Интегрированный урок по информатике и физике "Исследование зависимости силы упругости от удлинения, определение жесткости пружины через работу с Мастером диаграмм в электронных таблицах Excel"

Тема урока: «Исследование зависимости силы упругости от удлинения, определение жесткости пружины через работу с Мастером диаграмм в электронных таблицах Excel ».

«Человек должен верить, что непостижимое постижимо; иначе он не стал исследовать”

И. Гете

Цели:
Образовательная:

Физика:

Ø повторить и закрепить полученные знания по теме «Силы в природе. Закон Гука»;

Ø исследовать зависимость силы упругости от удлинения;

Ø рассчитать  на основе закона Гука коэффициент жесткости пружины;

Ø совершенствовать умения планировать и проводить физический эксперимент;

Ø обрабатывать результаты эксперимента, делать выводы;

Ø оценивать погрешности измерений.

Информатика:

Ø  отработать навыки создания графиков, диаграмм;

Ø  повторить и систематизировать знания при работе с Мастером функций и мастером диаграмм;

Ø  исследовать зависимость силы упругости от удлинения на графике;

Ø  закрепить знания по вводу и редактированию формул в электронных таблицах;

Ø  проверить ЗУНы по созданию, оформлению (форматированию) таблиц в редакторе Excel.

Развивающая:

Физика:

Ø  развивать логическое мышление, умение анализировать и сравнивать;

Ø  навыки исследовательской работы;

Ø  развитие навыков групповой деятельности.

Информатика:

Ø  развивать коммуникативно-технические умения;

Ø  развивать умения оценивать результаты выполненных действий, применять полученные знания при решении задач различной направленности;

Ø  развивать навыки исследовательской работы.

Воспитательная:

Физика:

Ø  воспитывать познавательный интерес к изучению физических явлений и воспитание информационной культуры.

Информатика:

Ø  воспитание эстетического чувства гармонии, самостоятельности, ответственности, воспитание информационной культуры.

Тип урока: урок обобщения и систематизации знаний, умений и навыков, комбинированный, интегрированный (физика, информатика).

Вид урока: урок-практикум (исследование).

Форма обучения: групповая, индивидуальная.

Технология: проблемно-исследовательская.

Оборудование:

Ø  набор грузов, масса каждого равна 100г;

Ø  линейка с миллиметровыми делениями;

Ø   штатив;

Ø   динамометр;

Ø   мультимедийный проектор;

Ø  экран;

Ø  программное обеспечение, установленное на машинах в кабинете информатики.

План урока:

	Этапы урока	Длительность	Формы и методы обучения:
I.	Организационный момент (сообщение темы и целей урока)	2 мин	Беседа
II.	Актуализация опорных знаний  учащихся по физике.	5 мин.	Беседа. Презентация учителя физики
III.	Актуализация опорных знаний  учащихся по информатике.	5 мин.	Презентация учителя информатики
IV.	Выполнение практических групповых заданий по физике - сборка  экспериментальной  установки и измерение данных для исследования	10 мин.	Работа в группах. Опыты. Записи в листах-отчета.
V.	Выполнение практической работы на компьютерах - создание графиков, оформление (форматирование) таблиц в редакторе Excel.	10 мин.	Индивидуальная работа за компьютером
VI.	Подведение итогов урока. Рефлексия.	8 мин.	Сообщения лидеров групп.

Ход урока

I. Организационный момент (сообщение темы и целей урока)

Вводное слово учителя физики.

Я хочу вспомнить слова английского философа и математика Пирсона: (слайд 0) “Человек без всякого воображения может собирать факты, но никогда не сделает великого открытия, а русский физик-теоретик академик Л. Д. Ландау говорил: “ Самые изобретательные и тонкие эксперименты …. те, которые дают простор своему необузданному воображению, и отыскивает связь между самыми отдаленными понятиями. Даже и тогда, когда эти сопоставления отдаленных понятий грубы и химеричны, они могут доставить другим счастливый случай для великих и важных открытий, до которых никогда не додумались бы рассудительные, медлительные и трусливые “умы”.

Вам известно, что учёные-физики все теоретические гипотезы проверяют путём проведения многочисленных опытов.
Наблюдая, сравнивая, анализируя, они либо подтверждают выдвинутую гипотезу, или опровергают ее. Сегодня вы выступите в роли физиков-экспериментаторов и программистов.

(Презентация) слайд 1

Цель нашего урока – это исследование зависимости силы упругости от удлинения, определение коэффициента жесткости пружины.

II. Актуализация опорных знаний  учащихся по физике.

Слайд 2. Прежде чем вы получите задания и приступите к исследовательской деятельности, я хотела бы вам напомнить: что такое сила упругости, деформация, закон Гука.

Слайд 3-5. Каждый из вас, не раз убеждался на опыте, что действуя на опору с силой. Она прогибается-деформируется. Как вы думаете почему? За счет силы упругости.

Слайд 6. Эта сила действует со стороны опоры или подвеса, противоположено силе тяжести-эти силы уравновешивают друг друга

Слайд 7. Относится к силам электромагнитной природы, возникает при деформации тела; направлена в сторону, противоположную    перемещению частиц тела при деформации; приложена к телу.

Слайд 8. Особенности силы - возникает при деформации, перпендикулярна поверхности, противоположна по направлению смещению частиц тел.

Слайд 9. Деформации могут быть упругими и пластичными

Слайд 10. Виды деформации-сегодня вы будете работать с деформацией растяжения

Слайд 11. Закон Гука был открыт в 1676году Робертом Гуком, его физический смысл: сила упругости всегда прямопропорцианальна удлинению

Слайд 12. Подвешивая груз к пружине, пружина деформируется, при этом возникает сила упругости, уравновешиваемая силой тяжести, и пружина удлиняется, увеличивая массу груза, увеличивается сила, и удлинение, между которыми наблюдается прямопропорцианальная зависимость

Слайд 13.

Для каждой ситуации

В упругой деформации

Закон везде один:

Все силы, как и водится,

В пропорции находятся

К увеличенью длин.

А если при решении

У длин есть уменьшение,

Закон и тут закон:

Пропорции упрямые

Прямые (те же самые),

Но знак у них сменен.

Ну что это за мука:

Закон запомнить Гука!

Но мы пойдем на риск,

Напишем слева силу,

А справа, чтобы было

Знак «минус», «k» и «х».

Слайд 14. С силой упругости каждый из на встречается ежедневно, так как она имеет практическое применение в природе и технике

Ну, а теперь, когда мы вспомнили, что такое сила упругости, можно приступать  к исследованию зависимости силы упругости от удлинения

Группы получают задания по физике и выполняют эксперимент, но перед началом работы слово берет учитель информатики.

III. Актуализация опорных знаний  учащихся по информатике.

Давайте вспомним определение диаграммы.

Вопросы классу:

1. Как создаются диаграммы?

2. Какие предварительные действия необходимо выполнить?

3. Какие типы диаграмм существуют?

Рассмотрим основные этапы построения графиков (использование презентации).

I этап – создание таблицы и её заполнение

II этап – выбор типа диаграммы (графика), ввод значений в диапазон;

III этап – задание параметров диаграммы, построение графика.

Объяснить на графике нахождение среднего значения силы упругости F(упр)ср и среднего значения удлинения Хср.

В результате работы за компьютерами должны быть:

Ø  построены графики зависимости физических величин при работе с Мастером функций;

Ø   рассчитан коэффициент жесткости пружины и  погрешности с помощью таблиц в редакторе Excel.

Ø   подведен итог исследовательской работы о зависимости силы упругости от удлинения.

IV. Выполнение практических групповых заданий по физике - сборка  экспериментальной  установки и измерение данных для исследования.

Лист-отчета

Фамилия, имя______________________________

«Исследование зависимости силы упругости от удлинения, определение жесткости пружины».

•         Цель работы: исследовать зависимость силы упругости от удлинения, определить жесткость пружины при различных значениях силы тяжести F=mg, уравновешивающей силу упругости, на основе закона Гука:K=F/х.

•         Оборудование: набор грузов, масса каждого равна 100г,линейка с миллиметровыми делениями, штатив, динамометр.

Ход работы

1.Закрепите на штативе динамометр.

2.Рядом с пружиной динамометра установите линейку.

3.Отметьте и запишите то деление линейки, против которого приходится стрелка-указатель динамометра.

4.Подвесьте к пружине груз известной массы и измерьте вызванное удлинение пружины.

5. К первому грузу добавьте второй, третий грузы, записывая каждый раз

 удлинение – х.

6. По результатам заполните измерений заполните таблицу.

7. По результатам измерений постройте график зависимости силы упругости(ось ординат) от удлинения (ось абсцисс) и, пользуясь им (разделите на 2 равные половины полученный график и опустите пунктирные прямые на оси, полученные значения будут средними значениями силы упругости и удлинения), определите среднее значение жесткости k_ср=F_ср/х_ср.

8.Рассчитайте наибольшую  относительную погрешность, с которой найдено среднее значение жесткости:Ek=Em+Eg+Eх (Em=0,02; Eg=0,002; Eх=0,04.

9. Найдите ∆k=Ek•k_ср и запишите ответ в виде:k=k_ср±∆k.

10. Сделайте вывод о зависимости  силы упругости от удлинения.

№ опыта	m, кг	mg,Н	Х, м
1
2
3

После выполнения заданий группы обсуждают результаты исследований. Указывают на расхождения в вычислениях, объясняя это погрешностью измерений и вычислений. Делают записи в листах отчетах.

V. Выполнение практической работы на компьютерах - создание графиков, оформление (форматирование) таблиц в редакторе Excel.

Практическая работа: «Исследование графика зависимости силы упругости от удлинения, определение жесткости пружины».

•         Цель работы: исследовать зависимость силы упругости от удлинения, определить жесткость пружины при различных значениях силы тяжести F=mg, уравновешивающей силу упругости, на основе закона Гука:K=F/х, по полученным данным построить график с помощью приложения Microsoft Excel .

•         Оборудование: ПК, приложения Microsoft Excel.

Ход работы

1. Откройте приложение Microsoft Excel.

На «3»

2. Создайте таблицу по образцу:

№ опыта	m, кг	mg,Н	Х, м
1
2
3

3. Введите  в данную таблицу значения, полученные после проведения физического опыта.

4. Постройте график функции (Мастер диаграмм – Точечная (со сглаживающими линиями) – укажите диапазон данных, выделив значения, по которым строится данный график – укажите название диаграммы «Исследование графика зависимости силы упругости от удлинения»).

5. Пользуясь графиком (визуально разделите на 2 равные половины, полученный график и опустите визуальные пунктирные линии на оси, полученные значения будут средними значениями силы упругости и удлинения), определите среднее значение жесткости k_ср=F_ср/х_ср.

На «4»

6. Рассчитайте наибольшую  относительную погрешность, с которой найдено среднее значение жесткости: Ek=Em+Eg+Eх (Em=0,02; Eg=0,002; Eх=0,04).

7. Найдите абсолютную погрешность  ∆k=Ek•k_ср.

8. Запишите ответ в виде: k=k_ср±∆k.

На «5»

9. Сделайте вывод о зависимости  силы упругости от удлинения:

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

10. Оформите таблицу с учетом форматирования.

После выполнения работы лидеры делают отчет об исследовательской деятельности групп, четко излагают выводы работы, подтверждая их результатами опытов.

VI. Подведение итогов урока. Рефлексия.

Подводится общий итог урока.

 Рефлексия. “Поляна настроения”. На столах лежат: «тучка» и «грибок». В конце урока предлагается: “ Если вам понравился урок, и вы узнали что-то новое, то прикрепите к поляне грибок, если не понравился – тучку”.

Урок заканчивается словами Р. Декарта: “Мало знать – надо уметь применять!”