Дослідна перевірка законів збереження імпульсу та енергії у шкільному курсі фізики з використанням обчислювальних систем
Вантажиться...
Дата
2024
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
Гельветика
Анотація
Формулювання проблеми. Мотивація навчання є одним з найважливіших аспектів, який потребує уваги. Застосування традиційних методів навчання часто зменшує зацікавленість сучасних учнів у вивченні фізики. Важливу роль відіграє практичне дослідження законів збереження імпульсу та механічної енергії на уроках фізики. Однак, реалізація простих експериментів для підтвердження цих законів іноді зустрічається з певними фізичними проблемами, зокрема, такими як складність визначення миттєвої швидкості. Традиційні методи вимірювання можуть бути недостатньо точними або обтяжливими для учнів, що ускладнює їхнє розуміння основних фізичних принципів. Розроблена у даній роботі методика ефективно поєднує реальний фізичний експеримент із сучасними комп’ютерними технологіями та покликана підвищити як ефективність навчання, так і пізнавальний інтерес учнів до вивчення фізики.
Матеріали і методи. Дослідження передбачало аналіз і систематизацію наукових публікацій щодо використання сучасних інформаційних технологій (смартфона та обчислювальних систем) на уроках фізики та у домашніх умовах для виконання домашніх лабораторних робіт. Також ми провели опитування вчителів фізиків та студентів (60 респондентів) щодо можливості та необхідності проведення фізичного експерименту з використанням смартфона та систем комп’ютерної математики.
Результати. Розроблено метод дослідної перевірки законів збереження імпульсу та механічної енергії з використанням обчислювальних систем та відеокамери смартфона, який полягає у відеофіксації механічного руху тіла (в окремих випадках у сповільненому режимі), подальшій конвертації відео у набір кадрів формату jpg та обробці отриманих рисунків засобами обчислювальних систем. Запропонований метод дозволяє визначати миттєву швидкість тіла до 60 м/с.
Висновки. Запропонований метод може бути використаний як на уроках фізики, так і при виконанні домашніх лабораторних робіт чи учнівських проєктів, де є необхідність визначати координати, миттєву швидкість, прискорення, імпульс та кінетичну енергію тіла.
Formulation of the problem. Learning motivation is one of the most important aspects that needs attention. The use of traditional teaching methods often reduces the interest of modern pupils in studying physics. The practical research of the laws of conservation of momentum and mechanical energy plays an important role in physics lessons. However, implementing simple experiments to confirm these laws sometimes encounters certain physical problems, in particular, such as the difficulty of determining instantaneous velocity. Traditional measurement methods may not be accurate enough or burdensome for pupils, making it difficult for them to understand basic physical principles. The methodology developed in this work effectively combines a real physical experiment with modern computer technologies and is designed to increase both the effectiveness of learning and pupils' cognitive interest in studying physics. Materials and methods. The research involved the analysis and systematization of scientific publications on the use of modern information technologies (smartphones and computer systems) in physics lessons and at home for performing home laboratory work. We also conducted a survey of physics teachers and students (60 respondents) regarding the possibility and necessity of conducting a physics experiment using a smartphone and computer mathematics systems. Results. A method has been developed for experimentally verifying the laws of conservation of momentum and mechanical energy using computer systems and a smartphone video camera, which consists of video recording of the mechanical movement of the body (in some cases in slow motion), subsequent conversion of the video into a set of jpg format frames, and processing of the resulting drawings using computer systems. The proposed method allows determining the instantaneous velocity of a body up to 60 m/s. Conclusions. The proposed method can be used both in physics lessons and when performing home laboratory work or pupil projects, where there is a need to determine the coordinates, instantaneous velocity, acceleration, momentum, and kinetic energy of a body.
Formulation of the problem. Learning motivation is one of the most important aspects that needs attention. The use of traditional teaching methods often reduces the interest of modern pupils in studying physics. The practical research of the laws of conservation of momentum and mechanical energy plays an important role in physics lessons. However, implementing simple experiments to confirm these laws sometimes encounters certain physical problems, in particular, such as the difficulty of determining instantaneous velocity. Traditional measurement methods may not be accurate enough or burdensome for pupils, making it difficult for them to understand basic physical principles. The methodology developed in this work effectively combines a real physical experiment with modern computer technologies and is designed to increase both the effectiveness of learning and pupils' cognitive interest in studying physics. Materials and methods. The research involved the analysis and systematization of scientific publications on the use of modern information technologies (smartphones and computer systems) in physics lessons and at home for performing home laboratory work. We also conducted a survey of physics teachers and students (60 respondents) regarding the possibility and necessity of conducting a physics experiment using a smartphone and computer mathematics systems. Results. A method has been developed for experimentally verifying the laws of conservation of momentum and mechanical energy using computer systems and a smartphone video camera, which consists of video recording of the mechanical movement of the body (in some cases in slow motion), subsequent conversion of the video into a set of jpg format frames, and processing of the resulting drawings using computer systems. The proposed method allows determining the instantaneous velocity of a body up to 60 m/s. Conclusions. The proposed method can be used both in physics lessons and when performing home laboratory work or pupil projects, where there is a need to determine the coordinates, instantaneous velocity, acceleration, momentum, and kinetic energy of a body.
Опис
Ключові слова
навчання фізики, закон збереження імпульсу, закон збереження енергії, смартфон, обчислювальні системи, learning of physics, law of conservation of momentum, law of conservation of energy, smartphone, computing systems
Бібліографічний опис
Дослідна перевірка законів збереження імпульсу та енергії у шкільному курсі фізики з використанням обчислювальних систем [Текст] / О. Даньків, І. Столярчук, В. Гольський, Л. Паньків, Ю. Угрин, Р. Лешко, В. Британ, О. Кузик // Фізико-математична освіта : науковий журнал / Міністерство освіти і науки України, Сумський державний педагогічний університет імені А. С. Макаренка, Фізико-математичний факультет ; [редкол.: М. П. Вовк, М. Гр. Воскоглу, М.Г. Друшляк та ін.]. – Суми : [СумДПУ імені А. С. Макаренка], 2024. – Вип. 5 (39). – С. 20–26. – DOI: 10.31110/fmo2024.v39i5-03