Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Ковровская государственная технологическая академия

имени В.А. Дегтярева»

Учебно-методическое пособие

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Ковровская государственная технологическая

академия имени В.Д.Дегтярева

В. В. Красавин

Виртуальные имитационные эксперименты

по физике

Учебно-методическое пособие

Ковров 2006

УДК 530.1

К 78

Красавин В.В. Виртуальные имитационные эксперименты по физике: Учебно-методическое пособие. – Ковров: Ковровская государственная технологическая академия, 2007 –

Пособие содержит теоретический материал, методические указания и имитационные программы (на электронных носителях) для выполнения 10 классических экспериментов по физике.

Предназначено для студентов технических специальностей.

Ил. . Табл. .

Введение

Имитационное моделирование физических явлений и процессов с использованием быстродействующих ЭВМ является в настоящее время мощным методом исследований.

Целый ряд положительных моментов этого метода делают перспективным его применение в учебном процессе. Во-первых, имитационные эксперименты не требуют наличия дорогостоящих экспериментальных установок, не требуют значительных затрат времени на проведение эксперимента и усилий на обработку результатов измерений. Во- вторых, положительным моментом является легкость изменения условий проведения виртуальных имитационных экспериментов по сравнению с реальными. При наличии качественных программ виртуальность имитационных экспериментов нисколько не снижает их познавательную ценность.

В данном пособии содержится описание 10 имитационных экспериментов классических опытов по физике: опыты Броуна, Перрена, Милликена, Томсона, Столетова и Лукирского, Комптона, Франка и Герца, Штерна и Герлаха, Девисона и Джермера, Резерфорда. Описание лабораторных работ включает теоретический материал, описание реальных экспериментальных установок и имитационных программ, порядок выполнения имитационных экспериментов, требования к обработке результатов эксперимента. Приложением к пособию является пакет имитационных программ, который может быть получен на кафедре физики КГТА в виде ехе-файлов и поддерживающих их файлов.

Математические и имитационные модели, заложенные в программы, максимально адекватны реальным процессам, происходящим в опытах, и позволяют получить и проанализировать основные результаты реальных опытов. Интерфейс разработанных программ унифицирован и позволяет через меню пользователя в разных окнах дисплея ознакомиться краткой информацией об опыте и программе, выбрать заданные преподавателем условия эксперимента, наблюдать демонстрацию опыта, получить результаты эксперимента в виде, максимально адекватном получаемым в реальных экспериментах, при необходимости в виде таблиц или графиков, а также распечатать результаты эксперимента.

Простота и удобство интерфейса имитационных программ не требуют высокой квалификации пользователя (студента), достаточно наличия у него элементарных навыков пользования ПЭВМ.

Требования к отчетности при выполнении виртуальных лабораторных работ аналогичны требованиям при выполнении реальных лабораторных работ.

Пособие предназначено для выполнения части лабораторного практикума по физике студентами технических специальностей.

Лабораторная работа N 1.22