Методика использования схем и рисунков в курсе по оптике преподавания физики в средней школе

Введение

Основной целью данной курсовой работы является анализ рисунков из раздела физики «Оптика». Для того чтобы понять на какие темы из этого раздела следует уделить особое внимание было решено составить тест, приведённый ниже, содержащий основные вопросы по оптике.
Тест:
1. Какой диапазон длин волн имеет видимый свет?
а)      0,4 – 0,7 мкм
б)      0,3 – 0,5 мкм
в)      0,4 – 0,7 нм
г)       0,3 – 0,7 нм
2. Какой свет соответствует длине волны 0,55 мкм (середина диапазона видимого излучении)?
а)      желтый
б)      фиолетовый
в)      зеленый
г)       синий
3. Чему равна скорость света?
а)      3·10⁶ м/с
б)      3·10⁸ км/с
в)      3·10⁸ м/с
г)       3·10⁶ км/с
4. Единица измерения силы света…
а)      кандела
б)      ампер
в)      люмен
г)       люкс
5. Какие источники света являются самостоятельными?
а)      свечка
б)      звезда Вега
в)      лампочка
г)       светодиод
6. От какого параметра не зависит яркость ламбертовских источников света, в отличии от остальных источников света?
а)      от силы света
б)      от формы источника
в)      от среды, в которой распространяется свет
г)       от направления
7. Прозрачное тело, ограниченное двумя сферическими поверхностями – это:
а)      призма
б)      линза
в)      полупрозрачное зеркало
г)       абсолютно черное тело
8. Что не является линзой?
а)      капля воды
б)      стекло
в)      капля масла
г)       капля чернил
9. Поглощательная способность абсолютно черного тела равна:
а)      0
б)      1
в)      0,1
г)       ∞
10. Явление дифракции света доказывает какие свойства света?
а)      корпускулярные
б)      волновые
в)      и а) и б)
г)       ни а) ни б)
11. Какие свойства света доказывает явление фотоэффекта?
а)      корпускулярные
б)      волновые
в)      и а) и б)
г)       ни а) ни б)
12. Способность глаза видеть одинаково далекие и близкие объекты называется…
а)      аккомодация
б)      дисторсия
в)      астигматизм
г)       кома
13. Лупа – это
а)      рассеивающая линза
б)      собирающая линза
в)      ни а) ни б)
г)       не являющееся линзой тело
14. Из скольких линз состоит микроскоп?
а)      1
б)      2
в)      3
г)       4
15. Сложение когерентных световых колебаний при котором происходит перераспределение интенсивности света – это:
а)      дифракция
б)      аберрация
в)      интерференция
г)       поляризация
16. Дисторсия – это зависимость между…
а)      яркостью света и скоростью
б)      длиной волны и частотой
в)      интенсивностью и частотой
г)       скоростью света в веществе и частотой волны
17. Какого вида спектров не существует?
а)      непрерывного
б)      линейчатого
в)      полосатого
г)       прямого
18. Волны с одинаковой частотой, поляризацией и постоянной разностью фаз называются…
а)      поляризованными
б)      когерентными
в)      световыми
г)       открытыми
19. Проявление каких свойств определяет корпускулярно-волновой дуализм?
а)      свойств частиц
б)      волновых
в)      и а) и б)
г)       ни а) ни б)
После анализа полученных результатов было установлено, что наиболее часто учащиеся дают неверный ответ на вопросы по разделам оптики: «Фотометрия», «Геометрическая оптика». Гораздо реже встречаются ошибки в ответах на вопросы по разделам: «Волновая оптика», а именно по темам «Интерференция» и «Дифракция».
Данная курсовая работа посвящена анализу рисунков из разных источников. Это и школьные учебники по физике разных авторов, и учебные пособия для подготовки к единому государственному экзамену. Также в этой работе будут рассмотрены различные программы для создания схем и рисунков по оптике. Будут рассмотрены достоинства и недостатки рисунков в вышеперечисленной литературе, и способы их устранения.

 

Анализ схем и рисунков 7–9 классы

СОЛНЕЧНОЕ И ЛУННОЕ ЗАТМЕНИЯ

В учебнике Пинского в отличие от учебного пособия автора Пурышевой, на рисунках солнечного и лунного затмений, соответственно показана траектория движения луны вокруг Земли, что увеличивает мировоззренческие представление учащихся. В учебнике Пёрышкина представлены иллюстрации такого же содержания. Поэтому более удачными я считаю рисунки из учебников Пинского и Пёрышкина.

Рис. 1 Пинский 9 класс

Рис. 2 Пинский 9 класс

Рис. 3 Пёрышкин 8 класс


Рис. 4 Пёрышкин 8 класс

ОТРАЖЕНИЕ И ПРЕЛОМЛЕНИЕ СВЕТА

В учебнике Пурышевой явление отражения и преломления света показано на опыте с оптической шайбой. Это учит школьников хотя бы на бумаге уметь представить и понять эксперимент и сделать выводы по полученным экспериментальным данным. Те же самые рисунки этой установки изображены в учебниках Пинского и Пёрышкина.
                
Рис. 5 Пурышева 7 класс      Рис. 6 Пинский 9 класс                 Рис. 7 Пёрышкин 8 класс
В учебнике Пурышевой представлены рисунки, на которых пучок параллельных лучей падает на гладкую плоскую поверхность. Такие рисунки есть в учебниках Пинского и Пёрышкина.

                 
Рис. 8 Пурышева 7 класс      Рис. 9 Пёрышкин 8 класс
Но у Пурышевой изображён рисунок, на котором пучок параллельных лучей падает на шероховатую поверхность. Это расширяет представление учеников о отражении света, то есть вводится зеркальное и рассеянное изображение. В других учебниках этого не представлено. Также в учебнике Пурышевой отражение света уподобляется отражению мяча от стенки. Эта аналогия упрощает понимание материала школьниками.
     
Рис. 10 Пурышева 7 класс                       Рис. 11 Пурышева 7 класс

ПОЛНОЕ ВНУТРЕННЕЕ ОТРАЖЕНИЕ.

В учебнике Пинского полное внутреннее отражение рассматривается на опыте с оптической шайбой. Другими схемами и рисунками это явление никак не представлено.
В учебнике Пурышевой на рисунке представлено несколько преломлённых лучей, которые переходят из оптически более плотной среды в менее плотную. Также иллюстрируется увеличение угла падения луча, но самого луча, показывающего явление полного отражения, не изображено. Это является существенным недостатком. Но в учебнике данного автора на рисунках проиллюстрировано широкое применение явления полного внутреннего отражения, что безусловно расширяет кругозор учащихся. В учебнике Пёрышкина данное явление не рассматривается.
              
Рис. 12 Пинский 9 класс       Рис. 13 Пурышева 7 класс
 
Рис. 14 Пурышева 7 класс                                Рис. 15 Пурышева 7 класс

ВОЛОКОННАЯ ОПТИКА.

Эта тема рассматривается отдельно, как пример применения явления полного отражения света. Пурышева предлагает проделать опыт, схема которого изображена на рисунке и объяснить данное явление. Это вносит разнообразие в изучаемый материал и дает учащимся представление об эксперименте в физике.


Рис. 16 Пурышева 7 класс
На рисунке (17) изображен ход лучей в световодах. На рисунке (18) представлено еще одно применение световодов – передача изображения предмета. Это увеличивает представление учащихся о явлении полного отражения света, расширяет их кругозор.
В учебниках других авторов данная тема не рассматривается.
  
Рис. 17 Пурышева 7 класс              Рис. 18 Пурышева 7 класс

ЛИНЗЫ

В учебнике Пинского, как впрочем, и Перышкина на рисунках (19) и (20) изображены виды линз, различающихся по форме ограничивающих поверхностей. Это позволяет учащимся различать выпуклые и вогнутые линзы между собой.

Рис. 19 Пёрышкин 8 класс


Рис. 20 Пинский 9 класс
На рисунке (21) Перышкина в отличие от других авторов школьных учебников проиллюстрированы изображения сферических поверхностей ограничивающих линзы. Это дает наглядное представление определению оптической оси линзы и позволяет определить ее вид.

Рис. 21 Пёрышкин 8 класс
Ход лучей в выпуклой и вогнутой линзах в учебниках Перышкина, Пурышевой и Пинского изображены практически одинаково. Но у Пинского на рисунке () представлены иллюстрации дефектов линз: сферической аберрации, хроматической аберрации, что расширяет кругозор учащихся. Данная тема в других учебниках не рассматривается.
В своих рисунках Пинский обращает внимание на то, что из всего светового пучка берется и рассматривается только несколько лучей.

Рис. 22 Пёрышкин 8 класс              Рис. 23 Пёрышкин 8 класс

 
Рис. 24 Пинский 9 класс                                    Рис. 25 Пинский 9 класс
    
Рис. 26 Пурышева 7 класс              Рис. 27 Пурышева 7 класс

ПОСТРОЕНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЙ В ЛИНЗАХ

В учебнике Пурышевой ход лучей в линзах представлен на рисунке

Рис. 28 Пурышева 7 класс
Рассматривается только построение изображения точечного источника света. А построение изображение предмета остаётся совершенно не раскрытым. Это является серьёзным недостатком. В учебнике Пинского рассматривается построение изображения предмета в выпуклой линзе. Линза изображается на рисунке () не условным обозначением, что по моему мнению несколько загромождает рисунок. Построение изображений в выпуклой линзе и построение изображения точечного источника не рассмотрены в данном учебнике.

Рис. 29 Пинский 9 класс
Наиболее удачные рисунки по данной теме представлены в учебнике Пёрышкина. Они легко воспринимаются и понятны для учащихся. Но построение изображения точечных источников также не проиллюстрировано.

Рис. 30 Пёрышкин 8 класс

Рис. 31 Пёрышкин 8 класс

ПЛОСКОЕ ЗЕРКАЛО.

В учебнике Пёрышкина данная тема представлена на рисунках, отображающих опыт, который предлагает провести автор. Это облегчает понимание материала учащимися.

                 
Рис. 32 Пёрышкин 8 класс    Рис. 33 Пёрышкин 8 класс
В учебниках Пинского и Пёрышкина более полно представлено на рисунках эта тема. Но у Пинского в отличие от Пёрышкина уточняется и отображается на рисунке то, что из всего светового потока, который даёт точечный источник, берётся два луча и рассматривается их ход. Это важное замечание, которое не находит отражения у других авторов.
                
Рис. 34 Пёрышкин 8 класс                       Рис. 35 Пинский 9 класс
На рисунках в учебнике Пурышевой рассматривается ход лучей при повороте зеркала на тот или иной угол. Но этот рисунок труден для восприятия учащимися, так как он загромождён обозначениями углов и изображениями перпендикуляров к поверхности. Так же в учебнике Пурышевой подробно рассмотрен способ получения нескольких изображений с помощью двух зеркал, расположенных под углом друг к другу. Рассматривается зависимость между углом, под которым расположены зеркала и количеством полученных изображений предмета. Это довольно интересный материал, который проиллюстрирован только в данном учебнике.
                        
Рис. 36 Пурышева 7 класс     Рис. 37 Пурышева 7 класс            Рис. 38 Пурышева 7 класс

СФЕРИЧЕСКОЕ ЗЕРКАЛО.

В учебнике Пурышевой на рисунке (39) изображены непосредственно вогнутое и выпуклое зеркала и отдельно рассматривается на рисунке (40) ход лучей в вогнутом зеркале. Это позволяет учащимся постепенно осваивать данный материал. Но ход лучей в выпуклом зеркале автором не рассматривается.
  
Рис. 39 Пурышева 7 класс                                Рис. 40 Пурышева 7 класс
В учебнике Пинского тема «Сферическое зеркало» раскрыта более подробно и проиллюстрирована более сложными рисунками, с помощью которых осуществляется вывод формулы, определяющей фокусное расстояние вогнутого зеркала. Но способ построения изображения в сферическом зеркале в учебнике Пинского не рассматривается, что является недостатком в раскрытии данной темы.
   
Рис. 41 Пинский 9 класс        Рис. 42 Пинский 9 класс Рис. 43 Пинский 9 класс

 

Анализ схем и рисунков 11 классе

ПРИНЦИП ГЮЙГЕНСА

Эта тема наиболее обширно и понятно раскрыта в учебнике Касьянова. В нем не только представлен рисунок, но и приведено описание всех его элементов. В то время, как в учебнике Мякишева дан рисунок, который не в полной мере отражает данный принцип, что значительно усложняет понимание его учащимися, к тому же описание к рисунку отсутствует. Да и сама эта тема в учебнике Мякишева описана в сжатой форме.


Рис. 44 Касьянов 11 класс Рис. 45 Касьянов 11 класс Рис. 46 Мякишев 11 класс

ОТРАЖЕНИЕ ВОЛН

Данная тема в учебнике Мякишева иллюстрирована всего одним загроможденным всего одним и трудным для восприятия рисунком. А в учебнике Касьянова эта тема представлена множеством рисунков, которые доступно иллюстрируют отдельные пункты данной темы.
       
Рис. 47 Мякишев 11 класс              Рис. 48 Касьянов 11 класс
       
Рис. 49 Касьянов 11 класс              Рис. 50 Касьянов 11 класс


Рис. 51 Касьянов 11 класс             Рис. 52 Касьянов 11 класс
       
Рис. 53 Касьянов 11 класс     Рис. 54 Касьянов 11 класс
        
Рис. 55 Касьянов 11 класс     Рис. 56 Касьянов 11 класс

ЗАКОН ПРЕЛОМЛЕНИЯ СВЕТА

В учебнике Касьянова, данная тема обширно представлена определениями и описанием законов. Кроме того, в нём много рисунков. Подобные рисунки есть и в учебнике Мякишева.
   
Рис. 57 Касьянов 11 класс                        Рис. 58 Касьянов 11 класс

        
Рис. 59 Касьянов 11 класс     Рис. 60 Касьянов 11 класс
      
Рис. 61 Мякишев 11 класс    Рис. 62 Мякишев 11 класс   
В учебнике Касьянова эффект полного внутреннего отражения изображён в сводном рисунке закона преломления света. На мой взгляд, это большой недостаток и необходимо представить иллюстрацию этого эффекта отдельно, как это сделано в учебнике Мякишева.
       
Рис. 63 Касьянов 11 класс                        Рис. 64 Мякишев 11 класс


Рис. 65 Мякишев 11 класс
Так же в учебнике Касьянова приведена иллюстрация распространения света в световоде, которая более обширно показывает закон отражения света, чем иллюстрация в учебнике Мякишева.
                  
Рис. 66 Касьянов 11 класс     Рис. 67 Мякишев 11 класс
Кроме того, в учебнике Касьянова есть параграф, где рассмотрено изображение хода лучей при преломлении света. Он полон разнообразных иллюстраций и пояснений к ним. А в учебнике Мякишева этот аспект не рассматривается.

      
Рис. 68 Касьянов 11 класс Рис. 69 Касьянов 11 класс       Рис. 70 Касьянов 11 класс

ПРЕЛОМЛЕНИЕ СВЕТА ПРИЗМОЙ

В учебнике Касьянова на рисунке (71) изображена прямоугольная призма и рассмотрен ход лучей в ней. С помощью этого рисунка проводится вывод формулы для преломляющего угла призмы. Поэтому на нем изображены все необходимые для вывода величины. Но рисунок не загроможден и не затрудняет вывод формулы, а делает этот процесс более наглядным и упрощает его. Также на рисунках представлена призма полного внутреннего отражения. Это дает возможность школьникам понять, что данное явление происходит еще и в призмах и позволяет изучить механизм его возникновения.

   
Рис. 71 Касьянов 11 класс              Рис. 72 Касьянов 11 класс Рис. 73 Касьянов 11 класс

В учебнике Мякишева ход лучей в призме представлен на рисунке (74). Здесь рассматривается общий случай (углы призмы произвольные). Формула для преломляющего угла призмы не выводится, поэтому этот рисунок лишь демонстрирует ход лучей в призме и не загроможден обозначениями.

Рис. 74 Мякишев 11 класс

ИНТЕРФЕРЕНИЦИЯ СВЕТА

Прежде чем рассматривать интерференцию света, в учебнике Мякишева рассмотрено подробно сложение волн, образующихся на поверхности воды, рисунок (75). Этот рисунок наглядно изображает явление интерференции, чем облегчает понимание данной темы учащимися школ. В других учебных пособиях подобных рисунков не представлено.

Рис. 75 Мякишев 11 класс
Также в учебнике Мякишева изображены графики зависимости смещений волн от времени, что также делает материал более наглядным, учит школьников работать с графиками, понимать их и извлекать из них нужную информацию.


Рис. 76 Мякишев 11 класс
Тема «Интерференция в тонких пленках» в учебнике Мякишева представлена рисунком (77) практически аналогичным рисунком (78) в учебнике Касьянова. Отличие только в том, что у Касьянова на рисунке обозначены названия сред, в которых распространяется луч.
              
Рис. 77 Мякишев 11 класс              Рис. 78 Касьянов 11 класс
В учебнике Мякишева таких подписей на рисунке нет, чем может усложниться его понимание. Т.е. рисунок в учебнике Касьянова является более общим, уточняющим, что луч может падать на пленку, которая находится на любой другой поверхности (например, воды) и интерферировать. В учебнике Касьянова тема «Интерференция света» представлена знаменитым опытом Юнга, что дает учащимся не только общие знания по данной теме, но и знания из истории физики.


Рис. 79 Касьянов 11 класс
На рисунке (80) того же автора изображены зеркало Ллойда и бипризма Френеля., т.е. рассматриваются способы получения когерентных источников. Это расширяет знания учащихся школ по данной теме. В учебниках других авторов такие рисунки отсутствуют.

Рис. 80 Касьянов 11 класс
В учебнике Мякишева интерференция света рассматривается на примере колец Ньютона. Сам рисунок (81) отражает это явление и прост для восприятия.

Рис. 81 Мякишев 11 класс

ПРОСВЕТЛЕНИЕ ОПТИКИ
Данная тема у Мякишева иллюстрируется рисунком (82). На нем нет подписей лучей, и только стрелками указан их ход. Поэтому считаю этот рисунок трудным для восприятия. В учебнике Касьянова эта тема представлена рисунком (83). Он понятен, на нем много пояснительных подписей и поэтому он более удачно описывает данный материал и облегчает его понимание.
                 
Рис. 82 Мякишев 11 класс                      Рис. 83 Касьянов 11 класс

ДИСПЕРСИЯ СВЕТА

В учебнике Мякишева на рисунке (84) представлена стилизованное изображение опыта Ньютона. Во-первых это рисунок иллюстрирует опыт из истории физики, что расширяет кругозор учащихся, во-вторых сам по себе опыт интересен и рисунок является незаурядным, т. к. он представлен не схемой с условными обозначениями как многие другие опыты. Рассмотрение темы на основе опыта является разнообразием в изучении материала.
В отличие от Мякишева в учебнике Касьянова данная тема представлена только несколькими графиками, объясняющими явление дисперсии, в то время как сама суть этого явления на рисунках никак не продемонстрирована.

   
Рис. 84 Мякишев 11 класс Рис. 85 Касьянов 11 класс        Рис. 86 Касьянов 11 класс

ДИФРАКЦИЯ СВЕТА

Мякишев рассматривает сначала тему «Дифракция механических волн». Рисунок (87) иллюстрирует данное явление, происходящее в природе. Это материал делает более наглядным и понятным. Также дифракция волн изображена на рисунках (88), (89). Это наглядно демонстрирует данную тему. Дифракция света у Мякишева представлена классическим опытом Юнга по дифракции. Это дает учащимся знания из истории физики. Также изображены на рисунке (90) дифракционные картины от разных препятствий, что дает более широкое представление по данной теме.

Рис. 87 Мякишев 11 класс

Рис. 88 Мякишев 11 класс                        Рис. 89 Мякишев 11 класс


Рис. 90 Мякишев 11 класс
Дифракция света в учебнике Касьянова изображается рисунком (91), что хорошо иллюстрирует данный материал, делая его более наглядным. У Мякишева не рассматривается дифракция от одной щели, а сразу рассматривается дифракционная решетка. Я думаю эта тема сложна для восприятия сразу, поэтому принцип «от простого с сложному» в данном случае соблюдаться должен.

Рис. 91 Касьянов 11 класс
На рисунке (92) у Касьянова изображена интерференция вторичных волн за щелью, возникновение вторичных волн и образование нулевого дифракционного максимума. Данный рисунок иллюстрирует принцип Гюйгенса-Френеля, с помощью которого объясняется наличие дифракционной картины за щелью. Я считаю это большим достоинством данного рисунка


Рис. 92 Касьянов 11 класс

ДИФРАКЦИООНАЯ РЕШЕТКА

Сравним два рисунка: (93), (94) из учебников Касьянова и Мякишева соответственно. У Касьянова в отличие от Мякишева рисунок имеет больше обозначений, отражающих физические величины по данной теме. Но в тоже время он не загроможден ими и легок для восприятия. Однако на этом рисунке не обозначен угол падения лучей, т.е. не заострено внимание на то, что лучи падают на дифракционную решетку под некоторым углом.
           
Рис. 93 Мякишев 11 класс              Рис. 94 Касьянов 11 класс
В учебнике Мякишева отсутствуют графики, отражающие картину минимумов и максимумов за дифракционной решеткой. В тоже время как в учебнике Касьянова такие графики присутствуют. Это дает учащимся наглядное представление о том, что существует зависимость между количеством щелей в решетке и интенсивностью света за ней. Т.е. для дифракционных решеток с разным количеством щелей картина различна.

       
Рис. 95 Касьянов 11 класс Рис. 96 Касьянов 11 класс        Рис. 97 Касьянов 11 класс

ПОПЕРЕЧНОСТЬ СВЕТОВЫХ ВОЛН. ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА

У Касьянова данная тема не рассматривается.
В учебнике Мякишева тема раскрывается с помощью опыта с турмалином рисунок (98). Опыт очень прост и эффектен, рисунок, отображающий его легок для восприятия и понимания. Затем опыт усложняется добавлением второго кристалла рисунок (99). И опять же рисунки просты и полностью схематично отображают суть опыта и явление поляризации света.

Рис. 98 Мякишев 11 класс

Рис. 99 Мякишев 11 класс

На рисунке (100) изображена механическая модель опытов с турмалином. Это простая механическая модель, аналог естественной световой модели. Она более наглядно представляет поляризацию света и упрощает понимание сути этого явления.

Рис. 100 Мякишев 11 класс

 

Анализ рисунков из учебников для подготовки к единому государственному экзамену

Закон отражения: падающий луч, отраженный луч и перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости. Угол отражения равен углу падения.

Рис. 101
На рисунке рассмотрен ход луча падающего и преломлённого. Указан перпендикуляр к поверхности. Акцентировано внимание на том, что луч падает и преломляется, проходя через среду с другим показателем преломления. Но недостатком рисунка является то, что углы падения и отражения указаны одной дугой, что может быть неправильно интерпретировано учащимися. Так же дугу, отображающую угол преломления следовало бы указывать ниже, т. к. она сливается с другими элементами рисунков.
Задача 1
Перед зеркалом воткнуты две булавки А и В, как показано на рис. Х.14. Какое расположение изображений этих булавок увидит наблюдатель при различных положениях глаза? Как он должен расположить глаз, чтобы изображения булавок накладывались друг на друга?

Рис. 102
На рисунке показано зеркало и расположенные перед ним две булавки. Этот рисунок содержит много обозначений и поэтому сложен для восприятия. Для лучшего понимания его следует разделить на два: 1) расположение изображений булавок, которые увидит наблюдатель при различных положениях глаза; 2) рисунок расположения глаза при наложении изображений булавок.
Задача 2
На стене висит зеркало высотой h=1 м. Человек стоит на расстоянии а=2 м от зеркала. Какова высота H участка противоположной стены, который может видеть в зеркале человек, не изменяя положения головы? Стена находится на расстоянии b=4 м от зеркала.


Рис. 103
Недостатками данного рисунка считаю: Неудачное обозначение высоты зеркала h, т.е. стрелка указателя высоты пересекается с перпендикуляром, что может сбить учащихся от правильного восприятия рисунка. Для исправления данного недостатка необходимо перенести обозначения правее.
Следовало бы ярче выделить условное обозначение зеркала. Также следовало бы выделить обозначение стены. Кроме того, на рисунке изображён посторонний объект, который не относится к условию задачи.
Достоинством данного рисунка является то, что углы обозначены двумя разными, отстоящими по высоте друг от друга дугами. А на многих других рисунках это часто не соблюдается.
Задача 3
Пловец, нырнувший с открытыми глазами, рассматривает из-под воды светящуюся лампочку, находящуюся над его головой на расстоянии h = 75 см от поверхности воды. Каково будет кажущееся расстояние Н от поверхности воды до лампочки? Показатель преломления воды п = 1,33.

Рис. 104

На изображении (104) показан рисунок к задаче.
Недостатком этого рисунка считаю, что изображение угла a является непонятным. Т.е. можно предположить что угол a – это совершенно другой угол, расположенный между двумя лучами, а не лучом и перпендикуляром. Дуга, обозначающая угол b на нижней части рисунка практически не различима. Кроме того не указаны границы на обозначении высоты h.
Задача 4
На дне водоема, имеющего глубину Н – 3 м, находится точечный источник света. Какой минимальный радиус R должен иметь круглый непрозрачный диск, плавающий на поверхности воды над источником, чтобы с вертолета нельзя было обнаружить этот источник света? Показатель преломления воды п = 1,33

Рис. 105
На рисунке показан рисунок к задаче. Недостатком этого рисунка является то, что при указании радиуса диска необходимо указывать выноски центра и края диска.
В задачах идёт речь о двух средах, в которых распространяется свет, а именно: воздух и вода. А на рисунке это никак не отображено.
Задача 5
Луч света падает на стеклянную пластинку с показателем преломления под углом а. Толщина пластины d. Определить, насколько сместился вышедший из пластины луч относительно падающего.


Рис. 106
Глядя на этот рисунок можно ошибочно предположить, что луч распространяется в двух одинаковых средах, но по условию задачи имеется две среды с различными показателями преломления. А на рисунке это никак не отображено. Кроме того, на рисунке неудачно отображена разность хода лучей l. А в остальном рисунок приемлем.
Задача 6
На расстоянии d = 40 см от тонкой собирающей линзы находится предмет высотой h = 10 см. Определить величину изображения Н, если фокусное расстояние линзы F = 15 см

Рис. 107
В целом рисунок отображает правила построения изображения предмета в линзе. Но недостатком считаю обозначение расстояния от линзы до объекта, т. к. к обозначению какого-либо расстояния делаются выноски.

Задача 7
Луч света падает на прозрачную пластинку толщиной 2 см под углом, синус которого 0,8. На сколько миллиметров сместится луч при прохождении пластинки? Показатель преломления вещества пластинки 4/3.

Рис. 108
На рисунке показании среда, в которой падает луч на прозрачную пластину и сама пластина обозначены разными цветами, что акцентирует внимание на том, что луч идёт в различных средах с различными показателями преломления. Еще одним достоинством рисунка считаю обозначением углов a и b. Они обозначены разным количеством дуг, что указывает на то, что эти углы различны.
Задача 8
Какая часть изображения стрелки зеркале видна глазу (см. рис.)?
1) Вся стрелка.
2) 1/2.
3) 1/4.
4) Стрелка не видна вообще

Рис. 109

Задание является нестандартным и требует умения применять знания на практике. Рисунок выполнен на расчерченном в клетку поле, что позволяет легче увидеть и оценить результат. На рисунке все предметы изображены условно, но достаточно легко для восприятия. В целом рисунок приемлем.
Задача 9
При отражении от тонкой пленки (см. рис.) интерферируют световые пучки:
1) 1 и 2; 2) 2 и 3; 3) 3 и 4; 4) 4 к 5.

Рис. 110
В целом рисунок удачен. Указан ход лучей, лучи пронумерованы. Но недостатком считаю то, что тонкая плёнка сама по себе никак не обозначена. Я думаю, что для лучшего восприятия тонкую плёнку следовало выделить каким-то образом, например, выделить другим цветом или подписать.
Задача 10
В призме угол при вершине равен 30°. Луч, пушенный перпендикулярно одной из граней, выходит из нее так, как показано на рисунке. Каков показатель преломления материала призмы?

Рис. 111

Недостатком данного рисунка считаю: 1) не указано на рисунке, что угол падения луча на призму равен 90⁰; 2) Не указано в какой среде находится призма, хотя для решения данной задачи эти данные требуются.
Задача 11
Если луч лазера направить в торец плоской прозрачной пластмассовой линейки под углом 30° к нормали, как показано на рисунке, то он выйдет из линейки на отметке 5,7 см. Определите показатель преломления материала линейки. Ответ округлите до десятых, умножьте его на 10 и полученное число впишите в бланк ответов.

Рис. 112
Донный рисунок слева очень загромождён: стрелки изображены очень крупно. Обычно если разговор идёт о нормали к поверхности, то указывается на рисунке угол в 90⁰, чтобы подчеркнуть что это является нормалью. На рисунке такого обозначения нет.
Задача 12
На рисунке представлена схема получения интерференции света с помощью плоского зеркала. Центральный интерференционный максимум наблюдается в точке О экрана. Расстояние от источника до зеркала равно h, длина волны источника А, = 600 нм. Луч / идет параллельно зеркалу и попадает в точку А экрана, где наблюдается второй интерференционный минимум. Чему равно расстояние h в этом опыте?

Рис. 113

Рисунок полностью отображает условия задачи. Делает его более наглядным. Все данные, приведённые в условии задачи, отображены на рисунке очень грамотно.

 

Основные рекомендации по созданию схем и рисунков с помощью компьютерных программ

Создание схем, рисунков, таблиц, диаграмм и многих других способов графического отображения данных, задача не из лёгких. Многие учителя порой испытывают затруднение в создание на компьютере тех или иных изображений, порой даже не зная, что существуют множество программ, облегчающих создание схем и рисунков, необходимых для преподнесения ученикам материала курса физики. Ниже я привёл самые популярные и простые в использовании программы, с помощью которых учителя смогут делать схемы, рисунки, таблицы, диаграммы и многие другие иллюстрации.
Одна из самых известных программ для создания изображений, является программа Paint. Она есть на каждом компьютере, где установлена операционная система Windows 98/ME/2000/XP/Vista. Кроме того, эта программа одна из самых простых в использовании.
Недостатком этой программы является то, что она предназначена для создания и редактирования несложных рисунков.
Помимо Paint существует программа: «Геометрический планшет». Она имеет приблизительно с такие же возможности.


Рис. 102 программа Геометрический планшет
Для создания более сложных изображений существует программа CorelDraw. Она предназначена для создания векторной графики. Работа в ней требует более обширных знаний и приобретения специфических навыков. Но данная программа предлагает более широкий спектр возможностей работы с графическими изображениями.

Рис. 103 программа CorelDraw
Так же можно создавать схемы и рисунки в текстовом редакторе Microsoft WORD. Эта программа знакома практически всем людям, умеющим работать на компьютере. В этом редакторе имеется набор автофигур, которые позволяют создавать примитивные объекты. Но, т. к. Microsoft WORD специально не предназначен для построения изображений, то этот процесс является затруднительным и довольно продолжительным по времени.

Рис. 104 программа Microsoft WORD
Кроме программ для создания изображений, существуют программы для их редактирования.

 

 

Заключение

Итак, я проделал работу по проведению анализа рисунков из разных источников, также провёл анализ программ для построения схем и рисунков. Проделанная мною работа поможет учителям и преподавателям обращать внимание на рисунки, предлагаемые авторами учебников и устранять их, используя для этого программы, описанные в моей курсовой работе.
В дальнейшем можно расширить эту работу следующим образом: провести сравнительный анализ рисунков из других разделов физики, предложить свои схемы и рисунки.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1.                 Гомонова А.И. Физика. Примеры решения задач, теория. Справ. Пособие. – М.: ООО «Издательство АСТ-ЛТД», 1998. – 448 с.: ил
2.                 Единый государственный экзамен 2002: Контрольные измерительные материалы: Физика / Авт.-сост. В.А. Орлов, Н.К. Ханнанов; М-во образования РФ. – М.: Просвещение, 2003. – 222 с.
3.                 Единый государственный экзамен 2003: Контрольные измерительные материалы: Физика / Авт.-сост. В.А. Орлов, Н.К. Ханнанов; М-во образования РФ. – М.: Просвещение, 2004. – 240 с.
4.                 Единый государственный экзамен 2004: Контрольные измерительные материалы: Физика / Авт.-сост. В.А. Орлов, Н.К. Ханнанов; М-во образования РФ. – М.: Просвещение, 2005. – 231 с.
5.                 Касьянов В.А. Физика. 11 кл.: Учебн. для общеобразоват. учреждений – 3-е изд., дораб. – М.: Дрофа, 2003. – 416 с.: ил
6.                 Мякишев Г.Я. Физика: Учеб. Для 11 кл. общеобразоват. Учреждений / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев. – 11-е изд. – М.: Просвещение, 2003. – 336 с.
7.                 Перышкин А.В. Физика. 8 кл.: учеб. для общеобразоват. учреждений/ А.В. Перышкин. – 7-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2005. – 191 с.
8.                 Пурышева Н.С., Важеевская Н.Е. Физика. 7 кл.: Учеб. для общеобразоват. учеб. заведений. – М.: Дрофа, 2001. – 208 с.
9.                 Физика и астрономия: Учеб. для 9 кл. общеобразоват. учреждений / А.А. Пинский, В.Г. Разумовский, А.И. Бугаев и др.; Под ред. А.А. Пинского, В.Г. Разумовского. – М.: Просвещение, 1999. – 303 с.
10.            Черноуцан А.И. Физика. Задачи с ответами и решениями: учебное пособие / А.И. Черноуцан. – 5-е изд. – М.:КДУ, 2006. – 352 с., ил.