План урока "Равнопеременное вращение тел - графическое решение в MS EXCEL"

КГАПОУ Краснокамский политехнический техникум

ПЛАН   ОТКРЫТОГО    УРОКА 

по дисциплине

«Информационные технологии в профессиональной деятельности»

Тема урока : Графическое решение уравнений

                      равнопеременного вращения средствами

                      MS EXCEL

Преподаватель: Глухова Снежана Павловна

Тема: « Графическое решение уравнений  равнопеременного вращения средствами MS EXCEL»

Тип занятия:  урок практического применения знаний и умений

Цели занятия:

Учебная цель:               формирование умений и навыков при решении

                                       прикладных информационных задач;

Воспитательная цель: развитие интереса к решению прикладных

                                        информационных задач;

Методическая цель:     использование возможностей информационных

                                        технологий для реализации междисциплинарных

                                        связей дисциплин «Техническая механика» и

                                       «Информационные технологии в

                                         Профессиональной деятельности».

Задачи занятия:          показать возможность применения графических

                                   возможностей  MS EXCEL для решения

                                   уравнений, несущих физический смысл.

Дидактический материал:

1.     Карточки-задания №1, 2 по теме «Графическое решение уравнений равнопеременного вращения средствами MS Excel».

Наглядные технические средства обучения:

1.     Мультимедийная система;

2.     Плакат со схемой вращения тела.

3.     Файл с данными для повторения темы «Кинематика» дисциплины «Техническая механика»;

4.     Файлы с исходными данными для заданий по картам №1, 2;

5.     Интегрированный пакет MS OFFICE.

Структура занятия

№ п/п	Содержание занятия	Деятельность преподавателя	Деятельность студентов	Средства обучения	Время
1.	Организационный момент. Вступительное слово.	Объявление цели и задач занятия, мотивация темы.	Приветствие. Включение компьютеров.	ПК, мультимедийный проектор	3 мин.
2.	Обзор пройденного материала по дисциплинам “Техническая механика” и “Информатика”.	Беседа.	Отвечают на вопросы по пройденному материалу.	ПК, плакат	5 мин.
3.	Объяснение условия задачи 1.	Преподаватель дает объяснение .	Слушают объяснение.	ПК, мультимедийный проектор	2 мин.
3.1.	Решение задачи 1 на ПК.	Консультирование по ходу выполнения работы	Выполняют задание на ПК	ПК, карты заданий, файл с исходными данными	10 мин.
3.2.	Анализ результатов выполнения задания 1	Предлагает объяснить ход работы	Обсуждение, просмотр результатов работы	ПК, мультимедийный проектор	3 мин.
4.	Объяснение условия задачи 2.	Преподаватель дает объяснение	Слушают объяснение.	ПК, мультимедийный проектор	2 мин.
4.1	Решение задачи 2 на ПК.	Консультирование по ходу выполнения работы	Выполняют задание на ПК	ПК, карты заданий, файл с исходными данными	10 мин.
4.2	Анализ результатов выполнения задания 1	Предлагает объяснить ход работы	Обсуждение, просмотр результатов работы	ПК, мультимедийный проектор	2 мин.
5.	Подведение итогов.	Преподаватель комментирует выполнение задания, оценивает результаты работы студентов	Слушают комментарии преподавателя		3 мин.
				Всего:	40 мин.

Содержание занятия

1.     Организационный момент

Преподаватель приветствует группу, объявляет цель и задачи занятия.

Здравствуйте! Сегодня мы проведем с вами урок по дисциплине «Информационные технологии в профессиональной деятельности». Мы с вами будем решать задачи по “Технической механике” из раздела “Кинематика”.  Тема “Равнопеременное вращение тела вокруг неподвижной оси”.  Вращение является распространенным видом движения различных тел в действующих механизмах, аппаратах, машинах.

В период обучения вы проходите практику в учебных мастерских, работаете на токарных станках, а при работе станка вращательное движение можно наблюдать при вращении вала. (видеосюжет). Вращение можно наблюдать в действующих моделях: корообдирки, продольно-резательного станка для резки рулонов бумаги на ЦБК, в редукторах. Вы знаете, что курсовое проектирование по деталям машин связано с расчетом редукторов.

 Кратко вспомним основные понятия темы “Кинематика”.

При вращении тела вокруг неподвижной оси все его точки описывают окружность (за исключением точек, лежащих на оси вращения). Через промежуток времени t точка совершит перемещение по окружности на угол поворота j (рад).  Изменение угла поворота определяется угловой скоростью w (рад/с).

При вращении тела вокруг оси с постоянным угловым ускорением ( e = const,  рад/с²) происходит равнопеременное вращение.

Уравнения равнопеременного вращения имеют вид:

w = w_о +e*t,     где  w_о – начальная угловая скорость (при t=0),  e - угловое ускорение (при равнопеременном ускорении будет положительным, при равномерно-замедленном - отрицательным).

j = w_о*t + (e*t²)/2,   где  j  угол поворота.

Решать уравнения можно графически и аналитически. Сегодня мы с вами будем решать задачи на применение уравнений равнопеременного вращения при помощи построения диаграмм-графиков, то есть графическим способом. Какова же цель нашего занятия?

Цель нашего урока – показать применение графические возможности MS Excel для решения уравнений и исследования полученных виртуальных моделей физического процесса.

Для решения прикладных задач по технической механике нам необходимы знания информационных технологий, а именно, базовая работа в электронных таблицах MS Excel.

2.     Обзор пройденного материала

Повторение пройденного материала осуществляется в ходе беседы. Студенты должны ответить на вопросы и аргументировать свои ответы в случае необходимости.

Вопрос 1: Нам надо будет задавать формулы для расчета; кто мне поможет напомнить, каким образом в MS  Excel задаются формулы для вычислений?

Ответ: Встать на  ячейку, куда занести результат вычислений; в строке формул набрать формулу для расчета, начиная со знака =; зафиксировать ввод формулы

Вопрос 2: Как в MS Excel зафиксировать адрес ячейки при копировании

Ответ: Для этого используются абсолютные ссылки, например $B1, B$1, $B$1

Вопрос 3: Чтобы увидеть наглядно результаты, надо будет производить построение диаграмм-графиков; давайте вспомним, как в MS Excel производится построение диаграмм

Ответ: Вызвать “мастера диаграмм”, выбрать тип диаграммы, внести диапазон значений и пояснений  для построения диаграммы, оформить заголовки и подписать оси координат, выбрать месторасположение диаграммы.

Вопрос 4: Если мы построили диаграмму неверно, то как внести изменения в готовую диаграмму

Ответ: Сделать диаграмму активной и вызвать мастера диаграмм; внести необходимые             изменения

3.     Решение задания по карте №1

Приступим теперь к решению задачи. У вас на партах находятся карты с заданиями. ________________________________________________________________

Карта - задания №1.

Условие задачи.

Вал вращался с угловой скоростью w_о = 3 рад/с. После отключения двигателя его движение стало равномерно замедлятся с угловым ускорением e = -0,15 рад/с².

 а) Определить графически время, через которое вал остановится.

 б) Опытным путем определить значение углового ускорения, при котором время

     остановки вала оставит 9 секунд.

_________________________________________________________________

На Рабочем столе откройте папку “задания по технической механике” и откройте файл “задача 1.xls”.

Мы говорили с вами о том, что построение диаграмм в Excel происходит по заданному диапазону значений. Как же нам построить график угловой скорости? Вы видите, что время t разбито на равные интервалы с шагом 1 секунда от1 до 20 секунд. Значит, мы можем задать формулу для расчета угловой скорости при t=1, а затем скопировать готовую формулу в остальные ячейки столбца угловой скорости, получив таким образом диапазон значений для построения диаграммы типа “график”.

Значения начальной угловой скорости и ускорения вам уже заданы. Что же вам сейчас необходимо сделать:

1)      задать формулу для расчета угловой скорости при t=1;

2)      скопировать формулу в остальные ячейки столбца угловой скорости;

3)      построить диаграмму “график” для угловой скорости и поместить ее на этом же листе;

4)      ответить на вопрос под буквой а)  вашего задания по карте.

Кто ответит на вопрос под буквой а), поднимите, пожалуйста, руку.

( студенты   выполняют   задание  на   компьютере )

            Анализ результатов выполнения 1 части задания

Как вы определили время остановки вала? Правильно, в точке пересечения графика с осью Х, так как угловая скорость в этой точке равна 0. Обратите внимание, что при решении данной задачи нас будет интересовать только та часть графика, которая находится выше оси Х (часть графика ниже оси Х не будет иметь физического смысла).

Теперь перейдем к вопросу под буквой б). хочу обратить внимание на то, что мы получили простейшую виртуальную модель физического процесса остановки вращающегося вала и можем производить виртуальные опыты с данной моделью. Вам предлагается опытным путем определить значение ускорения, при котором вал остановится через 9 секунд. Попробуем все вместе внести значение ε = -1. Время остановки вала составит 3 секунды. Самостоятельно подберите значение  ε и запишите ответ в карту вашего задания.

( студенты  подбирают  значение  углового  ускорения )

            Анализ результатов выполнения 2 части задания 

Какое значение вы получили? Правильный ответ  ε = -0,333 рад/с².

4.     Решение задания по карте №2

Переходим от простого к более сложному. Я предлагаю вам  решить задачу №2 по вашей карте.

Карта - задания №2.

Условие задачи.

Вал начинает вращаться равномерно-ускоренно из состояния покоя ( w_о = 0 ). В первые 5 секунд он совершает поворот на угол j = 25 рад.

а) определите графически, через какой промежуток времени его угловая

    скорость превысит 20 рад/с ?

б) опытным путем определите, каким должен быть угол поворота j за первые 5

    секунд, чтобы угловая скорость достигла значения 30 рад/с за 10 секунд.

________________________________________________________________________

Обратите внимание, чтобы воспользоваться уравнением (1)  вам необходимо знать значение углового ускорения, а вычислить вы его можете , воспользовавшись уравнением (2). Угол поворота вам известен, начальная угловая скорость равна 0, значение времени t=5 секунд. Затем вы аналогично, как в первой задаче, рассчитаете значение угловой скорости при t=1, скопируете формулу в остальные ячейки, построите диаграмму “график” и ответите на поставленные вопросы.

(студенты выполняют задание на компьютере, преподаватель по ходу работы делает пояснения)

4.1 Анализ результатов выполнения задания  №2

(анализ результатов работы с пояснениями преподавателя)

5.     Подведение итогов

Теперь мне хотелось бы вас спросить, какое преимущество имеет графический метод решения уравнений, отражающих некий физический процесс?

        А) наглядность;

        Б) возможность выполнения виртуальных исследований свойств изучаемой модели процесса.

Как вы считаете, выполнили мы задачу нашего урока: показали возможность применения графических возможностей MS Excel для решения уравнений, несущих физический смысл?