Geometrická optika Aplety a programy Moderní didaktická technika Práce s interaktivní tabulí Zdeněk Navrátil Přírodovědecká fakulta Masarykovy univerzity, Brno ^řrOMJ 1 -o^o Geometrická optika Další témata Aplety a programy Obsah O Úvod O Mechanika Q Geometrická optika Q Další témata Q Aplety a programy 5 Oo^o Geometrická optika Další témata Aplety a programy Úvod Interaktivní tabule není v podstatě nic jiného než velký dotykový displej. Navíc v některých případech i takový, na který lze psát i klasickým fixem. Jaké jsou tedy výhody instalace interaktivní tabule v učebně fyziky? Nebo je její přínos srovnatelný s instalací samotného datového projektoru? Úvod Mechanika Geometrická optika Další témata Aplety a programy Výhody interaktivní tabule Hlavní výhodou interaktivní tabule pro učitele je možnost ovládat programy a pozorovat výstupy programů spolu se svými studenty. Učitel tedy není při ovládání programů „blokován" a může se studenty komunikovat. Případně, může studenty samotné zapojit do komunikace s počítačem a „rozhýbat" tak celou třídu. K tomu se samozřejmě přidružují výhody klasické projekce, kdy si učitel programy, texty, obrázky a další výukové materiály může připravit předem. Fundovaný pohled na problematiku interaktivní tabule lze nalézt zde. Úvod Mechanika Geometrická optika Další témata Aplety a programy Nevýhody interaktivní tabule Interaktivní tabule má však i své nevýhody. Malá plocha ve srovnání s klasickým plátnem není vhodným nástrojem pro velké posluchárny. Bez někde nemožné a přitom velmi drahé zadní projekce vyučující vždy více či méně stíní to, nač ukazuje. Dlouhodobé ozařování dataprojektorem navíc nemusí být pro vyučujícího příjemné a zdravé. Přemíra používání interaktivní tabule má i negativní dopady na kvalitu výuky. Je proto důležité hledat skutečné výhody interaktivní tabule, ne jen podléhat modernímu trendu. Úvod Mechanika Geometrická optika Další témata Aplety a programy Nápady Na následujících snímcích této prezentace jsou uvedeny některé nápady, jak využít interaktivní tabuli ve fyzice. Tabule najde uplatnění např. v mechanice při zakreslování či rozkladu sil, okamžitých hodnot rychlosti a zrychlení či např. v geometrické optice při kreslení chodu paprsků a při konstrukci obrazu optických soustav. S vhodnými pomůckami (např. s perem kreslícím rovné čáry) lze na tabuli provést příslušnou konstrukci obrazu. Velkou výhodou je možnost si řadu obrázků částečně předkreslit či vyrobit současně zadání i správné řešení. Přechodem na další snímek lze potom konstrukci jednoduše ověřit. Samostatným tématem je využití simulačních a vizualizačních programů a apletů. Geometrická optika Aplety a programy Šikmý vrh Zakreslete do obrázku vektor okamžité rychlosti v a vektory normálového an, tečného at a celkového zrychlení a. I g Uvod Mechanika Geometrická optika Další témata Aplety a programy Kladky Zakreslete do obrázku síly, odvoďte vztah mezi velikostmi sil F a G. 1 Úvod Mechanika Geometrická optika Další témata Aplety a programy Kladky Zakreslete do obrázku síly, odvoďte vztah mezi velikostmi sil F a G. G 'F=G F=G/2 Uvod Mechanika Geometrická optika Další témata Aplety a programy Obecný kladkostroj Zakreslete do obrázku síly, které působí na jednotlivé kladky kladkostroje. Odvoďte vztah mezi velikostmi sil F a G. Uvod Mechanika Geometrická optika Další témata Aplety a programy Obecný kladkostroj Zakreslete do obrázku síly, které působí na jednotlivé kladky kladkostroje. Odvoďte vztah mezi velikostmi sil F a G. F = —, n je počet volných kladek Geometrická optika Aplety a programy Archimedov kladkostroj Zakreslete do obrázku síly, které působí na jednotlivé kladky kladkostroje. Odvoďte vztah mezi velikostmi sil F a G. Geometrická optika Aplety a programy Archimedov kladkostroj Zakreslete do obrázku síly, které působí na jednotlivé kladky kladkostroje. Odvoďte vztah mezi velikostmi sil F a G. 2p' n je počet volných kladek Úvod Mechanika Geometrická optika Další témata Aplety a programy Westonův diferenciální kladkostroj Zakreslete do obrázku síly které působí na jednotlivé kladky kladkostroje. Odvoďte vztah mezi velikostmi sil F a G. 1 -00.0 Geometrická optika Aplety c Westonův diferenciální kladkostroj Zakreslete do obrázku síly, které působí na jednotlivé kladky kladkostroje. Odvoďte vztah mezi velikostmi sil F a G. podmínka rovnováhy momentů sil: F R R-r -2Ř-' Úvod Mechanika Geometrická optika Další témata Aplety a programy Matematické kyvadlo Obrázek ukazuje matematické kyvadlo v různých časových okamžicích. V každé poloze kyvadla zakreslete vektory všech sil působících na hmotný bod a jejich výslednici. ////////////////////// Geometrická optika Aplety a programy Harmonický oscilátor Obrázek představuje kmitající harmonický oscilátor v různých časových okamžicích. Zakreslete do obrázku vektory okamžité rychlosti v a zrychlení a. krajní poloha rWVWV^MWVl rovnovážna poloha krajní poloha Úvod Mechanika Geometrická optika Další témata Aplety a programy Kmity struny Struna o délce 2,5 m je vychylována příčně. Zakreslete do obrázku, jaké módy se na struně objeví, kmitá-li struna a) volně, b) při lehkém dotyku 0,5 m od konce a c) v případě pevného uchycení ve stejném místě. 0,5 m Úvod Mechanika Geometrická optika Další témata Aplety a programy Kmity tyče Zakreslete normální příčné kmity tyče upevněné různým způsobem: Úvod Mechanika Geometrická optika Další témata Aplety a programy Fermatův princip Ukažte, že paprsek lomící se podle Snellova zákona splňuje Fermatův princip nejkratší optické dráhy. A 1, l? nl? h+nl? X Úvod Mechanika Geometrická optika Další témata Aplety a programy Fermatův princip Ukažte, že paprsek lomící se podle Snellova zákona splňuje Fermatův princip nejkratší optické dráhy. a : 1, l? nl? h+nl? ' —>- \ ' ~~ \ \^C^S^ —► n = 1.5 : B Úvod Mechanika Geometrická optika Další témata Aplety a programy Zobrazení spojkou Zkonstruujte obraz spojky. LI 2F Úvod Mechanika Geometrická optika Další témata Aplety a programy Zobrazení spojkou Zkonstruujte obraz spojky. Úvod Mechanika Geometrická optika Další témata Aplety a programy Zobrazení spojkou Zkonstruujte obraz spojky. LI 2F Úvod Mechanika Geometrická optika Zobrazení spojkou Zkonstruujte obraz spojky. Další témata Aplety a programy A Úvod Mechanika Geometrická optika Další témata Aplety a programy Zobrazení spojkou Zkonstruujte obraz spojky. LI 2F Úvod Mechanika Geometrická optika Další témata Aplety a programy Zobrazení spojkou Zkonstruujte obraz spojky. 1 -00.0 Úvod Mechanika Geometrická optika Další témata Aplety a programy Zobrazení spojkou 2 Najděte polohu ohnisek spojky. Úvod Mechanika Geometrická optika Zobrazení spojkou 2 Najděte polohu ohnisek spojky. Další témata Aplety a programy i.............. y n n' Úvod Mechanika Geometrická optika Další témata Aplety a programy Zobrazení spojkou 2 Najděte polohu ohnisek spojky. Úvod Mechanika Geometrická optika Další témata Aplety a programy Zobrazení spojkou 2 Najděte polohu ohnisek spojky. Úvod Mechanika Geometrická optika Další témata Aplety a programy Zobrazení spojkou 2 Najděte polohu ohnisek spojky. Úvod Mechanika Geometrická optika Další témata Aplety a programy Zobrazení spojkou 2 Najděte polohu ohnisek spojky. Úvod Mechanika Geometrická optika Další témata Aplety a programy Zobrazení spojkou 2 Najděte polohu ohnisek spojky. Úvod Mechanika Geometrická optika Další témata Aplety a programy Zobrazení spojkou 2 Najděte polohu ohnisek spojky. Úvod Mechanika Geometrická optika Další témata Aplety a programy Zobrazení rozptylkou Zkonstruujte obraz rozptylky. LI 2F Úvod Mechanika Geometrická optika Zobrazení rozptylkou Zkonstruujte obraz rozptylky. Další témata Aplety a programy A 1 -o^o Úvod Mechanika Geometrická optika Další témata Aplety a programy Zobrazení rozptylkou Zkonstruujte obraz rozptylky. LI 2F Úvod Mechanika Geometrická optika Zobrazení rozptylkou Zkonstruujte obraz rozptylky. Další témata Aplety a programy A Úvod Mechanika Geometrická optika Další témata Aplety a programy Zobrazení rozptylkou Zkonstruujte obraz rozptylky. LI 2F Úvod Mechanika Geometrická optika Zobrazení rozptylkou Zkonstruujte obraz rozptylky. Další témata Aplety a programy A Úvod Mechanika Geometrická optika Další témata Aplety a programy Zobrazení rozptylkou Zkonstruujte obraz rozptylky. Úvod Mechanika Geometrická optika Další témata Aplety a programy Zobrazení zrcadlem Zkonstruujte obraz konkávního (dutého) zrcadla. Úvod Mechanika Geometrická optika Další témata Aplety a programy Zobrazení zrcadlem Zkonstruujte obraz konvexního (vypuklého) zrcadla. t t I Geometrická optika Aplety a programy Interference polarizovaných svazků Určete vektor amplitudy elektrické indukce D', D" po průchodu analyzátorem A-\ nebo A2. Předpokládejte, že v krystalu se ordinální paprsek zpozdí o ir. ■0 0.0 Geometrická optika Aplety a programy Interference polarizovaných svazků Určete vektor amplitudy elektrické indukce D', D" po průchodu analyzátorem A-\ nebo A2. Předpokládejte, že v krystalu se ordinální paprsek zpozdí o ir. ■0 0.0 Úvod Mechanika Geometrická optika Další témata Aplety a programy Interference polarizovaných svazků Určete vektor amplitudy elektrické indukce Ú, Ď" po průchodu analyzátorem A-\ nebo A2. Předpokládejte, že v krystalu se ordinální paprsek zpozdí o ir. oo i / / ! P,A,/ - ^ ..... .. A2 00 D I De Do Úvod Mechanika Geometrická optika Další témata Aplety a programy Interference polarizovaných svazků Určete vektor amplitudy elektrické indukce Ú, Ď" po průchodu analyzátorem A-\ nebo A2. Předpokládejte, že v krystalu se ordinální paprsek zpozdí o ir. oo i / 1 / ! P,A,/ D° ^ ^ ^ "\ 00 D I De Do Úvod Mechanika Geometrická optika Další témata Aplety a programy Interference polarizovaných svazků Určete vektor amplitudy elektrické indukce Ú, Ď" po průchodu analyzátorem A-\ nebo A2. Předpokládejte, že v krystalu se ordinální paprsek zpozdí o ir. oo i / 1 / ! P,A,/ f D0 " - -J ^ ^ ^ "\ 00 D I De Do Úvod Mechanika Geometrická optika Další témata Aplety a programy Interference polarizovaných svazků Určete vektor amplitudy elektrické indukce Ú, Ď" po průchodu analyzátorem A-\ nebo A2. Předpokládejte, že v krystalu se ordinální paprsek zpozdí o ir. oo i / 1 / ! P,A,/ f D0 " - -J ^ ^ ^ "\ 00 D I De Do Úvod Mechanika Geometrická optika Další témata Aplety a programy Interference polarizovaných svazků Určete vektor amplitudy elektrické indukce Ú, Ď" po průchodu analyzátorem A-\ nebo A2. Předpokládejte, že v krystalu se ordinální paprsek zpozdí o ir. oo i / D ! P,A,/ f D0 " - v ^ ^ ^ .. A2 00 D I De Do Úvod Mechanika Geometrická optika Další témata Aplety a programy Interference polarizovaných svazků Určete vektor amplitudy elektrické indukce Ú, Ď" po průchodu analyzátorem A-\ nebo A2. Předpokládejte, že v krystalu se ordinální paprsek zpozdí o ir. 00 i / / 1 / / / De / >. v jfo D'/ R A,/ / ^ 00 D 1 De Do Úvod Mechanika Geometrická optika Další témata Aplety a programy Interference polarizovaných svazků Určete vektor amplitudy elektrické indukce Ú, Ď" po průchodu analyzátorem A-\ nebo A2. Předpokládejte, že v krystalu se ordinální paprsek zpozdí o ir. 00 i 1 1 / / De / / P,A,/ ^^^^ / 1 D .. A2 00 D I De Do Úvod Mechanika Geometrická optika Další témata Aplety é Magnetické pole magnetů Pomocí indukčních čar znázorněte magnetické pole tyčového podkovitého magnetu. 4 a ► 4 S ► 4 š ► < - ► Úvod Mechanika Geometrická optika Další témata Aplety a programy Částice v magnetickém poli Ze zářiče vylétávají v homogenním poli do vakua částice a, (3 a 7. Zakreslete do obrázku jejich trajektorie. Úvod Mechanika Geometrická optika Další témata Aplety a programy Aplety • Velmi užitečnou pomůckou, zejména v kombinaci s interaktivní tabulí, jsou aplety. • Aplety jsou programy s grafickým uživatelským rozhraním, které do textově orientovaného prostředí (např. www stránky) dodávají interaktivitu. Typicky se využívají k simulaci či vizualizaci v textu popisovaných fyzikálních zákonů, jevů apod. • V širším pojetí může být aplet po technické stránce řešen jako program běžící v kontextu internetového prohlížeče (Java aplet, animace Flash), speciálního prohlížeče (Maplet) nebo skript běžně používaného programu (Excelet). Úvod Mechanika Geometrická optika Další témata Aplety a programy Aplety - odkazy Odkazy na některé zajímavé aplety: • Java aplety http : / /www. walter-f endt. de/phl4cz/, http://www.lon-capa.org/~mmp/applist/ applets.htm, http://galileoandeinstein. physics.virginia.edu/more_stuff/Applets/ • Flashlety http : //galileoandeinstein . physics . virginia.edu/more_stuff/flashlets/ • Excelety http://academie.pgcc.edu/~ssinex/excelets/ 1 -00.0 Geometrická optika Další témata Aplety a programy Simulační a vizualizační programy Interaktivní tabule je jako stvořená pro vizualizační programy jako je např. Algodoo. Velkou výhodou je, že s objekty je možné v reálném čase pracovat, oproti reálné situaci je však možné zpomalit či přímo zastavit čas. Tak je možné řešit úlohy z mechaniky, statistické fyziky apod. Úvod Mechanika Geometrická optika Další témata Simulační a vizualizační programy Simulace Archimedova děla v programu Phun Úvod Mechanika Geometrická optika Další témata Simulační a vizualizační programy Simulace Archimedova děla v programu Phun Úvod Mechanika Geometrická optika Další témata Simulační a vizualizační programy Simulace Archimedova děla v programu Phun Úvod Mechanika Geometrická optika Další témata Simulační a vizualizační programy Simulace Archimedova děla v programu Phun Úvod Mechanika Geometrická optika Další témata Simulační a vizualizační programy Simulace Archimedova děla v programu Phun Úvod Mechanika Geometrická optika Další témata Simulační a vizualizační programy Simulace Archimedova děla v programu Phun