Решение физических задач с применением алгоритмов разветвляющейся и циклической структуры

Разделы: Физика, Информатика

Межпредметные связи являются дидактическим условием и средством глубокого и всестороннего усвоения основ наук в образовательном учреждении. Установление межпредметных связей способствует более глубокому усвоению знаний, формированию научных понятий и законов, совершенствованию учебно-воспитательного процесса. Это имеет огромное воспитательное значение. Кроме того, они способствуют повышению научного уровня знаний учащихся, развитию логического мышления и их творческих способностей. Реализация межпредметных связей создает благоприятные условия для формирования обще учебных умений и навыков учащихся, повышает эффективность политехнической и практической направленности обучения.

Важная роль в программе курса "Основы алгоритмизации и программирования" отводится межпредметным связям с математикой, химией, физикой, экономикой и другими учебными дисциплинами, что достигается за счет подбора задач из соответствующих предметных областей. Это не только дает учащимся возможность проследить технологическую цепочку решения задач с использованием компьютера, формирует их алгоритмическую культуру, но и усиливает интерес к традиционным учебным дисциплинам.

Примером  такой связи может служить интегрированный урок-игра “Решение физических задач с применением алгоритмов разветвляющейся и циклической структуры”

Цели:

  • повторение и закрепление теоретического материала по темам “Разветвляющиеся алгоритмы” и “Циклические алгоритмы”;
  • активизация взаимодействия между учащимися, навыков групповой работы;
  • развитие алгоритмического мышления, умения применять знания, полученные на уроках физики при решении задач.

Задачи:

  • воспитательная – развитие познавательного интереса, логического мышления.
  • учебная – совершенствование навыков составления разветвляющихся и циклических алгоритмов, написания программ на языке программирования QBASIC.
  • развивающая – развитие памяти, внимательности, закрепление практических навыков и теоретических знаний.

Тип урока: решение задач

Вид: урок-игра

Форма организации учебной деятельности: фронтальная работа, работа с группой учащихся, индивидуальная работа на ПК

Оснащение:

  • Рабочие файлы с диска:
  • Письма.pps
  • Upr1.bas
  • Карточки-задания
  • Поурочная карточка

Подготовка к такому уроку занимает много времени, но результаты – превосходят все ожидания.

ХОД УРОКА

I. Организационный момент – 3 мин

Приветствие: Добрый день, друзья. Мы проводим урок – решение физических задач по теме “Разветвляющиеся алгоритмы” и “Циклические алгоритмы”. Проводим мы его в необычной форме – форме расследования. Сегодня лучшие агенты сыска и их помощники будут решать труднейшие задачи, требующие знаний физики и способностей в информатике. Какие? Это мы сейчас узнаем из писем клиентов нашего детективного агентства. Их шесть. Я – начальник детективного отдела. Вы следственные группы. {представляются члены каждой следственной группы }

II. Актуализация деятельности учащихся – 17 мин

Цели:

  • контроль теоретических знаний по информатике и физике, умения владеть терминологией;
  • закрепление практических навыков по составлению алгоритмов решения задач разветвляющейся и циклической структуры.

Знакомство с поступившей корреспонденцией (все письма представлены в виде презентации Приложение 1.):

Письмо № 1 (от учителя физики Ивановой М.М.): “Каждый год я сталкиваюсь с одной и той же проблемой. Некоторые студенты путают газовые законы, которые им так понадобятся в дальнейшем. Составьте, пожалуйста, программу “Справочник по газовым законам”.

Учитель. Я думаю, что задача ясна. Наши следственные группы быстро справятся с заданием. Следующее письмо.

Письмо № 2 (Доброжелатель): Я все письма спрятал, чтобы их получить нужно определить код. Для этого вы должны определить результаты выполнения предложенных программ (Приложение 2.) и сложить их. Полученное число и есть pin код. Всего хорошего.

Учитель. К доске приглашаются по одному представителю следственной группы для решения – 10 минут. Пока представители групп работают, давайте займемся ответом на первое письмо, поступившее к нам. На доске подготовлен макет таблицы “Газовые законы” (Приложение 3.), которую нам надо заполнить – 1 ученик работает у доски, заполняет таблицу. Пока представители групп работают, у меня к вам ребята есть ряд вопросов.

III. Фронтальная беседа

Вспоминаем:

  1. Этапы решения задач;
  2. Типы алгоритмов;
  3. Понятия и виды разветвляющегося алгоритма;
  4. Понятия и виды циклического алгоритма .
  5. Газовые законы – заполняем таблицу “Газовые законы”.

Учитель. Теперь мы теоретически готовы к составлению программы “Справочник по газовым законам”.

Группой ребят (с каждого отдела по одному человеку) составляется алгоритм решения задачи, пишется программа.

Работа у доски закончена. Представители групп называют код, если ответ верный, то следственный отдел получает по 3 очка, иначе теряет 2 очка и команда помогает представителю найти верное решение.

Вывод: Как важно уметь не только составлять программу, но и читать ее.

Pin код вводится в компьютер и перед классом появляется следующий слайд с письмом.

Письмо № 3 (от студентки): “Помогите мне. Я поссорилась с другом. Он сказал, что я глупая, потому что мало читаю. А зачем мне это надо? Я считаю, что главное – это стройная фигура. В день я должна съедать не более 130 кКал. Я очень люблю чай без сахара, но с печеньем, калорийность которого равна 422 Калория. Сколько печенья с чаем я могу съесть, чтобы не поправиться? Помогите разобраться, иначе всей моей жизни конец. Говорят, тут сегодня много детективов будет. Да, и еще моего друга зовут Саша, может это вам поможет”.

Учитель. Думаю, мы обязательно поможем, хотя вряд ли это поможет для примирения молодой девушки с ее приятелем. Но это уже не наше дело. Надеюсь, сыщики постараются вам помочь. Мне и самой интересен результат. (Приложение 4.)

Письмо № 4 (экспертная группа): Помогите определить массу воздуха в аудитории и определить значение внутренней энергии воздуха при увеличении его температуры на 1, 2, 3, …..10оС

Письмо № 5 (экспертная группа): Определить массу молекулы воздуха в аудитории. Определить значение скорости молекул при изменении температуры воздуха от 18 до 40 градусов С.

Письмо № 6 (станочник): В нашем цехе идут большие потери. Помогите разобраться: сколько энергии расходует двигатель нашего нового токарного станка при обработке стальных деталей массой 10, 15, 20, 25, 30…. n кг, если они при этом они нагреваются от 20 до 70 оС

Учитель. Ну вот, на сегодня письма вроде бы все. А впереди еще уйма работы. Все задачи решить, да еще хорошо объяснить. Хотя зачем иначе иметь агентства? Дорогие сыщики вам предоставляется время для сыскной работы. И проверим, в каком отделе самые талантливые и быстрые работники. Вам в помощь будут предоставлены компьютеры, но это не значит, что нужно уже начинать писать программы.

IV. Решение задач – 20 мин

Цели:

  • закрепление теоретических знаний по физике;
  • развитие творческих подходов к составлению алгоритмов решения задач разветвляющейся и циклической структуры;

Каждая группа решает предложенную задачу, соблюдая этапы решения задач. Защита задачи осуществляется представителями отдела, в следующей последовательности:

  1. Условие задачи, математическая модель.
  2. Физическое обоснование выбранной модели
  3. Алгоритм решения задачи
  4. Программа
  5. Анализ полученного результата

V. Подведение итогов, домашнее задание – 5 мин

Учитель. Количество баллов, полученных следственной группой, приравнивается к гонорару за открытое дело – решение задачи.
На доследование (в качестве домашнего задания) выдаются рабочие материалы:

1. Рабочий работает с 800  до 1600 . В первый час работы он делает 10 деталей и каждый час он увеличивает это количество на 10% от количества предыдущего часа. Сколько деталей производит рабочий за день.

2. Каждый месяц в течение года студент получал стипендию. Сколько в среднем за месяц получил студент, если его стипендия была такой: январь – 200, февраль – 260, март – 180, апрель – 200, май –210,  июнь – 220 , июль – 200, август – 190, сентябрь – 100, октябрь – 200, ноябрь – 180, декабрь – 160.

Учитель. Мы с Вами отлично поработали и выполнили все задания. Особенно хотелось бы отметить … Благодарю за внимание, урок окончен.

Приложение 1.

Приложение 2.

Доброжелатель. Я все письма спрятал, чтобы их получить нужно определить код. Для этого вы должны определить результаты выполнения предложенных программ и сложить их. Полученное число и есть pin код. Всего хорошего.

Задачи для первой группы:

СLS
A = 8
B = 7
If  a < b then a = a + b
B = b + a
Print a; b

CLS
A = 4
B = 7
WHILE a < b
a = a + 2
WEND
b = b + a
print a; b

Сумма = 23 + 23 = 46

Задачи для второй группы:

СLS
A = 5
B = 8
If a < b then a = a + b
B = b + a
Print a; b

СLS
A = 5
B = 8
WHILE a < > b then
a = a + 1
WEND
b = b + a
print a; b

Сумма = 34 + 24 = 58

Задачи для третьей группы:

СLS
A = 6
B = 10
If a < b then a = a + b
B = b + a
Print a; b

CLS
A = 6
B = 10
WHILE b >= a then
b = b – 2
WEND
print a; b

Сумма = 36 + 10 = 46

Итоговая сумма = 46 + 58 + 46 = 50

Приложение 3.

Заполните таблицу:

Газовый закон (название)

Формулировка закона

Математическая запись
  

 

      
  

 

      
  

 

      
 

 

    

Приложение 4.

Письмо 2: (от студентки) “Помогите мне. Я поссорилась с другом. Он сказал, что я глупая, потому что мало читаю. А зачем мне это надо? Я считаю, что главное – это стройная фигура. В день я должна съедать не более 130 кКал. Я очень люблю чай без сахара, но с печеньем, калорийность которого равна 422 Калория. Сколько печенья с чаем я могу съесть, чтобы не поправиться? Помогите разобраться, иначе всей моей жизни конец. Говорят, тут сегодня много детективов будет. Да, и еще моего друга зовут Саша, может это вам поможет”

Исх данные:

Результат: к – количество печенья

Метод решения: Q12 = Q1 + Q2 – количество энергии от одной порции чая с печеньем,
Q1 = 422 Кал = (1 кал = 4,2 Дж) = 1772,4 ДЖ – одно печенье,
Q2 = своды mводы Дt – один стакан чая,
К – количество порций.

Пока Q <= 546000, повторять
Q = Q + Q12
K = k + 1
Конец цикла

Программа на языке QBASIC:

CLS
PRINT “Расчет диетических порций”
Q1 = 1772.4
Q2 = 21600
Q12 = Q1 + Q2
K = 0
Q = 0
WHILE Q <= 546000

Q = Q + Q12
K = K + 1

WEND
PRINT “ВЫ ДОЛЖНЫ СЪЕДАТЬ – “; K ; “ ПЕЧЕНИЙ С ЧАЕМ, НО ЭТО ВАМ ВРЯД ЛИ ПОМОЖЕТ УДЕРЖАТЬ ДРУГА”
END