamist mõõdetakse vee temperatuuri. Teises olekus mahtu mõõdetakse selle pikkuse järgi torus (algne pikkus miinus sissetuleva vee pikkus).
Teades õhu parameetreid kahes olekus, luuakse seos selle ruumala muutumise ja temperatuuri muutumise vahel konstantsel rõhul.
Tund - töötuba: “Pindpinevusteguri mõõtmine.
Eesmärk: töötada välja üks pindpinevusteguri määramise meetod.
Varustus: kaalud, kandik, klaas, veega tilguti.
Uurimisobjektiks on vesi. Kaalud on viidud tööasendisse, tasakaalus. Neid kasutatakse klaasi massi määramiseks. Tuhatoosist tilgub klaasi umbes 60–70 tilka vett. Määrake klaasi vee mass. Masside erinevust kasutatakse klaasis oleva vee massi määramiseks. Teades tilkade arvu, saate määrata ühe tilga massi. Tilguti ava läbimõõt on näidatud selle kapslil. Valem arvutab vee pindpinevuste koefitsiendi. Võrrelge saadud tulemust tabeli väärtusega.
Tugevatele õpilastele võite pakkuda täiendavaid katseid taimeõliga.