Современное педагогическ
жүктеу/скачать 4.6 Mb. Pdf көрінісі
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Формула Физические величины
- Вид функции Вид зависимости Пример Физические величины
- №7 2021 [СПО] 14
| ОЕ ОБР
АЗОВАНИЕ Таблица 3. Примеры расчетных формул в курсе физики основной школы Явления Название величины Что описывает Формула Физические величины Механические Кинетическая энергия тела Еk Энергию движущегося тела k mv Е 2 2 = m – масса тела v – скорость Тепловые Количество теплоты Q Энергию, которую получает тело при теплоо- бмене При нагревании (охлаждении): Q cm t = ∆ При плавлении (кристаллизации): Q m = ±λ При парообразовании (конден- сации): Q Lm = ± m – масса тела с – удельная теплоем- кость вещества λ – удельная теплота плавления L – удельная теплота парообразования Электрические Сопротивление про- водника R Меру противодействия проводника направленно- му движению свободных заряженных частиц в прово- днике l R S = ρ R – сопротивление ρ – удельное сопротив- ление l – длина проводника S – площадь сечения Особую роль в школьном курсе физики играет изучение физических формул с точ- ки зрения функциональных зависимостей ( табл. 4). Таблица 4. Примеры функциональных зависимостей в физике Вид функции Вид зависимости Пример Физические величины f kx = Прямая пропорциональная зависимость f x ( ) = Закон Гука упр F kx = F упр – сила упругости k – жесткость тел x – деформация тела k f x = Обратная пропорциональная зависи- мость f x ( ) = Оптическая сила линзы D F 1 = D – оптическая сила F – фокусное расстояние f xy = Прямая пропорциональная зависимость f x y ( , ) = Импульс тела p mv = р – импульс тела m – масса тела v – скорость тела x f y = Прямая пропорциональная зависимость f x ( ). = Обратная пропорциональная зависи- мость f y ( ) = Закон Ома U I R = I – сила тока U – напряжение R – сопротивление f kx 2 = Прямая квадратичная зависимость f x ( ) = Кинетическая энергия k mv E 2 2 = E k – кинетическая энергия тела m – масса тела v – скорость тела k f x 2 = Обратная квадратичная зависимость f x ( ) = Закон всемирного тяго- тения m m F G r 1 2 2 ⋅ = F – сила m 1 , m 2 – массы тел r – расстояние между центрами тел G – гравитационная постоянная f kx = Прямая коренная зависимость f x ( ) = Скорость ИСЗ v gR = v – скорость g – ускорение свободного падения R – радиус планеты Поскольку в школьном курсе математики из- учению функциональных зависимостей отводит- ся достаточно большое место, то обучающиеся при изучении физических явлений могут само- стоятельно определять, какие величины являют- ся аргументами, а какие функциями в различных формулах, какой вид будут иметь графики этих величин при изменении условий проведения экс- перимента, как зависит вид графика от значения числового коэффициента и т.д. Данный вид дея- тельности очень важен в современном учебном процессе, в котором все больше времени отво- дится на изучение физических явлений при помо- щи цифровых лабораторий. Автоматическое по- строение графиков исследуемых зависимостей позволяет обучающимся с высокой точностью: – измерить мгновенную скорость тела, движуще- гося неравномерно; №7 2021 [СПО] 14 – исследовать изменение температуры с течени- ем времени в процессе установления теплово- го равновесия; – наблюдать в динамике процесс зарядки и раз- рядки конденсатора, электромагнитной индук- ции, возникновение и изменение индукционно- го тока и другие физические явления. К сожалению, не во всех общеобразователь- ных учреждениях имеются датчики для исследо- вания различных процессов, которые дают воз- можность изучать особенности поведения фи- зических величин в режиме реального времени. В этом случае необходимо использовать обра- зовательные возможности цифрового ресурса GetAClass [6]. Например, при изучении темы «Конденсато- ры» обучающее видео всего за 3,3 мин позволяет представить обучающимся: 1) внешний вид экспериментальной установки и ее принципиальную схему (рис. 1); 2) графики зависимости напряжения от времени на конденсаторе емкостью С и активном сопро- тивлении R (рис. 2); 3) экспериментальное доказательство того фак- та, что время зарядки конденсатора определя- ется произведением его электрической емко- сти и активного сопротивления цепи, через ко- торое происходит зарядка. Рис. 1. Экспериментальная установка для исследования процесса зарядки конденсатора Обучающее видео наглядно показывает, как элементы электрической цепи при зарядке кон- денсатора идеализируются для упрощения ма- тематического описания каждого элемента элек- трической цепи. Кроме этого, идеализированные уравнения (физические формулы закона Ома для каждого участка цепи) правильно отражают основ- ные физические явления в том или ином реальном элементе электрической цепи. Идеализированно- му элементу электрической цепи ставят в соот- ветствие его математическую модель – схемный элемент R или C. Каждому схемному элементу со- ответствует условное геометрическое изображе- ние (изображение устройства) – конденсатор, ре- зистор, источник тока и соединительные провода (рис. 3). Рис. 2. Графики зависимости напряжения от времени на конденсаторе и резисторе Работа с подобными видео раскрывает образо- вательные возможности модельного подхода к из- учению физических явлений, поскольку обеспечи- вает: – понимание для каждой физической закономер- ности вида функциональной зависимости и фи- зического смысла коэффициентов (например, заряд конденсатора прямо пропорционален на- пряжению между его обкладками, электроем- кость является постоянной величиной при за- рядке и разрядке, так как зависит только от ге- ометрических размеров конденсатора); – понимание геометрического смысла производ- ной функции и использование его при анализе графических зависимостей, а также определе- ние производных при расчетах величин, напри- мер, в колебательных процессах. – закрепление вычислительных навыков: исполь- зование кратных и дольных единиц; проведе- ние расчетов с использованием стандартного вида числа. t = 0 0 < t < 3 с t > 3 с Рис. 3. Объяснение процесса зарядки конденсатора с помощью физических формул Наиболее сложным для обучающихся при из- учении темы «Электродинамика» является пе- ременный электрический ток [5]. Исследование процессов в электрической цепи переменного то- |