Конспект урока информатики на тему "Исследование физической модели"
план-конспект урока по информатике и икт (11 класс)

Конспект урока на тему

«Исследование физической модели»

Раздел программы: Формализация и моделирование.

Тип урока: урок-практикум, изучения нового материала.

Вид урока: комбинированный.

Оборудование:

1. На столе - модели: кукла, фрукты, глобус, формула, таблица, диаграмма.
2. Презентация к уроку.
3. Пакет Microsoft Office (приложение MS Excel).
4. Звуковоспроизводящая аппаратура.

Цели урока:

1. Создание условий усвоения учащимися особенностей и способов построения и исследования физической модели средствами ИКТ,
2. Формирование умений и навыков, носящих в современных условиях общенаучный и обще интеллектуальный характер, формирование целостного и образного подхода к анализу окружающего мира, развитие ассоциативного и операционного мышления, развитие критического мышления обучающихся.
3. Воспитание потребности в совершенствовании, понимания важности познания мира путём моделирования.

 План урока:

1. Организационный момент:
2. Мотивационное начало урока.
3. Фронтальная беседа для проверки уровня подготовки учащихся к усвоению материала урока.
4. Изучение нового материала.
5. Практическая работа.
6. Рефлексия.
7. Итоги урока.

Ход урока

I. Организационный момент:

Здравствуйте, ребята! Добрый день уважаемые гости!

II. Мотивационное начало урока.

1 слайд. В душе и жизни у каждого из нас всегда звучит своя мелодия. В моей душе живет именно эта музыка – спокойная, романтическая, с лёгкой таинственностью.

2 слайд. Каждый из вас, слушая определённое музыкальное произведение, замечал, что в сознании невольно рождаются различные образы.

3 слайд. Но, не только слушая музыку, можно что-то представлять. При выполнении человеком какого- либо действия ему обычно предшествует возникновение в сознании модели будущего поведения.

4 слайд. Собирается ли он строить дом или решать задачу, переходит улицу или отправляется в поход - он непременно представляет себе это в уме.

Т.е. часто, не замечая того, каждый из нас моделирует свои действия.

III. Фронтальная беседа для проверки уровня подготовки учащихся к усвоению материала урока.

Ребята у меня на столе лежат предметы: как вы думаете, что их объединяет?

(каждый предмет повторяет какой-то объект реального мира)

-скажите, моделью какого реального объекта, явления или процесса являются данные предметы?

Например, глобус, кукла, расписание занятий - ?

(земли, человека, моделирование учебного процесса)

Итак, давайте вспомним, что же такое Модель-?  

Обратите внимание на экране представлено научное определение понятия Модель.

Слайд 1.

(создается человеком в процессе познания окружающего мира и отражает существенные особенности изучаемого объекта, явления или процесса).

Объектов моделирования, огромное количество: для того, чтобы ориентироваться в многообразии моделей необходимо их классифицировать, то есть каким-то образом их упорядочить, систематизировать. (прием кластер)

И для этого мы сейчас создадим схему. В центре будет располагаться ключевое слово МОДЕЛЬ.

Слайд 2 (постепенно)

Как по способу представления классифицируются модели? Материальные и информационные.

Попробуйте сформулировать определения данным понятиям.

Материальные - воспроизводят геометрические и физические свойства объекта и всегда имеют реальное воплощение (игрушки, чучела птиц, глобус, макеты, муляжи)

Информационные - нельзя потрогать, так как не имеют материальной основы, а строятся только на информации (мысленные образы, рисунки, тексты, графики, чертежи,

формулы).

(использовался прием «Толстые и тонкие вопросы»)

И наконец. Модели, которые расположены на столе распределите на 2 группы по способу представления (материальные и информационные).

Информационные модели в свою очередь делятся еще на два вида: образные, можете привести примеры? (рисунки, фотографии и т.д.) и знаковые, какие знаковые модели вы знаете? (программы на ЯП, таблица Менделеева, мат.формулы и т.д.).

Иногда при построении знаковых информационных моделей используются одновременно несколько различных языков. Примерами таких моделей могут служить графики, диаграммы и пр. во всех этих моделях используются одновременно как язык графических элементов, так и символьный язык.

Разные науки исследуют объекты и процессы под разными углами зрения и строят различные типы моделей.

А как называется процесс создания модели? (моделирование).

Обратите внимание на экране представлено научное определение понятия Моделирование. Слайд 3.

Какие вы можете назвать предметы из школьного курса, где рассматривается моделирование объектов, процессов, явлений? (ХИМИЯ, ФИЗИКА, МАТЕМАТИКА)

Сегодня на уроке мы с вами рассмотрим моделирование, при изучении физики, а конкретно построим и исследуем модель движения тела, брошенного под углом к горизонту.

Ребята может быть, вы мне поможете сформулировать тему нашего сегодняшнего урока.

Т.е. сначала мы будем строить физическую модель, а затем ее исследовать.

Слайд 4.

Тема урока: Исследование физической модели.

IV. Изучение нового материала.

Ребята кто-нибудь из вас хотя бы раз в жизни играл в теннис?

Но по телевизору, я думаю, каждый видел.

Рассмотрим пример.

Слайд 5.

Вы знаете что, в процессе тренировок профессиональных спортсменов  используются пушки по бросанию мячика в определенное  место площадки. При этом, необходимо задать автомату такую скорость и угол бросания мячика, чтобы он  попал в мишень определенного размера, находящуюся на известном расстоянии.

Слайд 6.

Посмотрите на рисунок. Он поможет вам представить движение мячика в определенное место площадки.

Нам предстоит построить модель движения мячика с помощью компьютера, а для этого вспомним этапы построения моделей.

У вас на столах лежат памятки, в которых перечислены все этапы построения моделей на компьютере. Посмотрите, пожалуйста.

Слайд 7.

Этапы построения моделей на компьютере:

1. Описательная (вербальная) информационная модель - выделение существенных, с точки зрения целей проводимого исследования, свойств или параметров объекта, а несущественными параметрами пренебрегаем.
2. Формализованная модель - записывается модель с помощью формального языка ( формулы, уравнения)
3. Компьютерная модель - преобразование формализованной модели в компьютерную (выразить её на понятном для компьютера языке). Приложения - таблицы, графический редактор, презентация, текстовый редактор.
4. Компьютерный эксперимент.
5. Анализ полученных результатов и корректировка исследуемой модели.

Для создания моделей мы можем предположить, что для этого созданы идеальные условия для попадания мячика в мишень?

Слайд 8. (последовательно)

Из условия задачи можно сформулировать следующие предположения:

• Мячик мал по сравнению с Землей, поэтому его можно считать материальной точкой;
• Скорость бросания тела мала, поэтому сопротивлением воздуха можно пренебречь и движение по оси ОХ можно считать равномерным.
• Изменение высоты мячика мало, поэтому ускорение свободного падения можно считать постоянной величиной g=9,8 м/с2 и движение по оси OY можно считать равноускоренным;

Для построения модели на компьютере вспомним известные вам из физики формулы равномерного и равноускоренного движения.

Может кто-нибудь назовет эти формулы? Если затрудняетесь, посмотрите, у вас на столах имеются все эти формулы.

Слайд 9.

При заданной начальной скорости V0 и угле бросания А значения координат дальности полета Х и высоты Y от времени можно описать следующими формулами:

X=V0 *COS(A)*T

Y=V0*SIN(A)*T-G*T2/2

Слайд 10.

Пусть мишень высотой Н размещается на расстоянии S от автомата. Из первой формулы выражаем время, которое потребуется мячику для преодоления расстояния S.

T=S/(V0*COS(A))

Подставляем значение  в формулу для Y и получаем высоту мячика над землей на расстоянии S

L=S*TAN(A)-G*S2/(2*V02*COS2(A))

Слайд 11.

Формализуем условие попадания мячика в мишень.

Попадание произойдет, если

0<=L<=H

Если L<0 – недолет,       L>H - перелет

V. Практическая работа

Для создания моделей используется огромный спектр инструментов. Это фотоаппарат, кисть художника, карандаш, линейка и т.д. и, наконец, но самый совершенный в наши дни инструмент - компьютер. С помощью компьютера давайте попробуем создать модель, а потом ее исследовать.

Ваша задача – построить и исследовать физическую модель траектории движения мячика.

У вас на столах лежат методические указания по выполнению практической работы.

Так как у нас урок сокращен, я вам немного помогла и построила таблицу, с помощью которой вам необходимо построить Диаграмму. Эта диаграмма поможет представить траекторию движения мячика.

Файл под именем «Исследование физической модели» вы можете найти на Рабочем столе.

Практическая работа

 «Построение и исследование физической модели»

Цель работы: научиться строить и исследовать компьютерные модели.

Рассмотрим процесс построения и исследования модели движения тела, брошенного под углом к горизонту, с использованием конкретных значений.

1. Построить диаграмму типа Точечная. Для того, чтобы ее построить необходимо выделить диапазон ячеек, который содержит значения Х и У.

Поместить диаграмму рядом с таблицей.

У вас должен получиться следующий результат. Слайд 12.

Итак, вы достаточно времени поработали за компьютером, я думаю, настало время отвлечься и дать возможность отдохнуть вашим глазам.

.

Физминутка. Слайды 13, 14, 15. (со звуком)

Исследование модели

Следующим этапом будет исследование модели. Рассмотрим конкретный пример с заданными значениями. Ниже, после таблицы заданы конкретные параметры.

Исследуем модель и определим с заданной точностью 0,1  диапазон изменений угла, который обеспечивает попадание в мишень, находящуюся на расстоянии 30 м. И имеющую высоту 1 м., при заданной начальной скорости 18 м/сек.  Слайд 16.

Выполните исследование модели самостоятельно.

Воспользуемся методом Подбор параметра, который можно найти в меню Сервис.

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

Необходимо выделить ячейку В25 и ввести команду: Сервис / Подбор параметра

На появившейся диалоговой панели ввести в поле Значения: наименьшую высоту попадания в мишень (то есть 0).  В поле Изменяя значение ячейки: ввести адрес ячейки, содержащей значение угла (в данном случае $B$23)

В ячейке В23 появится значение 32,6. 

Повторить процедуру подбора параметра для максимальной  высоты попадания в мишень (то есть 1) - в ячейке В23 получим значение 36,1.

Вы построили модель и с помощью этой модели попробуем выяснить, а попадет ли мячик в мишень с заданными значениями?

При высоте мишени 0 м  угол бросания получается – 32,6 градусов, а при высоте в 1 м – 36,1 градус. Слайд 17.

При каких условиях наш мячик будет попадать в мишень?

Таким образом, исследование компьютерной модели показало, что существует диапазон значений угла бросания от 32,6 до 36,10, который обеспечивает попадание в мишень высотой 1 м., находящуюся на расстоянии 30 м., мячиком, брошенным со скоростью 18 м/сек. Слайд 18.

VI. Презентация работ, выводы, осмысление проделанной работы.

Наш урок подходит к концу, и я думаю время подвести итог. Ответим на следующие вопросы: Слайд 19.

- какая цель урока?

- какими средствами пользовались при построении модели?

- какой тип модели был построен?

VII. Рефлексия.

Мы построили только одну модель, только одной науки – физики. На следующих уроках вы будете рассматривать другие модели, других областей знаний (химии, биологии, географии).

Надеюсь, что данный урок будет ступенью к изучению других видов моделей.

Слайд 20.

А сейчас я хочу вам предложить написать синквейн, это рассказ, состоящий из 5 строк, который отражает ваше отношение к данному уроку.

1. Тема урока (ключевое понятие).
2. Два прилагательных, характеризующих это понятие.
3. Три глагола, определяющие действие понятия.
4. Одно предложение, которое показывает ваше отношение к данной теме.
5. Синоним понятия.

VIII. Итоги урока. Слайд 21.

Спасибо за урок. Спасибо за ваше внимание, прилежание, активность, интерес. Урок окончен. Досвидание.