Физика, логарифмической бумаге, и заблуждения: скрытые линейная зависимость

Хотя предполагается, что все выпускники колледжа физики столкнулись с использованием различных специализированных миллиметровки во время их приходит (Джеймс, 1988), он не должен считать, что все студенты вступают в курсе физики понять преимущества графического даже на самых основных логарифмических документов. Когда 185 вступительное студентов физике были недавно спросили о преимуществах графический войти на бумаге, только 38 ответили правильно.

Эта реакция по результатам недавнего опроса учащихся в первом полугодии на два семестра алгебры основе вводный курс физики для наук о жизни (PHY, 135aL) при Университете Южной Калифорнии (USC). Многие из учащихся, проходящих физики 135aL взяты из высших званий в наших студентов, и они намерены добиваться приема в медицинской школе. Другие, как правило, менее хорошо подготовлены и искать карьеру в области стоматологии, фармации, сестринское дело, физиотерапия, здравоохранения и других смежных областях. Все эти студенты рассчитывать на значительное воздействие высоких технологий в их будущей карьере и принимают физики в качестве подготовки для понимания основ науки и техники.

В начале семестра, 189 обследований были распространены и собраны в ходе PHY, а ^ 135 сессиях лаборатории. Обследования спросил: а) "Что такое стоимость (преимущество) от графический журнал о бумаге? б) "Принимали ли вы в то время как физики в средней школе?" и с) "Если вы сделали принять физики еще в школе, ваш учитель говорить о логарифмической (журнал) документ? Четыре исследования не было ответов на вопросы "б" или "С" и, следовательно, не были включены в исследование.

В таблице 1 приведены группировки 185 ответов на вопрос "а" в ответах на вопрос "б" и "C". В ответах чаще всего Были приведены неправильные представления, которые журнала бумаги увеличивается "точности" или "точность" графа (54). Далее были "правильные" ответы (38), а затем заблуждениями, которые были настолько разные, что ни возникающих категории были очевидны ("другие [34]), чем тех, кто воспринимается ценность журнала бумаги, чтобы сделать графический" легче "(26), а в прошлом те, кто просто "признал невежества" (33). После интервью 25 респондентов, стало очевидным, что большинство из них было угадать, когда писал, что журнал бумаги повышенной точности и сделал графический легче. признался, что многие думали, что это разумно угадать ответ, а не признать, они не знали.

Существовали 20 правильных ответов из тех студентов, которые не имели воздействия физики в средней школе, или кто взял курс физики (ы) в средней школе, но указал на курс (ы) не было покрытия журнала бумаги. Это может показаться противоречащим интуиции, что эта группировка будет иметь правильные ответы, но на интервью этих студентов было обнаружено, что 16 из 20 имели воздействия журнала бумаги в средней школе и / или колледже без курса физики. По-видимому, многие школы и колледжа биологии и химии инструкторов использовать журнала бумаги, некоторые преподаватели даже выступают за использование журнала бумаги за пределами основных классов науке (например, обсуждение роста численности населения в географии классов; Макей

Однако то, что представляется наиболее удивительным является то, что автор только 35 из 88 респондентов, которые приняли курса физики в то время как в средней школе сообщили, что подверглись воздействию журнала бумаги и из них лишь 18 ответили правильно. Эти результаты свидетельствуют, что подавляющее большинство учащихся средней школы физики не используете, или понять, когда и почему один журнал использует бумагу. Студенты должны понимать, что основной причиной графический войти на бумаге в физике, чтобы одна видеть вещи в мире природы в линейной, а не изогнутой, представление. Кроме того, это позволяет видеть отношения, которые обычно не всегда очевидна, и, как таковая, способствует прогнозирования будущих событий в физике. Студенты должны также понимать, что большинство физических отношений видимому, имеют место в линейной форме (например, F = та, F = K [Delta] X, V = IR, г = г, Q = MC [Delta T], р = М.В., PE = MgH , [Delta] 1 = CI [Delta] T, P = [Ро] рт.ст.), а некоторые нет, однако, когда сюжет многих по-видимому, не-линейных форм на журнал бумаги, линейная зависимость проявляется ..

Высшая школа и колледж физики тексты традиционно не покрывают такие основы, однако, в то время как текст может не включать вопрос студент может изучать преимущества в четкой физической реальности нередко освещается в курсах физики. Вместо того чтобы didacticly представления старшеклассников с преимуществами использования журнала бумаги, учащимся решать реальные проблемы, в лаборатории, это как раз эффективным и педагогически выгодным.

Искровой промежуток опыт используется во многих лабораториях колледжа полезным в этом отношении. Она включает сброс металла столько, на расстоянии около двух метров. Рядом лот представляет собой металлическую пластину; а 120 вольт переменного тока расположены по отвесной и пластиной, маленькая искра развивается каждые 1 / 120 доли секунды (то есть интервал времени каждого пикового напряжения). В период с отвесной и пластинка лежит полоса, специально обработанных белой бумаги так, что каждая искра приводит к небольшой, четкие, месте. Эта процедура обеспечивает простой метод для создания записи дистанционного против сильной промежутки времени терпимости.

Вот, например, эксперимент был проведен и измерений, все другие точки, тем самым промежуток времени будет 1 / 60 в секунду на измерения. Измеренных расстояний можно найти в таблице 2 в соответствующие графы на рисунках 1 и 2. Расстояние тело падает в гравитационном поле изменяется с течением времени по формуле:

у = [y.sub.0] [v.sub.o] T 1 / 2 [gt.sup.2]

Принимая [y.sub.0] равным нулю и [v.sub.o] равен нулю, мы упрощаем уравнение было:

у = 1 / 2 [gt.sup.2]

Это дает квадратичный отношения, уступая параболической кривой. (Большинство студентов физике знаю механики логарифмирования в каждой точке по различным причинам, таким образом, студент будет выгодно, первый расчета логарифма каждой точки, а затем участок по линейным миллиметровки без использования журнала бумаги).

Для многих школьников, парабола геометрические структуры, с которой они не слишком хорошо знакомы. Тем не менее, они учились уравнение прямой с предварительного алгебра, и это полезно иметь студентов участок свои данные на бумаге график логарифмической по ряду причин: а) студент узнает, что есть еще один тип миллиметровки , который может сделать изогнутой линейных отношений, б) студент узнает, что до сих пор логарифмов значение инженер, даже в эпоху калькуляторов, в) студент может буквально видеть линейных отношений, г) логарифмическая бумага позволяет Расчет показателя, то, безусловно, чтобы очаровывать крайней мере, несколько студентов, д) путем экстраполяции прямой, студент может делать предсказания относительно расстояния в любое время, прогноз гораздо сложнее с линейными бумаги и кривой, и е) студенты могут видеть больше шаблон к природному миру ..

Студенты должны также понимать, что если взять журнал с обеих сторон нашего уравнения, получаем:

журнал у = журнала 1 / 2 журнала г 2log т

(Или) журнала у = 2log т С.

Это имеет вид: у = х B. Мы стараемся, чтобы проверить показателя "2", вот так:

2 = [Delta] журнала г / [] Delta журнала т

(Или) 2 = журнал [y.sub.2] - журнал [y.sub.1] / журнал [t.sub.2] - журнал [t.sub.1]

Использование экспериментов чисел, мы имеем: журнал [y.sub.2] - журнал [y.sub.1] / журнал [t.sub.2] - журнал [t.sub.1] = 65,9 журнал - журнал 4,92 / 22/60 журнала - журнала 6 / 60 = 1.12/0.56 = 2

Имея учащихся школы физики поведения и проанализировать этот опыт и / или других аналогичных экспериментов в порядке, предложенных выше процесс должен способствовать более глубокому пониманию преимуществ графического войти на бумаге.

[Табличные данные для ТАБЛИЦА 1 опущены]

Благодарности

Автор хотел бы поблагодарить профессора Уильям Кук на физический факультет в Университете Южной Калифорнии, за советы и поддержку.

Ссылки

Джеймс, C. (1988). Использование специализированных миллиметровки. Физическое образование, 23, 358-360.

Макей, И. А.