224. TASS. URL: https://tass.com/russia-netherlands-relations
5. Makarov A.I. Trade and economic cooperation between the Russian Federation and the Kingdom of the Netherlands in modern conditions // International trade and trade policy. 2018. №2 (14). P. 22-36.
© А.Х. Виндижева, Т.Х. Виндижев, М.М. Сабанова, 2020
УДК 378
Волкова Марина Геннадьевна Volkova Marina Gennaievna
Кандидат психол. наук, доцент, доцент кафедры физики Candidate of psychological Sciences, docent, docent of the Department of physics ФГКВОУ ВО Ярославское высшее военное училище
противовоздушной обороны Yaroslavl higher military school air defense
ПРЕИМУЩЕСТВА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГРАФИЧЕСКИХ ЗАДАЧ
ПРИ ИЗУЧЕНИИ ФИЗИКИ
ADVANTAGES OF USING GRAPHICAL PROBLEMS IN THE STUDY OF
PHYSICS
Аннотация: В статье анализируются возможности применения приложений mathway и mathcad для анализа физических процессов и зависимостей. Приведен опыт использования приложений при изучении дисциплины «физика».
Abstract: The article analyzes the possibilities of using mathway and mathcad applications for analyzing physical processes and dependencies. The experience of using applications in the study of the discipline "physics"is given.
Ключевые слова: mathway, mathcad, физика, анализ, зависимость физических величин.
Key worde: mathway, mathcad, physics, analysis, dependence of physical quantities.
IIМеждународная научно-практическая конференция
Понятие функции является одним из основополагающих математических понятий, а также широко используется в физике при изучении взаимосвязи и взаимозависимости различных физических величин. Любой физический закон или положение описывается аналитически математической формулой, устанавливающей функциональную зависимость между физическими величинами. При этом необходимо разграничивать формулу - определение, формулу - отражение физического закона и формулы - следствия. Определение, в отличие от закона, не поддается опытной проверке.
При анализе формулы необходимо выяснить:
- какова математическая зависимость физических величин;
- какие величины постоянны, какие переменные;
- какие фундаментальные и нефундаментальные физические постоянные входят в формулу, что они характеризуют с точки зрения физики;
- при изменении каких величин и как изменяется основная физическая величина, если неизменными остаются все другие величины;
- что в формуле является функцией, и какие величины аргументом.
Сложность в данном случае заключается в разнице понятийных аппаратов
взаимосвязи величин в физике и математике. Так, например, глядя на формулу-определение электроемкости конденсатора, некоторые студенты заключают, что электроемкость прямо пропорционально зависит от заряда на пластинах конденсатора.
С = 1
и
Однако, электроемкость заряженного конденсатора не зависит от заряда тела (даже если заряд равен нулю, электроемкость отлична от нуля), так как чем больше заряд на пластинах, тем больше напряженность поля, созданного этим
конденсатором и больше напряжение между пластинами ии ЕП д.
Формула же электроемкости плоского конденсатора дает полную зависимость данной величины от различных параметров конденсатора.
_ £0Б8
Электроемкость конденсатора является характеристикой двух проводников и разделяющего их диэлектрика [1, с. 171].
Таким образом, физическая формула - это аналитическая форма задания физического закона или закономерности, которые, как и математическую функцию, можно представить и другими способами - графиком, словами, таблицей. Очень важно, чтобы студенты обладали пониманием языка физических формул. Очень ценится, если студент умеет «читать» информацию формулы «своими словами», ведь словесная формулировка физического закона может быть вариативной. Еще более сложным является перевод зависимости на графический язык.
Основные преимущества представления информации условия задачи и результатов ее решения графическим способом следующие [2, с.102]:
1. Использованием графических схем можно представить всю проблему целиком.
2. Графика помогает наглядно и понятно представить структуру проблемы.
3. Когда информация представлена графически, легче генерировать новые
идеи.
4. Повышается мотивация студентов (курсантов), так легче воспринимать идеи проекта: человеческого мозгу необходимы графические образы.
5. С использованием схем можно «пораскачивать» свое мышление, сделать его более гибким, подвижным, избавиться от зашлакованности, стереотипов, догматическое мышление превратить в критическое.
Для анализа функциональных зависимостей при изменении физических величин предлагаю использовать МаШ,№ау - утилита, которая помогает решать задачи по химии, математике, статистике, тригонометрии и другим дисциплинам, а также строить графики. Конечно, она не предназначена для решения задач по физике. От программы этого, в нашем случае, и не требуется. Кроме того, мы не стремимся к решению задач с большими математическими
IIМеждународная научно-практическая конференция вычислениями, не стоит тратить учебное время на эти действия. Наша задача проанализировать и усвоить закономерности физических законов. Еще одним недостатком этого приложения, является невозможность его работы без подключения к интернету.
Еще одной программой, заслуживающей нашего внимания, является МаШсаё. Применение Mathcadа весьма эффективно при решении задач, где необходимо применение систем линейных уравнений, например, расчет электрических цепей с помощью правил Кирхгофа. Хотя с математической точки зрения задача проста, однако большой объем вычислительной работы делает задачу в случае, например, 10 уравнений технически невыполнимой из-за практически неизбежных ошибок. Написать систему из 10 уравнений можно, а вот решить уже сложно. Справиться с этой задачей можно, используя встроенную функцию Mathcadа.
Целесообразность широкого применения Mathcadа можно представить следующими положениями:
- Mathcad делает изучение физики более легким, поскольку избавляет студентов (курсантов) от объемных математических вычислений.
- Mathcad делает изучение физики более интересным, поскольку позволяет рассмотреть множество интересных и ранее недоступных вопросов на очень высоком и часто профессиональном уровне.
- Mathcad легко осваивается на практике при изучении дисциплины «информатика» и не требует для изучения и применения заучивания сложных правил.
- Mathcad соответствует психологии использования его как приложения в том смысле, что решение интересующей проблемы можно получить в течение короткого периода времени, без долгого сидения за компьютером.
Пакет Mathcad предоставляет еще одну очень интересную возможность. Можно не только построить на графиках траектории движения тел, например при изучении законов механики, но и создать анимацию.
Новые импульсы развития: вопросы научных исследований Для удобства можно использовать и обычный онлайн калькулятор для рисования графиков функции, с помощью которого можно очень просто и быстро нарисовать график функции. Воспользовавшись онлайн калькулятором для рисования графиков, получаем удобное решение задачи, которое позволит понять алгоритм решения задач на графике, проанализировать результат при изменении параметров системы и закрепить пройденный материал.
Приведем один из примеров задачи, в которой все исходные данные представлены в графическом виде (рис.1).
ц- I I I I I I I I II I I I I М I I I—►
0 37В0 5670 о, кДж
Рис. 1 Условие задачи по молекулярной физике
Требуется «прочитать» данный график, найти соответствующую информацию и произвести расчет физических величин, используя исходную информацию: каким значениям физических величин соответствуют деления осей графика; по температуре кипения установите, для какого вещества приведен график; определите изменение температуры вещества; какое количество теплоты израсходовано на повышение температуры вещества до температуры кипения; вычислите массу жидкости; какое количество теплоты израсходовано на парообразование.
IIМеждународная научно-практическая конференция
Стоит отметить, что решение графических задач развивает все операции мышления студентов (курсантов): анализ, синтез, абстрагирование, обобщение, конкретизацию [3, с. 47-48]. По умению работать с информацией в графическом виде, решать различные прямые и обратные графические задачи можно судить об уровне развития абстрактного и логического мышления студента (курсанта), которое является профессионально важным качеством для инженера.
Библиографический список:
1. Трофимова Т.И. Курс физики. 20-е изд., стер. — М.: Изд-во «Академия, 2014 — С. 171.
2. Тушминцева, Е. В. Формирование навыков мышления высокого уровня как один из компонентов оптимизации обучения английскому языку в высшей школе // Молодой ученый. — 2010. — № 3 (14). — С. 301-303.
3. Волкова М.Г., Рыбникова Е.В. Роль дидактических материалов курса физики в формировании аналитического мышления // Тенденции развития науки и образования. — 2020 — № 62-2 — С. 46-49.
