Информационные технологии в физике. Учебно-методическое пособие

СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЙ I семестр

ЗАНЯТИЕ 1. Введение в курс. Возможности использования ин-

формационных технологий в физике

Цели занятия:

–знакомство с планированием курса, требованиями к работе в локальной сети, с лучшими образцами использования ИТ в физике, друг

сдругом;

–рефлексия собственного опыта работы с ИТ.

Ход работы

1. Обзорная лекция. Во время обзорной лекции заполнить табл. 3 в бумажном варианте. Использование подобной стратегии учит оценивать информацию, классифицировать ее, формирует критическое отношение к фактам, понятиям, явлениям [7].

В графе «Плюс» отмечаются те ключевые слова или фразы, которые являются наиболее существенными. В эту графу может быть занесена та информация, которая характеризует предмет курса с положительной стороны. В графе «Минус» отмечаются те признаки изучаемого предмета, которые свидетельствуют об его отрицательных сторонах. В графе «Интересно» можно отметить те факты, которые являются для вас интересными, неожиданными. Заполненную таблицу следует сдать учителю. В тетради законспектировать требования к работе в локальной сети лицея.

2.Подготовить презентацию о себе на тему «Мой мир» в любой удобной форме.

3.Рассказать о себе и своем жизненном опыте, познакомиться с одноклассниками.

Домашнее задание. Создать список электронных адресов учащихся класса.

21

ЗАНЯТИЕ 2. Текстовый редактор MS Word. Отчет по лабора-

торной работе по физике

Цель занятия – научиться использовать Word для обработки текстовой информации физического содержания, а именно при оформлении отчета по лабораторной работе.

Ход работы

1.Изучить общие правила оформления текста при компьютерном наборе, правила написания обозначений единиц, построения таблицы (см. ниже).

2.Создать отчет по лабораторной работе № 1 (см. Приложение 1) в соответствии вышеуказанными правилами, включая таблицу приборов. Сохранить в папке «Мои документы» под названием «Иванов Лабораторная работа 1» в формате doc. Вместо «Иванов» указать свою фамилию.

3.По указанию учителя выполнить тест из электронных ресурсов библиотеки.

Общие правила оформления текста при компьютерном набо-

ре [20]

1.Точка в конце заголовка и подзаголовка не ставится. Если заголовок состоит из нескольких предложений, то точка не ставится после последнего из них. Порядковый номер всех видов заголовков, набираемый в одной строке с текстом, должен быть отделен пробелом независимо от того, есть ли после номера точка.

2.Точка не ставится в конце подрисуночной подписи, в заголовке таблицы и внутри нее.

3.При отделении десятичных долей от целых чисел лучше ставить запятую (0,158), а не точку (0.158).

4.Перед знаком препинания пробел не ставится (исключение составляют открывающиеся парные знаки, например скобки, кавычки). После знака препинания пробел обязателен (если этот знак не стоит в конце абзаца). Тире выделяется пробелами с двух сторон. Дефис пробелами не выделяется.

5.Числительные, порядковые и количественные, выражаются в простом тексте словами (обычно однозначные при наличии сокращенных наименований), цифрами (многозначные и при наличии сокращенных обозначений) и смешанным способом (после десятков тысяч

22

часто применяются выражения типа 25 тыс.), числительные в косвенных падежах набирают с так называемыми наращениями (6-го). В наборе могут использоваться и арабские и римские цифры.

6.Нельзя набирать в разных строках фамилии и инициалы, к ним относящиеся, а также отделять один инициал от другого.

7.Формулы в текстовых строках набора научно-технических текстов должны быть отделены от текста на пробел или на двойной пробел. Формулы, следующие в текстовой строке одна за другой, должны быть отделены друг от друга удвоенными пробелами.

8.Знаки номера (№) и параграфа (§) применяют только с относящимися к ним числами и отделяют пробелом от них и от остального текста с двух сторон. Сдвоенные знаки набираются вплотную друг к другу. Если к знаку относится несколько чисел, то между собой они отделяются пробелами. Нельзя в разных строках набирать знаки и относящиеся к ним цифры.

9.В русском языке различают следующие виды сокращений: буквенная аббревиатура — сокращенное слово, составленное из первых букв слов, входящих в полное название (СССР, НДР, РФ, вуз); сложносокращенные слова, составленные из частей сокращенных слов (колхоз) или усеченных и полных слов (Моссовет), и графические сокращения по начальным буквам (г. – год), по частям слов (см. – смотри), по характерным буквам (млрд – миллиард), а также по начальным

иконечным буквам (ф-ка – фабрика).

10.При наборе текста одного абзаца клавиша «Перевод строки» («Enter») нажимается только в конце этого абзаца.

11.Между словами нужно ставить ровно один пробел. Равномерное распределение слов в строке текстовым процессором выполняется автоматически. Абзацный отступ (красную строку) устанавливать с помощью пробелов запрещено; для этого используются возможности текстового процессора (например, можно использовать бегунки на горизонтальной полосе прокрутки или табулятор). Знак «неразрывный пробел» (Вставка → Символ, вкладка «Специальные знаки» или комбинация клавиш CTRL+SHIFT+пробел) препятствует символам, между которыми он поставлен, располагается на разных строчках и сохраняется фиксированным при любом выравнивании абзаца (не может увеличиваться, в отличие от обычного пробела).

12.Выделением называют особое оформление отдельных слов или частей текста, которое подчеркивает их значение. Шрифтовые выделе-

23

ния (курсивом, полужирным, жирным шрифтом) должны быть выполнены шрифтами той же гарнитуры и кегля, что и основной текст. Знаки препинания, следующие за выделенной частью текста, должны быть набраны шрифтом основного текста.

13.В текстовом наборе абзацные отступы должны быть строго одинаковыми во всем документе независимо от кегля набора отдельных частей текста.

14.Знак тире, или длинное тире, может быть набран с помощью одновременного нажатия комбинации клавиш CTRL+SHIFT+серый минус (серый минус располагается на цифровой клавиатуре, справа) или Вставка → Символ, вкладка Специальные знаки.

Правила написания обозначений единиц [19]

1. Обозначения единиц следует применять после числовых значений величин и помещать в строку с ними (без переноса на следующую строку). Между последней цифрой числа и обозначением единицы следует оставлять пробел.

Исключения составляют обозначения в виде надстрочного знака, перед которыми пробела не оставляют (например, 20°45 48,8 ).

2. Буквенные обозначения единиц, входящих в произведение, сле-

дует отделять точками на средней линии как знаками умножения (например, Н · м, А · м2).

3. В буквенных обозначениях отношений единиц в качестве знака деления должна применяться только одна косая или горизонтальная черта. При применении косой черты обозначения единиц в числителе и знаменателе следует помещать в строку, произведение обозначений единиц в знаменателе следует заключить в скобки.

Построение таблицы

Слово «Таблица» пишут с прописной буквы без сокращений в левом верхнем углу над таблицей без знака «№» и без абзацного отступа. Название таблицы следует помещать в одной строке со словом «Таблица» через точку или тире. Заголовок таблицы пишут с прописной буквы, не подчеркивая.

При переносе таблицы с большим количеством строк и граф над ней помещают слова «Продолжение таблицы» с указанием ее номера или повторяют заголовки. На странице, где приводится заголовок, должны помещаться головка таблицы и не менее двух ее строк.

Заголовки строк и граф пишут с прописной буквы; подзаголовки – со строчной, если они составляют одно предложение с заголовком. Подзаголовки, имеющие самостоятельное значение, пишут с прописной буквы. В конце заголовков и подзаголовков таблиц знаки препинания не ставят. Заголовки указывают в единственном числе. Заголовки граф записывают параллельно строкам таблицы. При необходимости допускается перпендикулярное расположение заголовков граф.

Головка таблицы должна быть отделена линией от остальной части таблицы. Диагональное деление головки таблицы не допускается.

Если цифровые данные в графах таблицы выражены в различных единицах физических величин, то их указывают в заголовке каждой графы; если в одной и той же единице (например, в мм), то сокращенное обозначение единицы физической величины помещают над таблицей.

Таблицы слева, справа и снизу ограничивают линиями. При переносе части таблицы нижнюю горизонтальную черту, ограничивающую таблицу, не проводят. Горизонтальные и вертикальные линии, разграничивающие строки таблицы, допускается не проводить, если их отсутствие не затрудняет пользование таблицей. Если строки или графы

25

таблицы выходят за формат листа, таблицу делят на части, которые переносят на другие листы или помещают на одном листе рядом или одну над другой.

Если части таблицы помещают рядом, в каждой части повторяют головку; при размещении частей таблицы одна над другой повторяется боковик.

Если в таблице повторяющийся текст состоит из одного слова, его допускается заменять кавычками, если из двух и более слов, то при первом повторении его заменяют словами То же, а далее кавычками. Нельзя ставить кавычки вместо повторяющихся цифр, марок, математических и химических символов.

Если цифровые или иные данные в какой-либо строке таблицы не приводят, то в ней необходимо ставить прочерк.

Цифровой материал в тексте работы представляют в виде таблиц. Таблицу помещают после первого упоминания о ней в тексте или на следующей странице. В таблице должны быть указаны единицы измерения всех показателей.

Размер шрифта в таблице допускается применять меньший, чем в тексте.

Домашнее задание. Оформить отчет по лабораторной работе по физике.

ЗАНЯТИЕ 3. Технология создания и редактирования графиче-

ского изображения в MS Word. Задача на динамику

Цели занятия:

–решить физическую задачу и оформить ее решение в MS Word, включая рисунок к ней (для пополнения банка задач по физике);

–продемонстрировать и защитить проделанную работу (используя проецирование на интерактивную доску).

Ход работы

1. Изучить примеры наименований десятичных кратных и дольных единиц с помощью множителей и приставок (см. ниже). Дополнить таблицу «Множители и приставки для образования кратных и дольных единиц и их наименований», вставляя пропущенные данные в ячейки таблицы. Распечатать и использовать таблицу в работе.

26

Множители и приставки для образования кратных и дольных единиц и их наименований

2. Создать текстовый документ – решение задачи по механике (задачу получить у учителя), сохранить в папке «Мои документы» файл под названием «Иванов Задача номер.doc», используя общие указания по решению и оформлению задач (см. ниже).

Ответить на вопрос

Каково назначение и как используют из меню Word следующие опции (элементы меню): вставка фигуры, средства рисования, формат, группировать, обтекание текстом, положение (на задний, передний план), добавление текста в фигуру?

3. Защитить решение задачи перед аудиторией.

Примеры наименований десятичных кратных и дольных единиц с помощью множителей и приставок:

а) 5 км2 = 5 (103 м)2 = 5 · 106 м2; б) 250 см3/с = 250 (10-2 м)3/(1 с) = 250 · 10-6 м3/с;

в) 0,002 см-1 = 0,002 (10-2 м)-1 = 0,002 · 100 м-1 = 0,2 м-1.

27

Общие указания по решению и оформлению задач

1.Укажите номер задачи.

2.Укажите краткое условие задачи, какие величины заданы, какие нужно определить.

3.Сделайте рисунок или схему с указанием величин – заданных и искомых.

4.Сделайте модель рассматриваемого явления, отбросив все второстепенные, несущественные детали.

5.Запишите, какие связи, уравнения существуют между заданными

иискомыми величинами. Иногда полезно вводить промежуточные величины. Все записи следует пояснять.

6.Решите полученные уравнения и запишите ответ.

7.Выясните правдоподобность ответа, оцените, в каких пределах и как могут меняться физические величины. Возможно, проведите поиск другого способа решения.

Домашнее задание. Создать оригинальный вариант опорного конспекта по теме «Механика». Изучить компьютерные модели по механике (по указанию учителя).

ЗАНЯТИЕ 4. Технология обработки числовых данных в элек-

тронных таблицах

Цели занятия:

–научиться использовать формулы, относительную и абсолютную адресацию в формулах при работе в табличном процессоре MS Excel, а также математические функции для решения задачи с экспериментальными данными;

–познакомиться с распределением Гаусса.

Ход работы

1. Лекция «Табличный процессор MS Excel. Распределение Гаусса».

В любом эксперименте наиболее ценными являются первичные результаты измерений, поэтому их нужно обязательно записать и сохранить. Это предупреждение делается по той причине, что начинающим экспериментаторам часто кажется более рациональным не вести записи результатов измерений в таблицу, а по этим результатам сразу наносить точки на график. Такой путь имеет несколько серьезных недостатков. Вопервых, при нанесении точек на график обязательно допускаются погрешности и качество результатов эксперимента снижается. Во-вторых,

28

при необходимости дальнейшей обработки результатов измерений, например для вычисления погрешности измерений, потребуется считывать значения физических величин с графика. Это приведет к возникновению новых дополнительных ошибок и дальнейшему снижению качества результатов эксперимента. Поэтому при выполнении измерений физических величин первичные результаты измерений всегда следует записывать в таблицу.

2. Создать в Excel документ «Иванов Таблица 1», содержащий приведенную ниже таблицу, вставляя пропущенные физические величины. Использовать формулу – определение плотности.

3. Создать в Excel документ «Иванов Таблица 2», содержащий таблицу измерений для задачи с экспериментальными данными ([1], стр. 342–347). Рассчитать среднее арифметическое значение физической величины, абсолютную погрешность измерений по методу среднего арифметического или среднеквадратичного отклонения.

Ответить на вопросы

1.Как используются относительные, абсолютные и смешанные ссылки?

2.Что такое сортировка строк?

3.Какие основные статистические, математические и логические функции применяются при решении физических задач?

4.Каков вид гауссова распределения?

Домашнее задание. Построить в Excel графики зависимости проекции скорости, координаты и пути от времени движения тела, брошенного вертикально вверх с скоростью, например, 40 м/с. Сопротивлением воздуха пренебречь.

29

ЗАНЯТИЕ 5. Функции эксперимента в научном познании. За-

дача с экспериментальными данными

Цели занятия:

–расширить представление о функциях эксперимента в цикле научного познания;

–при помощи графика в Excel научиться решать задачу с экспериментальными данными на экстраполяцию и интерполяцию данных.

Ход работы

1.Внимательно прочитать текст Р.И. Малафеева [8], озаглавить его

исоставить аннотацию (3–4 предложения). Что такое заголовок и аннотация текста, см. в разделе «Глоссарий».

«В науке физике, как известно, используются два основных метода исследования: физический эксперимент и теоретический анализ. Важнейший из них, на наш взгляд, – эксперимент. Иногда это ставится под сомнение. Бытует точка зрения, что в настоящее время главный инструмент исследования в науке – теоретический анализ, что физика развивается главным образом благодаря творчеству физиков-теоретиков, которое понимается «как свободное от ситуации» (от опыта, эксперимента) оперирование образами, символами, знаковыми системами. Однако такая точка зрения поверхностна. Ведь образы, знаки, модели, которые использует теоретик в процессе творческой деятельности, имеет реальное содержание лишь постольку, поскольку они правильно отражают отношения между предметами и явлениями действительности, полученные в свое время из опыта. Об этом говорят и сами физики-теоретики, например выдающиеся ученые, заложившие основы физических теорий. «Все познание реального мира исходит из опыта и завершается им», – писал А.Эйнштейн.

Следует заметить еще, что все физические теории обладают лишь относительной объективностью. Они отражают представление о данной конкретной области физики лишь на определенном этапе ее развития. Со временем теории неизбежно уточняются, дополняются, совершенствуются, иногда существенным образом видоизменяются, а иногда и терпят крах. И причиной тому всегда являются новые опытные факты, получаемые физиками-экспериментаторами. Наш выдающийся физик А.Ф. Иоффе писал: «…Каждый раз, когда научное знание в данной области принимало законченную форму теории, опыт и наблюдение вне нас существующего мира обнаруживали новые факты, которые никак не укладывались в рамки теории, а, наоборот, явно ей противоречили. Под давлением новых фактов вырастала новая теория». Показательно, что в настоящее время физики уже не ждут случайного проявления такого рода фактов, а сами стремятся найти их. Хорошо об этом сказал известный американ-

30