Fysiikka
Fysiikan oppimateriaalia
Fysiikan opetuksen tavoitteet
Fysiikan opetuksen tavoitteena on, että opiskelija
- saa ohjausta fysiikan osaamisensa tunnistamisessa, omien tavoitteiden asettamisessa, oppimishaasteiden kohtaamisessa ja fysiikan opiskelustrategioiden soveltamisessa
- saa mahdollisuuksia perehtyä fysiikan soveltamiseen monipuolisissa tilanteissa, kuten luonnossa, elinkeinoelämässä, järjestöissä tai tiedeyhteisöissä
- osaa muodostaa kysymyksiä tarkasteltavista ilmiöistä ja kehittää kysymyksiä edelleen tutkimusten, ongelmanratkaisun tai muun toiminnan lähtökohdiksi
- osaa suunnitella ja toteuttaa kokeellisia tutkimuksia yhteistyössä muiden kanssa
- osaa käsitellä, tulkita ja esittää tutkimusten tuloksia sekä arvioida niitä ja koko tutkimusprosessia
- osaa muodostaa, tulkita ja arvioida erilaisia malleja sekä käyttää niitä ilmiöiden kuvaamiseen ja ennusteiden tekemiseen
- osaa käyttää monipuolisia tietolähteitä ja arvioida niitä kriittisesti fysiikan tietojensa avulla
- osaa ilmaista johtopäätöksiä ja näkökulmia fysiikalle ominaisilla tavoilla
- jäsentää käsitystään luonnon rakenteista ja ilmiöistä fysiikan käsitteiden ja periaatteiden avulla
- ymmärtää luonnontieteellisen tiedon luonnetta ja kehittymistä sekä tieteellisiä tapoja tuottaa tietoa
- osaa arvioida fysiikan ja teknologian merkitystä yksilön ja yhteiskunnan kannalta.
Fysiikkaa tietokoneella
Fysiikan avulla selitetään luonnossa havaittavia ilmiöitä ja tapahtumia. Yleisesti voimassa olevia lainalaisuuksia voidaan kuvata matemaattisilla malleilla, riippuvuuksilla, joista formuloidaan matemaattisia kaavoja.
Mallinnus ja simulointi
Matemaattisen kaavat mahdollistavat ilmiöiden simuloinnin tietokoneella ja tietokoneen laskemia tuloksia voidaan verrata saatuihin mittaustuloksiin. Nykytekniikka mahdollistaa myös sen, ettei tarvitse tutkailla numeerisia arvoja ja verrata laskettuja arvoja mittauksista kirjattuihin taulukkoarvoihin, vaan simulointi voidaan visualisoida vastaamaan silmin havaittavaa ilmiötä.
Tietokonegrafiikka on visuaalista dataa, joten simuloinnilla voidaan nähdä ennuste siitä, miten asiat tulevat tapahtumaan käytännössä. Hyvä fysiikan ilmiöiden mallintamiseen ja testailuun kehitetty ohjelma on Algodoo.
Algodoo on ladattavissa ilmaiseksi osoitteesta: www.algodoo.com
Opetusvideoita Algodoon käytöstä ja eri fysiikan ilmiöiden tutkimisesta Algodoon avulla voit katsella osoitteesta: http://www.algodoo.com/learn-it/
Huomaa sivulla oppitunnit Session 2, Session 2 ja Session 3
Opetusvideot, eli "Webinaarit" löytyvät sivuston alaosasta.
Mittaus ja analysointi videokuvasta
Nykytekniikan avulla on kohtalaisen vaivatonta kuvata videolle havaittava fysikaalinen ilmiö, ja saatavilla on hyviä videokuvan analysointiohjelmistoja. Ideana videokuvan analysoinnissa on, että videokuvassa havaittava liike tallennetaan taulukkoon, ja liikkeen perustella saadaan laskettua monia asioita havaittavasta ilmiöstä. Ohjelmat laskevat automaattisesti massapisteiden nopeudet, kiihtyvyydet, kulmanopeudet, vektoreiden komponetit ja niin edelleen.
Monet asiat, jotka ennen oli mitattava useilla eri instrumenteilla on mahdollista nykyään laskea suoraan videodatasta, kun ohjelmallle kerrotaan tarvittavat lähtöarvot, kuten massa ja mittakaava.
Hyvä ja ilmainen videon analysointiohjelma on
Tracker on ladattavissa osoitteesta: http://physlets.org/tracker/
