Руководство пользователя живой физики

«Живая физика» плюс цифровая лаборатория
«Архимед»

Марафон-2005

С.М.Дунин (МПГУ), Ю.В.Фёдорова (ЦИТУО),
г. Москва. sdounin@gate.itep.ru

«Живая физика» плюс цифровая
лаборатория «Архимед»

Основные возможности. Программа
«Живая физика» («ЖФ») – компьютерный конструктор
по «плоской» механике, позволяющий в
интерактивном режиме создавать компьютерные
модели и запускать их, получая при этом на экране
анимированное изображение результатов
моделирования. Она, в частности, позволяет
строить графики каких-либо величин, характерных
для изучаемых явлений, экспортировать в
текстовые файлы результаты моделирования, а
также импортировать данные из внешних текстовых
файлов (например, полученных в результате
натурного эксперимента). Существенным
ограничением является отсутствие сколько-нибудь
развитых средств обработки результатов
моделирования. Кроме того, «ЖФ» – вещь
«умозрительная», не позволяющая непосредственно
убедиться, что результаты моделирования
отражают поведение объектов в реальном мире.

Цифровая лаборатория «Архимед» –
программно-аппаратный комплекс для проведения
широкого спектра исследований, демонстраций и
лабораторных работ по физике, биологии и химии на
базе мобильного карманного персонального
компьютера Palm (КПК «Палм») и датчиков, которые
можно подключать к созданной преподавателем или
учащимися натурной экспериментальной установке.
Сбор данных и их первичная обработка возможны
при совместном использовании измерительного
интерфейса и КПК с установленной программой Image
Probe, обеспечивающей сбор и хранение результатов
эксперимента в КПК и передачу их на персональный
компьютер (ПК). Программа MultiLab обеспечивает
обработку экспериментальных данных на ПК. Однако
анализ экспериментальных данных оказывается
оторванным от момента наблюдения собственно
явления. Кроме того, поскольку набор датчиков
ограничен, некоторые интересующие нас величины
вообще нельзя измерить в ходе эксперимента.

Все модели, создаваемые в «ЖФ»,
являются, в современной терминологии,
компьютерными моделями. В ходе дальнейшего
изложения мы будем различать собственно
компьютерные модели (когда поведение модели
определяется результатами компьютерных
расчётов) и модели, управляемые
экспериментальными данными. Говоря о поведении
последних, мы иногда будем для простоты
изложения говорить прямо о поведении натурного
объекта.

Возможные цели совместного
использования «ЖФ» и «Архимеда». Главная цель
совместного использования «ЖФ» и «Архимеда» –
реализация достоинств, присущих каждому из этих
средств в отдельности. В частности, можно
обеспечить:

– динамическую визуализацию (с
помощью «ЖФ») данных, полученных в натурном
эксперименте, т.е. анализ данных в динамике:
наблюдать, как изменяется поведение модели при
изменении какого-то параметра (в предельном
случае, когда собственно модель отсутствует,
визуализация сводится к динамическому
построению графика);

– сравнение поведения компьютерной
модели с поведением реального объекта, что
позволяет оценить достоверность компьютерной
модели, как для того, чтобы убедиться в качестве
работы самой программы «ЖФ», так и для того, чтобы
оценить, насколько верно мы моделируем натурный
объект;

– извлечение при помощи компьютерной
модели из экспериментальных данных новых
величин (зависимостей), которые были недоступны
прямому измерению в натурном эксперименте.
Конечно, это можно сделать, просто обрабатывая
данные, полученные с помощью «Архимеда», однако
это требует много времени, которого всегда так не
хватает на уроке. Использование «ЖФ» позволяет
иногда, передвигая ползунок регулятора на
экране, получить нужные сведения, если
компьютерная модель и натурный объект ведут себя
одинаково;

– использование MultiLab как средства для
обработки данных «ЖФ», передав в MultiLab результаты
компьютерного моделирования.

Можно заметить, что предлагаемый
список несимметричен: три его пункта
предусматривают передачу данных из «Архимеда» в
«ЖФ», и только один – в обратном направлении. Это
связано с тем, что несимметричны сами
возможности рассматриваемых средств. «ЖФ» может
управлять поведением объектов на экране,
используя внешние данные, а «Архимед» снабжён
только датчиками, но лишён исполнительных
механизмов, которые позволяли бы управлять
натурным экспериментом. Если бы в составе
«Архимеда» были такие устройства, мы могли бы,
например, использовать компьютерную модель для
управления натурной экспериментальной
установкой.

Пример совместной работы «ЖФ» и ЦЛ
«Архимед». Попробуем показать, как можно достичь
перечисленных целей. Хотя приведённый учебный
пример не используется непосредственно на уроке,
он позволяет продемонстрировать все
вышеперечисленные направления.

• Рассмотрим экспериментальную
  установку: тело, подвешенное на пружине,
  совершает колебания (рис. 1).

• Запишем с помощью датчика дистанции
  график колебаний этого тела. Синхронизировав
  «Палм» с настольным ПК, получаем текстовый файл с
  результатами эксперимента. После передачи
  данных в программу MultiLab её экран будет выглядеть,
  как показано на рис. 2.

Если данные нас устраивают, можно этот
же файл передать в «ЖФ». Если же нужно провести их
обработку, то обращаемся к MultiLab. В нашем случае
удобно сделать так, чтобы моменту времени t =
0 соответствовало крайнее верхнее положение
груза. Вырезаем нужный участок графика, передаём
выбранные данные в таблицу Excel и сохраняем
результаты в текстовом файле.

• Введение экспериментальных данных в
  «ЖФ». Cоздаём в «ЖФ» модель нашей
  экспериментальной установки. Тело, которое будет
  моделировать груз, закрепляем якорем и создаём
  для него регулятор Y-координаты. Подключаем этот
  регулятор к созданному в MultiLab файлу с данными.
  Теперь при запуске эксперимента в «ЖФ» мы видим,
  что движение груза на экране точно воспроизводит
  движение груза в экспериментальной установке.
  Это позволяет изучать экспериментальные данные,
  одновременно наблюдая явление, которое они
  описывают (рис. 3).

• Компьютерная модель и её
  достоверность. Добавляем в эксперимент «ЖФ»
  собственно компьютерную модель груза на пружине,
  пользуясь известными нам параметрами натурной
  установки: зададим для красного груза массу,
  равную массе груза в натурном эксперименте,
  упругость пружины, равную измеренной упругости
  натурной пружины. Начальные координаты груза и
  деформацию пружины также определим, исходя из
  начальных данных натурного эксперимента.
  Результат моделирования показан на рис. 4. Мы
  видим, что график движения тела, полученный в
  результате компьютерного моделирования, с
  хорошей точностью совпадает с графиком,
  полученным для эксперимента натурного. Таким
  образом, мы убедились в достоверности нашей
  компьютерной модели.

• Получение с помощью «ЖФ» информации,
  отсутствующей в экспериментальных данных. В
  натурном эксперименте есть данные о координатах
  тела, но отсутствуют данные о его скорости. Их
  можно извлечь из двух источников. Начнём с
  компьютерной модели. Создаём для модельного
  груза измеритель скорости и одновременно
  включаем для него показ вектора скорости. Теперь
  мы видим и на графике, и непосредственно на
  изображении тела, как меняется скорость груза в
  процессе колебаний.

Есть и второй способ получения данных
о скорости тела. Воспользуемся тем, что программа
MultiLab позволяет выполнить численное
дифференцирование. Теперь мы можем подключить к
ещё одному регулятору «ЖФ» новый полученный
текстовый файл и сравнить график производной по
координате, полученный в ходе натурного
эксперимента, и скорости смоделированного
маятника. Результат представлен на рис. 5. Видно,
что полученные двумя способами данные
достаточно хорошо совпадают. С другой стороны,
погрешность производной, полученной по
результатам эксперимента, довольно велика, и
изучать график скорости колеблющегося тела
удобнее по результатам компьютерного
моделирования.

• Обработка с помощью программы MultiLab
  данных, полученных в «ЖФ». Продолжим сравнение
  поведения маятника в натурном эксперименте и его
  компьютерной модели. Передадим в эксперимент
  «ЖФ» данные, соответствующие более длительному
  отрезку времени. Мы увидим, что колебания
  натурного маятника являются затухающими, а
  созданная нами компьютерная модель этого не
  передаёт. Добавляем к пружине маятника демпфер,
  который обеспечит затухание колебаний. Запустив
  опять нашу модель, получаем график затухающих
  колебаний (рис. 6). Коэффициент демпфирования,
  соответствующий наилучшему совпадению
  поведения двух маятников, нетрудно подобрать
  вручную.

Предположим, что мы хотим исследовать,
каким законом описывается это затухание.
Результаты натурного эксперимента
анализировать нелегко, т.к. они, особенно при
малой амплитуде колебаний, искажены
погрешностью измерения. Кроме того, достаточно
трудно провести серию экспериментов, в которых
величина демпфирования будет изменяться нужным
образом. Поэтому мы изучаем затухающие колебания
на компьютерной модели. В «ЖФ» легко получить
необходимые графики, но нет развитых средств для
их анализа, а в MultiLab есть «Мастер анализа»!

Вводим этот график в MultiLab, строим
огибающую и запускаем «Мастер». Попытка
аппроксимировать огибающую удастся только в том
случае, если мы выберем экспоненциальную
функцию. Её параметры можно затем достаточно
легко связать с параметрами маятника.

• Тонкости технологии

– Как ввести данные из «Архимеда» в
«ЖФ»?

«ЖФ» относительно терпима к формату
файла данных: достаточно вырезать из файла
данных, созданного на «Палме», заголовок и
проследить, чтобы общее количество чисел в нём не
превышало предельного значения, доступного для
«ЖФ» (4080). Но при этом мы скорее всего получим
значительный «пустой» участок в начале
эксперимента. Этот участок придётся каждый раз
«проигрывать» при запуске «ЖФ». Чтобы исключать
ненужные данные, можно поступить следующим
образом. Открыть полученный на «Палме» файл с
помощью MultiLab, отрезать лишние начальный и
конечный участки и сохранить полученные
скорректированные данные как текстовый файл,
введя их в Excel. За подробностями обратитесь к
руководству по MultiLab и экранной справке по Excel.

Теперь создаём в «ЖФ» нужный
регулятор, подключённый к компьютерной модели.
Как это сделать, подробно описано в руководстве к
«ЖФ».

– Как ввести данные из «ЖФ» в MultiLab?

MultiLab в отличие от «ЖФ» читает
заголовок файла данных, введённого с «Палма», и
использует из него сведения при представлении и
обработке данных. Точнее, она пытается это
сделать, и, если сведения в заголовке не
соответствуют ожиданиям программы, результаты
могут оказаться весьма странными. Поскольку
формат палмовского заголовка не совпадает с
форматом заголовка данных, создаваемого «ЖФ»,
следует предпринять некоторые действия.

Вот пример строки заголовка файла
данных, имеющего две колонки:

Время в секундах Y-координата, от –10 до
10 м

Обратите внимание на то, что после слов
«в секундах» должен стоять знак табуляции. Этим
же знаком должны быть отделены заголовки
следующих колонок, если они нужны.

Сам файл, создаваемый «ЖФ», имеет
расширение .dta. Для того чтобы MultiLab легко «увидел»
его, измените расширение файла на .txt. Теперь
команда MultiLab «Файл» «Импорт из Palm» позволит вам
открыть созданный файл данных.

– Ошибка чтения данных в «ЖФ» и способ
её устранения. В ходе работы выявилась ошибка,
проявляющаяся в том, что чтение данных из
текстового файла фактически начинается не с
нулевого кадра, а с первого. При этом движение
тела, к примеру, которое мы хотели бы получить в
«ЖФ» как движение натурного тела, будет
отставать на один кадр от времени, моделируемого
программой. Чтобы минимизировать влияние этой
ошибки, можно либо сдвинуть путём редактирования
файла данных все столбцы, кроме столбца времени,
на одну строку вверх, либо закрепить движущиеся
тела компьютерной части модели так, чтобы их
движение началось не с нулевого, а с первого
кадра. Для тел, которые начинают движение с
нулевой скоростью, это можно сделать, например,
закрепив их заклёпкой, задав её свойства
(существует при условии frame () <= 1 и является
«измеримой»). Для тел, которые в начальном
состоянии имеют линейную или угловую скорость,
отличную от нуля, придётся придумывать
аналогичную комбинацию из поршней и моторов.

Заключение. Хотя «ЖФ» и представляет
собой конструктор по механике, не следует думать,
что возможность его совместного использования с
ЦЛ «Архимед» ограничивается механическими
экспериментами. Возможность визуализации
экспериментальных данных вообще не зависит от
того, в каком эксперименте они получены.
Например, если мы получили с помощью «Архимеда»
данные по разряду конденсатора, то, введя их в
«ЖФ», можем создать на экране компьютера
«осциллограф», который будет отображать этот
процесс, причём частоту развёртки такого
осциллографа легко сделать заметно меньше той,
которая осуществима в школьных осциллографах.
Точно так же могут быть визуализированы, причём в
динамике, данные и любого другого эксперимента.

Тот факт, что для многих
немеханических по своей природе явлений может
быть создана механическая модель, также
расширяет область совместного применения «ЖФ» и
ЦЛ «Архимед». Хотя и было подчеркнуто, что
возможности «ЖФ» по обработке данных куда
скромнее, чем MultiLab, некоторую обработку она
выполнять всё-таки может. Так, недавно на
web-странице производителя «ЖФ» появилось
описание приёма, который позволяет выполнить
интегрирование какого-либо ряда значений.
Следует отдельно продумать вопрос о том,
средствами какой из программ необходимую
обработку данных можно выполнить с наименьшими
затратами времени и наиболее доступно для
учащихся.

В последних версиях «ЖФ» появилась
возможность использовать «сценарии» –
программы на специальной версии языка Visual Basic,
которые могут управлять работой самой «ЖФ».
Представляется возможным написание сценариев,
которые автоматизируют часть рутинной работы по
организации взаимодействия «ЖФ» и MultiLab.

«ЖФ» умеет взаимодействовать не
только с текстовыми файлами, содержащими
численные данные. Команда «Связь с внешним
приложением» позволяет создавать эксперименты,
взаимодействующие в режиме реального времени с
программами типа Excel или MATLAB, позволяющими
выполнять куда более изощрённую обработку
данных, чем в MultiLab. Включение таких «посредников»
сулит ещё большие возможности.

Литература

«Живая Физика™». Руководство
пользователя. – М.: ИНТ.
Цифровая лаборатория «Архимед». Методические
материалы к цифровой лаборатории по физике. – М.:
ИНТ.

---

 

Юлия Владимировна Фёдорова окончила МГПИ
им. В.И.Ленина, к.п.н., педагогический стаж 8 лет.
Преподавала физику в школе №528, работала на
кафедре общей и экспериментальной физики
физфака МПГУ. Сейчас замдиректора по
учебно-научной работе Центра информационных
технологий и учебного оборудования МДО.

Сергей Михайлович Дунин окончил МГЗПИ в 1976 г.,
педагогический стаж 30 лет (из них 25 – в вузе). И.о.
доцента МПГУ, член методической комиссии по
физическим олимпиадам школьников при ФА
образования. Имеет двух сыновей. Научные
интересы – компьютер в обучении физике. Хобби –
генеалогия.

Программа Живая Физика позволяет изучать школьный и вузовский курс физики, усваивать основные физические концепции и сделать более наглядными абстрактные идеи и теоретические построения (такие как, например, напряженность электростатического или магнитного поля). При этом нет необходимости использовать сложное в налаживании, громоздкое, дорогостоящее, а иногда даже опасное оборудование.

Компьютерная проектная среда Живая Физика предоставляет возможности для интерактивного моделирования движения в гравитационном, электростатическом магнитном или любых других полях, а также движения, вызванного всевозможными видами взаимодействия объектов.

В учебно-методический комплект входят:
• Программа Живая Физика (Interactive Physics) со встроенной русскоязычной справочной системой и комплекты компьютерных экспериментов, содержащие несколько сотен готовых физических задач и моделей экспериментальных установок.
• Живая Физика 4.0. Руководство пользователя. Содержит все необходимые пользователю сведения об установке и инструментарии программы, о способах разработки и проведения собственных экспериментов, а также о вычислительном методе, лежащем в основе работы программы. (manual.pdf в раздаче)
• Комплект компьютерных экспериментов. Методические рекомендации.

Процедура лечения:
1). Запустить autorun.exe
2). С открывшегося окна списать код запуска
3). Выбрать «Установить программу» и следовать инструкциям установщика
4). Запустить программу и ввести код

Год: 2013
OC: Windows® XP|Vista|7 & 8
Язык: Русский
Лекарство: serial
Размер: 146 Mb

Скачать УМК «Живая Физика» 5.2.1.1
Скачать с letitbit.net
Скачать с turbobit.net
Скачать с uploaded.net
Скачать с sinhro.net

.

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо зайти на сайт под своим именем.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Введение
2. Что такое «Электронный учебник»?
3. Что же такое «Живая физика»?
4. Использование программы «Живая физика» на уроках.
5. Применение «Живой физики» в проектном методе обучения.
6. Совместное использование программы «Живая физика» с другими электронными ресурсами.
7. Заключение.
8. Список используемой литературы.

Введение

Физика принадлежат к той области естественных наук,  в которой процесс познания требует неразрывной временной связи теоретического материала и экспериментальных исследований.  В кабинетах физики,  как правило,  отсутствует возможность проведения фронтальных натурных лабораторных работ, а в ряде случаев и просто лабораторных работ. Многие явления в условиях школьного кабинета физики не могут быть продемонстрированы.  К примеру –  это явления микромира,  либо быстропротекающие процессы. По целому ряду тем в кабинетах физики отсутствуют приборы и оборудование для проведения демонстрационных опытов. Вышеуказанное приводит к замене эксперимента теорией и при недостаточно развитом абстрактном мышлении учеников 7-8 классов  к потере у них интереса к физике. Недостаточность экспериментальной базы кабинета физики можно компенсировать, используя программу “Живая физика”. С её помощью можно проводить достаточно  сложные лабораторные работы,  в которых можно изменять условия протекания процесса,  прокручивать с оптимальной для усвоения скоростью.  В них ученик может по своему усмотрению изменять исходные параметры опытов, наблюдать, как изменяется в результате само явление, анализировать, делать расчеты, графики, делать соответствующие выводы. Виртуальные лабораторные работы имеют   преимущества,  т.к.  они позволяют проводить исследования по физике, когда постановка натурных работ затруднена либо вовсе невозможна.  Достоинством таких работ является также достаточно быстрая обработка полученных результатов,  безопасность по сравнению с натурным экспериментом.   Однако,   замена натурных лабораторных работ их виртуальными аналогами не может быть равнозначной.  На наш взгляд в школьном физическом эксперименте обязательно должны присутствовать и натурные работы.

В данном реферате мы рассмотрим статьи по применению программы «Живая физика» на уроках физики и во внеурочной деятельности.

    Что такое «Электронный учебник»?

         Чтобы понять и выяснить, как рационально использовать программу «Живая физика» на уроках и во внеурочной деятельности, сначала рассмотрим, что же такое электронный учебник.

Что же такое «Электронный учебник» и в чем его отличия от обычного учебника? Обычно электронный учебник представляет собой комплект обучающих, контролирующих, моделирующих и других программ, размещаемых на магнитных носителях (твердом или гибком дисках) ПЭВМ, в которых отражено основное научное содержание учебной дисциплины. ЭУ часто дополняет обычный, а особенно эффективен в тех случаях, когда он: обеспечивает практически мгновенную обратную связь; помогает быстро найти необходимую информацию (в том числе контекстный поиск), поиск которой в обычном учебнике затруднен; существенно экономит время при многократных обращениях к гипертекстовым объяснениям; наряду с кратким текстом — показывает, рассказывает, моделирует и т.д. (именно здесь проявляются возможности и преимущества мультимедиа-технологий) позволяет быстро, но в темпе наиболее подходящем для конкретного индивидуума,   проверить знания по определенному разделу.

К недостаткам ЭУ можно отнести не совсем хорошую физиологичность дисплея как средства восприятия информации (восприятие с экрана текстовой информации гораздо менее удобно и эффективно, чем чтение книги) и более высокую стоимость по сравнению с книгой.

Что же такое «Живая физика»?

«Живая физика»- компьютерная проектная среда, ориентированная на изучение движения в гравитационном, электростатическом, магнитном или в любых других полях, а также движения, вызванного всевозможными видами взаимодействия объектов. Работа программы основана на численном интегрировании уравнений движения.

В ней легко и быстро «создаются» схемы экспериментов, модели физических объектов, силовые поля. Способы представления результатов (мультипликация, график, таблица, диаграмма, вектор) задаются самим пользователем в удобном редакторе среды. Программа позволяет «оживить» эксперименты и иллюстрации к задачам курса физики, разработать новый методический материал, помогает ученикам лучше понять теорию, решить задачу, осмыслить лабораторную работу. Она может использоваться для сопровождения как школьного, так вузовского курса физики. Методическое сопровождение программы содержит несколько десятков готовых физических задач и моделей экспериментальных установок.

Использование программы «Живая физика» на уроках.

Рассмотрим некоторые возможности применения «Живой физика» на уроках.

Бывают случаи, когда школьная лаборатория не имеет возможности продемонстрировать некоторый эксперимент, или у детей возникает трудность с решением задач или понятием темы, тогда имеет смысл использование электронной программы «Живая физика», которая позволяет создать модель и наглядно продемонстрировать любой эксперимент, а так же модель помогает в решении задач. При использовании модели как иллюстрации конкретного физического процесса (задачи) учитель чаще всего должен скорректировать задачу так, чтобы модель могла воспроизвести описываемый в задаче процесс. Например, позволяла установить модуль и направление вектора начальной скорости, высоту, с которой производится бросок тела при рассмотрении задачи о движении тела в однородном гравитационном поле.

Понятно, что создать универсальные модели, применимые для решения всех

задач, даже в рамках задач одного типа практически невозможно. И вот здесь на помощь творческому учителю и должны прийти такие средства, которые предполагают не только работу с уже готовыми моделями, но и позволяют создавать собственные модели. Этим возможностям в

значительной мере отвечает учебно-методический комплект Живая Физика.  Именно об этой возможности программы говорит в своей статье «Некоторые возможности использования конструктора моделей «Живая физика»» Матвеев В. Л. Он рассматривает примеры решения задач, при помощи программы, а так же рассказывает, как рационально использовать программу при объяснении нового материала. Данная статья помогает направить начинающего учителя на творческий подход к уроку, чтобы доносить информацию понятно и доступно.

Применение «Живой физики» в проектном методе обучения.

       Развитие общества, современной науки, введение в учебный процесс новых технологий  требуют от педагогов, нового подхода к достижению поставленных целей в обучении учащихся. В Стандартах нового поколения  впервые на государственном уровне предложено использовать для оценки качества содержания образования базовые (ключевые) компетентности, которые определены как система универсальных учебных действий. В современном обществе быстрыми темпами растет поток информации. Знания, которые учащиеся получают на уроках, бывает недостаточно для общего развития. Отсюда возникает необходимость в непрерывном самообразовании, самостоятельном добывании знаний. В педагогике метод учебных проектов используют уже почти столетие. Главной особенностью метода проектов является обучение на активной основе, через целесообразную деятельность ученика, соответствующую его личным интересам. Учебный  проект с точки зрения учащегося — это возможность делать что-то интересное самостоятельно, в группе или самому, максимально используя свои возможности; это деятельность, позволяющая проявить себя, попробовать свои силы, приложить свои знания, принести пользу и показать публично достигнутого результат; это деятельность, направленная на решение интересной проблемы, сформулированной самими учащимися в виде цели задачи, когда результат этой деятельности — найденный способ решения проблемы — носит практический характер, имеет важное прикладное значение и, что весьма важно, интересен и значим для самих открывателей. Применение проектного метода на уроках физики имеет свои трудности, потому что ученики не могут работать теоретически, из-за недостаточного знания физики и математики, а практически — может не позволять школьная лаборатория. Поэтому на помощь приходит программа «Живая физика». О возможностях использования программы в проектном методе обучения в своей статье рассказывает Львовская Г. Ф.

Она рассказывает о плюсах применения программы для выполнения проектов и о своем опыте в проектной деятельности, в результате которой ученики не только приобретали более глубокие и неформальные знания по физике, но и получали некоторый опыт исследовательской работы, учились выявлять закономерности.

Совместное использование программы «Живая физика» с другими электронными ресурсами.

Возможности программы «Живая физика» очень широки. Применение на уроках и во внеклассной деятельности это не все, что может быть использовано. Хотя создавая модель, мы не всегда можем быть уверенны, что в реальности объект будет вести себя именно так. Данная проблема может быть исправлена при совместном использовании нескольких программ. Например «Живая физика» и цифровая лаборатория «Архимед».

О совместном использовании данных программ в своей статье рассказывают Федорова Ю. В. и Дунин С. М. ,в работе рассматривается возможность совместного использования программы Живая Физика и Цифровой лаборатории «Архимед». Предлагается технология их совместного использования, намечаются основные направления применения. Показано, что при совместном использовании этих двух средств они взаимно дополняют друг друга, что увеличивает возможности использования их в обучении. Так же эффективность применения показана на примере выполнения лабораторной работы.

Заключение

Эксперименты виртуальной лаборатории «Живая физика» дают возможность, изменяя условия опыта (скорости, высоты, массы, упругость тел и т.п.), оперативно рассмотреть изучаемое явление с разных сторон, с учетом разных параметров системы и разных условий эксперимента. Это позволяет учащимся глубже понять изучаемые закономерности, облегчает запоминание математических связей между параметрами.

Овладев начальными навыками работы в программе, Вы получите в своё распоряжение инструмент, который позволит Вам дополнить дидактические материалы, используемые при проведении дистанционных уроков.

Элементами комплекта являются качественные и количественные исследования, лабораторные работы, упражнения, тренажеры, модели явлений, проекты. Использование виртуальных экспериментов «Живой Физики» позволяет:

• сделать изучаемый материал более наглядным и интересным для ученика;
• разнообразить виды деятельности ученика от простого наблюдения до выполнения проектно-творческих работ;
• дать понятие о выполнении лабораторного эксперимента тогда, когда сделать это другими методами невозможно;
• «визуализировать» мысленные эксперименты;
• активизировать познавательную активность ученика.

Таким образом, Живая физика поддерживает общеобразовательные курсы физики. Кроме того, используя средства «Живой Физики», можно создавать новые эксперименты разной степени сложности, организовывать разно уровневые проверочные работы.

Список используемой литературы:

1. «Некоторые возможности применения конструктора моделей «Живая физика». Автор: Матвеев В. Л. [Статья на электронном ресурсе]. Точка доступа:

http://window.edu.ru/resource/311/67311/files/2008_3_10-18-sh.pdf

1. «Использование программы «Живая физика» для разработки проектов по физике». Автор: Львовская Г.Ф.    [Статья на электронном ресурсе]. Точка доступа:

http://ito.edu.ru/2000/dopoln_tez/dopoln_tez8.html

1. «Совместное использование программы «Живая физика» и цифровой лаборатории «Архимед»». Автор: Федорова Ю.В. и Дунин С.М.  [Статья на электронном ресурсе].

Точка доступа: http://www.int-edu.ru/page.php?id=883

Использование УМК «Живая
физика» в преподавании физики

Физика — наука экспериментальная и
объяснить ее законы без проведения демонстрационного и лабораторного
эксперимента очень сложно. Изучение физики предполагает широкое использование
эксперимента, обсуждение особенностей его постановки и наблюдаемых результатов.
В кабинетах физики,  как правило,  отсутствует возможность проведения многих
фронтальных  лабораторных работ. Многие явления в условиях школьного кабинета
физики не могут быть продемонстрированы. Используя УМК «Живая физика», можно
легко и быстро «создавать» экспериментальные установки и проводить
лабораторные работы.

«Живая физика» представляет собой
виртуальную лабораторию для изучения движения в гравитационном,
электростатическом, магнитном полях, а также движения, вызванного всевозможными
видами взаимодействия объектов. При помощи представленного в «лабораторном
шкафу» оборудования и материалов возможно моделирование разнообразных
процессов по таким темам как механика, электричество и магнетизм. Современный
вычислительный аппарат, средства анимации, многочисленные вспомогательные
функции делают «Живую физику» удобным и мощным инструментом
преподавания физики в школах. Программа снабжена справочным пособием для
учителя, содержащим все необходимые сведения об установке и инструментарии
программы, о способах разработки и проведения экспериментов. Эксперименты
создаются путем рисования на экране компьютера с помощью мыши. Для работы с
программой не требуется никаких навыков в программировании. Доступны пружины,
тросы, демпферы, измерители, а также множество образцов объектов. Можно менять
трение и упругость, изменять или отключать совсем гравитацию, регулировать
практически любую физическую характеристику объекта. Одновременно с выполнением
эксперимента можно измерить такие физические величины как скорость, ускорение, импульс,
момент импульса, кинетическую энергию и силу трения. Результаты измерений
отображаются в числовой форме, в виде графиков или движущихся векторов.

В качестве примера
использования данной программы приведем ряд заданий на моделирование движения
тела в среде при наличии сопротивления.

1.     Насколько изменяется дальность полета небольшого тела массы m,
брошенного под углом α под углом к горизонту с начальной скоростью v, за счет
сопротивления воздуха, если сопротивление пропорционально скорости (коэффициент
пропорциональности равен к)?

2.    
Тело массы m, брошенное с начальной
скоростью v₀ под углом α к горизонту, движется под влиянием силы
тяжести и сопротивления  воздуха. Определить наибольшую высоту h тела над
уровнем начального положения, считая сопротивление пропорциональным первой
степени скорости?

3.     Смоделировать движение алюминиевого шарика радиусом R, брошенного
у поверхности Земли под углом α с начальной скоростью v₀. Сила
сопротивления воздуха пропорциональна квадрату скорости. Рассчитать наибольшую
высоту подъема и максимальную дальность полета?

4.      Смоделировать падение медного шарика радиусом R  с высоты H, если
сила сопротивления среды пропорциональна квадрату скорости.

1.Определить время падения и построить
зависимость скорости от времени v(t), если среда – воздух.

2.Определить те же величины,
если среда – вода.

5.     Каучуковый  шарик радиусом R подбрасывают вверх с начальной
скоростью v₀. Промоделировать его движение, если сила сопротивления
воздуха пропорциональна квадрату скорости.

1.Определить максимальную
высоту, на которую поднимется шарик.

2.Рассчитать высоту подъема по
аналитической формуле, не учитывающей сопротивление воздуха, и сравнить
результаты.

Возможности программы «Живая
физика» очень широки. Однако, при создании модели мы не всегда можем быть
уверенны в том, что в реальности объект будет вести себя именно так. Данная
проблема может быть решена при совместном использовании данной программы и
самых разнообразных цифровых лабораторий по физике.

Список литература.

1.    
Живая Физика^тм:
Руководство пользователя. — М.: ИНТ. – 428с.  

2.    
«Использование «Живая
физика» на уроках». Автор: Космачева Н.В. [Статья на электронном ресурсе] — URL: http://nsportal.ru/shkola/materialy-metodicheskikh-obedinenii/library/2014/10/16/ispolzovanie-zhivaya-fizika-na-urokakh . Дата обращения: 27.04.2016

3.    
Задания на
расчётно-графические работы по дисциплине «Математическое моделирование
физических процессов». — URL: http://vunivere.ru/work4913
.  Дата обращения: 04.03.2016