Komputerowo wspomagane nauczanie Fizyki Wojciech Dobrogowski, Andrzej Maziewski

1.Wprowadzenie i.Symulacje i multimedia ii. Internet 2.Komputerowo wspomagane laboratorium MBL i.Eksperymenty z wykorzystaniem komputera multimedialnego ii.Komputer/kalkulator z interfejsem pomiarowym i sondami 3.Doświadczenie przez Internet 4.Podsumowanie

Symulacje Wirtualne laboratoria numeryczne: Pakiet programów symulacyjnych CUPS Symulacje „Internetowe” - Java

Multimedia

Interaktywne ekrany Polaryzatory optyczne (

Interaktywne ekrany Symulator oscyloskopu (

Internetowe wspomaganie podręczników

1.Wprowadzenie i.Symulacje i multimedia ii. Internet 2.Komputerowo wspomagane laboratorium MBL i.Eksperymenty z wykorzystaniem komputera multimedialnego ii.Komputer/kalkulator z interfejsem pomiarowym i sondami 3.Doświadczenie przez Internet 4.Podsumowanie

Multimedialny „domowy komputer”

Audio Oprogramowanie do obróbki audio: analiza częstotliwościowa pomiary natężenia dźwięku generowanie sygnałów dźwiękowych Mikrofon Wejście Wyjście Głośniki Karta audio

Pomiary natężenia i częstotliwości dźwięku Samogłoska „a”

Generowanie sygnałów dźwiękowych Dudnienia – zjawisko będące wynikiem nałożenia się dwóch drgań harmonicznych o jednakowych amplitudach i zbliżonych częstościach Przykłady wykorzystania kart audio w sali 301

Źródła „dynamicznego”obrazu w komputerze Kamery Cyfrowe Kamery USB FrameGrabery Tunery TV Aparaty cyfrowe

Rzut ukośny piłką kauczukową z x Prędkość początkowa V 0 =4.95 m/s Kąt rzutu:  = 76 o Masa piłki: m= 34 g Średnica piłki: d=4 cm

Rzut ukośny piłką kauczukową Szkolny opis OK!! x=V 0X t V 0Z =4.29 m/s g=10.3 m/s 2 V 0X =2.47 m/s z=V 0Z t –gt 2 /2

Prędkość początkowa V 0 =5.45 m/s Kąt rzutu:  = 62 o Masa piłki: m= 5.2 g Średnica piłki: d=5.6 cm z x Rzut ukośny piłką z gąbki

k=0.001 k=0.007 k=0.01 k=0.004 Rzut ukośny piłką z gąbki ??? V 0Z =4.67 m/s g=9.68 ±0.17 m/s 2 z=V 0Z t –gt 2 /2 V 0X =2.8 m/s x=V 0X t !?

Spadek swobodny piłki z gąbki V gr 2 =m g/k F OZ = -k v 2 F C =mg F OZ = -k v 2 V gr =5.45 m/s

Lotka „PET”Piłka z gąbkiPiłka kauczukowa Człowiek m=35g V gr = 2.5 m/s k=0.055 kg/m m=5.2 g V gr =5.6 m/s k= kg/m m=34 g V gr = 20.2 m/s k= kg/m m=75 kg V gr =60/6 m/s k=0.2/20 kg/m VI piętro 5m

Rejestracja rozchodzenia się fal na wodzie jako przykład wykorzystania kamery do badania zjawisk fizycznych Wyznaczenie prędkości rozchodzenia się zaburzenia Zależność prędkości fal od głębokości Dyfrakcja i interferencja fal na wodzie „weryfikacja” różnych aspektów fizyki falowej, optyki

Prędkość rozchodzenia się fal na wodzie V z =0.36 +/ m/s

A & J Stasiewicz, pierwsza nagroda konkursu: „Komputerowo wspomagany eksperyment Szkolny 2003”

A & J Stasiewicz, pierwsza nagroda konkursu: „Komputerowo wspomagany eksperyment Szkolny 2003” Więcej informacji w sali 301

1.Wprowadzenie i.Symulacje i multimedia ii. Internet 2.Komputerowo wspomagane laboratorium MBL i.Eksperymenty z wykorzystaniem komputera multimedialnego ii.Komputer/kalkulator z interfejsem pomiarowym i sondami 3.Doświadczenie przez Internet 4.Podsumowanie

Komputer + Interfejs Pomiarowy + Czujniki Położenia/obrotu Światła Dźwięku Temperatury Ciśnienia Pola magnetycznego Siły CO2 O2 PH Liczniki G-M Fotobramki Inne (Własnej produkcji)

Mobilne urządzenia pomiarowe LabPro ULAB CBL EcoLog CBL2 Złącza RS232, USB

Tarcie aerodynamiczne „Tłumienie w ruchu lotki”

„LOTKA” Lotka wykonana z butelki PET i cienkiej kalki. Więcej informacji w sali 301

Tarcie aerodynamiczne „Tłumienie w ruchu lotki”

Położenia i prędkość spadającej lotki. Początkowy ruch jednostajnie zmienny przechodzi w ruch jednostajny gdy siła tłumiąca zaczyna równoważyć siłę ciężkości. Prędkość w takim ruchu możemy opisać następująco: v(t)=v g (1-Exp(-(t-t 0 )/  ) gdzie: v g –prędkość graniczna (w nieskończoności) m 2, v g2 m 1, v g1

Magnetometr Więcej informacji w sali 301 Zależność od czasu napięcia U(t) na cewce detekcyjnej w zależności od prędkości jej wyrywania

Więcej informacji w sali 301 Świecenie pod wpływem impulsu napięciowego U(t): diody żarówki

1.Wprowadzenie i.Symulacje i multimedia ii. Internet 2.Komputerowo wspomagane laboratorium MBL i.Eksperymenty z wykorzystaniem komputera multimedialnego ii.Komputer/kalkulator z interfejsem pomiarowym i sondami 3.Doświadczenie przez Internet 4.Podsumowanie

Doświadczenie przez Internet

Domeny magnetyczne

Ciekłe kryształy

Podsumowanie Istnieją obecnie olbrzymie możliwości „komputerowego” wsparcia nauczania fizyki a zwłaszcza przy wykorzystaniu komputera jako super – przyrządu w wersji: –zestawu dla „ubogich” - multimedialny komputer „domowy” –komputera wyposażonego w specjalistyczne sondy –układów eksperymentalnych dostępnych przez Internet –kiedy powstanie globalne laboratorium, z jakim polskim udziałem(?) Ważne jest odpowiednie upowszechnienie w Polsce nowych pomysłów komputerowego wspomagania nauczania przedmiotów przyrodniczych – poprzez sieć komputerowych laboratoriów przyrodniczychsieć komputerowych laboratoriów przyrodniczych