ІНТЕГРАЦІЯ ГРАФІЧНИХ ТА АНАЛІТИЧНИХ ПІДХОДІВ У ВИВЧЕННІ РУХУ В МЕХАНІЦІ
DOI:
https://doi.org/10.32782/2412-9208-2024-3-55-66Ключові слова:
кінематика, шлях, рух, точка зупинки, аналітичний і графічний методАнотація
Вивчаючи кінематику руху точок, студенти часто стикаються з труднощами у розумінні основних понять «шлях» і «переміщення». Ці терміни, хоча і взаємопов'язані, мають різні значення. У цій статті запропоновано ефективний підхід до вивчення цих важливих понять через детальний аналіз одновимірної задачі. Для полегшення засвоєння навчального матеріалу використано два методи розв’язання: геометричний та аналітичний. Порівняння цих підходів дозволяє студентам усвідомити їхні особливості та вибрати найбільш ефективний метод для конкретних умов задачі. Основна увага статті зосереджена на обчисленні різних параметрів руху, таких як швидкість, час зупинки, переміщення і шлях, за допомогою програмного середовища Wolfram Mathematica. Використання цього програмного забезпечення надає студентам доступ до потужних аналітичних інструментів, що дозволяє їм проводити складні розрахунки, аналізувати результати та моделювати різні сценарії руху. Студенти можуть легко змінювати параметри задачі, такі як початкова швидкість, прискорення або тривалість руху, і спостерігати за змінами в отриманих результатах. Цей процес дозволяє глибше зрозуміти фізичні явища. Після проведення аналітичного дослідження, в якому студенти розраховують параметри руху, використання інструментів Excel для створення графіків робить навчальний процес більш інтерактивним і наочним. Завдяки можливостям Excel студенти можуть легко візуалізувати дані, створюючи графіки, які ілюструють зміни параметрів руху в залежності від часу. Цей підхід не лише спрощує засвоєння складних концепцій, а й сприяє розвитку навичок роботи з сучасними технологіями для аналізу даних і моделювання фізичних процесів, забезпечуючи тим самим комплексне навчання, яке включає як теорію, так і практичні навички. Таким чином, інтеграція комп’ютерних технологій у навчальний процес підвищує якість освіти, стимулює зацікавленість студентів та готує їх до вирішення реальних завдань у наукових і практичних дослідженнях.
Посилання
Brewe E. Modeling theory applied: Modeling Instruction in introductory physics. American Journal of Physics. 2008. Т. 76, № 12. С. 1155–1160.
Lemanska M., Semanišinová I., Calvo C. S., Salorio M. J. S., Tobar A. D. T. Geometrical versus analytical approach in problem solving–an exploratory study. The Teaching of Mathematics. 2014. Т. 17, № 2. С. 84–95
Turner W., Ellis G. Graphical Analysis and Equations of Uniformly Accelerated Motion–A Unified Approach. 2009.
Dubin D., Diego S. Numerical and analytical methods for scientists and engineers using Mathematica: у 1 т. / D. Dubin, S. Diego. – Hoboken, NJ: Wiley-Interscience, 2003. Т. 1
Котвицький А. Т., Котвицька К. А. Механіка. Молекулярна фізика і термодинаміка: методичні вказівки до практичних занять з фізики. Харків: УкрДУЗТ, 2018. 81 с.
Arfken G. Mathematical Methods for Physicists / G. Arfken. – 3rd ed. – San Diego: Academic Press, 1985. С. 491–492.
Wolfram Mathematica URL: https://www.wolfram.com/mathematica/
Mustafy T., Rahman M. T. U. Statistics and Data Analysis for Engineers and Scientists. Singapore: Springer Verlag, 2024.
Nguyen D. H., Rebello N. S. Students’ understanding and application of the area under the curve concept in physics problems. Physical Review Special Topics. 2011. Т. 7, № 1. С. 010112.
Christensen J. W. Graphical Derivations of the Kinematic Equations for Uniformly Accelerated Motion. The Physics Teacher. 1967. Т. 5, № 4. С. 179–180
