Он-лайн виртуальные лаборатории

Существуют он-лайн виртуальные лаборатории, которые не требуют установки на компьютер, а могут запускаться с помощью Adobe Flash плеера. Самым ярким примером такой программы может служить он-лайн лаборатория «VirtuLab». Итак, давайте поподробнее узнаем о этом проекте.

Данные проекты изначально появились в Европе и Америки, и через некоторое время дошли до нашей страны (Рунета). Они отличаются условиями доступа, примененными технологиями, содержанием. Пожалуй, наиболее интересным является открытый проект VirtuLab. Если быть кратким, то VirtuLab является сборником виртуальных опытов для углубленного знакомства с различными учебными дисциплинами. Это свободно доступный ресурс — для доступа к обучающим программам не требуется даже регистрации.

Ресурс VirtuLab — крупнейший в Рунете многоотраслевой сборник он-лайн лабораторий, ориентированных на школьную программу.

Технические требования проекта минимальны: здесь не надо инсталлировать каких-либо клиентов, достаточно браузера с поддержкой Flash. А вот для работы с трехмерными физическими лабораториями также понадобится Adobe Shockwave Player с установленным Havok Physics Scene. Вполне возможно, что это дополнение придется «прикручивать» самостоятельно — для этого понадобится зайти на сайт director-online.com и в разделе Downloads выбрать нужную версию файла (доступны загрузки для платформ Windows и Mac OS). Распаковать полученный архив нужно в каталог Xtras вашего Adobe Shockwave Player, который можно найти в системном каталоге Windows. Наградой станут лаборатории, выполненные в полном 3D и демонстрирующие разнообразные опыты: от экспериментов с динамометрами до рефракции и других оптических эффектов.

Коллекция VirtuLab достаточно велика. Основной ресурс проекта — «виртуальный эксперимент». С технической точки зрения это интерактивный ролик, выполненный с помощью Adobe Flash. Каждое видео позволяет провести какой-либо эксперимент в форме своеобразного квеста: у нас есть все необходимые инструменты и объекты, которые следует использовать для получения результата. Как и положено, у всех виртуальных экспериментов есть цель и задание. Необходимые подсказки и указания выводятся в виде текстовых сообщений.

Содержание заданий здесь может быть самым разным, однако их объединяет ориентирование на объем школьной программы по соответствующим дисциплинам. Возьмем для примера физический раздел. Как известно, физика вообще может быть весьма затратной в своей экспериментальной ипостаси. Но если даже состояние ядерных арсеналов рассчитывают с помощью компьютерных моделей, то уж использовать компьютерное моделирование для образовательных нужд — очевидная вещь.

В этом разделе можно найти эксперименты, демонстрирующие различные законы механики: свободные и вынужденные колебания, задачи на вычисление траекторий движения различных объектов и многие другие. Есть в каталоге и эксперименты, показывающие действие различных оптических и электрических эффектов, например позволяющие лучше разобраться в допплеровском эффекте или же работе электромотора. Присутствуют также подразделы с виртуальными экспериментами по молекулярной и квантовой физике.

Опыты разделены по 6 основным разделам физики:

• 1. Механические явления;
• 2. Тепловые явления;
• 3. Электричество;
• 4. Квантовые явления;
• 5. Молекулярная физика;
• 6. Оптика.

Пример.

Войдём в один из предлагаемых нам разделов и запустим программу (проведём опыт) Итак, допустим мы выбрали раздел — «Оптика», — «Наблюдение сплошного и линейчатых спектров излучения». Программа предлагает нам задать путь прохождения света через грани плоскопараллельной пластины, выбрав курсором схему в верхней части экрана. Так же как и в реальном (лабораторном) опыте здесь можно менять источник света (нажав курсором на соответствующей кнопке в верхней части экрана) и наблюдать его спектр на экране.

Программа этого курса предназначена для углубления знаний и развития познавательного интереса к физике при изучении раздела «Световые явления». Реализация курса выстроена в соответствии с учётом возможности реализации программы в школьном кабинете. Элективный курс адресован для учащихся 9-х классов общеобразовательных учреждений в период профильной подготовки и рассчитан на 12 часов. Он служит дополнением к базовому курсу изучения раздела в физике «Световые явления», который является очень познавательным и интересным для учащихся. Однако выделенного времени по базовой программе не достаточно для глубокого осмысления многих оптических явлений. Данный элективный курс поможет учащимся более глубоко понять некоторые оптические явления и осознать роль человека в изучении природы.

Цель: углубление знаний в изучении отражения, распространения, преломления света, явления дисперсии, видов спектров, спектрального анализа и его применения, происхождения линейчатых спектров, поглощение и испускание света атомами.

Запустим другой раздел, в этой же теме — Оптика, — Наблюдение интерференции и дифракции света. Данная имитация лабораторной работы позволяет нам пронаблюдать интерференцию и дифракцию света в мыльной рамке (жёлтый, белый свет) в мыльных пузырях и сжатых стёклах.

Целью данной работы будет экспериментально изучить явление интерференции и дифракции.

Описание работы.

• 1) Интерференция — явление характерное для волн любой природы: механических, электромагнитных. «Интерференция волн — сложение в пространстве двух (или нескольких) волн, при котором в разных его точках получается усиление или ослабление результирующей волны». Для образования устойчивой интерференционной картины необходимы когерентные (согласованные) источники волн. Когерентными называются волны, имеющие одинаковую частоту и постоянную разность фаз условия максимум минимумов. Интерференционная картина — регулярное чередование областей повышенной и пониженной интенсивности света. Интерференция света — пространственное перераспределение энергии светового излучения при наложении двух или нескольких световых волн. Следовательно, в явлениях интерференции и дифракции света соблюдается закон сохранения энергии. В области интерференции световая энергия только перераспределяется, не превращаясь в другие виды энергии. Возрастание энергии в некоторых точках интерференционной картины относительно суммарной световой энергии компенсируется уменьшением её в других точках (суммарная световая энергия — это световая энергия двух световых пучков от независимых источников). Светлые полоски соответствуют максимумам энергии, темные — минимумам;
• 2) Дифракция — явление отклонения волны от прямолинейного распространения при прохождении через малые отверстия волной малых препятствий. Условие проявления дифракции: d — размер препятствия, длина волны. Размеры препятствий (отверстий) должны быть меньше или соизмеримы с длиной волны. Существование этого явления (дифракции) ограничивает область применения законов геометрической оптики и является причиной предела разрешающей способности оптических приборов. Дифракционная решетка — оптический прибор, представляющий собой периодическую структуру из большого числа регулярно расположенных элементов, на которых происходит дифракция света.

Штрихи с определенным и постоянным для данной дифракционной решетки профилем повторяются через одинаковый промежуток d (период решетки). Способность дифракционной решетки раскладывать падающий на нее пучок света по длинам волн является ее основным свойством. Различают отражательные и прозрачные дифракционные решетки. В современных приборах применяют в основном отражательные дифракционные решетки.