Построение и исследование физических моделей

ПЛАН-КОНСПЕКТ УРОКА
Построение и исследование физических моделей. 

1.	ФИО (полностью)	Саликов Игорь Валентинович
2.	Место работы	ГБОУ Школа №2109
3.	Должность	учитель
4.	Предмет	Информатика и ИКТ
5.	Класс	11
6.	Тема и номер урока в теме	Тема: «Построение и исследование информационных моделей». Урок 4.2. «Построение и исследование физических моделей».
7.	Базовый учебник	Информатика и ИКТ. Профильный уровень: учебник для 11 класса / Н.Д.Угринович. – 5-е изд. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013

8.      Цели урока: овладение, обобщение и систематизация знаний учащихся по теме «Построение и исследование информационных моделей».

9.      Задачи:

Ø  образовательные:

·        актуализация знаний по теме «Системы счисления»;

·        дифференциация материала, изученного по теме «Системы счисления»;

Ø  развивающие:

·        развитие познавательного интереса, внимания учащихся;

·        развитие навыков индивидуальной практической деятельности;

·        развитие коммуникационной компетентности у учащихся;

·        развитие мышления учащихся при решении задач;

Ø  воспитательные:

·        повышение мотивации учащихся путем использования нестандартных задач;

·        формирование творческого подхода к решению задач, четкости и организованности, умения оценивать свою деятельность и деятельность своих товарищей;

·        формирование навыков самоорганизации и инициативы.

Ход урока.

1. Сообщение темы и целей урока.

Рассмотрим процесс построения и исследования модели на примере движения тела, брошенного под углом к горизонту.

2. Описательная модель.

Можно сформулировать следующие допущения:

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

Ø  изменение высоты мячика мало, поэтому ускорение свободного падения можно считать постоянной величиной g = 9.8 м/с², следовательно, движение по оси Y  можно считать равноускоренным;

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

3. Формальная модель.

Введем следующие обозначения:

v₀ – начальная скорость бросания мячика;

a – угол бросания мячика;

h – высота стенки;

s – расстояние до стенки;

t – время;

(x,y) – координаты мячика;

L – высота мячика над Землей на расстоянии s.

Координаты (x,y) мячика рассчитываются по формулам:

x = v_{0 *} cosa * t

y = v_{0 *} sina * t – g*t²/2

Отсюда можно найти l:

L = s * tga - g * s² / (2*v₀² * cos²a)

Если 0 <= L <= h, то мы попали мячиком в мишень.

Если L < 0, то недолет.

Если L > 0, то перелет.

4. Компьютерная модель и эксперимент.

 

Public Class Form1

    Const G As Single = 9.81

    Const Pi As Single = 3.14

    Dim Vo, A, S, L, H As Single

    Dim Graph1 As Graphics

    Dim Pen1 As New Pen(Color.Black, 4)

    Dim drawbrush As New SolidBrush(Color.Black)

    Dim drawFont As New Font("Arial", 10)

    Dim X, Y, T As Single

    Private Sub Button1_Click(ByVal sender As Object, ByVal e As System.EventArgs) Handles Button1.Click

        'Ввод начальных значений

        Vo = Val(TextBox1.Text)

        A = Val(TextBox2.Text)

        S = Val(TextBox3.Text)

        H = Val(TextBox4.Text)

        'Попадание в стену

        L = S * Math.Tan(A * Pi / 180) - (G * S ^ 2) / (2 * Vo ^ 2 * Math.Cos(A * Pi / 180) ^ 2)

        Select Case L

            Case Is < 0

                Label10.Text = "Недолет"

            Case Is > H

                Label10.Text = "Перелет"

            Case Else

                Label10.Text = "Попадание"

        End Select

    End Sub

    Private Sub Button2_Click(ByVal sender As Object, ByVal e As System.EventArgs) Handles Button2.Click

        Graph1 = Me.PictureBox1.CreateGraphics()

        Graph1.Clear(Color.White)

        ' Печать шкал математической системы координат в компьютерной системе координат

        For X = 0 To 400 Step 50

            Graph1.DrawString(X / 10, drawFont, drawbrush, X, 200)

        Next

        For Y = 20 To 220 Step 50

            Graph1.DrawString((Y - 20) / 10, drawFont, drawbrush, 0, 220 - Y)

        Next

        'Преобразование компьютерной системы координат в  математическую систему координат

        Graph1.ScaleTransform(1, -1) 'Поворот оси Y

        Graph1.TranslateTransform(0, -200) 'Сдвиг по оси Y

        'Рисование осей математической системы координат

        Graph1.DrawLine(Pen1, 0, 0, 400, 0) 'Ось Х

        Graph1.DrawLine(Pen1, 0, -20, 0, 200) 'Ось Y

        'Мишень

        Graph1.DrawLine(Pen1, S * 10, 0, S * 10, H * 10)

        'Построение траектории движения мячика

        For T = 0 To 10 Step 0.1

            Y = Vo * Math.Sin(A * Pi / 180) * T - G * T * T / 2

            X = Vo * Math.Cos(A * Pi / 180) * T

            Graph1.DrawEllipse(Pen1, X * 10, Y * 10, 1, 1)

        Next

    End Sub

End Class

Краткое описание документа:

ПЛАН-КОНСПЕКТ УРОКА
Построение и исследование физических моделей. 

1.	ФИО (полностью)	Саликов Игорь Валентинович
2.	Место работы	ГБОУ Школа №2109
3.	Должность	учитель
4.	Предмет	Информатика и ИКТ
5.	Класс	11
6.	Тема и номер урока в теме	Тема: «Построение и исследование информационных моделей». Урок 4.2. «Построение и исследование физических моделей».
7.	Базовый учебник	Информатика и ИКТ. Профильный уровень: учебник для 11 класса / Н.Д.Угринович. – 5-е изд. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013

8.      Цели урока: овладение, обобщение и систематизация знаний учащихся по теме «Построение и исследование информационных моделей».

9.      Задачи:

Ø  образовательные:

·         актуализация знаний по теме «Системы счисления»;

·         дифференциация материала, изученного по теме «Системы счисления»;

Ø  развивающие:

·         развитие познавательного интереса, внимания учащихся;

·         развитие навыков индивидуальной практической деятельности;

·         развитие коммуникационной компетентности у учащихся;

·         развитие мышления учащихся при решении задач;

Ø  воспитательные:

·         повышение мотивации учащихся путем использования нестандартных задач;

·         формирование творческого подхода к решению задач, четкости и организованности, умения оценивать свою деятельность и деятельность своих товарищей;

·         формирование навыков самоорганизации и инициативы.

Ход урока.

1. Сообщение темы и целей урока.

Рассмотрим процесс построения и исследования модели на примере движения тела, брошенного под углом к горизонту.

2. Описательная модель.

Можно сформулировать следующие допущения:

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

Ø  изменение высоты мячика мало, поэтому ускорение свободного падения можно считать постоянной величиной g = 9.8 м/с², следовательно, движение по оси Y  можно считать равноускоренным;

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

3. Формальная модель.

Введем следующие обозначения:

v₀ – начальная скорость бросания мячика;

a – угол бросания мячика;

h – высота стенки;

s – расстояние до стенки;

t – время;

(x,y) – координаты мячика;

L – высота мячика над Землей на расстоянии s.

Координаты (x,y) мячика рассчитываются по формулам:

x = v_0*cosa * t

y = v_{0 *} sina * t – g*t²/2

Отсюда можно найти l:

L = s * tga - g * s² / (2*v₀² * cos²a)

Если 0 <= L <= h, то мы попали мячиком в мишень.

Если L < 0, то недолет.

Если L > 0, то перелет.

4. Компьютерная модель и эксперимент.

Public Class Form1

    Const G As Single = 9.81

    Const Pi As Single = 3.14

    Dim Vo, A, S, L, H As Single

    Dim Graph1 As Graphics

    Dim Pen1 As New Pen(Color.Black, 4)

    Dim drawbrush As New SolidBrush(Color.Black)

    Dim drawFont As New Font("Arial", 10)

    Dim X, Y, T As Single

    Private Sub Button1_Click(ByVal sender As Object, ByVal e As System.EventArgs) Handles Button1.Click

        'Ввод начальных значений

        Vo = Val(TextBox1.Text)

        A = Val(TextBox2.Text)

        S = Val(TextBox3.Text)

        H = Val(TextBox4.Text)

        'Попадание в стену

        L = S * Math.Tan(A * Pi / 180) - (G * S ^ 2) / (2 * Vo ^ 2 * Math.Cos(A * Pi / 180) ^ 2)

        Select Case L

            Case Is < 0

                Label10.Text = "Недолет"

            Case Is > H

                Label10.Text = "Перелет"

            Case Else

                Label10.Text = "Попадание"

        End Select

    End Sub

    Private Sub Button2_Click(ByVal sender As Object, ByVal e As System.EventArgs) Handles Button2.Click

        Graph1 = Me.PictureBox1.CreateGraphics()

        Graph1.Clear(Color.White)

        ' Печать шкал математической системы координат в компьютерной системе координат

        For X = 0 To 400 Step 50

            Graph1.DrawString(X / 10, drawFont, drawbrush, X, 200)

        Next

        For Y = 20 To 220 Step 50

            Graph1.DrawString((Y - 20) / 10, drawFont, drawbrush, 0, 220 - Y)

        Next

        'Преобразование компьютерной системы координат в  математическую систему координат

        Graph1.ScaleTransform(1, -1) 'Поворот оси Y

        Graph1.TranslateTransform(0, -200) 'Сдвиг по оси Y

        'Рисование осей математической системы координат

        Graph1.DrawLine(Pen1, 0, 0, 400, 0) 'Ось Х

        Graph1.DrawLine(Pen1, 0, -20, 0, 200) 'Ось Y

        'Мишень

        Graph1.DrawLine(Pen1, S * 10, 0, S * 10, H * 10)

        'Построение траектории движения мячика

        For T = 0 To 10 Step 0.1

            Y = Vo * Math.Sin(A * Pi / 180) * T - G * T * T / 2

            X = Vo * Math.Cos(A * Pi / 180) * T

            Graph1.DrawEllipse(Pen1, X * 10, Y * 10, 1, 1)

        Next

    End Sub

End Class