Использование средств деловой графики при изучении физических явлений

Применение компьютерных технологий при изучении определённых тем по физике имеет значительные преимущества и большие возможности. Ряд тем из различных разделов физики: «Механика», «Молекулярная физика и термодинамика», «Механические колебания и волны», «Электромагнитные волны» и др., основаны на умении читать и понимать зависимости физических величин друг от друга, представленные графиками. Работа с графиками вызывает у большинства учащихся серьёзные затруднения, и это способствует тому, что знания по таким темам достаточно неполные и поверхностные. Даже хорошо зная формулы величин, представленных в графическом виде, многие ученики не «видят» характера их изменения и, естественно, не могут применить необходимые сведения при решении задач.

Графики, с которыми приходится иметь дело учащимся, как правило, начерчены либо на доске, либо на плакате, где очень сложно представить динамику изменения физических величин в наглядном и доступном виде. Такие недостатки легко устраняются при построении графиков на компьютере с использованием электронной таблицы MS Excel. При необходимости за небольшое время можно начертить множество графиков различных конфигураций, масштабов, и это делает работу очень интересной и захватывающей, что, конечно, не может не отразиться на более качественном усвоении темы и её практической направленности. Так, при изучении темы «Изопроцессы», построение графиков изопроцессов на доске и в тетради вызывает значительные сложности. Однако, после проведения интегрированного урока по данной теме на компьютерах, многие дети полностью справились с поставленной задачей по построению графиков изопроцессов в Excel и им это понравилось. Один мальчик даже посоветовал: «Надо было с самого начала строить графики на компьютере, а то в тетради не очень понятно».

Аналогичная ситуация обстоит с изучением темы «Механические колебания и волны». Но, если тема «Изопроцессы» проходится в 10 классе и всего один раз, то с колебаниями дело обстоит иначе: она изучается и в 9, и в 10, и в 11 классе. Причем в 11 классе колебания являются электромагнитными, но от этого общие характеристики изменения физических величин остаются прежними. И те ученики, которые не поняли суть построения и чтения графиков делают такие же ошибки, что и девятиклассники. Сформировать у учащихся четкие представления о колебательном движении, научить понимать основные свойства и уметь определять характеристики периодического движения довольно сложно. Поэтому можно попытаться решить эту непростую задачу снова прибегнув к помощи электронной таблицы MS Excel.

Урок в 10 классе следует начать с повторения сути колебательного движения, его основных характеристик: периода, амплитуды, смещения, частоты (что изучалось в 9 классе). Повторение базируется на демонстрации отрывков из электронного пособия Козела «Открытая физика», в котором учащиеся видят графическое представление смещения х от времени в виде синусоиды. В качестве примеров колебательных систем используются математический и пружинный маятники. После повторения теории делается акцент на формулировку поставленной задачи и способы её осуществления (учитель информатики объясняет необходимые действия по работе в электронной таблице). Затем учащиеся садятся за компьютеры и им на индивидуальных карточках даётся задание построить график зависимости смещения х от времени в виде синусоиды с определенным периодом колебаний, амплитудой. После выполнения задания по построению требуется изменить заданные величины определённым образом, чтобы ученик наглядно увидел как проявляется зависимость величин друг от друга. Примерное выполнение задания представлено в виде:

Такой урок позволяет приблизить учащихся к сущности данной темы и даёт возможность понять, что изучаемые понятия не нечто далёкое и непонятное, а доступное (которое можно и построить самому, и поменять по своему желанию) и реально существующее в жизни.