15/11/09

Σελίδες με προσομοιώσεις για τη Φυσική

 
Έψαξα σε πολλές σελίδες σχετικές με τη διδασκαλία της φυσικής (συναδέλφων κυρίως) και μάζεψα όσες αναφορές σε σελίδες με προσομοιώσεις βρήκα, έτσι ώστε να δημιουργηθεί ένα αρχείο όπου να βρίσκονται μαζεμένες.
Από το ένα στο άλλο λοιπόν, ιδού που κατέληξα:

Phy is Phun - Learn Physics using Java
 
The Applet Collection
 
General Physics Java Applets 

Paul Falstad's Home Page!
   με αναφορά σε άλλους 31 συνδέσμους!

Java Applets in Physics
  και στα Ελληνικά

PHeT Interactive Simulations 

Physics 2000
   με κείμενα στα Αγγλικά

Magnet Lab

Science, Optics and you
 
Εικονικά πειράματα φυσικής
   Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων

Εικονικό εργαστήριο

Seilias - Physics and Photography

Προσομοιώσεις κυματικής

UCLA's ePhysics

101 Science.com

U.C. Berkley Physics Lecture Demonstrations
   με πολλούς συνδέσμους ανά κεφάλαιο και ανά μάθημα

PhysClips

HyperPhysics
   Εγκυκλοπαίδεια της Φυσικής με παραδείγματα, σχήματα, βίντεο, προβλήματα live και σχήματα

The Interactive Library

Προσομοιώσεις φυσικής με flash


Γεωργία Παπαγεωργάκη

8/11/09

Φυσική Γενικής Παιδείας της Γ' Λυκείου: ΤΟ ΦΩΣ

  
Η Φυσική Γενικής Παιδείας της Γ' Λυκείου είναι από τα αγαπημένα μου μαθήματα  (θεωρητικά πάντα, γιατί υπάρχουν στιγμές που κοντεύω το εγκεφαλικό - αλλά αυτό είναι άλλη συζήτηση). Απευθύνεσαι σε παιδιά - μεγάλους, με ικανότητα να αντιληφθούν πιο πολύπλοκες έννοιες και με θεωρητικές βάσεις φυσικής και μαθηματικών (τουλάχιστον σε κάποιο επίπεδο και μιλώντας για τον μέσο όρο των μαθητών). Είναι λοιπόν μια πρώτης τάξης ευκαιρία να αναφερθείς επιτέλους και στη φυσική του 20ου αιώνα.
Αλλά, πέρα από αυτό υπάρχουν αρκετά πράγματα που μπορείς να κάνεις. Εδώ αναφέρω αυτά που έχω βρει εγώ για το πρώτο κεφάλαιο που αφορά το ΦΩΣ.

Συζητήσεις:
Aν και λίγο - πολύ μου αρέσει να ξεφεύγω σε όλα τα μαθήματα, εδώ είναι η κατάλληλη ευκαιρία να θίξεις θέματα  ιστορίας και φιλοσοφίας της φυσικής. Να μπεις σε κουβέντες που συνήθως ζητάνε τα παιδιά: για το σύμπαν, για το άπειρο, για το άτομο, για τον Αινστάιν κι από κει να βάλεις στη συζήτηση τις πιθανότητες στη ζωή μας, τη βεβαιότητα, την αβεβαιότητα, το τι είναι επιστήμη και επιστημονική μέθοδος, τι είναι φυσική και τι μεταφυσική.

Εργαστηριακές ασκήσεις:
Τα εργαστήρια των Λυκείων που δημιουργήθηκαν με τη γνωστή διαδικασία χρηματοδότησης από την Ευρωπαική Ένωση είναι εφοδιασμένα με κάποια όργανα που αφορούν το συγκεκριμένο μάθημα.

  - Συσκευή φωτοηλεκτρικού φαινομένου: Μπορεί στο βιβλίο να υπάρχει μόνο μια αναφορά στο φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, αλλά γιατί να μην ασχοληθούμε μια ώρα με μια πειραματική διαδικασία; Μας το απαγορεύει κανείς;
Η συσκευή είναι απλή και αν και δεν υπήρχε εγχειρίδιο λειτουργίας και δεν βρήκα πουθενά κάποιες οδηγίες για τη διενέργεια πειράματος, με ψάξιμο βρήκα κάποιο τρόπο να τη χρησιμοποιήσουμε. Υπάρχει μια φωτεινή πηγή με φωτεινότητα που αυξομειώνεται και με απόσταση από τον 'στόχο' που αυξομειώνεται επίσης. Υπάρχει η δυνατότητα να επιλέξουμε την τιμή της τάσης λειτουργίας και να διαβάσουμε την τιμή της έντασης του ρεύματος που αποκαθίσταται. Τόσο απλά.

 'Ετσι λοιπόν,
Πείραμα πρώτο: Για συγκεκριμένη φωτοβολία της φωτεινής πηγής (λευκό φως) και συγκεκριμένη απόσταση, αυξάνουμε σιγά-σιγά την τάση και παρατηρούμε πώς αυξάνεται το ρεύμα. Μπορούμε ακόμη και να κάνουμε ένα διάγραμμα έντασης - τάσης και να συζητήσουμε τη μορφή του, το αν ξεκινάει από την αρχή των αξόνων ή όχι και τι δείχνει αυτό κ.λ.π.

Πείραμα δεύτερο: Υπάρχουν χρωματιστά φίλτρα που αναγράφουν και το μήκος κύματος του φωτός του οποίου τη διέλευση επιτρέπουν. Με σταθερή ένταση λευκού φωτός και τάση, αλλάζουμε μόνο τα φίλτρα και παρατηρούμε την αντίστοιχη μεταβολή του ρεύματος που αποκαθίσταται. Κι εδώ μπορεί να γίνει ένα αντίστοιχο διάγραμμα έντασης ρεύματος - μήκους κύματος. Συζητάμε το γιατί το μπλε φως δημιουργεί ρεύμα μεγαλύτερης έντασης (δηλαδή περισσότερα ηλεκτρόνια ανά χρονικό διάστημα) από το κόκκινο. Κι έτσι, κάνουμε και τη σύνδεση και με τον νόμο του Maxwell (σχέση μήκους κύματος και συχνότητας) και με τον νόμο του Planck (σχέση συχνότητας και ενέργειας φωτονίων).

  - Φασματοσκόπιο και παρατήρηση συνεχών και γραμμικών φασμάτων:
Για τα πειράματα παρατήρησης φασμάτων με το φασματοσκόπιο υπάρχουν οδηγίες σε σελίδες πολλών ΕΚΦΕ. Αλλά και οι ίδιες οι συσκευές περιέχουν και οδηγούς χρήσης, και την εικόνα των φασμάτων που πρόκειται να παρατηρήσουμε, αλλά και τετράδια με ασκήσεις.
Συνήθως, τις ασκήσεις που προτείνουν τα ΕΚΦΕ τις τροποποιώ και τις απλοποιώ έτσι ώστε να μπορούν να γίνουν στα πλαίσια της μιας διδακτικής ώρας. Στην περίπτωση αυτή, περιοριστήκαμε στην παρατήρηση.
Ήθελε λίγο ψάξιμο για να δω πως στήνεται το όλο σκηνικό (φασματοσκόπιο, σύνδεση με τη συσκευή υψηλής τάσης, λυχνία για την κλίμακα βαθμολόγησης κ.λ.π.) αλλά αν το βρει κανείς, στήνεται σε χρόνο dt.
Έτσι λοιπόν..

Πείραμα 1ο: Παρατήρηση συνεχούς φάσματος (από το μέταλλο μιας μικρής λάμπας πυρακτώσεως). Παρατηρούμε το εύρος των μηκών κύματος του ορατού τμήματος των ηλεκτρομαγνητικών ακτινοβολιών. Μπορούμε να βάλουμε και χρωματιστά φίλτρα μπροστά από τη λάμπα να δούμε τις περιοχές του φάσματος που αποκόβονται (το μωβ φίλτρο δίνει πολύ ωραίο αποτέλεσμα.....!)

Πείραμα 2ο: Τοποθετούμε στην ανάλογη υποδοχή τους σωλήνες με τα αέρια (πιο ωραία αποτελέσματα δίνει το He  και το Ne), ανάβουμε την υψηλή τάση, οι σωλήνες φωτοβολούν, εστιάζουμε καλά με το φασματοσκόπιο και παρατηρούμε τις γραμμές.


Προσομοιώσεις στον υπολογιστή (από την πολύ καλή σελίδα PhET):

φωτοηλεκτρικό φαινόμενο
γεωμετρική οπτική
χρώματα - όραση


Βίντεο (που κατέβασα από το youtube):

ηλεκτρομαγνητικό φάσμα
πώς 'δουλεύει' το ουράνιο τόξο

Βιβλία:

Ίσως φανεί απλοικό αλλά βρήκα πολύ ενδιαφέρον και χρήσιμο το βιβλίο για τον Νεύτωνα  της σειράς 'Εξωφρενική Βιβλιοθήκη'!  Νομίζω ότι όταν έλεγα στην τάξη ότι ο Νεύτων θέλοντας να μελετήσει την ανάλυση του φωτός σε χρώματα πειραματιζόταν με τον εαυτό του βάζοντας ξυλάκια στα μάτια του... έ, ήταν απο τις πιο διασκεδαστικές στιγμές.

Ασκήσεις:

Με συγχωρείτε αλλά ας μη λύσουμε πολλές ασκήσεις αυτή τη φορά. Μία μαθήτρια θέλει να δώσει το μάθημα στις πανελλήνιες. Με αυτήν συζητάμε για ασκήσεις. Με τους άλλους λίγα πράγματα από το βιβλίο και ενδεικτικά.
  
Γεωργία Παπαγεωργάκη
  
  
Μπορεί το εκπαιδευτικό θέμα να είναι τεράστιο και πολύπλοκο και η αντιμετώπισή του να απαιτεί κυρίως πολιτική βούληση. Όμως, ευθύνη υπάρχει σε πολλά επίπεδα.
Μια από τις ευθύνες των εκπαιδευτικών λοιπόν, είναι να παρεμβαίνουν στο βαθμό που μπορούν στην διαδικασία.
Οι εκπαιδευτικοί έχουμε εκ των πραγμάτων κάποιο - μικρό έστω - βαθμό αυτονομίας. Ας την εκμεταλλευτούμε.