Реферат: Конспект урока по Информатике и икт в 9 классе Тема: «Построение и исследование физических моделей»

Конспект урока


по Информатике и ИКТ

в 9 классе


Тема:


«Построение и исследование физических моделей»


Тема урока: Построение и исследование физических моделей.


Цели урока:


Общеобразовательные:

формирование умения исследования физических моделей графическим

методом и методом Подбор параметра;

Ознакомление со способами представления моделирования и формализации;

умение описывать окружающую действительность с помощью

различных информационных объектов;

Развитие умений строить информационные модели различных объектов.

Воспитывающие:

Продолжение формирования и развития информационного видения окружающего мира;

формирование эмоционально-ценностного отношения к результатам

интеллектуального труда.

Развивающие:

овладение основными логическими приемами работы с базовыми

понятиями информатики;

овладение навыками представления объектов окружающей действительности.

Практические:

Умение применять полученные знания, используя программу Microsoft Excel.


^ Тип урока: урок – исследование.


Оборудование и ПО:


Технические: ПК, мультимедийный проектор

Программные: Microsoft Excel, Microsoft Power Point


^ Этапы урока:


а) организационный момент (1,5 мин)

б) актуализация знаний (10 мин)


в) объяснение нового материала (20 мин)

г) закрепление знаний (10 мин)

д) подведение итогов (3 мин)

е) домашнее задание (0,5 мин)


^ Ход урока:


а) организационный момент


Здравствуйте, ребята. Садитесь, пожалуйста.

Тема нашего урока «Построение и исследование физических моделей».

Сегодня, вы узнаете, как можно исследовать физические модели двумя методами: графическим методом и методом Подбор параметра с помощью Microsoft Excel.


б) актуализация знаний


1. Какие бывают модели? Приведите примеры материальных

и информационных моделей.

2. Что такое формализация? Приведите примеры

формальных моделей.

3. Какие вы можете назвать примеры моделирования

в различных областях деятельности?

4. Может ли объект иметь несколько моделей? Если да,

то приведите примеры.

5. Могут ли разные объекты описываться одной и той же

моделью? Если да, то приведите примеры.

6. Каковы основные этапы разработки и исследования моделей на компьютере?

7. Какие программные средства обычно используются для

создания компьютерных моделей?


в) объяснение нового материала


Построение формальной модели движения тела, брошенного под углом к горизонту.


Задача: в процессе тренировок теннисистов используются автоматы по бросанию мячика в определенно место площадки. Необходимо задать автомату необходимую скорость и угол бросания мячика для попадания в мишень определенного размера, находящуюся на известном расстоянии.


^ Качественная описательная модель.


Из условия задачи можно сформулировать следующие основные предположения:

-мячик мал по сравнению с Землей, поэтому его можно считать материальной точкой;

-изменение высоты мячика мало, поэтому ускорение свободного падения можно считать постоянной величиной g = 9,8 м/с , следовательно, движение по оси OУ можно считать равноускоренным;

-скорость бросания мячика мала, поэтому сопротивлением воздуха можно пренебречь, следовательно, движение по оси OХ можно считать равномерным.


^ Формальная модель


Для формализации модели обозначим величины:

-начальную скорость мячика – v0;

-угол бросания мячика - α ;

-высоту стенки - h;

-расстояние до стенки -s.

Используем известные из курса физики формулы равномерного и равноускоренного движения для определения координат мячика. Дальность x и высоту y при заданной начальной скорости v0 и угле бросания α для любого момента времени t можно вычислить по следующим формулам:

x= v0 * cos α * t, y= v0*sin α * t - g * t2 / 2

Чтобы определить, попадет ли мячик в стенку, необходимо вычислить его координату у в момент времени, когда он будет находиться на расстоянии s. Из первой формулы выражаем время, которое понадобится мячику, чтобы преодолеть расстояние s: t = s / (v0*cos α).

Подставляем это значение времени t в формулу для вычисления координаты y. Получаем t - высоту мячика над землей на расстоянии s:

l = s * tg α-g * s2 / (2* v02* cos2 α).

Формализуем теперь условие попадания мячика в мишень. Попадание произойдет, если значение высоты мячика l будет удовлетворять условию в форме неравенства: 0 l h.Если l < 0, то это обозначает «недолет». А если l > h , то это означает «перелет».


1.Для ввода начальной скорости будем использовать ячейку В1,

а для ввода угла – ячейку В2.

2. Введем в ячейки А5:А18 значения времени с интервалом 0,2 с.

3. В ячейки В5 и С5 введем формулы:

=$B$1*COS(РАДИАНЫ($B$2))*A5

=$B$1*SIN(РАДИАНЫ($B$2))*A5-4,9*A5*A5

4. Скопируем формулы в ячейки В6:В18 и С6:С18 соответственно.

Визуализируем модель, построив график зависимости

координаты у от координаты х (траекторию движения тела).

5. Построить диаграмму типа График, в которой используется

в качестве категории диапазон ячеек С5:С18.


Исследуем модель и определим с заданной точностью 0,10 диапазон изменений угла, который обеспечивает попадание в мишень, находящуюся на расстоянии 30 м и имеющую высоту 1 м, при заданной начальной скорости 18 м/с. Воспользуемся

для этого методом ^ Подбор параметра.

6.Установить для ячеек точность один знак после запятой.

7.Внести в ячейки В21, В22 и В23 значения расстояния до мишени = 30м, начальной скорости =18 м/с и угла = 35 ,

а в ячейку В25 – формулу для вычисления высоты мячика над

поверхностью для заданных начальных условий:

=$B$21*TAN(РАДИАНЫ(В23)) – (9,81*В21^2)/(2*B22^2*COS(РАДИАНЫ(В23))^2)

Для заданных начальных условий определим углы, которые обеспечивают попадание в мишень на высотах 0 и 1 м.

8. Выделить ячейки В25 и ввести команду (Сервис-Подбор параметра). На появившейся диалоговой панели ввести в поле Значение: наименьшую высоту попадания в мишень (0). В поле Изменяя ячейки: ввести адрес ячейки, содержащей значение угла (в данном случае $B$23).

9. В ячейке В23 появится значение 32,6. Повторить процедуру подбора параметра для максимальной высоты попадания в мишень – в ячейке В23 получится число 36,1.


Таким образом, исследование компьютерной модели в электронных таблицах показало, что существует диапазон значений угла бросания от 32,6 до 36,1 , который обеспечивает попадание в мишень высотой 1 м, находящуюся на расстоянии 30 м, мячиком, брошенным со скоростью 18 м/с.


г) закрепление знаний


Задача:

Тело брошено вертикально вверх с некоторой высоты. Определить через какое количество времени тело упадет на поверхность земли.


(построение и исследование физической модели проводится учащимися самостоятельно).

По завершению учащиеся демонстрируют полученные результаты.


^ Качественная описательная модель.


Если начальная скорость бросания тела v0 существенно меньше первой космической скорости и высота бросания h , существенно меньше радиуса Земли, можно использовать модель, рассмотренную ранее.


^ Формализованная модель.


Движение по вертикали – равноускоренное, поэтому изменение координаты у в зависимости от времени описывается с помощью формулы:


y = h0 + v0 * t – g * t2 / 2


1.Ввести начальные значения высоты h0 и скорости v0

в ячейки В1 и В2 соответственно.

2. Создадим таблицу значений зависимости координаты от

времени. Введем в ячейки А5:А18 значения моментов времени t

(в секундах) от 0 до 2,6 с шагом 0,2 с.

3. В ячейки В5 введем формулу уравнения движения:

=$B$2+$B$3*A5-4,9*A5^2, в которой использованы абсолютные

ссылки на ячейки, содержащие начальные условия.

4. Скопируем формулы в ячейки В6:В18.

5. Построить диаграмму типа График, в которой используется

в качестве категории диапазон ячеек В5:В18.

Точка пересечения графика с осью t соответствует времени

падения тела (примерно 2,4с).


д) подведение итогов урока:


Итак, ребята, сегодня вы научились исследовать физические модели двумя методами средствами Microsoft Excel. Такое же исследование можно провести, используя язык Visual Basic.

(работы учащихся оцениваются по пятибалльной шкале).


е) домашнее задание:


п.3.6., упр.3.11. (учебник Информатика 9 класс, Н.Д.Угринович)