Будова атома …………………………………………………………….12
2.1.2.1 Дослід Резерфорда (теорія будови атома та моделі атома)……….12
2.1.2.2 Постулати Бора……………………………………………..………..16
2.1.2.3 Дослід Франка і Герца……………………………………………….18
2.1.2.4 Спін електрона. Дослід Штерна і Герлаха………………………....19
2.2 Вивчення теми «Фізика атомного ядра»……………………………...…..21
2.2.1 Моделі атомного ядра………………………………………………....21
2.2.2 Радіоактивність. Закони радіоактивного розпаду……………...……25
2.2.3 Ядерні реакції…………………………………………………………..30
2.3 Ядерні реакції у житті людини……………………………………………32
2.3.1 Ядерний реактор………………………………………………….……32
2.3.2 Атомна бомба…………………………………………………………..35
РОЗДІЛ ІV. ЕЛЕКТИВНИЙ КУРС НА ТЕМУ «КОМП’ЮТЕРНА ПІДТРИМКА ВИВЧЕННЯ ТЕМИ «БУДОВА АТОМА»
4.1 «Комп’ютерна підтримка вивчення теми "Будова атома"»………...…38
4.2 Результати проведення атестації після проходження елективного курсу «Комп’ютерна підтримка вивчення теми "Будова атома"»……………….…46
4.3 Правила техніки безпеки при роботі за комп’ютером………………...50
Висновок
Список використаної літератури
| ВСТУП
Впровадження нових технологій у навчальний процес сприяє всебічному розвитку й формуванню світогляду учнів,студентів. Сучасний розвиток інформаційних технологій дає можливість застосовувати їх на уроках фізики як в основній школі так і в університеті.
Фізика – наука експериментальна, для її вивчення необхідно використовувати досліди. Добре відомо, що курс фізики включає розділи, вивчення і розуміння яких вимагає розвиненого образного мислення, уміння аналізувати, порівнювати. Насамперед мова йде про такі розділи, як «Ядерна фізика» і «Квантова фізика» і ін. Багато явищ в умовах фізичного кабінету не можуть бути продемонстровані,виникають значні труднощі при постановці та виконанні демонстраційних дослідів з розділів, які пов’язані з неможливістю спостерігати без спеціальних приладів і необхідних умов для їх здійснення. В результаті учні,студенти зазнають труднощів при вивченні цих тем, оскільки не взмозі їх уявити. Частковим рішенням цієї проблеми є моделювання дослідів на комп’ютері, так звана комп’ютерна підтримка вивчення складних тем та дослідів квантової фізики.
Комп'ютер може не лише створити модель таких явищ, а й дозволити змінювати умови протікання процесу, "прокрутити" із оптимальною для засвоєння швидкістю. Найдоцільнішим є використання комп'ютерної моделі для демонстрацій під час пояснення нового матеріалу, розв'язування практичних задач. Найбільш фундаментальними дослідами квантової фізики є досліди Резерфорда, Франка і Герца, Штерна і Герлаха,ефект Комптона, фотоефект.Дуже важливими у ядерній фізиці є дослідження радіоактивності,ядерних реакцій та ядерного реактора.
Краще і простіше, а також наочніше показати, як електрон за моделлю Бора перескакує в атомі з орбіти на орбіту, що супроводжується поглинанням чи випромінюванням кванта, ніж пояснювати це за допомогою дошки і крейди. А якщо взяти до уваги те, що ця модель дає можливість одночасно показати переходи електрона й на інші орбіти в динамічному режимі роботи електронних рівнів і вигляд спектральних ліній, тоді стає зрозумілим, що подану демонстраційну модель неможливо забезпечити іншими засобами., або дослід Резерфрда по бомбардуванню альфа-частинками тонких металевих пластинок, показує як альфа частинки розсіюються в речовині,і в результаті Е. Резерфорд припустив, що атом має складну будову, схожу на Сонячну систему: всередині його міститься позитивно заряджене ядро, навколо якого обертаються електрони.
На сайті нашого університету є розроблений навчально-методичний посібник «Квантова фізика» автор Соколенко О.І.. В якому розглянуті всі розділи квантової фізики:квантові властивості випромінювання,хвильові властивості мікрочастинок, будова атомів, фізика атомного ядра,елементарні частинки. У кожному з цих розділів коротко розглянуті основні питання теорії, подані основні формули з розділу і методичні вказівки щодо розв’язування задач,а також наведені приклади типових задач.
Практика показала що цей посібник має широкий спектр використання як студентами так і магістрантами нашого ВУЗу,для більш ефективного використання навчального посібника була необхідність доповнити його комп’ютерними демонстраційними матеріалами анімаціями,візуалізаціями та відео фрагменти явищ,що і будо виконано в даній роботі.
Всі демонстраційні матеріали було апробовано при викладанні квантової фізики в «ДНЗ Одеський професійний ліцей морського транспорту» і в «Південноукраїнському національному педагогічному університеті імені К.Д. Ушинського» на 4 курсах спеціальності «фізика менеджмент»,а також на асистентській практиці з фізики магістрантами. Як показали результати контролю якість і упішність знань підвищилась на 3%-6%.
Я вважаю що тема моєї магістерської роботи є актуальною.
Метою даної магістерської роботи єзабезпечення вивчення квантової фізики використовуючи засоби комп’ютерного моделювання, обґрунтування необхідності використання комп’ютерних моделей при вивченні фізики.
Об'єкт дослідження: Забезпечення навчального процесу з тем квантової фізики з використанням засобів комп’ютерного моделювання.
Предмет дослідження: Форми, методи та засоби реалізації вивчення квантовоъ фізики за допомогою комп’ютерного моделювання.
Гіпотеза дослідженнявикористання комп’ютерного моделювання при викладанні квантової фізики повинно підвищити ефективність і якість засвоєння знань формування відповідних умінь та навичок. Відповідно до предмету і гіпотези дослідження були визначенні його конкретні завдання:
1. Провести аналіз літературних джерел, наукових праць, статей з питання використання комп’ютерних моделей при викладанні фізики.
2. Розглянути психолого-педагогічні аспекти ефективного використання комп’ютерного моделювання при викладанні фізики.
3. Розробка методичних рекомендацій, щодо використання комп’ютерного моделювання.
РОЗДІЛ І. КОМП’ЮТЕРНЕ МОДЕЛЮВАННЯ В ОСВІТІ
1.1 Використання ІТ в освіті
Інформатизація освіти вимагає підвищення якості навчального процесу, здійснення відповідних досліджень і розробок сучасних методів навчання, заснованих на використанні інформаційних технологій, до рівня вимог постіндустріального суспільства. Це передбачає залучення учнів і студентів до інформаційної культури, побудова в їхній свідомості наукової картини світу, оволодіння сучасними методами обробки інформації. В інформатиці під інформаційною (комп'ютерною) технологією розуміють технологію переробки інформації на ЕОМ, в результаті яких виходить новий інформаційний продукт (текстовий, графічний, звуковий або відео-файл).
Система віртуальної реальності занурює студента в уявну тривимірну модель реального світу. Вона забезпечує "безпосередню" взаємодію з різними об'єктами цього світу і маніпулювання ними. Це якісно змінює механізм сприйняття і осмислення одержуваної інформації, сприяє формуванню чуттєво-наочного образу досліджуваного явища. Мультимедійні засоби навчання повинні відповідати дидактичним вимогам науковості, доступності, проблемності, наочності, свідомості, систематичності і послідовності навчання.
1.2 Зв'язок між фізикою і інформатикою
Як вже зазначалося, викладання фізики, в першу чергу атомної і ядерної, пов'язано з вивченням обчислювальної техніки та сучасних технологій збирання, зберігання, обробки і передачі інформації.
Фізика – наука експериментальна. Сучасні інформаційні технології дозволяють створювати моделі різних фізичних об'єктів, явищ і процесів і відображати їх на екрані ПК з можливістю варіювати параметри. За допомогою інтерфейсних блоків і датчиків фізичних величин можна виконувати і реальний експеримент, а також дистанційно керувати реальними об'єктами, здійснювати автоматизований контроль, обробляти результати досліджень і т.д. У зв'язку з цим під навчальним фізичним експериментом зараз розуміється не тільки традиційний натурний (демонстраційний і лабораторний) експеримент, але і чисто комп'ютерний, віртуальний. Особливо ефективний останній у разі неможливості проведення натурного експерименту через відсутність обладнання, небезпеки для здоров'я, тривалості виконання, складності математичного обрахунку результатів і т.д.
Крім того, комп'ютерний експеримент, як уже було сказано, надає широкі можливості варіювання параметрів процесу, що просто неможливо зробити в натурі.
Атомна і ядерна фізика належать до таких розділів фізики вивчення яких, повинно супроводжуватися експериментальними дослідженнями.
Віртуальні експерименти значно прискорюють процес освоєння досліджуваного матеріалу. Ніяка кількість вирішених завдань з фізики не може замінити досвіду, придбаного при проведенні експериментальних досліджень. Комп'ютер можна розглядати як універсальний лабораторний стенд.
1.3 Методологічна і дидактична складові віртуального експерименту
Унікальні особливості віртуально інформаційного середовища (мультимедіа, інтелектуальність, моделінг, інтерактив, комунікативність, продуктивність) визначають безперечну ефективність її застосування в будь-якій сфері пізнавальної діяльності,в тому числі і в проведенні лабораторних фізичних експериментів.
Зазначимо переваги і недоліки віртуального фізичного експерименту. Такий експеримент дозволяє:
Вивчати складні фізичні явища на рівні, доступному розумінню, виключаючи звернення до їх нерідко громіздкого математичного опису;
«Досліджувати» явище навіть у тих випадках, коли проведення реального експерименту ускладнене або недоцільно (наприклад, робота ядерного реактора, рух космічних об'єктів, вивчення поведінки тіл при великих тисках,дослідження мікроскопічних об'єктів, і т.д.);
Зупиняти і відновлювати експеримент з метою аналізу проміжних результатів і можливої зміни його ходу;
Вивчати явище в динаміці(тобто спостерігати його розвиток в просторі і часу);
Здійснити операцію, неможливу в натурному експерименті – змінювати просторово-часові масштаби протікання явища;
Задавати необхідні умови проведення експерименту і параметри досліджуваної системи об'єктів, не побоюючись за її стан, а також безпеку і збереження компонентів експериментальної установки;
Супроводжувати модельний експеримент візуальної інтерпретацією закономірних зв'язків між параметрами досліджуваної системи(у формі динамічних графіків, діаграм, схем тощо);
Досліджувати явище в «чистому» вигляді, точно відтворюючи необхідні умови його протікання;
Акцентувати, завдяки ефектам мультимедіа, увагу учнів на головному в досліджуваному явищі і сприяти тим самим більш глибокому розумінню його сутності.
При використанні інтерактиву як функції нового середовища навчання до раніше вказаним перевагам віртуального експерименту додаються нові:
Забезпечення діяльнісного підходу до навчання, орієнтованого на розвиток ключових компонентів навчальної активності студентів:зокрема інтересу до навчання, вміння планувати свої дії, виконувати і контролювати якість їх виконання;
Розвиток пізнавальної самостійності студентів, визначальною успіх у реалізації їх навчальної активності;
Створення умов для творчої діяльності студентів.
Слід зазначити, що введення даного типу фізичного експерименту в курсі фізики має і недоліки:
практичне здійснення віртуальних експериментів буває утруднено у зв'язку з недостатнім рівнем комп'ютерного забезпечення;
не отримується навички практичної роботи з реальним дослідницьким обладнанням;
низька в порівнянні з натурним експериментом ступінь наочності.
| РОЗДІЛ ІI. ВИКОРИСТАННЯ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ ПРИ ВИВЧЕННІ ТЕМИ «КВАНТОВА ФІЗИКА»
Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...
|
Аальтернативная стоимость. Кривая производственных возможностей В экономике Буридании есть 100 ед. труда с производительностью 4 м ткани или 2 кг мяса...
|
Вычисление основной дактилоскопической формулы Вычислением основной дактоформулы обычно занимается следователь. Для этого все десять пальцев разбиваются на пять пар...
|
Расчетные и графические задания Равновесный объем - это объем, определяемый равенством спроса и предложения...
|
|
Деятельность сестер милосердия общин Красного Креста ярко проявилась в период Тритоны – интервалы, в которых содержится три тона. К тритонам относятся увеличенная кварта (ув.4) и уменьшенная квинта (ум.5). Их можно построить на ступенях натурального и гармонического мажора и минора.
...
Понятие о синдроме нарушения бронхиальной проходимости и его клинические проявления Синдром нарушения бронхиальной проходимости (бронхообструктивный синдром) – это патологическое состояние...
Опухоли яичников в детском и подростковом возрасте Опухоли яичников занимают первое место в структуре опухолей половой системы у девочек и встречаются в возрасте 10 – 16 лет и в период полового созревания...
|
|
Виды сухожильных швов После выделения культи сухожилия и эвакуации гематомы приступают к восстановлению целостности сухожилия...
КОНСТРУКЦИЯ КОЛЕСНОЙ ПАРЫ ВАГОНА Тип колёсной пары определяется типом оси и диаметром колес. Согласно ГОСТ 4835-2006* устанавливаются типы колесных пар для грузовых вагонов с осями РУ1Ш и РВ2Ш и колесами диаметром по кругу катания 957 мм. Номинальный диаметр колеса – 950 мм...
Философские школы эпохи эллинизма (неоплатонизм, эпикуреизм, стоицизм, скептицизм). Эпоха эллинизма со времени походов Александра Македонского, в результате которых была образована гигантская империя от Индии на востоке до Греции и Македонии на западе...
|
|
