Открывая физику

Мне уже довелось рассказывать о дисках фирмы "Физиком", предназначенных для изучения физики ("Домашний компьютер" N.7 за 1997 г.). Там речь шла, в основном, об учебных материалах по механике, термодинамике, молекулярной физике и механических колебаниях и волнах. Новый диск, о котором пойдет речь сегодня, - это вторая часть комплекса "Открытая физика 1.0", посвященная электричеству и магнетизму, оптике и квантовой физике. К достоинствам диска относится достаточно полный охват основных фундаментальных опытов в перечисленных областях физики и соответствие описания существующим программам физики в школах, колледжах и в ряде вузов Диск легко инсталлируется и основан на идее создания виртуальной физической лаборатории.

При изучении электрических и магнитных полей важное место занимает получение наглядной их интерпретации с помощью линий соответствующих полей. Этому в предлагаемом диске уделено серьезное внимание. И это важно, поскольку линии электрических и магнитных полей мы не видим, а опыты по их наблюдению не очень-то просты. Между тем учащийся с помощью уроков данного диска наблюдает, как меняются линии полей при изменении параметров опытов - например, при увеличении тока через проводники, магнитные поля которых изучаются.

Довольно красочно выглядят опыты Фарадея, демонстрирующие явление электромагнитной индукции. С помощью мышки можно вставлять в катушку электромагнит или нанизывать на него катушку, наблюдая отклонение стрелки гальванометра. В другом опыте одна катушка с током вставляется в другую, и можно наблюдать те явления, которые положены в основу работы трансформатора - одного из самых распространенных изделий электротехнической промышленности.

Тематика опытов по электротехнике достаточно обширна. Здесь и взаимодействие зарядов, и основы работы цепей на постоянном и переменном токе, поведение RC- и RL-цепей, резонанс в RLC-цепях, работа генератора переменного тока и многое другое. К сожалению, уровень виртуального моделирования электрических цепей выглядит довольно примитивным в сравнении со специализированными программами схемотехнического моделирования, например класса MicroCAP.

В состав диска входят и короткие видеофильмы с демонстрацией реальных физических явлений. Один из опытов - работа электромагнита. Вы видите, как по мере увеличения тока через обмотку электромагнита к его сердечнику притягивается вначале железный брусок, а затем шарик, лежащий в отдалении. При уменьшении тока вначале отпадает шарик, а затем падает и брусок.

Честно говоря, такие виртуальные опыты не приносят полного удовлетворения. Их можно просмотреть за минуту-другую, но из этого вовсе не следует, что учащиеся осваивают соответствующий раздел физики. Ведь за их пределами остается масса неизведанного - нельзя почувствовать рукой силу электромагнита, нельзя оценить роль сердечника, не ясно, как скажется материал шарика или бруска на его притяжении к сердечнику электромагнита, трудно оценить размеры последнего для заданной силы притяжения и т.д.

А что дает демонстрация молнии? Едва ли кто-либо из учащихся не видел "живую" молнию и не знает о ее порой страшных последствиях - поваленных и взорванных изнутри деревьях, убитых животных и людях, загоревшихся домах и т.д. Куда интересней была бы красочная демонстрация (пусть виртуальная) шаровой молнии, вызывающей у всех живейший интерес.

Более выигрышно выглядят разделы диска по оптике. При изучении геометрической оптики весьма наглядны материалы по прохождению световых лучей через различные оптические системы - линзы, микроскопы и телескопы. Можно непосредственно наблюдать их изменения при изменении геометрических параметров опытов. Такие материалы могут стать весьма полезным дополнением при лекциях по соответствующим разделам оптики.

Довольно красочны виртуальные эксперименты по интерференции, дифракции и иным оптическим явлениям. Но вот классического опыта по расщеплению белого цвета призмой на различные цветные составляющие нет. А почему?

Это оборудование для демонстрации поляризации света. Тут приведенный на диске виртуальный опыт оказывается весьма кстати.

Пожалуй, неплохо выглядят опыты и по квантовой физике. Они начинаются с демонстрации работы фотоэлемента, основанной на явлении фотоэффекта. Можно наблюдать, как ведет себя вольт-амперная характеристика фотоэлемента при его освещении светом с различной длиной волны (и цветом).

Неплохо выглядят и опыты по поведению частиц - например, по их Комптоновскому рассеиванию, взаимодействию друг с другом, поведению на различных энергетических уровнях и т.д. Причина этого, видимо, в том, что наши органы чувств не воспринимают эти явления, и наглядная интерпретация помогает учащимся разобраться в их физической сущности.

В целом содержательный и технический уровень этого диска несколько улучшен. Все опыты сопровождаются рассказом на одном из трех выбранных языков (русском, английском и украинском), по каждому опыту (разделу) имеется достаточно подробная текстовая статья с соответствующими математическими выкладками.

Но, по-прежнему, отдельные недоделки есть. Например, при работе в Windows 95 мне не удалось мышкой менять размеры многих окон, а последний видеофильм в разделе оптики просто "повесил" ПК так, что пришлось для перезагрузки воспользоваться кнопкой Reset.

Открытая физика 1.0 (часть II) 1997, ТООНЦ"Физикон" Windows 3.1/3.11/95/NT Язык: русский, украинский и английский

Владимир Дьяконов

Загрузка