Построение компьютерных моделей физических задач. 9 класс

Интегрированный урок по физике и информатике Тема: Построение компьютерных моделей физических задач 9 класс Подготовили: учитель физики: Ульянова М.С. учитель информатики: Иващенко Т.Л. Цель: создать условия для обобщения знаний учащихся по теме «Виды механического движения». Задачи Через что увидим выполнение задач 1. Образовательная ­ закрепить ранее изученный материал по  теме «Виды механического движения»; ­ научить применять знания и умения,  полученные на уроках информатики к  решению физических задач, а именно задач по механике; ­повторить этапы построения графиков  (диаграмм) в MS Excel.; ­ показать практическое применение  знаний полученных на уроках  информатики к решению физических  задач.        2.  Развивающая             ­ развитие логического мышления;             ­ продолжить работу по формированию  навыков учащихся анализировать  уравнение движения тела, описывать  движение.        3. Воспитательная             ­ показать связь между предметами;             ­ умение работать в парах. Методы : словесный, практический. Оборудование: мультимедийный проектор, компьютер. Через ответы учащихся на вопросы учителя; через решение задач; Через построение графиков движения в MS Excel; Через ответы учащихся на вопросы учителя; Через математическое решение физических задач  и построение графиков движения в MS Excel. Через обсуждение условия задач;  Через самостоятельную работу; Через математическое решение физических задач  и построение графиков движения в MS Excel. Через наблюдение за работой класса в течение  урока. Ход урока: Этапы урока 1.Организационный момент (постановка цели и задач урока). Учитель физики: Сегодня мы проводим интегрированный урок физики и  информатики, для того, что бы вы убедились во взаимосвязи этих предметов и  научились применять знания и умения, полученные на уроках информатики к  решению физических задач, а именно задач по механике.   2. Актуализация знаний (проверка знаний и умений). Учитель физики: Вспомним для начала основные моменты, изучаемые в теме  Примечания Обучающиеся  проверяют   правильность  расположения  учебников и  школьных  принадлежностей,  высказывают свои  предположения о  необходимости  правильной  организации своего  «рабочего места»  1 «Механическое движение»: 1. Какова главная задача механики? (Определить положение тела в любой момент времени.) 2. Что необходимо знать, что бы определить координату тела в любой  момент времени t? (Уравнение движения (функцию, описывающую  движение тела).) 3. Какие виды движения мы знаем? (Равномерное и равноускоренное  движение.) 4. Каков внешний вид графика зависимости координаты от времени для  равноускоренного движения? (Парабола.) 5. Каков внешний вид графика зависимости координаты от времени  равномерного движения? (Прямая.) В тетради записываем тему урока: «Построение компьютерных моделей  физических задач». 3. Решение задач. Итак, на столе у вас лежит желтая карточка с условием задачи. Положите ее  перед собой. Читаем внимательно условие задачи и анализируем его. Задача: движение двух автомобилей по шоссе заданы уравнениями: x1 = 2t + 0,2t2 x2 = 80 – 4t 1. Описать картину движения. 2. Найти: o время и место встречи автомобилей (графически); o расстояние между ними через 5с от начала отсчета времени. Демонстрация  презентации Записываем условие в тетрадь и описываем картину движения (вид движения, x0,  V0, ax). x1 = 2t + 0, 2t2 –  равноускоренное; x0 = 0м, V0=2м/с, ax=0,4м/с2 x2 = 80 – 4t – равномерное; x0 = 80м, V0 = ­4м/с Что значит «­4м/с»? – тело движется против  направления отсчета. Учитель информатики: Так как находить место и время встречи мы будем  графическим методом, то наша задача построить график и его проанализировать. 2 1. С помощью, какой прикладной программы из пакета MS Office мы можем  строить графики? (MS Excel.) 2. Что позволяет еще выполнять данная программы? (Вычисления.) 3. Каким способом мы строим графики в MS Excel? (По точкам.) Итак наша задача: 1. Выбрать диапазон данных по оси времени. 2. Построить таблицу значений. 3. По полученной таблице построить графики. 4. Проанализировать полученные графики. Мы имеем два уравнения: x1 = 2t + 0,2t2 и x2 = 80 – 4t 1. Что за функция описывает движение первой точки? (Квадратичная.) 2. Что является её графиком? (Парабола.) 3. Мы рассматриваем положительные значения по оси времени. Что  происходит со значениями x1при росте t? (Возрастают, т.е данная ветвь параболы возрастающая.) 4. Что является графиком второй функции? (Прямая.) 5. Что происходит со значениями x2 при росте t? (Убывают, т.е она  убывающая.) Учитель физики: То есть, с точки зрения физики, тела движутся в разные  стороны и в этом случае достаточно выбрать диапазон значений по оси t от 0с –  момента начала движения тел и до того момента, когда координата второго тела  будет равна нулю. Давайте определим этот момент времени (устно): при х 1 = 0 : 0=80 – 4t => t =  20c. Учитель информатики: А теперь давайте построим графики данных движений.  Открываем программу. Строим таблицу значений для обоих уравнений движения, диапазон значений по  оси времени выбираем [0;20]. Строим диаграмму (график по точкам), переносим ось координат, строим точки  пересечения, отмечаем их значения. (Ученики строят графики движения,  выделяют необходимые точки под руководством учителя информатики.)  Учитель физики: Определим:   время и место встречи автомобилей (10; 40); расстояние между ними через 5с от начала отсчета времени (60 – 15 =  45(м)). 3 Таким образом, имея графики движения тел, мы можем извлечь из них любую  интересующую нас информацию.  4. Самостоятельная работа. Учитель физики: Далее продолжим решать самостоятельно в тетради и строя  графики на компьютере. Учитель информатики: При решении и построении графиков в  самостоятельной работе измените цвет линий следующим образом: 1. Если понравился новый метод и урок в целом на красный и розовый цвета. 2. Если были трудности при применении нового метода, но урок понравился  на синий и зеленый цвета. 3. Если были трудности, и урок не понравился, на черный цвет. Вариант 1. Дифференцированны е задания по уровню  сложности.  Работа в парах. 1. Движение материальных точек заданы уравнениями x1 = 2t – t2; x2 = ­198 +  15t. Описать движение каждой точки, найти время и место встречи  графическим и математическим методами. 2. Движения четырех материальных точек заданы следующими уравнениями  соответственно: х1= 10t+0,4t2; х2= 2t­t2; х3= ­4t+2t2; х4= ­t­6t2. Написать  уравнение  υx = υx(t) для каждой точки; построить графики этих  зависимостей; описать движение каждой точки. Вариант 2. 1. Движение материальных точек заданы уравнениями x1 = 10t + 0,4t2; x2 =  300 – 10,2t. Описать движение каждой точки, найти время и место встречи графическим и математическим методами.  2. Уравнение движения материальной точки имеет вид х=0,4t2. Написать  формулу зависимости υх(t) и построить график. Вычислить по графику  путь, пройденный точкой за 4 с. Вариант 3. 1. Движения двух велосипедистов заданы уравнениями: х1=5t, х2=150­10t.  Описать движение каждой точки, найти время и место встречи  графическим и математическим методами. 2. Зависимость скорости от времени при разгоне автомобиля задана  формулой υx= 0,8t. Построить график зависимости скорости от времени и  найти скорость в конце пятой секунды. 5. Обсуждение решения задач (анализ решения задач в парах). 6. Рефлексия. Судя по цвету ваших графиков, у некоторых возникли затруднения при  применении нового метода. Давайте их обсудим. 4 1. Какие возникли трудности при решении задач? (Разбираем возникшие  трудности.) 2. Какие возникли трудности при построении графиков? (Разбираем  возникшие трудности.) 3. Удобно ли строить график в MS Excel?  4. Наглядны ли результаты представления данных? 5. Решены ли предложенные задачи учителем физики? 6. Достигну та ли цель урока? Вывод делают ученики оценивая эффективность применения информационных  технологий при решении задач по механике и заполняют карточки: 7. Домашнее задание. Дополнительные задачи на синих карточках: 1. Скорость поезда за 20 с уменьшилась с 72 до 54 км/ч. Написать формулу  зависимости скорости от времени υх(t) и построить график этой  зависимости. 2. В момент начала наблюдения расстояние между двумя телами равно 6,9 м. первое тело движется из состояния покоя с ускорением 0,2 м/с2. Второе  движется вслед за ним, имея начальную скорость 2 м/с и ускорение 0,4  м/с2. Написать уравнение x=x(t) в системе отсчета, в которой t=0   координаты тел принимают значения, соответственно равные х1=6,9 м,  х2=0. построить графики движения, найти время и место встречи тел.   Фамилия Имя Плюс (что понравилось на уроке, информация и формы работы,  которые вызвали положительные эмоции, либо могут быть полезны для достижения каких­то целей) Карточки рефлексии «Плюс­минус­интересно». Минус (что не понравилось на уроке, показалось скучным, вызвало неприязнь, осталось непонятным или информация, которая оказалась не нужной, бесполезной с точки зрения решения жизненных ситуаций) Интересно (любопытные факты, о которых узнали на уроке, и что бы еще хотелось узнать по данной проблеме, вопросы к учителю) 5 _______________________________________________________________________________________ Карточки для работы в парах Вариант 1. 1. Движение материальных точек заданы уравнениями x1 = 2t – t2; x2 = ­198 + 15t. Описать  движение каждой точки, найти время и место встречи графическим и математическим  методами. 2. Движения четырех материальных точек заданы следующими уравнениями соответственно: х1=  10t+0,4t2; х2= 2t­t2; х3= ­4t+2t2; х4= ­t­6t2. Написать уравнение  υx = υx(t) для каждой точки;  построить графики этих зависимостей; описать движение каждой точки. Вариант 2. 1. Движение материальных точек заданы уравнениями x1 = 10t + 0,4t2; x2 = 300 – 10,2t. Описать  движение каждой точки, найти время и место встречи графическим и математическим  методами.  2. Уравнение движения материальной точки имеет вид х=0,4t2. Написать формулу зависимости  υх(t) и построить график. Вычислить по графику путь, пройденный точкой за 4 с. Вариант 3. 1. Движения двух велосипедистов заданы уравнениями: х1=5t, х2=150­10t. Описать движение  каждой точки, найти время и место встречи графическим и математическим методами. 6 2. Зависимость скорости от времени при разгоне автомобиля задана формулой υx= 0,8t.  Построить график зависимости скорости от времени и найти скорость в конце пятой секунды.   _______________________________________________________________________________________ Дополнительные задачи 3. Скорость поезда за 20 с уменьшилась с 72 до 54 км/ч. Написать формулу зависимости скорости от времени υх(t) и построить график этой зависимости. 4. В момент начала наблюдения расстояние между двумя телами равно 6,9 м. первое тело  движется из состояния покоя с ускорением 0,2 м/с2. Второе движется вслед за ним, имея  начальную скорость 2 м/с и ускорение 0,4 м/с2. Написать уравнение x=x(t) в системе отсчета, в  которой t=0  координаты тел принимают значения, соответственно равные х1=6,9 м, х2=0.  построить графики движения, найти время и место встречи тел. _____________________________________________________________________________ 7