Компьютеры на уроках физики уже давно не новость, но, к сожалению, еще не правило. Разработка индивидуальных заданий, статические и динамические демонстрации физических процессов и явлений, учебные видеофильмы и мультимедийные презентации стали неотъемлемой частью учебного процесса.
Однако при проведении лабораторных работ компьютер используется, еще не так часто. А ведь, иногда, достаточно только одного компьютера, чтобы с его помощью лабораторную работу за урок выполнил целый класс.
Думаю, что в профильных классах это можно и нужно делать, по следующим причинам:
- Для современных старшеклассников актуализация знаний, а также мотивация познавательной деятельности происходит гораздо эффективнее с использованием компьютера.
- Более 50% старшеклассников являются обладателями домашних компьютеров. Остальные могут воспользоваться компьютерами в учебном заведении либо у знакомых.
- На лабораторной работе, либо при выполнении экспериментального задания очень много времени тратится на расчет значений величин и погрешностей, а также на оформление. А все это можно подготовить заранее.
- Так как использование компьютера на лабораторной работе подразумевает использование знаний полученных по другим предметам (информатика), то это резко увеличивает шансы учащихся выполнить работу на EXCELlent (отлично).
Так как электронные таблицы по информатике учащиеся изучают во втором полугодии 9-го класса (по белорусской программе 11-летней общеобразовательной средней школы), то для 10-11-х классов можно смело предложить подготовку лабораторной работы с помощью электронных таблиц. Если такая работа предлагается впервые, то естественно, ей должен предшествовать подробный инструктаж и всесторонняя помощь учителя. Для этой цели можно использовать одно из дополнительных занятий за неделю до проведения работы.
Вот, например, основные этапы подготовки и проведения лабораторной работы “Определение ускорения свободного падения с помощью маятника (10-й класс)”:
1. Самостоятельное (поверхностное) ознакомление с лабораторной работой при помощи учебника (10 минут).
2. Исходя из представленного в учебнике вывода расчетной формулы, после обсуждения расчета погрешностей и повторения азов EXCEL, предложить учащимся дома самостоятельно осуществить переход от предложенных формул к таблице. Форма и заглавие столбцов таблицы может быть предложена учителем.
Вывод расчетной формулы:
, 
, 
.
3. Расчет погрешностей:
, 
, 
, 
.
Таблица:
A |
B |
C |
D |
E |
F |
G |
H |
|
4 |
l, м |
A, м |
N |
t, с |
t ср, c |
|
|
|
5 |
1,40 |
0,10 |
30 |
71,1 |
=СРЗНАЧ (D5:D7) |
=ABS (D5-E5) |
=СРЗНАЧ (F5:F7) |
=(0,001+ 0,0005) /B5 |
6 |
69,8 |
|||||||
7 |
72,1 |
|||||||
8 |
0,73 |
0,10 |
30 |
54,1 |
=СРЗНАЧ (D8:D10) |
=ABS (D8-E8) |
=СРЗНАЧ (F8:F10) |
=(0,001+ 0,0005) /B8 |
9 |
53,8 |
|||||||
10 |
56,9 |
|||||||
11 |
1,00 |
0,10 |
30 |
64,8 |
=СРЗНАЧ (D11:D13) |
=ABS (D11-E11) |
=СРЗНАЧ (F11:F13) |
=(0,001+ 0,0005) /B11 |
12 |
61,5 |
|||||||
13 |
63,6 |
|||||||
14 |
ср |
|
||||||
15 |
||||||||
16 |
g=( |
=M14 |
± |
=K14 |
) м/c? | |||
17 |
Вывод: | |||||||
t, с
l
I |
J |
K |
L |
M |
N |
|
4 |
|
|
|
g-, м/c2 |
gср, м/c2 |
g+, м/c2 |
5 |
=(G5+0,1) /E5 |
=H5+2*I5 |
=J5*M5 |
=M5-K5 |
=4*ПИ()^2* A5*C5*C5 /E5/E5 |
=M5+K5 |
6 |
||||||
7 |
||||||
8 |
=(G8+1) /E8 |
=H8+2*I8 |
=J8*M8 |
=M8-K8 |
=4*ПИ()^2* A8*C8*C8 /E8/E8 |
=M8+K8 |
9 |
||||||
10 |
||||||
11 |
=(G11+1) /E11 |
=H11+2*I11 |
=J11*M11 |
=M11-K11 |
=4*ПИ()^2* A11*C11*C11 /E11/E11 |
=M11+K11 |
12 |
||||||
13 |
||||||
14 |
|
=K14/M14 |
=M14-L14 |
=МИН (L5;L8;L11) |
=(L14+N14)/2 |
=МАКС (N5;N8;N11) |
15 |
||||||
16 |
|
=J14 |
||||
17 |
Непосредственно, во время проведения лабораторной работы учащиеся заносят экспериментальные данные в ячейки A5:D13. Расчет в остальных ячейках и, при желании, построение диаграммы, в случае добросовестной подготовки к лабораторной работе, происходит автоматически. Вывод записывается в классе исходя из результатов эксперимента (Приложение 1).
На что стоит обратить особое внимание:
- Подробнее рассмотреть погрешности учащиеся могут в учебнике “Физика-9” авторов Исаченкова Л.А., Жолнеревич И.И., Медведь И.Н., а также старого учебника “Физика-10” авторов Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б.
- g- и g+ левые и правые границы интервалов, которым принадлежат значения ускорения свободного падения для разных длин маятников.
- При заполнении таблицы стоит обратить внимание учащихся на формат числа в каждой ячейке. Так, например, количество колебаний маятника всегда целое число, поэтому, в ячейках С5:С13 необходимо установить 0 знаков после запятой.
- Стоит обратить внимание на то, что вовсе не обязательно набирать все формулы в ячейках от руки. Содержимое ячеек можно и нужно копировать, ведь расчеты в различных опытах абсолютно аналогичны.
- Для построения диаграммы можно использовать промежуточную таблицу, которую, при демонстрации действующей модели лабораторной работы на вводном занятии, можно напечатать “белым по белому”. Учащиеся, которые догадались, как построить график, достойны оценки EXCELlent.
- Для экономии времени, перед началом лабораторной работы все ученики должны скопировать, заготовленные дома файлы на компьютер, на котором будет производиться обработка результатов.
Количество знаков после запятой в ячейках D5:D13 зависит от точности прибора для измерения времени. Однако, если электронный секундомер мобильного телефона имеет четыре знака после запятой, то скорость человеческой реакции гораздо ниже, поэтому достаточно до двух знаков. Рассчитывая среднее время, количество знаков стоит увеличить на 1.
Если относительные погрешности невелики, то малое установленное количество знаков после запятой могут привести к появлению 0 в ячейке.
1 |
=L5 | =K5 | =C36 |
2 |
=L8 | =K8 | =C37 |
3 |
=L11 | =K11 | =C38 |
ср |
=L14 | =K14 | =C39 |
После того как все работы выполнены, на учительском компьютере остаётся много файлов (см. Рисунок 1), проверка которых занимает не так много времени.
Такая лабораторная работа отличается от обычной: она немного сложнее, но интересней. С увеличением таких работ, интерес превосходит сложность. Ведь не зря слово EXCEL по-английски означает превосходить, отличаться.