ЗАСТОСУВАННЯ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ ДЛЯ ПОБУДОВИ ТА АНАЛІЗУ ГРАФІКІВ У ПРОЦЕСІ ВИВЧЕННЯ КУРСУ ЗАГАЛЬНОЇ ФІЗИКИ

Анотація

У статті розглядається методика використання засобів інформаційних технологій для побудови і аналізу графіків у процесі вивчення курсу загальної фізики. Серед значної кількості комп’ютерних засобів для побудови графіків функції особлива  увага приділяється програмному забезпеченню, яке дозволяє ефективно і наочно здійснювати обробку результатів лабораторних робіт з фізики,  виконувати розрахунки і будувати на їх основі графіки залежностей при розв’язуванні задач, демонструвати моделі фізичних явищ на лекційних заняттях. На прикладі лабораторної робота з визначення ємності конденсатора демонструється, що в результаті використання програмного засобу Graph для обробки експериментальних даних зменшується час їхньої обробки і похибка результатів обчислень. Побудова графіків функцій досліджуваних величин також сприяє більш повному розумінню фізичного процесу, який розглядається у задачі. Розглянуто методику використання графічних можливостей електронної таблиці Excel і побудова графіків функцій на основі аналітичного розв’язку задачі. Побудова графіків залежностей фізичних величин у режимі реального часу розглядається на прикладі коливань математичного маятника, які моделюються за допомогою програмного забезпечення SimPHY. Графіки у режимі реального часу можна будувати за допомогою опрацювання даних фізичних датчиків різних типів із використанням апаратної обчислювальної платформа Arduino і програмного забезпечення SFMonitor. Проведення лабораторної роботи у такий спосіб дає можливість проводити реальний фізичний експеримент одночасно з відображенням його результатів на екрані монітора, спостерігати зв’язок між конкретними змінами, внесеними до умов експерименту та їх графічним відображенням. Використання 3D графіків розглядається на прикладі візуалізації тривимірних векторних полів у Matlab: силових ліній напруженості електричного і поля диполя і потенціалу електричного поля диполя. Для 3D графіків використання градієнтів висот і кольору суттєво збільшує наочність зображень. Графічний метод у поєднанні з інформаційними технологіями має досить високий потенціал у реалізації головних цілей навчання фізики.