CC BY
73
Их следует сформировать в каждом профиле, добавляя к ним еще ряд вопросов уже относящихся к тому или иному профилю, и отражающих их специфику.
Физико-математический (физико - химический) (10)
Образование химических элементов. Движение искусственных спутников Земли. Космические скорости. Различные виды электромагнитных излучений и их практическое применение (электромагнитный спектр). Оптические приборы. Постулатыi СТО Эйнштейна. Пространство и время в СТО. Эффект Доплера. Межзвездное ослабление света. Неоптическая астрономия. Радиоастрономия (принцип радиосвязи и телевидения). Синхронное излучение. Нейтрино. Парадокс Ольберса. Диаграмма Генцшпрунга - Рессела. Астрономические единицы. Межзвездное ослабление света. Цефеиды, новые, сверхновые звезды. Туманности. Закон Хаббла. Спутники для астрономических наблюдений. Радиокосмический фон. Ускорение электронов в синхротроне. Пульсары. Радиогалактики. Общая ТО. Пространственные масштабы наблюдаемой Вселенной. Квантовая космология.
Химико-биологический (медицинское направление) (10)
Образование химических элементов. Медицина и космос. Динамика кровенаполнения головного мозга при гравитационных нагрузках. Биоритмы и солнечное время. Космическая роль зеленых растений на Планете.
Индустриально-технический профиль (направление электротехника/радиотехника) (10)
Радиоастрономия. Космическая радиосвязь. Радиоастрономия (принцип радиосвязи и телевидения). Синхронное излучение. Нейтрино. Радиокосмический фон. Радиогалактики. Пространственные масштабы наблюдаемой Вселенной.
В связи с изучением вопросов астрофизики должен рассматриваться прикладной материал. Его содержание нужно направлять главным образом на показ роли вопросов астрофизической науки в жизни человеческого общества, на формирование умения оценивать достижения данной науки с разных точек зрения, осознавать экологические проблемы, возникающие в связи с научно-техническим прогрессом.
Завершить изучение курса нужно обобщающими знаниями, цель которых систематизировать знания учащихся в вопросах астрофизики и их роли в современной физической картине мира. Так, в последнем разделе курса «Современная физическая картина мира» должны рассматриваться такие вопросы, как история возникновения и развития Вселенной; строение, эволюция и основные характеристики Солнца и других звезд; галактики, туманности, квазары, черные и белые дыры; физика пространства.
УДК 371.66:531 Л 724
С.В. Лозовенко
Московский педагогический государственный университет Россия, 119992, Москва, ул. М. Пироговская , 29. E-mail: [email protected]
Использование цифрового микроскопа для проведения лабораторной работы по изучению броуновского движения
В статье рассматриваются проблемы внедрения в учебный процесс современных цифровых технологий, которые дают учителю физики новые, мощные средства, позволяющие выполнить основные требования к эксперименту. В данной статье приводится пример использования информационных технологий и нового цифрового оборудования для проведения лабораторной работы по изучению броуновского движения.
S. V.Lozovenko
Moscow State Pedagogical University Russia, Moscow, M. Pirogovskaya str., 29. E-mail: [email protected]
The using of a digital microscope for the laboratory work on the Brownian motion
The article discussed the problems of implementation in the learning process of modern digital technologies, which provide teacher of physics with powerful tools to fulfil the basic requirements to experiment. This article provides an example of using information technologies and new digital equipment for the laboratory work on the Brownian motion.
2008/15
Лабораторную работу по изучению явления броуновского движения можно проводить как иллюстративную, после объяснения учителем и выполнения им соответствующего демонстрационного эксперимента, или как исследовательскую работу самих учащихся, в ходе выполнения которой они приходят к выводам, подтверждающим формулу Эйнштейна-Смолуховского. При этом учитель организует деятельность учащихся таким образом, чтобы они проходили все этапы процесса исследования: постановка задачи - выдвижение гипотезы -выбор экспериментальных средств (приборов) - планирование эксперимента - выполнение эксперимента - анализ результатов - выводы.
Инструкции по выполнению лабораторных работ обычно содержатся в учебниках физики, однако данная работа должна содержать свою инструкцию, а также инструкцию по настройке измерительных функций микроскопа. В зависимости от дидактической цели выполнения работы, от подготовленности учащихся, уровня формируемых у них умений учитель либо предлагает пользоваться готовой инструкцией, либо вырабатывает план выполнения работы совместно с учащимися, либо предлагает им сделать это самостоятельно.
Цель работы: изучение броуновского движения. Определение среднего броуновского смещения, сравнение с теоретическими данными.
Для проведения работы использовался микроскоп биологический «Микромед С-11» с увеличением 80-800 крат. Но можно использовать другие типы микроскопов с увеличением не менее 600 крат. Устройство и принцип действия светового микроскопа подробно описаны в [1].
В работе использовалась цветная окулярная видеокамера «Electronic Eyepiece» зарубежного производства. Камера имеет подключение к компьютеру через USB-порт. Следует отметить, что увеличение окулярной камеры не обязательно совпадает с увеличением окуляра микроскопа и, таким образом, увеличение в целом не соответствует его паспортным данным. К камере прилагается программное обеспечение «Ulead Photo Explor 7.0SE». Можно воспользоваться стандартным приложением «Windows» для работы с видеофайлами «Movie Maker». Для работы с данной видеокамерой компьютер должен обладать следующими параметрами: Windows 98/2000/XP; 64 Мб ОЗУ; 100 Мб ПЗУ, 735 МГц процессор. Для выполнения теоретических расчетов желательно, чтобы на компьютере была установлена программа «Microsoft Excel».
Для получения раствора, содержащего броуновские частицы, существует несколько способов, но в работе использовался препарат, состоящий из нескольких капель молока, растворенных в 1 мл воды [2].
Микроскоп, снабженный видеокамерой (видеоокуляром), подключенной к компьютеру, позволяет наблюдать и фиксировать перемещение частиц. С помощью проектора за перемещением частиц могут наблюдать все учащиеся. Для удобства наблюдения в поле зрения должно быть одновременно видно не более нескольких частиц [3].
Видеокамера в сочетании с компьютером значительно облегчают процедуру наблюдения. Из находящихся в поле зрения частиц выбирается одна (отличимая, например, по размеру). Через равные промежутки времени, засекаемые с помощью секундомера (например, 30 с), делается снимок изображения. Таких снимков предлагается сделать не менее десяти, обозначая их в хронологическом порядке.
На полученных снимках измеряется смещение броуновской частицы относительно начального положения в условных единицах (рис. 1-3). Результаты заносятся в таблицу.
На масштабно-координатной бумаге строится зависимость Z\x=f(t12). Построенный по экспериментальным данным график сравнивается с графиком, построенным по теоретическим расчетам, приведенным ниже.
Для развития навыков работы с информационной техникой у учащихся, предлагается производить обработку результатов опыта с помощью персонального компьютера. Для этого можно использовать программу «Microsoft Excel».
Рассмотрим расчетную формулу:
где: k=1,38* 10-23 Дж/К, T=300 К, г~ 10-7 м, п=10-3 кг/мс.
Таким образом первый множитель в формуле 2,1*10-6 м/с12.
При открытии программы «Microsoft Excel» на экране появляется таблица.
Следует обратить внимание на то, что все формулы, вводимые в ячейки, записываются латинским шрифтом.
- Первый столбец (A) можно озаглавить « t » - время, через которое фиксируется видеокамерой положение наблюдаемой частицы, относительно начала отсчета. Так как серия измерений производится через одинаковые интервалы времени, то при заполнении столбца A целесообразно воспользоваться возможностями программы создавать арифметическую прогрессию. Для этого в ячейку A2 вводят численное значение ti (например, 30 с), а в ячейку A3 - 60 с. Затем надо выделить обе ячейки (снизу вверх) и протянуть маркер заполнения диапазона A2:A3 вниз до ячейки со значением времени последнего опыта.
- Во втором столбце таблицы (B), который можно озаглавить «t1/2», в ячейку B2 вводят формулу « =A2A(1/2) ». Эта формула отображается в строке формул вверху экрана (рис. 4). Выделяют B2 и маркером заполнения протягивают ее вниз.
- В третьем столбце (с), который озаглавим « const » в ячейку C2 вводят численное значение первого множителя формулы (7) из главы 2, равного 2,1*10-6. Надо отметить, что стандартный вид числа в программе «Microsoft Excel» выглядит так: 2,1E-6 (рис. 5).
- В четвертом столбце (D), обозначенным «ДХ », будет произведен расчет среднего смещения броуновской частицы. Для этого в ячейке D2 набирается формула « =B2*C2 », что отображается в строке формул (рис. 5).
На масштабно-координатной бумаге по результатам теоретического расчета строится график зависимости ДХ=А^1/2) (рис.6), который следует сравнить с экспериментальным графиком.
J Файл Правка Вид Зставка Формат Сервис .анные Окно Справка
J □ у ei ab“ ча в В - > г- si Î1 4Arial Суг . 10 - ж к ч : 0 3 »
В2 il = - \2Л(1 /2)
А В С D Е F G Н I j
1 t 41 а const Дх
2 30 5.477226 2.10Е-06 1 .15Е-05
3 60 7,745967 2.10Е-06 1 .63Е-05
4 90 Э ,486833 2.10Е-06 1 .99Е-05
5 120 10.95445 2.10Е-06 2,30Е-05
Б 150 1224745 2.10Е-06 2.57Е-05
7 180 13,41641 2.10Е-06 2.82Е-05
8 210 14.49136 2.10Е-06 3.04Е-05
Э 240 15.49193 2.10Е-06 325Е-05
10 270 16.43168 2.10Е-06 3.45Е-05
11 300 17.32051 2.10Е-06 3.64Е-05
12
13
14
15
1G
17
16
19
20
21
22
J Действия -г (¿j Автофигуры ' X Ч I I О IBl Гд! | ф* - -• А Т я □ ш А
Готово | I I I I I ! I |
Пуск | | [SU Microsoft Excel ш « ф 8:59
Рис. 4 81
2008/15
Рис. 5
IU |й t^l/2, сл1/2
Рис. 6
Литература
1. Лабораторный практикум по общей и экспериментальной физике / Е.М. Гершензон, А.Н. Мансуров. - М.: Академия, 2004.
2. Хорошавин С.А. Демонстрационный эксперимент по физике в школах и классах с углубленным изучением предмета / С.А. Хорошавин. - М.: Просвещение, 1994.
3. Иродов И.Е. Физика макросистем / И.Е. Иродов. - М.: Бином, 2004.
References
1. Gershenzon E.M., Mansurov A.N. Labor practice for general and experimental physics. - M.: Academiya, 2004.
2. Khoroshavin S.A. - M.: Prosveshenie, 1994.
3. Irodov I.E. Physics of macro system. - M.: Binom, 2004.
УДК 378.016:51 М 178
Т.А. Макунина, М.Н. Очиров
Бурятский государственный университет Россия, 670000, Улан-Удэ, ул. Смолина, 24а. E-mail: [email protected]
Содержание математического образования учителя математики
В статье рассматривается содержание математического образования с гуманитарной направленностью будущих учителей математики
T.A. Makunina, M.N. Ochirov
Buryat State University Russia, 670000, Ulan-Ude, Smolin str.,24a. E-mail: mcqueenO 1 @mail.ru
The contents of mathematicаl education teachers of mathematics
The article deals with the content of mathematical education with the humanitarian direction of Future Teachers of Mathematics
