Download multymed12_1

ВИКОРИСТАННЯ
МУЛЬТИМЕДІЙНИХ ЗАСОБІВ
У КУРСІ ФІЗИКИ
ДЛЯ СТУДЕНТІВ-ІНОЗЕМЦІВ
Скоренький Юрій Любомирович,
кафедра фізики,
[email protected]
Мультимедійний супровід навчання:
•Лекційні презентації,
•Аудіофрагменти та аудіокниги,
•Навчальні фільми та анімації,
•Інтерактивні елементи дистанційних курсів.
Physics I Course Information
Fall 2011
Instructor: Dr. Yuriy Skorenkyy
Office: University Building 2 / Room 29
Email: [email protected]
Ternopil
National
Technical
University
Problem Solving:
Homeworks
Laboratory Session:
Room 2/17
Points
16
Introductory Session / Laboratory Experiments / Reports
Consultation: Room 2/29
Testing: Quizzes / Module Tests
Final Exam: exact date to be announced
Textbooks:
“Mechanics and Thermal Physics” by Yu.Nikiforov and Yu.Skorenkyy
“Light and Matter” by Benjamin Crowell, www.lightandmatter.com
“Calculus Based Physics” by Jeffrey W.Schnick, creativecommons.org
“Fundamentals of Physics” by D. Halliday, R. Resnick, J. Walker
Course WebPage:
http://www.tntu.edu.ua/kafedra/physics/phys_PK1.htm
20
39
25
100
Methods of physical science
experiment
theory
computer modelling
Physical science operates with physical quantities which have
numerical value, dimension, direction (vectors).
Physical laws relate some physical quantities, which characterize
body (physical system), to external influence (interaction, field).
Metric system of units – SI (Systeme International), since 1971
Quantity
Name
Symbol
Length
meter
m
Mass
kilogram
kg
Time
second
s
Thermodynamic temperature
kelvin
K
Amount of substance
mole
mol
Electric current
ampere
A
Luminous intensity
candela
cd
Derived units

m
m m 1kg
kg

   
 3 
1 3
3
V  l  (1m) m
V
Standards
1 meter = length of path travelled by light in 1/299792458 seconds
1 second = 9 192 631 770 vibrations of Cs-133 atom
1 kg= mass of prototype platinum-iridium cylinder
Physical science:
Mechanics
Kinematics
Dynamics
Statics
Molecular physics
Thermodynamics
Translational motion
Rotational motion
Oscillations &waves
*
*
*
Points
Rigid bodies
Fluids
Gases
Plasma …
Ideal/real gas, fluid, solid
Reversible/irreversible proceses
Equilibrium/non-equilibrium systems
Electricity&Magnetism
Optics
Quantum physics of
Radiation
Atom
Solid state
Atom physics
Particle (high energy) physics
Every physical law has its
domain of validity,
finding the bounds for
one law calls into being
a new law…
velocity
special
quantum
relativity,
relativity,
since 1905
no consistent
theory so far
general
relativity,
classical
since 1916
quantum
physics,
physics,
since ~1600
since 1920
u
u
d
distance
O
H
H
Mechanical motion
Basic notions. Space, time, motion and physical laws.
Y
Reference frame
K
T
0
B
X
Z
B– reference body, K– coordinate axes, T- clock
Trajectory

j

k
Displacement
   
rxi yjzk
Y
A

rA

r

i
0
Z
  
r rB rA
S

r

rB
B
X
Definitions of the basic notions
Mechanical motion is a change of a position of a body with respect to
other bodies, which takes place with flow of time
Reference frame consist of a coordinate system and a clock, both
bound to a reference body
A body may be considered a material point (point particle)
when its dimensions are much smaller than distances to other bodies
or than distances which the body passes over in motion
Trajectory is a line, along which the point moves
Motion of a body is called translational if all the points of the body move
along the same trajectory
Motion of a body is called rotational if all the points of the body move
along circles which centers lie on the same axis
Coordinate systems
Spherical coordinates ,,
Rectangular coordinates
(Cartesian)
x,y,z
Cylindrical coordinates ,h,
In 3-dimensional Euclidean space
to specify a point we have to fix 3 numbers
– coordinates of the point
Y
Displacement
of a moving point

r

ri

rf
X
Position of the point is specified by its radius-vectors
initial
Displacement
Y

r
   
r
x
y
z
i
ii
i j
ik
final  

r
x
y
zfk
f
fi
f j
  
r rf ri

ri

rf
X
Reference frame (RF)
B – reference body,
K – coordinate system,
T - clock
Relative motion of RF’s
Coordinate transformations
A
Y’
Y

r

r0
RF - Bus stop
  
r  r0 r

r
RF - Bus
X

r
 O’
r0
X’
O

r
xx0 x

yy0 y
Projection on axis

Y


x
y
X
Vector modulus (magnitude)

2
2
2








x
y
z.
Components of a vector
Instantaneous velocity of a moving point



r dr (t )
  lim

.
dt 0 t
dt
Path velocity
dS (t )

dt
Y

ri

1


rf

2

j

i
Decomposition of the velocity



  x i   y j  z k ,
Y
where
dy (t )
dz (t )
dx(t )


,


,
x 
, y
z
dt
are coordinate components
of the instantaneous velocity
X


dt


r


x
y
dt
X

     x2   y2   z2 .

  const
Uniform motion in one dimension
1) Path velocity
dS (t )

dt
1)
t
S
 dt   dS ,
0
0
t  S ,
S  t ,

t
t=0
x0
2) Coordinate components
of instantaneous velocity
dx(t )
x 
,  y  0,
dt

z  0,
2)
X
  x  0
x(t)
S
X
t
x
  dt   dx,
x
0
x0
xt  x  x0 ,
x  x0  xt ,
x(t)
S
x0
t
t
Uniform circular motion   const

 d
a=
,
dt


  e



  e , e  1


de
an  n  
dt
  dS   2 

n 
n
R  dt
R
an 
2
R
Two-dimensional case

e

n

an
R

an


Elastic scattering
Interference pattern
Wave diffraction
Особливості сприйняття візуальної інформації накладають
вимоги на оформлення та стиль викладання:
• інформація на екрані повинна бути структурована;
• візуальну інформацію повинен коментувати викладач
(або студент);
• із масиву візуальної інформації треба виділяти
основне і концентрувати на ньому увагу, прибираючи зі
слайда несуттєві деталі,
• зорове поле слайда потрібно організовувати:
- компонувати об'єкти які відображають близкі за змістом поняття
рекомендують близько один до одного;
- зображення для окремої презентації слід підбирати в єдиному стилі;
- не перенавантажуючи візуальну інформацію деталями, яскравими і
контрастними кольорами;
- виділяти навчальний матеріал, призначений для запам'ятовування
кольором, підкресленням, розміром шрифту і т .п .
…
Фізіологічні обмеження на вибір кольорової гами
Оптичний контраст
Length contraction
l  l0 1   2
ALICE – A Large Ion Collider Experiment
CMS event
Переваги мультимедійної презентації
На старті:
• Справляє враження на свіжих студентів, викликає цікавість,
покращує мотивацію,
• Зменшує проблеми розуміння через різну вимову, акцент, …
В процесі:
• Забезпечує візуалізацію навчального матеріалу (колір, ефекти
анімації, лекційні демонстрації),
• Дозволяє підтримувати темп і структуру заняття,
• Дозволяє швидко повернутися у потрібне місце презентації,
• Дозволяє оперативно корегувати лекційний курс (на відміну від
друкованих видань)
• Економить час і крейду
Недоліки мультимедійної презентації
• Потребує додаткового обладнання
• Викликає швидке звикання студента
• Розслабляє викладача
• Утруднює виправлення помилок “на льоту”
Висновок:
переваг – більше!