Фізичні основи роботи комп’ютера

Міністерство освіти і науки України

Донецький національний університет

Фізичний факультет

Кафедра загальної фізики і дидактики фізики

До захисту допустити

Зав. кафедрою ЗФ та ДФ

К.ф.-м. н., доц. В.Ф. Русаков

«___»______________2009 р.

МАГІСТЕРСЬКА РОБОТА

на тему: «ФІЗИЧНІ ОСНОВИ РОБОТИ КОМП’ЮТЕРА »

Студента 5 курсу

кафедри загальної фізики і

дидактики фізики

Р.М. Філіпова

Науковий керівник:

к. пед. н., доц.

І.М. Пустинникова

2009

ЗМІСТ

ВСТУП.. 5

1 ФОРМИ ПОЗАУРОЧНОЇ РОБОТИ.. 7

1.1 Мета організації позаурочної роботи. 7

1.2 Можливості здійснення міжпредметних зв'язків в позакласній роботі з фізики 9

1.3 Розвиток пізнавальних інтересів учнів. 10

1.4 Вечори з фізики. 12

1.5 Засоби пропаганди фізики. 13

1.6 Роль науково-популярної літератури у формуванні пізнавальних інтересів школярів 14

1.7 Організація факультативних занять. 15

1.8 Форми проведення факультативних занять. 18

1.9 Семінарські заняття. 20

1.10 Гуртки. 23

2 ЕЛЕМЕНТИ НАВЧАЛЬНОГО ПОСІБНИКА.. 25

2.1 Дисплеї 26

2.1.1 Дисплей електронно-променевий. 26

2.1.2 Дисплей плоский. 27

2.2 Процесори. 29

2.2.1 Техпроцес. 30

2.2.2 Розмір КЕШа. 31

2.2.3 Тактова частота. 32

2.2.4 Два ядра і Hyper-Threading. 33

2.2.5 NX/XD-BIT. Набори інструкцій. 34

2.2.6 Вибір процесора. 35

2.3 Флеш-пам’ять. 37

2.3.1 Що таке flash-пам'ять?. 38

2.3.2 ROM.. 40

2.3.3 NVRWM: EPROM.. 41

2.3.4 Організація flash-пам'яті 44

2.3.5 Загальний принцип роботи елемента флеш-пам’яті 44

2.3.6 Багаторівневі елементи (MLC – Multi Level Cell) 48

2.4 Магнітний запис інформації 50

2.4.1 4,4 Мегабайта вагою в тонну. 50

2.4.2 Механіка HDD.. 52

2.4.3 Електроніка HDD.. 55

2.4.4 Різноманітність видів HDD.. 56

2.4.5 Гучні імена виробників HDD.. 58

2.4.6 Перпендикулярні перспективи запису. 59

2.4.7 SSD проти HDD.. 59

2.4.8 Перпендикулярний Hitachi 60

2.5 Прилади, в яких використовується лазер. 61

2.5.1 Мирний лазер. 61

2.5.2 Як все починалося. 62

2.5.3 Історія невидимки. 63

2.5.4 Компакт-диск. 65

2.5.5 Усередині оптичного привода. 67

2.5.6 Вибираємо привод. 70

2.5.7 Майбутнє сьогодні 71

2.5.8 Оптичний принцип запису та зчитування інформації 72

2.5.9 CD і DVD-ROM.. 72

2.5.10 Технологія Blu-Ray – наступник DVD.. 74

2.5.11 Вік голографії 81

2.5.12 Фізичний принцип роботи лазерного принтера. 82

2.5.13 Стисла історія розвитку лазерного принтера. 82

2.5.14 Формування зображення. 83

2.5.15 Принцип дії 83

2.5.16 Кольоровий друк. 86

2.5.17 Основні характеристики лазерних принтерів. 87

2.5.18 Фізичні процеси, що відбуваються при роботі копіювального апарату та лазерного принтера. 88

2.5.19 Технологія виготовлення фоторецепторів. 90

2.5.20 Зарядка. 90

2.5.21 Види коротронів. 91

2.5.22 Формування зображення. 91

2.5.23 Експонування. 92

2.5.24 Прояв. 93

2.5.25 Перенесення. 95

2.5.26 Відділення. 96

2.5.27 Закріплення. 96

2.5.28 Очищення. 97

2.5.29 Фотобарабан. 100

2.5.30 Лазер. 100

2.5.31 Напівпровідникові лазери. 105

3 РЕКОМЕНДАЦІЇ В ЯКИХ КЛАСАХ ТА ПРИ ВИВЧЕНІ ЯКИХ РОЗДІЛІВ ФІЗИКИ МОЖНА ВИКОРИСТОВУВАТИ ПІДІБРАНИЙ МАТЕРІАЛ.. 106

ВИСНОВКИ.. 109

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ.. 110

Додаток А.. 111

Додаток Б. 125

ВСТУП

Одним з факторів мотивації навчання дитини у школі є інтерес. Викладаючи за програмою матеріал з фізики, вчитель повинен пояснювати практичну та пізнавально-розвиваючу сторону цього предмета на уроках, проте він не завжди має на це час. Зараз спостерігається тенденція зменшення годин викладання фізики у школі при зростанні об’єму матеріалу, який учень повинен засвоїти. Вирішенням даної проблеми може стати позаурочна робота з учнями. Саме на позаурочних заняттях можна показати дітям, що така наука як фізика має не тільки теоретичну, а ще й прикладну (практичну) область вивчення. Головна мета вчителя – чітко з’ясувати для себе, що ж саме може викликати у учнів інтерес до фізики, чим їх можна зацікавити.

В епоху всесвітньої комп’ютеризації, персональний комп’ютер є одним з найбільших інтересів сучасних учнів. Зважаючи на це, можна використати на факультативах з фізики науково-популярний матеріал щодо принципу роботи окремих частин цього складного приладу, та пояснити їх роботу за допомогою фізики.

Об’єкт дослідження: позакласні заняття з фізики в школі.

Предмет дослідження: фізичні явища та процеси, які відбуваються при роботі окремих пристроїв комп’ютера.

Мета дослідження: мотивація учнів до вивчення фізики, розширення світогляду учнів з сучасних технологій, електронно-обчислювальної техніки шляхом позакласних занять.

Гіпотеза: з’ясування сутності фізичних явищ, які ми спостерігаємо у сучасних технологіях електронно-обчислювальної техніки, сприяє підвищенню інтересу учнів до фізики.

Для досягнення цієї мети і підтвердження гіпотези в процесі дослідження розв’язувались такі задачі:

1. Був проведений аналіз дидактичної, наукової літератури за методикою проведення позаурочних видів роботи.

2. Підібрано матеріал про сучасні технології, який можна використовувати на позаурочних заняттях з фізики.

3. Розроблені елементи методичного посібника для позаурочних курсів з фізики, який містить цікаві матеріали про сучасні комп’ютерні технології.

Аналіз літератури та бесіди з вчителями показали, що в школах такого матеріалу не дають, за винятком ввідного уроку з інформатики, але цього зовсім не достатньо. Тому цей матеріал можна реалізувати на позаурочних заняттях з фізики. Більш того, цей матеріал є суміжним з окремими темами, з нової шкільної програми, такими як: «Рідкі кристали та їх властивості», «Власна і домішкова провідність напівпровідників», «Застосування напівпровідникових приладів», «Магнітний запис інформації», «Люмінесценція», «Квантові генератори та їх застосування» і тощо.