Transcript Vizuaali_uzskataamie_mod_fizikaa

VIZUĀLĀ
FIZIKA
LU FMF Fizikas
didaktika
Mag.phys.
A.Krons
1
VIZUĀLI
UZSKATĀMIE
MODEĻI
FIZIKĀ
2
UN
PAMATSKOLAS
FIZIKAS MĀCĪBU
STUNDĀS
DABASZINĪBĀS
VIDUSSKOLĀ
3
PROJEKTA AUTORS
AIVARS KRONS
4
IEVADS
Lai kādas arī nebūtu mācību stundas, lekcijas, jeb kādas
prezentācijas tēma, tās vizuālais papildinājums ekonomēs laiku,
“atdzīvinās” izklāstu un padarīs to
• uzskatāmāku,
• daudz pievilcīgāku,
• vieglāk iegaumējamu,
Vizuālais efekts palīdzēs skolēniem izdalīt un akcentēt būtiskāko un
svarīgāko, veikt mērījumus, salīdzinājumus, aprēķinus un pētniecisko
darbību. Tas veicinās nostiprināt teorētiskās zināšanas un praktiskās
iemaņas.
Mūsu laikmeta tehnoloģiskās iespējas atvieglo skolotāja vai lektora
aktivitātes un pūles šā mērķa sasniegšanā. Uzskatu, ka PC komplektā ar
projektoru ir viens no visefektīvākajiem tehniskajiem mācību uzskates
līdzekļiem šā mērķa īstenošanā.
5
Mērķis un uzdevumi
• Mērķis – izstrādāt fizikālo parādību modeļus, kas
uzskatāmi pilnveidotu skolēnu izpratni par apkārtējās
pasaules vienotību, noskaidrojot tās parādību cēloņseku
sakarības un sekmētu viņu līdzatbildību apkārtējās vides
kvalitātes uzlabošanā.
• Uzdevumi.
1. Izveidot fizikālo parādību modelēšanas teorētisko
pārskatu.
2. Izstrādāt vizuālo testu dabaszinībās 10. klasei.
3. Izveidot dažus uzskatāmus un animētus
vizuālos modeļus.
4. Sagatavot materiālu izmantojamu fizikas un
dabaszinību stundās.
6
Teorētiskais pamatojums.
Fizikas pētnieciskajā darbībā dabas parādību aprakstiem izmanto
daudzveidīgus cilvēku teorētiski izstrādātus modeļus (novēroto
parādību tuvinātus aprakstus).
MODEĻI
MATEMĀTISKAIS
FIZISKAIS
(Reālais, kad ķermeņa ģeom. (kad dotajos apstākļos
forma, izmēri, masa un citi
ķermeni var uzskatīt par
parametri jāņem vērā)
punktveida)
IDEALIZĒTAIS
(vēlamais, reāli dabā neeksistējošs, kurā visi procesi un likumsakarības
izpildās absolūti precīzi)
7
PIEMĒRI
1.REĀLĀ GĀZE – molekulu
savstarpējā mijiedarbība
tiek ievērota.
2.MATEMĀTISKAIS SVĀRSTS
FIZISKAIS SVĀRSTS
IDEĀLĀ GĀZE – daļiņu mijiedarbību var neievērot un uzskatīt to
sadursmes par absolūti elastīgām. Apkārtējo ķermeņu
ietekmes uz aplūkojamo nav.
NOSACĪJUMI
1.
Ķermeņa izmēri tiek ņemti vērā.
2.
Svārstību periods būtiski atkarīgs no
ķermeņa masas centra izvietojuma.
1. Ķermeņa izmēri netiek ņemti vērā.
1. Pakļaujas Klapeirona vienādojumam.
2. d <<
3. Nestiepjams diegs, bez masas.
8
Fizikas priekšmetā skolēni iepazīst
vairākus modeļus;
a) punktveida gaismas avots (optikā),
b) vielas kristāliskais režģis
(molekulārfizika,ķīmija),
c) atoma uzbūves planetārais modelis
(fizika,ķīmija),
d) Saules sistēmas uzbūves modelis
(dabaszinības, astronomija),
e) četrtaktu iekšdedzes siltuma dzinēja modelis
(termodinamika),
f) Brauna kustības modelis (molekulārfizika),
u.c.
9
MODEĻU IZPRATNE UN TO LIETOJUMS
FIZIKAS PRIEKŠMETA APGUVĒ.
• Skolēns ir iepazinies ar modeļa jēdzienu
un tā lietošanas iespējām fizikālu dabas
parādību pētīšanā.
• Spēj tos shematiski attēlot un izskaidrot.
• Prot pielietot teorētiskos modeļus dabas
parādību vienkāršotai skaidrošanai.
• Ar modeļu palīdzību, piem., prot konstruēt
staru gaitu un attēlu lēcās un spoguļos
(apgūstot optikas pamatus).
10
DAŽI RAKSTURĪGĀKIE VIZUĀLO MODEĻU
PIEMĒRI.
1. Vielas tuvā un tālā kārtība – nostiprina
priekšstatu par atomu izvietojumu amorfu un
kristālisku vielu kristāliskajos režģos.
11
2. Vārāmā sāls kristāliskā režģa modelis –
vērojams telpisks savstarpējo jonu izvietojums.
12
3. Kristālisko režģu veidi – uzsver, kristāliski
materiāli ir vielas ar tālo kārtību, demonstrē, ka atomu
izkārtojums veido režģi. Norādam, ka pie šiem
materiāliem pieder lielākā daļa metālu, pusvadītāju,
vairākas keramiskas vielas un daži polimēri.
13
4. Brauna kustības modelis – izskaidro vielas
daļiņu siltumkustību.
14
5. Kovalentās saites veidošanās H O
molekulā.
15
6. Ilustrē atomu kodolu un elektronu
savstarpējo izkārtojumu vielā.
(Bora atomu planetārais modelis)
16
7. Saules sistēmas un planētu salīdzinošo
izmēru un uzbūves vizuālais modelis.
17
8. Smaguma spēka sadalījums
komponentēs matemātiskā svārsta
gadījumā.
18
9. Parastais trīsis (viens no
vienkāršu mehānismu
veidiem) – var aplūkot kā
saistītu ķermeņu kustību.
Var arī sastādīt un risināt
uzdevumus.
19
10. Savienotie trauki – demonstrē spiediena un
ātruma sadalījumu dažāda diametra caurulēs.
20
11. Enerģijas veidu pārvērtības vielas 3
agregātstāvokļos.
21
Enerģijas pārvērtības mehāniskā kustībā
22
Bremzēšanas ceļš un enerģijas pārvērtības mehāniskā
kustībā
23
Darbs uz slīpās plaknes
24
Gaismas atstarošanās likums
25
Pielikumi un modeļu apraksti.
RKV vizuālais tests
dabaszinībās 10. klasei
(nod. – astronomija).
...................
(datums)
............................
(vārds, uzvārds, klase)
1. jaut. Kas ir zvaigznājs?
(Ievelc krustiņu izvēlētajā atbildē!)
– (1p).
a)
spožu zvaigžņu veidota
figūra,
b)
kosmosā blakus novietotu
zvaigžņu kopa,
c)
debess sfēras apgabals ar
noteiktām robežām.
26
2. jaut. Kurš no šiem zvaigznājiem ir zodiaka zvaigznājs?
– (1p.)
a)
b)
c)
Lielais Suns,
Orions,
Vērsis.
27
3. jaut. Radioteleskopa antenu izgatavo no metāla, lai tā
.......... – (1p.)
a)
b)
c)
būtu izturīgāka,
atstarotu radioviļņus,
absorbētu radioviļņus.
RT – 32 Irbenē (Latvija)
28
4. jaut. Kāpēc notiek redzamā zvaigžņu diennakts kustība?
– (1p.)
a)
b)
c)
Zeme riņķo ap Sauli,
Zeme griežas ap
savu asi,
zvaigznes pārvietojas
kosmosā.
29
5. jaut. Kas attēlots šajā fotouzņēmumā? – (2p.)
a)
b)
Jūsu fizikas skolotājs,
nākotnes cilvēks izkāpj
uz Marsa virsmas,
c)
ASV astronauts
......................................
(ieraksti astronauta vārdu un uzvārdu)
izkāpj uz Mēness.
30
6. jaut. Kurš debess ķermenis redzams šajā attēlā? –
(1p.)
a)
b)
c)
Urāns,
Neptūns,
Plūtons.
31
7. jaut. Kas ir meteors? – (1p.)
a)
b)
c)
d)
“Zvaigžņu lietus”,
meteoroloģiska parādība,
kosmisks ķermenis,
kas sadeg atmosfērā,
“krītoša zvaigzne”.
32
8. jaut. Kas ir komēta? – (1p)
a)
b)
c)
d)
astes zvaigzne,
krītoša zvaigzne,
ciets ledus ķermenis,
gāzes un putekļu mākonis.
33
9. jaut. Kuras planētas virsma vērojama šajā attēlā? –
(1p.)
a)
b)
c)
tuksnesis uz Zemes virsmas,
Mēness virsmas panorāma,
Marsa virsmas ainava.
34
10.* jaut. Kurš ir vulkāniski aktīvākais debess ķermenis Saules
sistēmā? – (2p.)
a)
b)
c)
Zeme,
Jo,
Venēra.
35
Maksimāli iespējamais punktu skaits – 12, iegūti .........
punkti,
vērtējums: .......... (balles)
PUNKTI
12
11
10 8-9 6-7
5
4
3
2
1
0
BALLES
10
9
8
5
4
3
2
1
0
7
6
36
Pašdzenoša lokana magnētiska filamenta
modelis
Apraksts
Šis modelis demonstrē vienu no pieejām dažādu bio- un
nanotehnoloģiju problēmu risināšanā, kas balstās uz dažādu
mikromanipulāciju paņēmienu izveidošanu ar magnētiskā lauka
palīdzību. Šis paņēmiens var kalpot DNS molekulu mikromehānisko
īpašību noteikšanā, izmantojot magnētiskas mikrodaļiņas.
Mikromagnētiskās struktūrās par magnētisko daļiņu saistvielām var
izmantot polimērus un dažas bioloģiski aktīvu vielu molekulas.
Šodien jau ir realizēti šādu lokanu magnētisku filamentu teorētiski
pētījumi un izpētīta to izturēšanās statiskos un rotējošos
magnētiskos laukos. Rezultatā tika atrasta jauna tipa liekšanās
nestabilitāte un tika izveidots pašdzenošs lokana magnētiska
filamenta modelis (skat. animāciju No 1). Tas dod iespēju radīt no
attāluma vadāmu mikro objektu kustību, tajā skaitā dzīvos
organismos. Šādu objektu kustību likumsakarību izpēte ir tuvāko
gadu uzdevums.
37
Animācija No 1.
38
Debess Ziemeļu puslodes zvaigžņu karte (Decembra vidus – 2005)
39
Rotējošā planēta.
40
Saules aptumsums
41
Keplera otrais likums
42
Laika mērīšana - pulkstenis
43
Gaismas dispersija
(seperation of light by a prism according to wavelength)
44
Orbītā ap Zemi (ZMP) - gravitācija
45
NOBEIGUMS
Patiesībā katram ķermenim ir tilpums. Līdz ar to, ķermeņa aizstāšana ar
punktveida objektu, piem. mehānikā, ir aplūkojamā ķermeņa īpašību
vienkāršošana. To dara tāpēc, lai vienkāršotu ķermeņa kustības aprakstu.
Modelēt fizikā – faktiski nozīmē izzināt kāda objekta fizikālās īpašības vai arī
kādas parādības dabu un cēloņus ar eksperimentāliem modeļiem laboratorijas
apstākļos, jo ne vienmēr jāņem vērā dažādi blakus esošie faktori. Šāda pieeja
atvieglo kādas parādības matemātisko aprakstu, jeb modeli. No otras puses, ne
vienmēr ir iespējams daudzas dabā vērojamas parādības realizēt laboratorijas
apstākļos (piem., pārnovas sprādziens, Saules kodolā notiekošos
kodoltermiskos procesus, Visuma izcelšanos un izplešanos, un tml.). No
minētajiem piemēriem redzam, ka, lai pārliecinātos par kādas dabas parādības
patiesu skaidrojumu, jeb izvirzītu hipotēzi, mums ir nepieciešams eksperimentāls
modelis.
Līdzīgi eksperimentālie modeļi tiek konstruēti materiālu tehnoloģijās, lai
iegūtu kvalitatīvākus un lētākus apkārtējai videi nekaitīgus materiālus, kā arī
pārbaudītu tos uz izturību pie dažādiem deformāciju veidiem, temperatūru
ietekmi, radioaktivitātes iedarbību un tml.
Modelim ir jābūt ar tiem pašiem parametriem un īpašībām, kas piemīt
reālam dabas objektam, ķermenim vai parādībai. Tas nepieciešams, lai
pārbaudītu izvirzītās hipotēzes pareizību, noskaidrotu pētāmās parādības
likumsakarības un šo likumsakarību pielietojamības robežas. Šo nepieciešamo
informāciju praktiskā un teorētiskā ceļā mēs iegūstam ar šādu modeļu palīdzību.
46
Skolā fizikas priekšmetā pieejamie mācību
uzskates līdzekļi un eksperimentālās
demonstrējumu iekārtas, jeb modeļi skolēnos;
a) veicina interesi par šo zinātni,
b) paplašina un bagātina dzīves pieredzi,
c) nostiprina iegūtās zināšanas,
d) atvieglo un ilustratīvi atdzīvina mācību procesu,
e) dod iespēju darboties, eksperimentēt praktiski un
novērtēt iegūtos rezultātus, kā arī salīdzināt tos ar
mūsdienās pieņemto Pasaules fizikālo ainu un atziņām,
f) izvirzīt jaunus kvalitatīvus uzdevumus un mērķus.
47