Предложенные задания помогут студентам быстро овладеть управлением компьютерной моделью, способствуют осознанному усвоению учебного материала и пробуждению творческой фантазии. Особенно важно то, что студенты получают знания в процессе самостоятельной работы, так как эти знания необходимы им для получения конкретного наблюдаемого на экране компьютера результата.
Все работы построены по единому методологическому принципу: открыть данную интерактивную модель в определенном разделе и дать обоснованные письменные ответы на вопросы. Вопросы содержат как теоретический материал по теме, так и его практическое применение, ответить на которые можно, выполняя исследования закономерностей в интерактивной модели.
Выполняются последовательно, по мере изучения материала. В случае затруднения при ответах на теоретические вопросы, можно воспользоваться «компьютерным» учебником. Каждая практическая работа выполняется самостоятельно каждым студентом, и ответы заносятся в тетрадь для самостоятельных практических работ. Здесь представлены некоторые работы.
Работы
Изучение равноускоренного прямолинейного движения
Цель работы: Исследовать графики зависимости ускорения, координаты, перемещения и скорости от времени для прямолинейного равноускоренного движения.
Модель: Равноускоренное прямолинейное движение.
- Прямолинейное равноускоренное движение – это …
- Запишите формулы для определения
- ускорения;
- скорости;
- перемещения;
- координаты.
- Если а > 0, то движение – ...;
если а < 0, то движение – ... - Изменяя ускорение тела, посмотрите за изменением зависимости от времени перемещения, скорости и координаты. Сделайте вывод и зарисуйте эти графики для а = max и а = min.
- Изменяя начальную скорость, посмотрите, как меняются графики перемещения и координаты. Сделайте вывод.
- Зарисуйте их для случая:
- a = max, V0 = max, x0 = 0;
- a = min, V0 = 0, x0 = max.
- Запишите единицы измерения всех физических величин, встречающихся в практической работе.
Исследование изобарического процесса
Цель работы: Исследовать зависимость объема от температуры при постоянном давлении для данной массы газа.
Модель: Изобарический процесс.
- Какая зависимость называется изобарической?
- Какому газовому закону она подчиняется?
- Запишите его математически.
- Поднимая и опуская поршень, наблюдайте за цветом газа. Сделайте вывод.
- Рассмотрите графики зависимости объема от абсолютной температуры. Как называется такая зависимость?
- Увеличьте температуру газа в два раза. Что произошло с объемом?
- Почему данная зависимость не доходит до нуля?
- Сформулируйте закон, которому подчиняется данная зависимость.
- Приведите примеры проявления этого закона в окружающей нас жизни.
- Изобразите данную зависимость в координатах P = f (T) и P = f (V).
Изучение связи внутреннй энергии газа от термодинамических параметров
Цель работы: Исследовать зависимость внутренней энергии от температуры, массы и объема газа.
Модель: Связь внутренней энергии с температурой.
- Какие параметры газа называются термодинамическими?
- Как вычислить внутреннюю энергию газа?
- Как зависит внутренняя энергия газа от:
- температуры?
- массы?
- объема?
- Увеличьте температуру газа в два раза. Что произошло с внутренней энергией?
- Увеличьте температуру в три раза и сделайте вывод.
- Почему на графике нет отрицательных температур?
- Какие параметры имеет газ при "нормальных условиях"?
- Рассчитайте внутреннюю энергию 1 килограмма кислорода при нормальных условиях.
- Напишите единицы измерения всех физических величин, встречающихся в данной работе.
Изучение закона Кулона
Цель работы: Исследовать основной закон электростатики.
Модель: Закон Кулона.
- Какие заряды называются точечными?
- Сформулируйте закон Кулона.
- Чем определяется характер взаимодействия между зарядами?
- Исследуйте зависимость силы взаимодействия между зарядами от расстояния между ними. Чем графически выражается такая зависимость?
- Как зависит сила от величины заряда q1?
- Каково соотношение между силами, действующими на заряды q1 и q2?
- Запишите формулу закона Кулона.
- Какой закон аналогичен по структуре формуле закона Кулона?
- В чем их отличие?
- Чему равно значение коэффициента k и от чего он зависит?
- Чему рано значение электрической постоянной?
- Какой физический смысл имеет относительная диэлектрическая проницаемость среды?
Изучение принципа суперпозиции электрических полей
Цель работы: Изучить свойства электростатического поля.
Модель: Принцип суперпозиции.
- Электрическое поле – это ...?
- Какой векторной величиной оно характеризуется?
- Как провести вектор напряженности электрического поля в заданной точке пространства?
- Как изображается поле:
- точечного положительного заряда;
- точечного отрицательного заряда;
- системы двух положительных зарядов;
- системы двух отрицательных зарядов;
- положительного и отрицательного зарядов?
- Как зависит вектор напряженности электрического поля от расстояния между зарядами?
- Установите точку наблюдения на равных расстояниях от двух положительных зарядов. Куда при этом направлена результирующая напряженность? Почему?
- Установите точку наблюдения на равных расстояниях от двух отрицательных зарядов. Куда при этом направлена результирующая напряженность? Почему?
- В каких точках напряженности Е1 и Е2 совпадают по направлению? Компенсируют друг друга?
Изучение зависимости сопротивления проводника от его параметров
Цель работы: Исследовать зависимость сопротивления проводника от материала и геометрических размеров.
Модель: Зависимость сопротивления от длины и толщины проводника.
- Запишите формулу зависимости сопротивления проводника от его параметров.
- Как зависит сопротивление проводника от:
- его длины;
- площади поперечного сечения;
- материала, из которого он изготовлен?
- Увеличьте площадь сечения в 3 раза. Как изменилось сопротивление?
- Запишите единицы измерения R, l, S, ρ.
- Как зависит сила от величины заряда q1?
- Какой физический смысл имеет удельное сопротивление проводника?
- Как изменится сопротивление проводника, если его разрезать на три равных куска и их скрутить?
Изучение закона Ома для полной цепи
Цель работы: Изучить зависимость силы тока от внешнего сопротивления цепи, электродвижущей силы и внутреннего сопротивления источника.
Модель: Закон Ома для полной цепи.
- Сторонними силами называют….
- ЭДС источника – это…
- Размерностью ЭДС является…
- Полная электрическая цепь состоит из….
- Полное сопротивление цепи – это…
- Сформулируйте закон Ома для замкнутой цепи.
- Запишите его математически
- Каково соотношение между Uвнеш, Uвнутр и ЭДС?
- Как меняется I при увеличении R?
- Что происходит при стремлении I к ∞?
- Как называется такое явление?
Изучение закона Ампера
Цель работы: Изучить зависимость силы, действующей на проводник от величины индукции магнитного поля, длины проводника и силы тока в нем.
Модель: Закон Ампера.
- Какая сила действует на элемент проводника с током в магнитном поле?
- Ее направление и величина определяется….
- Согласно правилу левой руки….
- По рисунку определите направление тока в проводнике.
- Изменяя направление вектора магнитной индукции, определите направление FA для случаев, когда он направлен вверх; вниз, влево, вправо.
- В каком случае сила максимальна? минимальна?
- Запишите закон Ампера математически и проанализируйте, в каком случае FA max и min, сопоставьте с опытными данными и сделайте вывод.
Изучение свойств переменного тока
Цель работы: Изучить свойства переменного тока.
Модель: Свойства переменного тока.
- Проследите за вращением квадратной рамки между полюсами постоянного магнита. При этом в рамке генерируется ____________ _____ и в цепи возникает ___________ ________.
- Запишите формулу генерируемого во внешней цепи напряжения и силы тока. От чего зависит их величина? Как они связаны между собой?
- Изменяя частоту вращения рамки, следите за изменением напряжения. Сделайте вывод.
- Как меняется напряжение при увеличении частоты? При уменьшении?
- Как связаны между собой максимальные значения силы тока и напряжения?
- Максимальные и действующие значения тока и напряжения?
- Мгновенные и максимальные значения тока и напряжения?
- В каком положении находится рамка, если u = 0? u = Umax?
Изучение работы колебательного контура
Цель работы: Изучить работу колебательного контура.
Модель: Колебательный контур.
- Колебательный контур – это ...?
- Как зависит круговая частота от его параметров?
- Рассмотрите графики зависимости q = f (t) и I = f (t); запишите эти зависимости аналитически.
- Как меняется круговая частота при:
- увеличении L;
- уменьшении L ?
- Как меняется круговая частота при:
- увеличении С;
- уменьшении С?
- Каков сдвиг фаз между мгновенными значениями заряда и силы тока? Почему?
Изучение интерференции света
Цель работы: Изучить явление интерференции света.
Модель: Интерференционные полосы.
- Какое свойство света обнаруживается в явлении интерференции?
- Интерференция света – это ...
- Когерентные волны имеют ... частоту и … разность фаз.
- Запишите математически условия максимума и минимума освещенности.
- Изменяя положение точки на экране, получите максимумы и минимумы освещенности.
- Какое выполняется условие при разности хода:
- Δ = λ;
- Δ = 2λ;
- Δ = 1,5λ;
- Δ = λ/2;
Проверьте ваши ответы на интерактивной модели.
- Приведите наблюдаемые в природе и быту примеры интерференции.
Изучение дифракции света
Цель работы: Изучить дифракционную картину, полученную при помощи дифракционной решетки.
Модель: Дифракция на щели.
- Сформулируйте принцип Гюйгенса.
- Дифракционная решетка – это …
- Дифракционная картина представляет собой …
- Как меняется характер интерференции при передвижении точки по экрану?
- Запишите условие максимума и поясните, от каких величин он зависит.
- При каком условии наблюдается центральный максимум?
- Как при помощи дифракционной решетки определить длину световой волны
Изучение фотоэффекта
Цель работы: Изучить явление фотоэффекта и его свойства.
Модель: Свойства фотоэффекта.
- Фотоэффект – это явление …
- Как можно наблюдать фотоэффект?
- Зарисуйте схему вакуумной лампы с холодным катодом.
- Можно ли наблюдать явление фотоэффекта, если погасить лампу? Почему?
- Как выглядит график зависимости фототока от напряжения?
- Какой физический смысл имеют:
- запирающее напряжение;
- ток насыщения?
- Почему при U = 0 Iнас > 0 ?
- Сформулируйте законы фотоэффекта.
- Объясните энергетический смысл уравнения Эйнштейна для фотоэффекта.
- Поясните смысл «красной» границы фотоэффекта.
Изучение закона радиоактивного распада
Цель работы: Изучить закон радиоактивного распада.
Модель: Закон радиоактивного распада.
- Радиоактивный распад – это явление ….
- Период полураспада – это время ….
- Запишите математически закон радиоактивного распада.
- Рассмотрите схему образования атомов Ва в результате распада атомов Cs и запишите соответствующую ядерную реакцию.
- Рассмотрите и зарисуйте график зависимости N = f(t).
- Какая часть атомов Cs останется после распада при:
- t = T
- t = 2T
- t = 3T
- t = 4T ?
- Найдите соответствующие точки на графике N = f(t).
Изучение цепной ядерной реакции
Цель работы: Изучить свойства цепной ядерной реакции.
Модель: Цепная реакция.
- Ядерные реакции – это ….
- При ядерных реакциях имеют место законы сохранения ……
- Цепная реакция деления – это ядерная реакция, в которой ….
- Коэффициент размножения нейтронов – это отношение…..
- Для развития цепной реакции деления k ≥ 1. Почему?
- Запустите цепочку реакций в ядерном реакторе.
- С чего она начинается?
- Чему равен коэффициент размножения нейтронов?
- Ядро какого атома участвует в реакции?
- Какие осколки получаются в результате реакции?
- Запишите ядерную реакцию одного цикла деления.