Том 11, номер 2, 2005 ISSN 1609 - 3143
Главный редактор Крохин Олег Николаевич - академик, Московский инженерно-физический
институт (государственный университет), Физический институт им. П.Н.
Лебедева РАН, Москва, Россия. Гладун Анатолий Деомидович - Московский физико-технический институт
(государственный университет), Долгопрудный Московской области, Россия. Кудрявцев Николай Николаевич - Московский физико-технический институт
(государственный университет), Долгопрудный Московской области, Россия. Ответственный секретарь Калачев Николай Валентинович - Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Московское физическое общество, Москва, Россия. Техническая редакция Березин Павел Дмитриевич - Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН,
Москва, Россия. Физическое образование в вузах 3 Введение `
Общие принципы решения физических задач
Обсуждаются общие принципы, на которых строится решение физической задачи. Развивается идея о том, что в своей совокупности эти принципы дают системную основу для анализа ситуаций, в которых законы физики выступают в роли главного средства достижения поставленной цели. Обращается внимание на методические особенности использования этих принципов в ходе учебных занятий по общему курсу физики. Все основные утверждения иллюстрируются примерами.
Создание мультимедийного конспекта лекций
по лазерной физике с использованием Flash-технологий В работе представлен опыт создания мультимедийного варианта специального курса лекций "Введение в физику лазеров", читаемого на физическом факультете МГУ им. М.В. Ломоносова. Основой курса служит записываемый звук реальной лекции, к которому затем средствами пакета Macromedia Flash добавляется видеоряд лекционной доски c формулами, графиками, комментариями и т.п. Обсуждаются методические и технологические аспекты создания такого курса. Компьютерный учебник "Нелинейные волны и нелинейная оптика" Компьютерный учебник разработан на базе одноименного курса лекций для студентов физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова и слушателей МЛЦ МГУ. Технологическая база учебника в течение многих лет разрабатывалась сотрудниками НИВЦ МГУ. Ее основными чертами являются стабильно корректное воспроизведение физико-математического текста сложного формата, возможность использования графической, аудио- и видеоинформации, компьютерной анимации двумерных и трехмерных объектов, математически точное построение графиков, иллюстрирующих физические явления и процессы, с возможностью интерактивного изменения их параметров, наличие гипертекстовых справочных подсистем. В качестве инструментальных средств проектирования компьютерного учебника используются текстовый редактор (для написания сценариев) и среда визуального программирования Delphi (для разработки программных компонентов).
Опыт использования задач в обучении студентов
в области лазерных технологий Обучение студентов лазерным технологиям требует применения различных методов. Теоретический курс не в состоянии обеспечить развитие у студентов творческих навыков, которые необходимы для решения реальных технологических и исследовательских проблем. Поэтому использование решения задач при обучении студентов в области лазерных технологий представляется очень перспективным. В задачнике представлены основы, общие для различных лазерных технологий (характеристики технологических лазеров и лазерного излучения, оптические схемы, основные вопросы воздействия лазерного излучения на вещество) и вопросы конкретных технологий (резка и сверление отверстий, сварка и термообработка, обработка пленок и т.п.). Дана необходимая теоретическая информация, примеры решения задач и основные теплофизические и оптические параметры некоторых материалов.
К определению погрешности измерения сопротивлений мостиком Уитстона
С помощью полученного выражения для тока через гальванометр в диагонали моста проведён анализ влияния погрешности отсчёта переменного сопротивления и погрешности установления показаний гальванометра на нуль на погрешность определения неизвестного сопротивления. Лабораторная работа спецпрактикума "Определение положения уровня Ферми в
полупроводнике Ag2+dSe электрохимическим методом" Описывается новая лабораторная работа спецпрактикума по физике твердого тела, посвященная изучению веществ, соединяющих в себе свойства полупроводников и суперионных проводников. В работе наблюдают температурное изменение положения уровня Ферми и связанное с ним изменение электронной проводимости, определяют энтропию и энтальпию полупроводника Ag2Se. Вводя в образец электрохимическим способом сверхстехиометрическое серебро в пределах области гомогенности, наблюдают движение уровня Ферми вглубь зоны проводимости и постепенное вырождение электронного газа. Обучение студентов инженерно-строительного профиля основам рентгеновской дифрактомерии
с использованием компьютерной структурной кристаллографии Изложены основы метода порошковой дифрактометрии. Показано, что разнообразие физико-механических свойств песков обусловлено существующим многообразием типов кристаллических структур SiO2. Представлены основные элементы теоретического расчета рентгеновских дифракционных картин для различных модификаций песка.
Экспериментальный компьютеризированный комплекс для изучения теплопроводности Разработана методика изучения процесса распространения тепла в металлическом стержне. Предложен экспериментальный метод решения уравнения линейной теплопроводности при заданных начальных и краевых условиях. Получены графики зависимости температуры стержня от координаты для различных моментов времени после начала эксперимента. Описаны методы обработки экспериментальных данных с помощью современных математических пакетов.
Скин-эффект в ферромагнитном проводнике: прямой показ и количественная интерпретация Предложен простой эксперимент для наблюдения скин-эффекта в ферромагнитном (железном) проводнике, используя низкочастотный ("звуковой") генератор и электронный вольтметр. Величина внутреннего импеданса провода была выбрана в качестве основного управляющего параметра. Экспериментальные результаты исследования нормализованного внутреннего импеданса как функции переменного тока текущей частоты находятся в полном соответствии с теорией скин-эффекта для случая цилиндрического проводника. Величина магнитной проводимости может быть немедленно получена из экспериментальных данных.
Демонстрация фазовой и групповой скоростей
на многомаятниковой модели Описана простая в изготовлении многомаятниковая модель сред, для иллюстрации волновых явлений. Показана возможность демонстрации фазовой и групповой скоростей, закона дисперсии, влияния на дисперсию различных факторов.
Опыт организации виртуального лабораторного практикума по курсу физики практикума
по курсу физики В работе обсуждаются методические особенности и результаты использования компьютерных моделей в лабораторном практикуме по курсу физики в высшем учебном заведении. Организация виртуального практикума позволила перейти к фронтальному методу, при котором тематика каждой работы полностью соответствует тематике текущих лекционных и практических занятий. Появилась возможность создания полноценных работ по исследованию в учебной лаборатории статистических закономерностей в молекулярной физике, различных явлений в атомной, ядерной физике. Обоснована возможность организации физического практикума в виртуальном варианте при дистанционном обучении.
Роль компьютерных лабораторных работ в подготовке иностранных студентов по
физике В ТПУ начата разработка комплекса компьютерных лабораторных работ по курсу общей физики, предназначенных для использования в учебном процессе при обучении иностранных студентов. Внедрение компьютерных лабораторных работ способствует формированию целостного восприятия мира, закреплению изученного на лекционных и практических занятиях материала, подготовке к выполнению лабораторного практикума на экспериментальных установках, а также закреплению специальной физической лексики на неродном языке.
Изучение виртуальных молекулярных систем в модели твердых шаров В работе обсуждается несколько учебных компьютерных экспериментов по молекулярной физике, в основе которых лежит модель межмолекулярного взаимодействия в виде упругих столкновений твёрдых шаров.
Сочетание компьютерного моделирования и экспериментального изучения движения
заряженных частиц в скрещенных электрическом и магнитном полях Военно-воздушная инженерная академия имени проф.Н.Е. Жуковского
Применение дифракции света для исследования структур биологических объектов В статье описана простая методика определения размеров регулярных или нитевидных биологических структур в диапазоне 10 - 100 мкм. Методика доступна как студентам, так и школьникам, позволяет сравнительно быстро получать большие объёмы статистических данных, а из специального оборудования требует только лазерной указки с известной длиной волны.
Ten general principles for solution tasks on physics are discussed. The idea is founded that, being taken together, these principles create the system base for analysis of situations in which the laws of physics play the role of the main tool for achievement the required aim. Methodical aspects of using these principles in teaching process on general physics are considered. All the main statements are illustrated by examples.
Compilation of Multi-Media Lecture Notes on Laser Physics Using Flash Technologies The paper describes the experience of compiling multi-media version of the specialized course for students of the Physics Department of M.V. Lomonosov Moscow State University "Introduction to the Physics of Lasers". The baseline of the course is a sound track of recorded lecturer's presentation for live audience. Then the video frames with formulae, figures, comments etc. are added by means of Macromedia Flash software package. The methodological and technological aspects of creating such course are discussed. Computer Text Book "Nonlinear Waves and Nonlinear Optics"
Computer text book "Nonlinear Waves and Nonlinear Optics" is based on lecture
course for senior students of the Physics Department and for students of International
Laser Center of MSU. Technological base for compiling computer aided courses
has been developed in the Research Computing Center of MSU. It is characterized
by robust representing of the complex physical and mathematical texts with
formulae, ability to include graphics, audio and video clips, and computer
animation of 2D and 3D objects, mathematically correct drawing of plots with
interactively changed parameters, information subsystems with hypertext links.
The Experience of Using Problems in Education of Students in the Field of Laser-Based
Technology Training of students on laser technology requires different methods. Theoretical course cannot provide development of creative skills of student, which is necessary to solve real technological or research tasks. Therefore using problems in education of students in the field of laser-based technology is very desirable. The general questions of different laser-based technologies (characteristics of technological lasers and laser radiation, optical schemes, main laser-matter interaction problems etc) and questions of specific technologies (cutting, drilling, hardening, welding, film machining etc) are considered in the book of problems. The necessary theoretical information, the examples of solving of problems and the main thermal and optical properties of some material are given.
Measuring the Ratio of a Thermal Conductivity and Conductance by a Method of
the Kohlrausch The expression allowing measuring the ratio by a Boltzmann constant k to an elementary charge e in experiment on a stationary heating of a wire by a direct current is received.
The Laboratory Work on the Definition of Fermi Level Location in Ag2+dSe
Semiconductor by Electrochemical Method New laboratory work devoted to study of the mixed electronic- ionic conductors is described. Students should observe a temperature change of Fermi level location and the corresponding change of the electronic conductivity; determine the entropy and the enthalpy values for Ag2Se compound. Introducing silver excess into the sample within a homogeneity range by electrochemical insertion method ones observe a shift the Fermi level deep into the conductivity band and a gradual degeneration of the electronic gas.
The Students of Engineering and Technical Qualifications Teaching the
Basic of X-ray Radiation Method by Computer Using The principles of are given. It's displayed that the variety of the physical and mechanical properties are caused by the different types of crystal structure of SiO2. The principal elements of the theoretical calculation of X-ray radiation pictures for the different types of sand are shown.
The Experimental Computer Complex for Solution
of the Heat Diffusion Equation The method of investigation of the heat diffusion in metal rod is developed. The experimental technique of solution of the linear heat diffusion equation at the given temporal and boundary conditions is suggested. The temperature distributions along the rod at the different time moments are obtained. Furthermore, we describe the methods of treatment of experimental data using the mathematical computer programs developed at last years.
Skin Effect in the Ferromagnetic Conductor: Direct Demonstration and
Quantitative Interpretation A simple experiment to observe a skin effect in the ferromagnetic (iron) wire using a low frequency ("sonic") generator and an electronic voltmeter is proposed. The value of internal impedance of the wire has been chosen as the basic controlled parameter. The experimental results of investigating the normalized internal impedance as a function of ac current frequency are in complete agreement with that predicted by the skin effect theory for the case of cylindrical conductor. The magnitude of the magnetic permeability can be immediately revealed from the experimentally obtained data.
Demonstration of Phase and Group Speed on Multi-Pendulum Model
Is described simple in manufacturing Multi-Pendulum model of environments, for an illustration of the wave phenomena. The opportunity of demonstration of phase and group speeds, dispersion law, influence on dispersion of the various factors is shown.
The Experience of Organization of Virtual Laboratory Practical Works on Physics
The article is about methodological features and results of carrying out physics laboratory trainings based on usage of the computer models in an institute of higher education. The topics of lectures and practical works were equal to the topics of virtual physics trainings it allowed to use frontal method, when all students have the same task for practical work, but different parameters of the experiment. The computer models make it possible to carry out research works in molecular, atomic and nuclear physics. Virtual physics trainings can be recommended to use for distant teaching.
The Role of Computer Laboratory Works in Training
of Foreign Students in Physics Set of computer laboratory works in general physics for training of foreign students develops in TPU. Application of computer laboratory works advantage forming of integrated perception of world, attaching of lecture and practice studies material, preparation for performance of laboratory practicum on experimental plants, and consolidating of specific physics vocabulary of Russian language.
The Study of Virtual Molecular Systems in Model of Solid Spheres In this paper we discuss the several educational computer experiments on molecular physics with employment of model of molecular interaction as elastic impacts of solid spheres.
Combination of Computer and Physical Experiments for Charged Particles
Dynamics in Crossed Electric and Magnetic Fields Studying Methods of studying the charged particles in crossed electric and magnetic fields dynamics combining the advantages of computer modeling and workable physical experiments with axial symmetry vacuum diode located inside the solenoid are described. The suggested methods may be used in laboratory practical work as well as for practical training or at lecture demonstrations.
Light Diffraction for the Structure Analysis of Biological Objects Moscow Institute of Physics and Technology, 141700, Moscow region, Dolgoprudniy,
Institute Street, 9 |