Виртуальное естествознание

Цель: Эта виртуальная лаборатория предназначена для использования на уроках естествознания по следующей теме: Виртуальный эксперимент  Виртуальная симуляция позволяет учащимся визуализировать процессы замораживания и таяния объекта. При моделировании было показано, что движение молекул и атомов ускоряется с повышением температуры, что позволяет переходить из твердого состояния в жидкость, а затем в газ. Вы можете контролировать изменение давления внутри контейнера, нагревая или охлаждая детали.  На рисунке ниже показаны функции, которые выполняет каждая кнопка. Ход работы: Шаг 1. В виртуальном моделировании представлены два разных раздела: states (случаи), phase changes (изменения фазы). Выберите раздел”phase changes ” – “изменения фазы”. В эксперименте вы будете работать над этим разделом. Шаг 2. В рабочей зоне вам предоставлен:  Шаг 3. Для удобства измените единицу измерения термометра с Кельвина на Цельсий. Шаг 4. У вас есть атом неона в твердом состоянии. Температура показывает -259℃, молекулы неподвижны. Шаг 5. Нагрейте контейнер. Следите за фазовым изменением неона с помощью панели-диаграммы, а также за давлением с помощью барометра.  Шаг 6. Дайте контейнеру остыть. Следите за фазовым изменением и давлением неона. Шаг 7. Добавьте детали в контейнер с помощью инструмента ввода. Вы заметите повышение температуры из-за увеличения давления внутри контейнера и смещение красной точки на панели-диаграмме. Шаг 8. Обновите рабочую область, нажав кнопку “Перезагрузить”. Шаг 9. Опустите крышку контейнера, удерживая левую кнопку мыши, пока она не коснется деталей. Наблюдайте за фазовым переходом, температурой и давлением. Шаг 10. Осторожно поднимите крышку контейнера. Следите за изменениями. Шаг 11. Обновите рабочую область, нажав кнопку “Перезагрузить”. Шаг 12. Повторите эти шаги 5-10 для других типов частиц и проведите различные эксперименты. Шаг 13. Сделайте выводы, основанные на результатах вашего опыта. Как температура и давление повлияли на фазовые переходы частиц? Как добавление частиц в контейнер повлияло на фазовое состояние частиц? Заключение В ходе работы этой виртуальной лаборатории учащиеся изучали поведение частиц в различных фазовых состояниях. Результаты эксперимента: Русские переводы английских терминов:

Цель: Эта виртуальная лаборатория предназначена для использования на уроках естествознания по следующей теме: Виртуальный эксперимент  Виртуальная симуляция позволяет учащимся визуализировать агрегатные состояния пласта. Нагревая или охлаждая частицы, можно контролировать их прохождение через твердую, жидкую и газовую фазы. На рисунке ниже показаны функции, которые выполняет каждая кнопка. Агрегатные состояния веществ газ жидкий жесткий объем хранится форма хранится расположение молекул молекулы расположены на некотором расстоянии друг от друга гравитационное притяжение между молекулами гравитационное притяжение между молекулами очень велико Ход работы: Шаг 1. В виртуальном моделировании представлены два разных раздела: states (случаи), phase changes (изменения фазы). Выберите раздел”состояния ” -случаи. В эксперименте вы будете работать над этим разделом. Шаг 2. В рабочей зоне вам предоставлены: Шаг 3. Для удобства измените единицу измерения термометра с Кельвина на Цельсий. Шаг 4. Нажмите кнопку “Твердое тело”, чтобы увидеть твердое состояние неона. Температура -259℃, молекулы неподвижны. Шаг 5. Нажмите кнопку “Жидкость”, чтобы увидеть жидкое состояние неона. Температура -246℃, молекулы начинают двигаться. Шаг 6. Нажмите кнопку “Газ”, чтобы увидеть газообразное состояние неона. Температура -217℃, молекулы двигаются беспорядочно. Шаг 7. Попробуйте охладить контейнер. Вы увидите, что неон переходит в жидкое состояние, а затем в твердое. Шаг 8. Нагрейте контейнер. С повышением температуры скорость движения частиц увеличивается, и неон переходит из твердого состояния в жидкое, а затем в газообразное. Шаг 9. Выберите в панели веществ “Молекула воды”. Нажмите кнопку “Твердое тело”. Температура -127℃, молекулы неподвижны. Обратите внимание: вода затвердевает при температуре ниже 0℃. Шаг 10. Нажмите кнопку “Жидкость”, чтобы увидеть жидкое состояние воды. Температура 13℃, молекулы начинают двигаться. Шаг 11. Нажмите кнопку “Газ”, чтобы увидеть газообразное состояние воды. Температура 156℃, молекулы двигаются беспорядочно с большой скоростью. Обратите внимание: вода закипает при 100℃, и ее молекулы переходят в газообразное состояние. Шаг 12. Охлаждайте и нагревайте контейнер, наблюдая за изменением состояния молекул воды. Шаг 13. Повторите описанные выше процессы для атома аргона. Шаг 14. Повторите описанные выше процессы для молекулы кислорода. Заключение В этом виртуальном эксперименте учащиеся изучали агрегатные состояния атомов и молекул. Было замечено, что в каждом состоянии расположение частиц разное. Убедились, что температура является основным фактором, определяющим агрегатное состояние вещества.  Русские переводы английских терминов:

Цель: Эта виртуальная лаборатория предназначена для использования на уроках естествознания по следующей теме: Виртуальный эксперимент  Виртуальная симуляция позволяет учащимся моделировать силы тяжести и упругости. Играя с одной или двумя системами “масса-пружина” и устанавливая связь между массой, постоянной пружиной и движением, он проводит различные эксперименты.  Сила – это величина, которая описывает влияние тел друг на друга. сила тяжести – это сила притяжения тел к Земле. Сила упругости – это сила, возникающая при деформации тела, которая противодействует этой деформации и стремится вернуть тело в его исходное состояние. На рисунке ниже показаны функции, которые выполняет каждая кнопка. Ход работы: Шаг 1. В виртуальном симуляторе представлены три разных раздела: stretch (растяжение), bounce (колебания), lab (лаборатория). Выберите ”Stretch ” – “растяжение”. В эксперименте вы будете работать над этим разделом.  Шаг 2. Описание элементов симулятора Шаг 3. Визуализация состояний пружин: Шаг 4. Повесьте гиры на пружины, удерживая левую кнопку мыши. Шаг 5. С помощью линейки отслеживайте изменения длины с помощью тире, чтобы увидеть естественную длину и положение равновесия.  Шаг 6. Измените толщину первой пружины с помощью кнопки установки устойчивости. Как изменение толщины пружины повлияло на её длину? Шаг 7. Измените толщину второй пружины с помощью кнопки установки устойчивости.Сравните длину второй пружины с первоначальной. Как изменение толщины пружины повлияло на её длину? Шаг 8. Повесьте на вторую пружину гиревой камень того же веса, что и на первой. Сравните длину пружин. Что изменилось? Шаг 9. Проведите различные эксперименты: Шаг 10. Сделайте выводы: Заключение Анализируя полученные данные, можно сделать вывод о том, что толщина пружины оказывает существенное влияние на её характеристики. Увеличение толщины пружины, как показали результаты, приводит к изменению её длины и, вероятно, увеличению её устойчивости. Также выявлено, что добавление гиревых камней на пружины приводит к дополнительному растяжению и изменению их характеристик. Русские переводы английских терминов:

Цель: Эта виртуальная лаборатория предназначена для использования на уроках естествознания по следующей теме: Виртуальный эксперимент Моделирование атомообразования позволяет учащимся гибко изучать, как изменение количества протонов, нейтронов и электронов влияет на элемент, заряд и массу сконструированного атома.  На рисунке ниже показаны функции, которые выполняет каждая кнопка. Характеристика частиц (заряд) В нормальных условиях атом электронейтрален, то есть не имеет заряда: в его ядре столько электронов, сколько протонов. Ядро атома положительно заряжено. Частицы Масса Заряд Примечание протон 1  +1 Число протонов равно порядковому номеру элемента нейтрон 1  0 Количество нейтронов определяется по формуле. Эту формулу вы узнаете на уроке химии. электрон 0  -1 Число электронов равно порядковому номеру элемента Ход работы: Шаг 1. Запустите симуляцию: вам будет предложено 3 различных режима: “Atom”, “Symbol” и “Game”. В этой работе вы будете использовать режим “Atom”.  Шаг 2. На экране представлен пустой каркас атомной модели и его атомные частицы (протон, нейтрон, электрон). Структура атома называется планетарной моделью. В центре атома находится атомное ядро, а вокруг ядра вращаются электроны. Электроны постоянно находятся в движении по определенным орбитам. Атомное ядро состоит из протонов и нейтронов. Эти частицы неподвижны в ядре. Шаг 3. Вы можете переместить частицы в атомную модель, удерживая левую кнопку мыши. Поместите протон в центр атома. На экране сразу же появится название элемента. Справа вы можете увидеть символ элемента, образованного в периодической таблице. Шаг 4. В нижнем разделе показаны заряд и массовое число элемента. Заряд элемента зависит от протонов и электронов, а массовое число – от протонов и нейтронов. Шаг 5. Вы можете указать или скрыть имя элемента, установив флажок в разделе “Show”. Две другие кнопки, которые вам сейчас не нужны, будут изучены в старших классах. Эти кнопки показывают, является ли нейтральный атом или ион, стабильным или нестабильным. Шаг 6. Атом водорода состоит из 1 протона и 1 электрона. Поэтому расположите электрон на орбите. Заряд элемента изменится на “0”. Атом водорода готов. Шаг 7. Вы можете представлять электроны как на орбиталях, так и в виде электронного облака. Шаг 8. Следующий элемент в таблице – гелий. Он состоит из 2 протонов, 2 нейтронов и 2 электронов. Добавьте один протон к ядру атома. Количество протонов определяет положение элемента в периодической таблице, поэтому, добавляя протоны, вы перемещаетесь по ней. Шаг 9. Поместите два нейтрона рядом с протоном в ядре атома. Шаг 10. Расположите два электрона на орбите. Атом гелия готов. Заряд элемента равен “0”, а массовое число – “4”. Шаг 11. Следующий элемент – литий. Он состоит из 3 протонов, 4 нейтронов и 3 электронов. Создайте элемент. Шаг 12. Положение элемента в периодической таблице Менделеева определяется количеством протонов. Количество электронов в нейтральном атоме равно количеству протонов. Массовое число зависит от протонов и нейтронов. Хотя теперь вы можете правильно установить количество протонов и электронов, для вычисления количества нейтронов вам потребуется формула, изучаемая в старших классах. Таким образом, вы можете найти количество частиц в других элементах, посмотрев их в интернете. Ниже приведено количество частиц в 10 элементах, расположенных после лития. Элемент протон электрон нейтрон Бериллий 4 4 5 Бор 5 5 6 Углерод 6 6 6 Азот 7 7 7 Кислород 8 8 8 Фтор 9 9 10 Неон 10 10 10 Натрий 11 11 12 Магний 12 12 12 Алюминий 13 13 14 Заключение С помощью виртуального моделирования учащиеся познакомились со структурой атома. Было показано, что химические вещества находятся в определенной последовательности в периодической таблице Менделеева в соответствии со свойствами каждого элемента. Русские переводы английских терминов:

Цель: Эта виртуальная лаборатория предназначена для использования на уроках естествознания по следующей теме: Виртуальный эксперимент Моделирование структуры молекул позволяет учащимся создавать молекулы из атомов, знать их молекулярные формулы и химические названия и видеть их структуры в 3D. На рисунке ниже показаны функции, которые выполняет каждая кнопка. Ход работы: Шаг 1. Запустите симуляцию: вам будет предложено 3 различных режима: “Single”, “Multiple” и “Playground”. В этой работе вы научитесь создавать простые молекулы. Для этого выберите режим “Single”. Шаг 2. На экране отображается область для накопления молекул. Вы собираете молекулы из атомов. Вам дано: Шаг 3. Начните строить молекулу воды –“H2O”. H2O указывает, что атом водорода -2 шт (“2” рядом с H), атом кислорода -1 шт. Корзины содержат атомы, необходимые для создания молекулы. Шаг 4. Поместите один атом кислорода и два атома водорода в рабочую область. Атомы должны соединиться, чтобы правильно сформировать молекулу. Соедините атомы вместе, пока приведенная формула не соответствует значению “H2O”. Обратите внимание: в разделе “Your molecules” ячейка окрашена в синий цвет, если атомы связаны правильно. Шаг 5. Поместите готовую молекулу воды “H2O” в нужное поле в разделе “Your molecules”. Шаг 6. Нажмите 3D, чтобы увидеть 3D-модель молекулы воды. Шаг 7. Перейдите к следующему набору, чтобы создать следующую молекулу. Для этого используйте стрелку. Шаг 8. В разделе “Your molecules” представлена следующая “O2” -молекула кислорода. Шаг 9. Молекула “О2” состоит из 2 атомов кислорода. Поэтому извлеките 2 атома кислорода в рабочую область и соедините их.  Шаг 10.  Поместите готовую молекулу кислорода “O2” в желаемое поле в разделе “Your molecules”. Шаг 11. Нажмите 3D, чтобы увидеть 3D-модель молекулы воды. Шаг 12. Завершите задачу полностью, собрав все молекулы, повторяя эту последовательность шагов. Нажмите “Next collection”, чтобы собрать следующую коллекцию молекул. Шаг 13. Сделайте вывод: В чем разница между молекулой и атомом? Как формируется молекула? Какая из составляющих молекул относится к простой, а какая к сложной? Заключение Создавая эту виртуальную работу, учащиеся поняли, что молекулы состоят из атомов. Визуализировал структуру молекул. Атомы, соединяясь друг с другом самым разнообразным образом, исправляли огромное количество различных веществ.  Русские переводы английских терминов:

Цель: Данная виртуальная лаборатория предназначена для использования в 6-ых классах на уроках. Виртуальный эксперимент В симуляции гравитационного притяжения учащиеся наблюдают за гравитационным притяжением, которое два объекта оказывают друг на друга, и изменяют свойства масс, чтобы увидеть их влияние на гравитационное притяжение. Все предметы во Вселенной притягиваются друг к другу, как будто между ними есть невидимые магниты. Чем больше предмет, тем сильнее он притягивает. Это называется законом всемирного тяготения. Именно он держит нас на земле и не дает нам улететь в космос. На рисунке ниже показаны функции, которые выполняет каждая кнопка. Ход работы: Шаг 1. Когда открывается симуляция, вы увидите: Шаг 2. Для удобства переключите силу с десятичного вида на стандартный. Значение силы равно 1,67 * 10-17 н. Вы увидите, что две формы тела имеют два разных размера. Нажав кнопку постоянного размера, вы можете сделать оба тела одинаковыми по размеру, не меняя веса. Шаг 3. Увеличьте расстояние между телами. Вы можете изменить расстояние между 0-10 м. Наблюдайте за гравитацией. Шаг 4. Уменьшите расстояние между телами. Наблюдайте за гравитацией. Шаг 5. Измените массу первого тела. Вы можете варьировать массу тела от 10 до 1000 кг. Наблюдайте за гравитацией. Шаг 6. Измените массу второго тела. Вы можете варьировать массу тела от 10 до 1000 кг. Наблюдайте за гравитацией. Шаг 7. Делайте выводы. Как изменилась сила тяжести во время изменения расстояния между телами и во время изменения массы тел? Заключение В виртуальной работе было показано, что согласно закону гравитации, чем больше масса объекта, тем больше притяжение и чем меньше расстояние, тем сильнее притяжение. Русские переводы терминов на английском языке:

Цель: Данная виртуальная лаборатория предназначена для использования в 5-ых классах на уроках. Виртуальный эксперимент В симуляции гравитационного притяжения учащиеся наблюдают за гравитационным притяжением, которое два объекта оказывают друг на друга, и изменяют свойства масс, чтобы увидеть их влияние на гравитационное притяжение. Закон притяжения говорит, что все предметы во Вселенной притягиваются друг к другу. Чем больше масса предмета, тем сильнее его притяжение. На рисунке ниже показаны функции, которые выполняет каждая кнопка. Ход работы: Шаг 1. Когда открывается симуляция, вы увидите: Шаг 2. Вы увидите, что две формы тела имеют два разных размера. Нажав кнопку постоянного размера, вы можете сделать оба тела одинаковыми по размеру, не меняя веса. Шаг 3. Увеличьте расстояние между телами. Наблюдайте за гравитацией. Шаг 4. Уменьшите расстояние между телами. Наблюдайте за гравитацией. Шаг 5. Измените массу первого тела. Наблюдайте за гравитацией. Шаг 6. Измените массу второго тела. Наблюдайте за гравитацией. Шаг 7. Делайте выводы. Как изменилась сила тяжести во время изменения расстояния между телами и во время изменения массы тел? Заключение Во время моделирования вы наблюдали гравитационное взаимодействие между двумя телами. Показана зависимость силы тяжести от массы и расстояния между телами. Русские переводы терминов на английском языке:

Цель: Виртуальный эксперимент  В виртуальном моделировании вы будете работать с блоками из различных материалов, включая специальные материалы, чтобы исследовать плотность. Плотность-это свойство, которое показывает, насколько тяжелый или легкий объект по сравнению с его объемом. Если вещество имеет высокую плотность, оно тяжелое, а если оно маленькое, то легкое. На рисунках ниже показаны функции, которые выполняет каждая кнопка. Ход работы: Часть 1. Введение. Плотность вещества В виртуальной симуляции представлены три разных раздела: введение, сравнение, загадка. Откройте раздел “введение”. Шаг 1. Когда симуляция включена: Плотность воды равна 1 кг/л. Поскольку плотность дерева меньше, чем у воды, вы увидите, что оно частично погружено в воду, а не погружено в воду. Шаг 2. Попробуйте изменить вес или размер дерева. Вы заметите, что они увеличиваются и уменьшаются прямо пропорционально друг другу.  Шаг 3. Вытащите дерево из воды. Вы увидите, что объем воды составляет 100 л. То есть, когда в воде находится какой-либо материал, объем контейнера равен сумме объема вещества и воды.  Шаг 4. Замените следующий тип материала алюминием. Его плотность равна 2,70 кг/л. Тонет в воде из-за большей плотности, чем в воде.  Шаг 5. Попробуйте изучить плотность и погружение объекта, выбрав другие предметы. (Если вы выбираете материал на заказ, вы можете сами предоставить данные по объему и массе). Шаг 6. Переключитесь с кнопки “поставить один блок”, расположенной на правом краю контейнера, на кнопку “поставить два блока”.  Шаг 7. Поместите два предмета в контейнер. Один – пенополистирол (плотность 0,15 кг/л), другой – кирпич (плотность 2 кг/л). Отсюда вы можете ясно видеть, что уровни утопления различаются из-за разной плотности вещества. Шаг 8. Если вы сочтете это необходимым, вы можете провести несколько видов практики, выбрав другие материалы. (Если вы выбираете материал на заказ, вы можете сами предоставить данные по объему и массе). Часть 2. Сравнение Откройте раздел “сравнение” в виртуальной симуляции. Шаг 9. Перейдите к разделу “сравнение” из раздела “введение”.  Шаг 10. В разделе “блоки” выбран пункт “одинаковая масса”. Следовательно, независимо от того, какая у вас плотность и объем данных материалов, они имеют одинаковый вес (5 кг).  Шаг 11. Поместите материалы в воду. Вы заметите, что каждый материал погружается в воду на разных уровнях в зависимости от плотности. Кроме того, можно сделать вывод, что когда тела имеют одинаковый вес, чем больше объем, тем меньше плотность. Шаг 12. В разделе “блоки” выберите пункт “одинаковый объем”. Независимо от плотности и веса материалов, которые у вас есть, объемы одинаковы (5 л).  Шаг 13. Поместите материалы в воду. Сравните их между собой. Шаг 14. В разделе блоки выберите пункт “с одинаковой плотностью”. Независимо от того, какой у вас объем и вес предоставленных материалов, плотность одинакова (0,5 кг/л).  Шаг 15. Поместите материалы в воду. Сравните их между собой. Попробуйте повлиять на уровень утопления, увеличив или уменьшив плотность. Шаг 16. Вспомните свой опыт и сделайте выводы.  Заключение Выполняя виртуальную работу, учащиеся познакомились с понятием плотности и изучили взаимосвязь объема и веса с плотностью. Русские переводы терминов на английском языке:

Цель: Виртуальный эксперимент  В виртуальном симуляции моделирование давления позволяет учащимся исследовать давление под водой и над ней, а также изменения плотности жидкости, гравитации, форм и объема контейнера. Вы будете работать со второй и третьей частями симуляции. На рисунке ниже показаны функции, которые выполняет каждая кнопка. Ход работы: Часть 1. Взаимосвязь количества воды и давления Шаг 1. После включения симуляции откройте второй раздел. При включении: Шаг 2. Измерьте давление обеих частей контейнера барометром. Вы увидите, что их давление на одной глубине равно друг другу. Шаг 3. Выключите атмосферное давление и снова измерьте давление. Шаг 4. Переключите от метрической  в атмосферные единицы измерения. Измерьте давление для состояний, в которых атмосферное давление выключено и включено. Шаг 5. Слейте часть воды через кран, расположенный в нижней части контейнера. Объем воды уменьшился на одинаковое количество в обеих емкостях. Измерьте давление. Выберите единицу измерения самостоятельно.  Шаг 6. Наполните емкость водой. Измерьте давление в каждой части контейнеров.  Шаг 7. Вы можете измерять давления и проводить различные эксперименты, изменяя гравитационное притяжение, типы жидкостей по своему усмотрению.  Часть 2. Изменение давления под действием силы тяжести Шаг 8. Измерьте давление в каждой части контейнеров с водой с помощью барометра. Шаг 9. Поместите 250 кг гиревого камня в контейнер. Следите за изменением давления, не перемещая барометр из положения стоя. Следите за уровнем воды.  Шаг 10. Положите еще 250 кг и 500 кг гиревых камней. Следите за изменением давления.  Шаг 11. Возьмите гиревой камень, который находится наверху. Следите за изменениями в контейнере.  Шаг 12. Вы можете попробовать измерить и поэкспериментировать с давлением, изменив гравитационное притяжение, типы жидкостей, дополнительные параметры, если это необходимо. Шаг 13. Делайте выводы, глядя на проделанный опыт. Как изменение единиц измерения влияет на показания давления? Как влияет добавление груза на давление в разных частях контейнера? Заключение В этой виртуальной лаборатории вы изучили взаимосвязь между давлением, количеством воды и силой тяжести. Вы: Русские переводы терминов на английском языке:

Цель: Виртуальный эксперимент  В виртуальном симуляции моделирование давления позволяет учащимся исследовать давление под водой и над ней, а также изменения плотности жидкости, силы тяжести, объема контейнера. На рисунке ниже показаны функции, которые выполняет каждая кнопка. Ход работы: Часть 1: Взаимосвязь между количеством воды и давлением Шаг 1. При включении симуляции: Шаг 2. Измерьте давление в каждой части контейнера с водой с помощью барометра.  Шаг 3. Слейте часть воды через кран, расположенный в нижней части контейнера. Измерьте давление.  Шаг 4. Наполните емкость водой. Измерьте давление в каждой части контейнера. Сравните полученные значения с результатами шага 2 и 3. Часть 2: Измерение давления путем изменения параметров Шаг 5. Отключите атмосферное давление и снова измерьте давление. Шаг 6. Измерьте давление, переключая единицу измерения от метрической к атмосферной. Шаг 7. Включите атмосферное давление и попробуйте измерить его, используя атмосферную единицу измерения. Шаг 8. Перенесите гравитацию с Земли на Марс. Измените давление на метрическую единицу измерения и измерьте.  Шаг 9. Перенесите гравитацию с Марса на Юпитер. Измерьте давление.  Часть 3: Измерение давления для бензина и меда  Шаг 10. Замените тип жидкости в симуляции с воды на бензин. Измерьте давление.  Шаг 11. Повторите шаги 3-10, меняя параметры симуляции. Шаг 12. Замените тип жидкости с бензина на мед. Измерьте давление.  Шаг 13. Повторите шаги 3-10, меняя параметры симуляции. Шаг 14. Сделайте выводы о влиянии количества воды, гравитации и типа жидкости на давление, основываясь на результатах симуляции. Заключение В симуляции было описано, что увеличение объема жидкости и увеличение давления прямо пропорциональны, а влияние гравитации континентов на давление. Русские переводы терминов на английском языке: