25 февраля 2017г.
Самостоятельная работа играет важную роль в изучении «Физики», так как на нее отводится примерно 60 % времени от общей трудоемкости дисциплины. Следовательно, значительная часть материала предоставлена для изучения самими обучающимися, поэтому виды и формы организации самостоятельной работы, применяемые нами весьма разнообразны, чтобы каждый студент в соответствие со своими возможностями мог освоить предмет на должном уровне.
Самостоятельную работу при изучении дисциплины «Физика» мы организуем следующим образом:
• составление конспекта: на лекциях, во время объяснения нового материала преподавателем; во время самостоятельного изучения отдельных тем и вопросов курса;
• внеаудиторная подготовка к лабораторной работе, а также при выполнении эксперимента в аудитории;
• подготовка к практическим и семинарским занятиям;
• выполнение индивидуальных заданий по разделам;
• подготовка к контрольно-оценочным мероприятиям (коллоквиум, контрольная работа, физический диктант, тестирование).
Остановимся более подробно на подготовке к лабораторному занятию. Для примера рассмотрим лабораторную работу «Изучение законов сохранения импульса и энергии при упругом ударе».
Первое ‒ обучающийся должен выполнить виртуальную лабораторную работу на базе виртуального практикума «ФИЗИКОН» «Соударение упругих шаров» [4]. Доступ к данной лабораторной работе имеется из учебных аудиторий университета (оснащенных компьютерами и локальной сетью), а также из научной сельскохозяйственной библиотеки.
Выполнение виртуальной лабораторной работы позволяет более детально изучить процессы, которые будут исследоваться на занятии. Виртуальная лабораторная работа «Соударение упругих шаров» содержит:
• краткую теорию по исследуемой теме, которая помогает сориентироваться в материале;
• задание, например, вывести расчетные формулы;
• методику и порядок измерений, где описывается, какие величины являются входными для модели, в каких пределах их можно изменять, а какие величины являются выходными, что иллюстрирует диаграмма импульсов и анимация;
• измерения, где пошагово описывается, как провести измерения с помощью модели, приводится таблица вариантов заданий начальных условий по бригадам, а также таблицы для записи результатов измерений и расчетов;
• обработку результатов и оформление отчета, где описывается, какие расчеты нужно сделать, какие графики необходимо построить, что надо определить из графиков, как проанализировать полученные результаты;
• вопросы и задания для самоконтроля;
• литературу.
Второе ‒ при подготовке к лабораторной работе обучающийся обязан ответить на контрольные вопросы: вникнуть в суть вопроса, найти ответ, законспектировать его либо в тетради, либо в специальном отчете по лабораторной работе.
Например, контрольными вопросами к лабораторной работе «Изучение законов сохранения импульса и энергии при упругом ударе» являются:
1. Какой удар называется упругим?
2. Сформулируйте закон сохранения импульса для упругого удара, закон сохранения энергии для упругого удара.
3. Что называется коэффициентом восстановления энергии?
4. Каким должен быть коэффициент восстановления энергии в случае упругого удара?
5. Запишите формулы для расчета скоростей тел при упругом центральном ударе, дайте их анализ для случаев: 1) J2 = 0 , m1 » m2 ; 2) J2 = 0 ; m2 >> m1 .
Третье ‒ обучающийся должен изучить методические указания к лабораторной работе «Изучение законов сохранение импульса и энергии при упругом ударе» [2].
Методические указания к данной лабораторной работе содержат:
• цель;
• приборы и материалы;
• описание измерительной установки;
• задание 1: определение коэффициента восстановления энергии при упругом ударе;
• задание 2: проверка закона сохранения импульса для упругого удара;
• литература.
Вдумчивое изучение методических указаний позволяет обучающемуся обозначить возникающие недопонимания каких-либо моментов еще до выполнения лабораторной работы, определить круг уточняющих вопросов и разрешить их с преподавателем на занятии. Это также позволяет ускорить процесс выполнения лабораторной работы, сделать его более самостоятельным, свести роль преподавателя от руководителя к помощнику, наставнику.
Самостоятельно выполнив виртуальную лабораторную работу обучающийся получает знания, необходимые для качественного выполнения заданий на реальной измерительной установке в лаборатории. Что приводит к более быстрому снятию показаний и обработки результатов эксперимента, и, следовательно, позволяет оформить отчет и предъявить его преподавателю в течение одного занятия. Опыт экспериментальной работы нельзя приобрести никаким другим способом.
К каждой лабораторной работе нами разработаны специальные рабочие тетради, которые играют роль отчетов к лабораторной работе. Рабочая тетрадь состоит из двух частей: теоретической и экспериментальной.
Каждый обучающийся должен иметь свой отчет по лабораторной работе, даже в том случае, если экспериментальная часть выполнялась в паре или в малокомплектной группе. Только полностью заполненный отчет представляется на проверку преподавателю, студент получает зачет по лабораторной работе и повышает свой рейтинг по дисциплине на 4 балла. Рабочая тетрадь к данной лабораторной работе приведена ниже [3]. Именно в теоретической части должны быть отражены ответы на контрольные вопросы.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
Изучение законов сохранения импульса и энергии при упругом ударе
Приборы и принадлежности: измерительная установка, набор шаров.
Теоретическая часть
Литература: [1, с. 30, 58], [2, с. 28 ¸ 32], [5, с. 30].
1) Чем отличается абсолютно упругий удар от абсолютно неупругого?
2) Запишите закон сохранения импульса для упругого и неупругого ударов.
3) Запишите закон сохранения энергии для упругого и неупругого ударов.
4) Запишите формулы для расчета скоростей тел при упругом центральном ударе.
5) Что называется коэффициентом восстановления энергии, скорости?
6) Каким должен быть коэффициент восстановления энергии в случае упругого удара? Запишите формулу для расчета среднего коэффициента восстановления энергии.
Экспериментальная часть
1) Ознакомьтесь с лабораторной установкой для определения коэффициента восстановления энергии при упругом ударе.
2) Выполните эксперимент. Результаты измерений занесите в таблицу 1.
3) Дайте расчет скоростей тел J1, и . Результаты занесите в таблицу 1.
4) Дайте расчет среднего коэффициента восстановления энергии , если m1 ≈m2 занесите в таблицу (результат 1).
5) Дайте расчет среднего коэффициента восстановления энергии , если m1 < m2 занесите в таблицу (результат 1).
6) Дайте расчет скоростей u1 и u2 по формулам, полученным из закона сохранения импульса и закона сохранения энергии, учитывая, что второй шар до удара покоился.
7) Сопоставьте значения скоростей u1 и u2 с экспериментальными значениями и .
8) Рассчитайте суммарную кинетическую энергию шаров до взаимодействия и после взаимодействия. Результаты занесите в таблицу 2.
Таблица 2 Энергия и импульс при упругом ударе
|
Eдо
K
|
Eпосле
K
|
pдо
|
pпосл е
|
|
|
|
|
|
9) Рассчитайте суммарный импульс шаров до взаимодействия и после взаимодействия. Результаты занесите в таблицу 2.
Вывод.
Дата_ Работу принял
Аудиторная самостоятельная работа на лабораторном занятии осуществляется под руководством преподавателя и заключается в следующем. Во-первых, это снятие экспериментальных данных. Для этого студенту необходимо ознакомится с лабораторной установкой, определить назначение тумблеров, цену деления шкалы, массу шаров и т. д. Еще раз обозначить для себя и согласовать с преподавателем последовательность действий во время проведения эксперимента. И, наконец, получить экспериментальные результаты. Во-вторых, оформление отчета к лабораторной работе. С учетом того, что теоретическая часть отчета должна была быть оформлена заранее, на занятии оформляется только экспериментальная часть, которая заключается в выполнении необходимых расчетов и написании вывода.
Таким образом, систематическая и правильно организованная самостоятельная работа как при подготовке, так и при выполнении лабораторной работы позволяет сформировать у обучающихся навыки научно-исследовательской деятельности, постановки эксперимента, работы с научной и учебной литературой, повысить интерес к предмету. У преподавателя появляется возможность своевременного оказания помощи студентам, восполнить имеющиеся у них пробелы в знаниях, умениях и навыках. Слаженная работа преподавателя и обучающихся приводит к желаемому результату – получению зачета по лабораторной работе, за меньшее время.
Список литературы
1) Грабовский Р.И. Курс физики: Учебное пособие. 11-е изд., стер. – СПб.: Издательство «Лань», 2009.– 608 с.
2) Методические указания к лабораторным работам по курсу «Физика». Раздел «Механика»: Учебное пособие / В. А. Тимонин, Э. В. Логунова и др. – Омск: Вариант-Омск, 2013. – 44 с.
3) Рабочая тетрадь № 1 к лабораторным занятиям по дисциплине «Физика» / Под ред. А. Ф. Иванова. –Омск: Издательство ФГОУ ВПО ОмГАУ, 2006. – 36 с.
4) Сайт компании «ФИЗИКОН». URL: physicon.ru
5) Трофимова Т.И. Курс физики: учеб. пособие для вузов / Таисия Ивановна Трофимова. – 11-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2006. – 560 с.
