ДОСЛІДНА ПЕРЕВІРКА ЗАКОНІВ ЗБЕРЕЖЕННЯ ІМПУЛЬСУ ТА ЕНЕРГІЇ У ШКІЛЬНОМУ КУРСІ ФІЗИКИ З ВИКОРИСТАННЯМ ОБЧИСЛЮВАЛЬНИХ СИСТЕМ
DOI:
https://doi.org/10.31110/fmo2024.v39i5-03Ключові слова:
навчання фізики, закон збереження імпульсу, закон збереження енергії, смартфон, обчислювальні системиАнотація
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.
Завантажити
Посилання
Ali, S. H., Al-Zuky, A. A. D., Al-Saleh, A. H., & Mohamad, H. J. (2019). Measure liquid viscosity by tracking falling ball Automatically depending on image processing algorithm. J. Phys.: Conf. Ser., 1294, 022002. http://dx.doi.org/10.1088/1742-6596/1294/2/022002
Campari, E. G., Barbetta, M., Braibant, S., Cuzzuol, N., Gesuato, A., Maggiore, L., & Vignali, C. (2021). Physics Laboratory at Home During the COVID-19 Pandemic. The Physics Teacher, 59(1), 68–71. https://doi.org/10.1119/5.0020515
Clerget, M., Delvert, A., Courbin, L., & Panizza, P. (2021). Different scenarios of shrinking surface soap bubbles. American Journal of Physics, 89(3), 244–252. https://dx.doi.org/10.1119/10.0002348
Erol, M., & Oğur, M. (2023). Teaching large angle pendulum via Arduino based STEM education material. Physics Education, 58, 045001. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6552/accef4
Halilović, A., Mešić, V., Hasović, E., & Vidak, A. (2021). Teaching uppersecondary students about conservation of mechanical energy: two variants of the system approach to energy analysis. Journal of Baltic Science Education, 20(2), 223–236. http://dx.doi.org/10.33225/jbse/21.20.223
Kuzyk, O., Dan’kiv, O., & Stolyarchuk, I. (2023). Using the Wolfram Mathematica Software Product and the Smartphone to Determine Kinematic Quantities in Physics Laboratory Workshop. 2023 IEEE 18th International Conference on Computer Science and Information Technologies (CSIT), Lviv, Ukraine, 1-4. https://doi.org/10.1109/CSIT61576.2023.10324257
Larriba, M., Rodríguez-Llorente, D., Cañada-Barcala, A., Sanz-Santos, E., Gutiérrez-Sánchez, P., Pascual-Muñoz, G., Álvarez-Torrellas, S., Águeda, V. I., Delgado, J. A., & García, J. (2021). Lab at home: 3D printed and low-cost experiments for thermal engineering and separation processes in COVID-19 time. Education for Chemical Engineers, 36, 24–37. https://doi.org/10.1016/J.ECE.2021.02.001
Litvinova, M., Dudchenko, O., Shtanko, O., & Karpova, S. (2020). Using the technical experiment in the computer simulation training for prospecting software engineers. International Journal of Computing, 19(2), 216–223. https://www.computingonline.net/computing/article/download/1764/908
Santiago, D. E., Melián, E. P., & Reboso, J.V. (2022). Lab at home in distance learning: A case study. Education for Chemical Engineers, 40, 37–44. https://doi.org/10.1016/j.ece.2022.05.001
Solbes, J., Guisasola, J., & Tarín, F. (2009). Teaching Energy Conservation as a Unifying Principle in Physics. J Sci Educ Technol, 18, 265–274. https://doi.org/10.1007/s10956-009-9149-3
Vochozka, V. (2024). Using a Mobile Phone as a Measurement Tool for Illuminance in Physics Education. J. Phys.: Conf. Ser. 2693, 012016. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/2693/1/012016
Zakaria, N. H., Phang, F. A., & Pusppanathan, J. (2019). Physics on the Go: A Mobile Computer-Based Physics Laboratory for Learning Forces and Motion. International Journal of Emerging Technologies in Learning (iJET), 14(24), 167–183. https://doi.org/10.3991/ijet.v14i24.12063
Kuzmenko, O. S., Savchenko, I. M., & Demianenko, V. B. (2022). Metodychni osoblyvosti realizatsii vzaємozv’yazku symetrii ta asymetrii na zasadakh STEM-osvity [Methodical features of implementation of the relationship between symmetry and asymmetry based on STEM education]. Naukovi zapysky Maloї akademії nauk Ukrayiny – Scientific Notes of Junior Academy of Sciences of Ukraine, 2(24), 58–66. https://doi.org/10.51707/2618-0529-2022-24-07 (In Ukrainian)
Fedchyshyn, O., Mokhun, S., & Chopyk, P. (2023). Virtualnyi fizychnyi eksperyment yak zasib udoskonalennia fakhovykh kompetentnostei zdobuvachiv osvity v umovakh dystantsiinoho navchannia [A virtual physic experiment as a means of improving the professional competencies of students in the conditions of distance education]. Fizyko-matematychna osvita – Physical and Mathematical Education, 38(2), 50–55. https://doi.org/10.31110/2413-1571-2023-038-2-008 (In Ukrainian)
Flehantov, L (2017). Kompyuterne modelyuvannya mekhanichnoho rukhu tila zasobamy MATHCAD [Computer simulation the mechanical movement body by means of MATHCAD]. Zbirnyk naukovykh prats "Information Technologies in Education" (ITE) – Journal of Information Technologies in Education (ITE), 30, 097–109. https://doi.org/10.14308/ite000622 (In Ukrainian)
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Категорії
Як цитувати
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Олеся Даньків, Ігор Столярчук, Віталій Гольський, Людмила Паньків, Юрій Угрин, Роман Лешко, Віктор Британ, Олег Кузик
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.
- Автори передають журналу право першої публікації свого рукопису на умовах ліцензії Creative Commons ("Із зазначенням авторства - Некомерційне використання - Поширення на тих же умовах") 4.0 Міжнародна (CC BY-NC-SA 4.0), котра дозволяє іншим особам вільно використовувати (читати, копіювати і роздруковувати) представлені матеріали, здійснювати пошук та посилатись на опубліковані статті, поширювати їх повний текст з будь-якою законною некомерційною метою (у тому числі, з навчальною або науковою) та обов'язковим посиланням на авторів робіт і первинну публікацію у цьому журналі.
- Опубліковані оригінальні статті в подальшому не можуть використовуватись користувачами (окрім авторів) з комерційною метою або поширюватись сторонніми організаціями-посередниками на платній основі.
Creative Commons ("Із зазначенням авторства - Некомерційне використання - Поширення на тих же умовах") 4.0 Міжнародна (CC BY-NC-SA 4.0)