Дослідна перевірка законів збереження імпульсу та енергії у шкільному курсі фізики з використанням обчислювальних систем

Abstract

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.