ИТО-2002 / Секция II / Подсекция 1 : устное выступление и публикация 

ПАКЕТ МОДЕЛИРУЮЩИХ ПРОГРАММ «ФИЗИКА АТОМА И ЯДРА»

Бессонов Александр Александрович, Дергобузов Константин Алексеевич

Челябинский государственный университет, г.Челябинск

Авторами создан пакет моделирующих программ «Физика атома и ядра» для проведения практических и факультативных занятий в школе, для самостоятельной работы и подготовки к экзаменам. Он может быть использован и в вузовском практикуме, а также в качестве составной части при дистанционном образовании.

Как считает академик РАО Кинделев, — и авторы с ним согласны, — в начавшемся столетии образовательная система и ее учреждения должны быть готовы обеспечить переход от принципа «Образование на всю жизнь» к принципу «Образование через всю жизнь». Необходима гибкая система, позволяющая обучаемому приобретать знания там и тогда, когда и где это ему удобно. Развитость методов и средств современных информационных технологий создают реальные возможности для их использования в системе образования с целью формирования творческих способностей человека. Лозунгом времени могут быть перефразированные строки «Больше программ — хороших и разных!».

Авторами создан пакет моделирующих программ «Физика атома и ядра» для проведения практических и факультативных занятий в школе, для самостоятельной работы и подготовки к экзаменам. Он может быть использован и в вузовском практикуме, а также в качестве составной части при дистанционном образовании. Пакет программ может быть полезен лицам, по тем или иным причинам лишенным возможности передвижения (инвалиды, длительно болеющие школьники, заключенные и т.д.)

При создании пакета программ авторы руководствовались такими основными положениями:

Поэтому программы являются своеобразным тренажером для развития физической интуиции, создания наглядных образов и представлений по изучаемым вопросам физики микромира. Пакетом программ предусмотрено проведение компьютерных экспериментов и выполнение системы заданий. На компьютере реализованы и такие эксперименты, постановка которых трудна или вообще невозможна в учебной лаборатории. Учащийся получит для самостоятельного решения задачи теоретического или практического плана по каждой учебной теме. Программы имеют краткую теорию по изучаемым темам и могут быть снабжены методическими рекомендациями по их использованию.

Содержание пакета программ «Физика атома и ядра»

1. Опыт Франка и Герца.

Опыт по измерению вольт-амперной характеристики триода, наполненного парами металла. Дискретность энергетических состояний атома. Возбуждение атома и атомные спектры.

2. Рассеяние частиц и строение атома.

Опыт Резерфорда. Выбор одной из моделей по результатам эксперимента. Заключение о характере движения электрона в атоме водорода на основе опыта по рассеянию электронов.

3. Излучение атомов водорода.

Линейчатый спектр излучения — следствие дискретности атомных состояний. Водородоподобные атомы. Закон сохранения энергии при возбуждении атома электронным ударом.

4. Лазер.

Спонтанное и вынужденное излучение. Условие для усиления — инверсная заселенность уровней. Юстировка лазера для получения генерации излучения.

5. Волновые свойства частиц.

Отражение электронов от кристалла. Угловое распределение отраженных электронов.

6. Фотоэффект. Эффект Комптона.

Исследование вольт-амперной характеристики различных фотокатодов. Проверка закона Столетова. Задерживающий потенциал. Исследование рассеяния рентгеновских квантов на свободных электронах.

7. Радиоактивный распад.

Изменение массы, заряда и массового числа. Случайный характер распада. Измерение активности, определение периода полураспада.

8. Проникающая способность излучений.

Ослабление излучений различными материалами. Определение типа излучения по кривым ослабления.

9. Атомный реактор.

Изменение массы и заряда ядра при делении тяжелых ядер. Коэффициент размножения в цепной реакции. Судьба нейтрона в активной зоне реактора. Физический пуск реактора.

10. Движение частицы в потенциальной яме.

Дискретность энергетических уровней. Энергия уровня в зависимости от глубины и ширины ямы.

Программы выполнены в виде html-файлов с включением java-апплетов и допускают работу как online, так и автономно.