Физикон

Уникальный обучающий курс по физике, которая позволит ученику самому разобраться в различных вопросах физики, постичь ее основы, досконально понять сущность физических законов.

Полный мультимедийный курс «Открытая Физика 2.5» предназначен для учащихся общеобразовательных учреждений – средних школ, лицеев, гимназий, колледжей. Он может быть использован для самостоятельного изучения физики и подготовки в ВУЗы. «Открытая Физика 2.5» будет полезна студентам педагогических ВУЗов и преподавателям физики.

Авторами курса являются профессор МФТИ, руководитель сборной команды России на международных олимпиадах школьников по физике С.М.Козел (учебник, задачи, интерактивные модели); профессор, заведующий лабораторией физики института общего и среднего образования РАО В.А. Орлов (тесты, задачи) и заведующий лабораторией, Соросовский учитель, к.ф.-м.н. А.Ф. Кавтрев (лабораторные работы).

• Механика,
  
• Механические колебания и волны,
  
• Молекулярная физика и термодинамика.

 Курс включает:
учебник с систематически изложенным материалом;
цветные иллюстрации;
около 50 интерактивных компьютерных моделей;
более 700 задач и вопросов для самостоятельного решения;
разбор типовых задач;
лабораторные работы;
журнал учета работы ученика;
звуковое сопровождение.
а также
поисковую систему;
биографии ученых-физиков;
методические материалы и поурочное планирование;
сертификационный тест;
справочные материалы;
каталог Интернет-ресурсов по физике.

Содержание курса соответствует программе общеобразовательных учреждений России.

Открытая Физика 2.5 часть II

Полный мультимедийный курс «Открытая Физика 2.5 часть II» предназначен для учащихся общеобразовательных учреждений – средних школ, лицеев, гимназий, колледжей. Он может быть использован для самостоятельного изучения физики и подготовки в ВУЗы. «Открытая Физика 2.5, часть II» будет полезна студентам педагогических ВУЗов и преподавателям физики.

• Электродинамика
• Электромагнитные колебания и волны
• Оптика
• Основы специальной теории относительности
• Квантовая физика
• Физика атома и атомного ядра

а также задач с решениями,
лабораторные работы
поисковую систему;
биографии ученых-физиков;
методические материалы и поурочное планирование;
сертификационный тест;
справочные материалы;
журнал достижений обучаемого;
каталог Интернет-ресурсов по физике.

Автор содержания курса «Открытая Физика» – Козел С.М., профессор МФТИ, руководитель сборной команды России на международных олимпиадах школьников по физике, Заслуженный деятель науки РФ.

Тесты и задачи: С.М. Козел, В.А. Орлов
Лабораторные работы: Н.Н. Гомулина
Методические материалы: В.И. Зинковский, Н.Н. Гомулина, А.Ф. Кавтрев

Компьютерный курс "Открытая Физика 2.5" состоит из набора HTML-страниц, просматриваемых с помощью обозревателя Internet Explorer. Однако вам не обязательно иметь доступ в Интернет для работы с курсом. Все необходимые файлы находятся на компакт-диске с программой "Открытая Физика 2.5".

Содержание курса оформлено в виде ссылок. С помощью них вы легко можете перейти к изучению любой части курса, щелкнув название главы или параграфа.

Изучать теорию вам помогут интерактивные компьютерные модели, ссылки на которые находятся в соответствующих по теме параграфах или в общем списке моделей. Интерактивные компьютерные модели демонстрируют основные физические законы и явления. Работая с моделями, вы можете провести свое небольшое исследование. Можно менять значения параметров или конфигурацию модели и наблюдать за результатом. Например, вы сможете следить за тем, как происходит движение спутников в поле тяготения земли или как действует гидравлическая машина.

Для облегчения работы с курсом программа снабжена системой поиска. Поиск по курсу необходим, чтобы быстро найти все параграфы, в которых встречается интересующее вас слово или комбинация слов.

Компьютерный курс "Открытая Физика 2.5" содержит большое количество вопросов и задач, предусматривающих ввод ответа учеником. Каждое задание представляет собой окно, в котором предлагается тот или иной способ ввода ответа, а также содержатся кнопки, с помощью которых можно проверить ответ или посмотреть правильное решение.

В курсе "Открытая Физика 2.5" встречаются несколько видов контрольных заданий: это вопросы с выбором правильного ответа из предлагаемых вариантов и тесты с возможностью ввода численного результата и формул.

Для полного усвоения курса в программе есть раздел "Задачи с решениями", который содержит примеры решения задач.

Журнал результатов позволяет оценить уровень знаний учащегося по различным темам курса. Степень усвоения материала наглядно представлена в таблице. По каждой теме курса показаны общее количество заданий разных типов (контрольных вопросов и задач), количество заданий, на которые ученик дал ответы, и количество верных ответов. В отдельной колонке показывается количество очков по каждой теме (в процентах от максимально возможного). За каждое пройденное задание темы начисляется определенное количество очков в зависимости от уровня сложности задания и количества попыток решения, предпринятых учащимся. Все невыполненные задания оцениваются в 0 очков.

Если у вас есть доступ в Интернет, вы сможете посетить систему дистанционного образования "Открытый колледж" (www.college.ru). Там вы сможете найти более 4000 тестов по физике и другим естественным наукам. Тесты и задачи можно решать не только в Интернете, но и на домашнем компьютере.

Если вы уверены, что хорошо изучили предмет, можно попробовать получить сертификат компании "Физикон" по механике или термодинамике. Для этого вам будет предложено 50 контрольных заданий сертификационного теста. На каждое из заданий теста можно отвечать только один раз. Чтобы получить сертификат, вам придется ответить на все 50 вопросов подряд, иначе результаты аннулируются.

Основные трудности, с которыми сталкивается учитель физики при внедрении в образовательный процесс новых информационных технологий - недостаточное количество методических материалов, незнание возможностей телекоммуникационных средств поддержки. Поэтому электронный курс "Открытая Физика 2.5" имеет полный спектр методических материалов и систему поддержки на страницах "Открытого колледжа", работает форум "Учителю".

 

Курс имеет поддержку через Интернет на сервере "Открытый колледж" www.college.ru 

Отзывы:

Источник: http://ito.edu.ru/2002/II/1/II-1-314.html

ПРЕИМУЩЕСТВА ЛАБОРАТОРНОГО КОМПЬЮТЕРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА И МУЛЬТИМЕДИЙНЫЙ КУРС «ОТКРЫТАЯ ФИЗИКА»

Китаева Ольга Олеговна,  Школа № 732, г. Москва

Внедрение информационных технологий во все сферы жизнедеятельности человека постепенно происходит и в основном звене образования – школе. Несмотря на плохую техническую оснащенность школы в целом, и кабинетов физики в частности, учителя с помощью имеющихся средств выполняют демонстрации опытов и проводят с учащимися лабораторные работы, определенные государственной программой и обязательным минимумом содержания образования по физике.

Поэтому для меня, рядового учителя физики общеобразовательной школы, необычайно порадовал раздел в мультимедийном курсе «Открытая Физика», касающийся компьютерных лабораторных работ. Несомненные преимущества компьютерных лабораторных работ:

 

• не надо тратить время на раздачу и сбор многочисленного оборудования, следить за его сохранностью (тем более, что его часто катастрофически не хватает); 

• возможность выполнения необходимого опыта нужное количество раз с точно заданными параметрами (хоть медленно, хоть быстро, в любой последовательности); 

• возможность изменения любого параметра в компьютерном эксперименте; 

• построение графиков и диаграмм, изменение направлений движения объектов; 

• выполнение экспериментальных задач, демонстрируемых как учителем, так и выполняемых самими учащимися; 

• удобные вопросы-тесты с моментальной проверкой результатов учителем и возможностью самопроверки, составленные так, что могут использоваться с технологией уровневой дифференциации; 

• дополнительные вопросы повышенного уровня сложности, которые можно использовать для индивидуальных заданий; 

• возможность проводить различные типы уроков в рамках традиционного: урок-исследование, урок - лабораторная работа, урок решения задач с проверкой; 

• наличие неоднозначных задач с двумя неизвестными взаимозависимыми параметрами, один из которых учащийся должен выбрать сам, а затем определить свою версию экспериментально; 

• задачи с недостаточными данными, в которых ученик должен сам определить, без какого недостающего параметра невозможно решение данной задачи.

Например, в компьютерной лабораторной работе «Движение с ускорением» имеется возможность:

1. Изменять начальную и мгновенную скорости, направление движения, ускорение, время.

2. Наблюдать процесс движения вдоль оси и на графике зависимости скорости от времени.

3. Решать вопросы-тесты различной степени сложности на определение необходимых параметров движения: скорость, ускорение, перемещение, время.

На курсах повышения квалификации учителей физики в Ресурсном центре Западного округа г. Москвы нам показали, как самостоятельно конструировать компьютерные лабораторные работы из предложенных интерактивных моделей мультимедийного курса «Открытая Физика».

Практически каждый интерактивный эксперимент можно самостоятельно превратить в компьютерную лабораторную работу. Для создания необходимых вопросов к компьютерной лабораторной работе рекомендуется использовать тесты ЛАТ МИОО или тематические тесты Центра тестирования Министерства образования, которые не только имеют несколько вариантов, но и составлены с учетом дифференцированного подхода. Это обеспечивает быструю проверку формируемых умений и навыков и необходимую степень индивидуализации обучения.

Затем надо так составить задания творческого характера, изменяя параметры интерактивной модели, чтобы их решение можно было проверить интерактивным компьютерным экспериментом. Поскольку данных (самостоятельно составленных) заданий и тестов нет в мультимедийном курсе, то перед началом работы распечатанные задания раздаются учащимся. Фактически они являются нетрадиционным дидактическим материалом для организации и проведения лабораторных работ. Контроль за ходом выполнения учащимися компьютерной лабораторной работы заключается не только в анализе выполнения заданий и тестов, но и, по возможности, анализа распечаток индивидуальных заданий по интерактивным моделям, которые можно вставить в тетрадь с отчетом о ходе выполнения лабораторной работы.

Как показала практика выполнения таких компьютерных лабораторных работ, степень закрепления изучаемого учебного материала настолько высок, что качество обученности превышает при этом 85%. 

Источник: http://fio.uven.ru/vio/vio_08/cd_site/Articles/art_1_9.htm

Гомулина Н.Н.  Самостоятельное конструирование компьютерных лабораторных работ #EndEditable -->

Каждый учитель физики при желании может самостоятельно сконструировать компьютерную лабораторную работу, используя интерактивные модели из мультимедийного курса «Открытая Физика ». Для этого рекомендуется использовать тот же алгоритм для создания лабораторных работ, который применен в данном мультимедийном курсе. Сначала рекомендуется разобрать теорию вопроса, затем ответить на контрольные вопросы, потом выполнить задачи, при решении которых необходимо провести компьютерный эксперимент и проверить полученный результат.

Компьютерная лабораторная работа «Работа газа»

Цель работы. Определение работы газа при расширении и сжатии, взаимосвязи количества теплоты, получаемой газом при различных процессах и внутренней энергии.

Теория вопроса. Внутренняя энергия одного моля идеального одноатомного газа (гелий, неон и др.), молекулы которого совершают только поступательное движение, зависит только от температуры

Поскольку потенциальная энергия взаимодействия молекул зависит от расстояния между ними, в общем случае внутренняя энергия U тела зависит наряду с температурой T также и от объема V:

Таким образом, внутренняя энергия U тела однозначно определяется макроскопическими параметрами, характеризующими состояние тела. Она не зависит от того, каким путем было реализовано данное состояние. Принято говорить, что внутренняя энергия является функцией состояния.

Используя уравнение Менделеева – Клайперона, можно представить выражение для внутренней энергии идеального одноатомного газа в виде

Внутренняя энергия тела может изменяться, если действующие на него внешние силы совершают работу (положительную или отрицательную). Например, если газ подвергается сжатию в цилиндре под поршнем, то внешние силы совершают над газом некоторую положительную работу . В то же время силы давления, действующие со стороны газа на поршень, совершают работу . Если объем газа изменился на малую величину , то газ совершает работу , где p – давление газа, S – площадь поршня, – его перемещение. При расширении работа, совершаемая газом, положительна, при сжатии – отрицательна. В общем случае при переходе из некоторого начального состояния (1) в конечное состояние (2) работа газа выражается формулой (рис. 1.):

Рис. 1. Графическое изображение работы газа

Рис. 2. Три возможных перехода идеального газа

Три различных пути перехода из состояния (1) в состояние (2). Во всех трех случаях газ совершает разную работу, равную площади под графиком процесса (Рис. 2).

Процессы, изображенные на рис. 2, можно провести и в обратном направлении; тогда работа A просто изменит знак на противоположный. Процессы такого рода, которые можно проводить в обоих направлениях, называются обратимыми.

Внутренняя энергия тела может изменяться не только в результате совершаемой работы, но и вследствие теплообмена. При тепловом контакте тел внутренняя энергия одного из них может увеличиваться, а внутренняя энергия другого – уменьшаться. В этом случае говорят о тепловом потоке от одного тела к другому. Количеством теплоты Q, полученной телом, называют изменение внутренней энергии тела в результате теплообмена.

При расширении газ совершает положительную работу A₁, равную площади под кривой abc; при сжатии газ совершает отрицательную работу A₂, равную по модулю площади под кривой cda. Полная работа за цикл A = A₁ + A₂ на диаграмме (p, V) равна площади цикла. Работа A положительна, если цикл обходится по часовой стрелке, и A отрицательна, если цикл обходится в противоположном направлении (Рис. 3).

Рис. 3. Полная работа газа за цикл

Круговой процесс на диаграмме (p, V). abc – кривая расширения, cda – кривая сжатия. Работа A в круговом процессе равна площади фигуры abcd.

Порядок выполнения компьютерной лабораторной работы

I. Ответить на вопросы к лабораторной работе:

1. Газ изохорно нагревался, при этом ему передали количество теплоты 400 Дж. Как изменилась его внутренняя энергия?
А) Не изменилась;
Б) увеличилась на 400 Дж, работа газа равна нулю;
В) уменьшилась на 400 Дж, работа газа равна нулю;
Г)увеличилась на 400 Дж, работа газа положительна;
Д) уменьшилась на 400 Дж, работа газа отрицательна.

2. Газ, расширяясь, совершает работу 100 Дж. При этом ему сообщают количество теплоты 300 Дж. Как изменилась его внутренняя энергия?
А) Увеличилась на 400 Дж;
Б) уменьшилась на 400 Дж;
В) не изменилась;
Г) возросла на 200 Дж;
Д) уменьшилась на 200 Дж.

3. На рис. изображен график изотермического процесса в координатах T,V. При переходе из состояния 1 в состояние 2:

А) внутренняя энергия газа возросла;
Б) давление газа неизменно;
В) работа, совершаемая внешними телами, положительна;
Г) газу сообщили некоторое количество теплоты;
Д) температура газа в процессе сжатия возросла.

4. 20 молей одноатомного идеального газа нагрели на 50 К. Какую работу при этом совершил газ, если процесс изобарический?
А) 831 Дж;
Б) 554 Дж;
В) 1,39 кДж;
Г) 5,54 кДж;
Д) 8,31 кДж.

5. Газ совершил одинаковую работу при изотермическом и адиабатическом процессах. Его внутренняя энергия:
А) в обоих случаях уменьшилась;
Б) в обоих случаях увеличилась;
В) в обоих случаях не изменилась;
Г) при адиабатическом процессе не изменилась, при изотермическом процессе уменьшилась;
Д) при изотермическом процессе не изменилась, при адиабатическом процессе уменьшилась.

6. Изменение внутренней энергии идеального газа при изотермическом процессе:
А) пропорционально полученному количеству теплоты;
Б) внутренняя энергия идеального газа не меняется;
В) может принимать любые значения;
Г) положительно при расширении;
Д) отрицательно при сжатии.

7. Определить работу, совершенную 1 молем одноатомного газа при увеличении его объема при изобарном нагревании на 100 К.
А) 83,1 Дж;
Б) 55,4 Дж;
В) 138,5 Дж;
Г) 831 Дж;
Д) 554 Дж.

8. Чему равна работа, совершенная газом при переходе из состояния 1 в состояние 2, если р₁= 20 Па, р₂= 5 Па, V₁= 1 м³, V₂=4 м³?

А) 15 Дж;
Б) 20 Дж;
В) 60 Дж;
Г) 80 Дж;
Д) 100 Дж.

9. Чему равна работа, совершенная газом при переходе из состояния 1 в состояние 2, если р₁= 20 Па, р₂= 5 Па, V₁= 1 м3, V₂=4 м3?
А) 15 Дж;
Б) 20 Дж;
В) 60 Дж;
Г) 80 Дж;
Д) 100 Дж.

10. Какое выражение соответствует первому закону термодинамики для теплоизолированной системы?
А) Q = A;
Б) Q = A';
В) ? U = Q ;
Г) ? U = A + Q;
Д) ? U = A.

Номера верных ответов внести в таблицу:

Описание работы интерактивной модели

Модель иллюстрирует понятие работы газа в различных процессах (Рис. 4).

Рис. 4. Интерактивная модель «Работа газа»

Можно выбирать форму зависимости p(V) (линейная зависимость, квадратичная или экспоненциальная) и определять величину произведенной газом работы. Эта работа численно равна площади под кривой, описывающей процесс на p, V диаграмме.

Выводится энергетическая диаграмма, на которой указываются количество полученной газом теплоты Q, совершенная работа A и изменение внутренней энергии газа в данном процессе. Количество теплоты и совершенная работа зависят от вида процесса перехода из начального состояния в конечное, а изменение внутренней энергии не зависит от вида процесса и определяется только начальным и конечным состояниями газа.

Задания к лабораторной работе:

1. Газ расширяется и совершает процесс, который в координатах PV выглядит как прямая линия. Начальные условия: Р=10 кПа, V=50 дм³, конечные условия: Р=30 кПа, V=200 дм³. Определить работу, которую совершил газ. При работе с компьютерной моделью обратить внимание на то, что при подведении курсора к начальной точке в окне появляются начальные данные о температуре, давлении и объеме газа, а при подведении курсора к конечной точке в окне появляются конечные данные (Рис. 5).

Рис. 5. Конечные данные при подведении курсора к конечной точке процесса

Провести компьютерный эксперимент и проверить ответ. Зарисовать полученное решение (Рис. 6).

Рис. 6. График к задаче № 1

2. Газ совершает процесс, который в координатах PV выглядит как прямая линия. Начальные условия: Р=30 кПа, V=200 дм³, конечные условия: Р=10 кПа, V=50 дм³. Определить работу, которую совершил газ в обратимом процессе при сжатии. Провести компьютерный эксперимент и проверить ответ. Зарисовать полученное решение.

Рис. 7. График к задаче № 2

3. На сколько увеличится работа, совершаемая газом, если начальные условия: Р=10 кПа, V=50 дм³, конечные условия: Р=40 кПа, V=200 дм³? Провести компьютерный эксперимент и проверить ответ. Зарисовать полученное решение.

4. Идеальный газ совершает изобарический процесс. Начальные условия: Р=30 кПа, V=50 дм³, Т = 180,51 К; конечные условия: Р=30 кПа, V=200 дм³, Т = 722,02 К. Определить работу А, совершенную газом, количество теплоты Q, полученной газом, изменение внутренней энергии . Провести компьютерный эксперимент и проверить ответ. Зарисовать полученное решение.

Рис. 6. График к задаче № 4

5. Идеальный газ совершает изотермический процесс. Начальные условия: Р=40 кПа, V=50 дм³, Т = 240, 67 К; конечные условия: Р=10 кПа, V=200 дм³, Т = 240,67 К. Определить работу А, совершенную газом, количество теплоты Q, полученной газом, изменение внутренней энергии U. Провести компьютерный эксперимент и проверить ответ. Зарисовать полученное решение.

Рис. 6. График к задаче № 5

Ответ внести в таблицу:

Выводы

Методические указания (для учителя)

В процессе работы интерактивной модели рекомендуется несколько раз нажать на кнопку «стоп». Обратить внимание учащихся на изменение Q и .

Номера верных ответов на контрольные вопросы

Ответы