Навчальний експеримент у системі вивчення фізики в середній школі

Такий комп’ютеризований підхід до проведення шкільного фізичного експерименту розширює обізнаність учнів з досліджупаними явищами, надає їм впевненості під час використання сучасних експериментальних засобів, ознайомлює з персдовими способами пізнання, новими інформаційними, навчальними технологіями, сучасними методами контролю за технологічішми процесами на виробництві, перспективними методами наукових досліджень, навчає розрізняти реальні та ідеальні об’єкти фізики, створює умови оновлення методики та техніки постановки шкільиого демонстраційного експерименту з фізики.

§ 8. Приклад навчального фізичного експерименту

Для ілюстрації вище сказаного пропонується навчальний фізичний експеримент демонстраційнодослідного характеру, що забезпечує вивчення механічних коливальних процесів та сприяє засвоєнию знань з таких розділів фізики, як акустика, радіотехніка, електроніка, хвильова оптика, фізика атома і ядра. Проведення й постановка відомих традиційних експсримептів для вивчення механічних коливань з використанням самописців, пісочниць, крапельниць з метою дослідження закономірностей коливальних рухів мають низку недоліків, пов’язаних в основному з необхідністю виготовлення численних вузькоспеціалізованих, принципово відмінних пристроїв. Використання засобів сучасної електронної техніки дає змогу удосконалити деякі класичні навчальні експерименти.

Розглянемо графічні способи демонстрування залежності координати тіла фізичного маятника від часу з використанням ком’ютерної техніки.

Прилади та обладнання:

штатив з лапкою і муфтою;

фізичний маятник (масивне тіло на тонкому металічному стержні — шпиці); з’єднувальні провідники; змінний резистор (47 кОм); узгоджувальний пристрій (мал. 1), комп’ютер ІВМ РС АТ з інстальованим пакетом ППЗ F(t).

Підготовка демонстрації. Механічно жорстко з’єднують стержень фізичного маятника з віссю змінного резистора, корпус якого закріплюють у лапці штатйва так, щоб маятник міг здійснювати коливальні рухи. Для зменшення впливу тертя та забезпечення точності експериментальних даних змінний резистор має бути функціональної групи А (з лінійною залежністю опору від кута повороту). Рекомендований тип змінного резистора — ПТП 1, ПЛ П 1 або інші подібні.

Для забезпечення навчальних якостей експерименту слід передбачити можливість зміни маси маятника, а також його довжини в межах від 0,2 до 1,5 — 2 м. Стержень можна виготовити зі стального дроту діаметром 1 — 2 мм. Контакти змінного резистора з’єднують гнучкими, скрученими між собою провідниками з вхідними клемами узгоджуиального пристрою (мал. 1). Потім цей пристрій з’єднують з портом вводу-виводу комп’ютера ІВМ РС АТ. Розта-шування компонентів демонстраційної установки повинно забезпечувати одночасне спостереження коливань маятника й експериментальної графічної залежності на екрані дисплея.

Хід експерименту.

Вмикають комп’ютер і активізуюгь ППЗ «F(t)». Входять у розділ меню «Make date of process» і згідно з передбаченими ППЗ розділами вводять основні характеристики досліджуваного процесу:

1. Максимально можливе амплітудне значения зміщення маятника Х (см), що передбачається зафіксувати в процесі дослідження. Значення зміщення можна спостерігати по осі ординат.

2. Час одного раунду t (с), що фіксується по осі абсцис. За часом одного раунду визначають час, необхідний для проходження променем робочої частини екрана зліва направо. Дані, відображені на біжучому екрані (сторінці), зберігатимуться в пам’яті. Тривалість одного раунду вибирають такою, щоб можна було детально розглянути зміну параметрів, оскільки ППЗ передбачає роботу в реальному масштабі часу.

3. Літерне позначення досліджуваної величини, що реєструється на осі ординат і в подальшому використовується для опису функціональної залежності її зміни з часом «F(t)».