ІННОВАЦІЙНІ ТА ТРАДИЦІЙНІ ПІДХОДИ ДО ВИВЧЕННЯ ІЗОПРОЦЕСІВ У ГАЗАХ НА УРОКАХ ФІЗИКИ: ДОСЛІДЖЕННЯ ЗАКОНУ БОЙЛЯ-МАРІОТТА

Анотація

Стаття присвячена методиці вивчення ізопроцесів у газах на уроках фізики на прикладі дослідження закону Бойля-Маріотта. В ній порівнюються два підходи: традиційний, що використовує аналогові прилади, та інноваційний, який задіяє цифрові датчики та комп'ютерні програми. Традиційні інструменти прості у використанні, наочні, розвивають практичні навички учнів, водночас, мають низьку точність вимірювань, трудомісткість обробки результатів, обмежені можливості для візуалізації та аналізу даних. Для вивчення ізотермічного процесу використовується скляна трубка довжиною 600 мм і діаметром 8-10 мм, запаяна з одного кінця, циліндрична посудина довжиною 600 мм і діаметром 40-50 мм, барометр-анероїд, лінійка. Вимірюємо довжину трубки (l₁) та атмосферний тиск (p₁). Потім занурюємо трубку в посудину з водою, вимірюємо довжину повітряного стовпа (l₂) та різницю рівнів води (h). Обчислюємо тиск p₂, p₁l₁, p₂l₂, ε₁, ε₂, Δ₁, Δ₂. Порівнюємо p₁l₁ та p₂l₂.Інноваційні інструменти розглядаються на прикладі LabQuest Vernier і мають високу точність вимірювань, швидкість та простоту обробки результатів, широкі можливості для візуалізації та аналізу даних, можливості моделювання та експериментування, але мають вищу вартість, складність використання на початковому етапі, меншу наочність, можуть потребувати додаткових знань та навичок. Методика полягає у використанні датчика тиску до LabQuest, налаштуванні режим збору даних. Встановіть поршень шприца на 10 мл, приєднайте шприц до датчика. Збирайте дані про тиск і об'єм, змінюючи об'єм шприца на 5; 10; 12,5; 15; 17,5 і 20 мл. Побудуйте графік залежності тиску від об'єму. Визначте математичний зв'язок між тиском і об'ємом за допомогою підгонки кривої. У результаті встановлюється обернена залежність між тиском і об'ємом газу у вигляді рівняння регресії: y = Ax^B, де A - константа пропорційності, B - експонента. Автори пропонують перспективний підхід, який поєднує компоненти традиційних та інноваційних дослідницьких установок. Наприклад, можна використовувати датчики тиску та температури Vernier з традиційним обладнанням для вивчення газових законів. Це дозволить підвищити точність вимірювань, зробити процес дослідження більш швидким та ефективним, зберегти наочність та практичну складову дослідження, розширити можливості для візуалізації та аналізу даних. Обидва підходи до вивчення ізопроцесів у газах мають свої плюси та мінуси. Поєднання традиційних та інноваційних інструментів може стати перспективним напрямком у методичному забезпеченні шкільного курсу фізики.