Интегрированный урок по дисциплинам: физика и информатика. Тема урока: "Баллистическое движение"

Тип урока: изучение и первичное закрепление новых знаний.

Вид урока: урок - практическая работа с использованием компьютера.

Цель: исследование движения тела, движущегося под углом к горизонту.

Задачи:

• Развитие исследовательской, творческой, познавательной деятельности учащихся.
• Моделирование движения тела в электронной таблице с использованием компьютера.
• Развитие коммуникативных способностей учащихся.

Методы обучения: наглядный, исследовательский, практический.

Формы обучения: индивидуальная, коллективная.

Опорные знания:

• модель,
• формализация,
• формулы,
• ссылки в электронной таблице Microsoft Excel,
• диаграмма, объекты диаграммы Microsoft Excel.

Оборудование и демонстрации:

• компьютер,
• локальная сеть,
• проектор,
• модель ракеты.

Программное обеспечение:

• операционная система Windows,
• Microsoft Excel из пакета Microsoft Office,
• пакет программы виртуальная школа “Кирилла и Мефодия”: уроки физики.

План урока:

1. Организационный момент.
2. Изучение движения тела в поле сил тяготения.
3. Исследование движения тела, движущегося под углом к горизонту. Практическая работа.
4. Анализ выполнения работы.
5. Подведение итогов урока.
6. Домашнее задание.

ХОД УРОКА

I. Организационный момент

II. Изучение движения тела в поле сил тяготения

1. Повторение в виде фронтальной беседы.

Учитель физики. Рассмотрим случай, когда ракета движется по вертикали (запуск модели ракеты вертикально вверх).

1. Как движется ракета? (Ракета движется по вертикали вверх).
2. Какая сила действует на ракету? (На ракету действует сила тяжести).
3. По какой линии движется ракета? (Ракета движется по прямой).
4. Под каким углом движется ракета? (Ракета движется под углом 90⁰).

– Рассмотрим случай, когда ракета движется под углом к горизонту (запуск модели ракеты под углом к горизонту).

1. Какая сила действует на ракету? (На ракету действует сила тяжести).
2. Что является причиной искривления траектории движения тела? (Изменение угла, под которым движется тело).
3. Как найти траекторию движения ракеты? (Найти траекторию – это значит найти аналитическое уравнение кривой, по которой движется тело в пространстве).

– Рассмотрим основные параметры ракеты, движущейся с начальной скоростью, направленной под углом к горизонту.
Применяем пакет программы виртуальная школа “Кирилла и Мефодия”: уроки физики. Урок № 6. Рисунок 1.

2. Вывод уравнения траектории движения ракеты.

х = х0 + 0Хt у = у0 + 0Уt + aуt2/2 0Х = 0 cos 0У = 0 sin х = (0 cos ) t у = (0 sin ) t - gt2/2

(1) (2) (3) (4) (5) (6)

– Уравнение траектории ракеты, или зависимость у(х), можно получить, исключая из системы уравнений время. Для этого из (5) найдем время и подставим в (6). Получим уравнение траектории движения ракеты.

y = x tg ? - gx2/2 0 2cos 2 хmax = 0 2 / g * sin

(7) (8)

– Графиком этой квадратичной функции является парабола. Парабола проходит через начало координат, так как у = 0 при х = 0. Ветви параболы направлены вниз, так как коэффициент – g /2 ₀ ²cos ² при х² меньше нуля.
Чтобы построить график зависимости у(х), нужно взять множество точек.

3. Создание проблемной ситуации: невозможность быстро и точно построить график движения тела, т.к. для этого нужно взять множество точек, а это требует большой затраты времени.

Рассмотрим конкретную задачу.

Класс делится на две группы. Группы исследуют предложенную задачу: 1-я аналитическим путем, 2-я исследует, моделируя в электронной таблице Microsoft Excel.

Учитель информатики. В повседневной жизни мы постоянно сталкиваемся с моделированием. Прототипом моделирования может быть объект, процесс или система.
В процессе моделирования мы приходим к некоторой формализации.
Определение цели моделирования позволяет четко установить, какие данные являются исходными, какие - несущественны в процессе моделирования и что требуется получить на выходе.

Задание для 2-ой группы

Для задачи "Исследование движения тела, движущегося под углом к горизонту", разработать информационную модель и провести компьютерный эксперимент.

– Для разработки информационной модели повторим:

1. Дать понятие модели. (Модель есть замещение изучаемого объекта другим объектом, который отражает существенные стороны данного объекта).
2. Дать понятие информационной модели. (Набор величин, содержащий всю необходимую информацию об исследуемых объектах и процессах, в информатике называется информационной моделью).

– Для компьютерного эксперимента воспользуемся средой электронной таблицы, программой Microsoft Excel из пакета Microsoft Office.

Давайте немного повторим:

1. Основное назначение электронной таблицы? (Автоматизация расчетов в табличной форме).
2. Какие данные можно заносить в ячейки электронной таблицы? (Числа, даты, формулы, текст).
3. Дать понятие относительного и абсолютного адреса. (Знак “$”, указанный перед номером строки и столбца означает, что этот номер является абсолютным адресом и не будет изменяться при операциях копирования формул, вставки и удаления строк и столбцов. Относительный адрес ячейки изменяется при перечисленных операциях).

Информационная модель

– А еще в этой программе мы можем по исходным данным и произведенным расчетам построить график или диаграмму. Вот этой возможностью мы сегодня и воспользуемся для того, чтобы проследить движение тела, брошенного под углом к горизонту.

Учитель разбирает вместе с ребятами, какие исходные данные занесли в таблицу, следит за тем, расчет каких величин производится, и строит график.

Технология заполнения:

• Заполнение области исходных данных: Рисунок 2.
• Заполнение области промежуточных расчетов: Рисунок 3.
• Построение графика движения тела, движущегося под углом к горизонту: Рисунок 4.
  • Выделить в столбцах С и В диапазон ячеек, начиная с 12 строки;
  • Выбрать ВСТАВКА ---- ДИАГРАММА ---- ТИП диаграммы: ТОЧЕЧНЫЙ ---- произвести необходимые установки: заголовки, оси, и др.; ----- ГОТОВО.
  • Увеличить размер диаграммы.
  • При необходимости отформатировать.
  • Расположить на экране монитора так, чтобы можно было, меняя исходные данные, одновременно видеть изменения и на графике.

Рисунок 5.

III. Выполнение практической работы: “Исследование графика движения тела, брошенного под углом к горизонту”

Группам раздаются карточки с дополнительными заданиями к решаемой задаче.

Получить результаты при изменении:

• начальной скорости,
• угла полета.

– Необходимо, меняя исходные данные, построить график и проследить по графику изменение траектории движения тела, заполнить таблицы и на основании полученных результатов сделать выводы: как изменяется движение тела при увеличении начальной скорости и угла бросания тела.

Результаты работы:

Таблица 1

Таблица 2

IV. Анализ выполнения работы

От каждой группы выбирается докладчик, который рассказывает о проделанной работе и полученных результатах.
1-я группа учеников отмечает, что построить график с максимальной точностью не удалось из-за сложности расчетов и затрат времени, они могут не до конца уложиться в отведенное время. И тогда на помощь придет 2-я группа. Группа учеников показывает результаты работы на проекторе, таблицы значений и графики.
Ученики приходят к выводу, что для моделирования необходимо использовать информационные технологии, т.к. с помощью ИТ можно наиболее точно построить график и визуально проследить очень быстро его изменение при изменении исходных данных.

V. Подведение итогов урока.

За урок учащиеся получают оценки по физике и информатике.

Учитель физики: Какова практическая направленность изучаемого материала?

Ученик 1: При выведении космического корабля на орбиту и при стыковке космических кораблей конструкторы рассчитывают расчетную траекторию.

Ученик 2: В военном деле при стрельбе из любого вида оружия нужно не только знать траекторию движения, но и учитывать сопротивление воздуха, которое эту траекторию делает круче.

Ученик 3: На уроках физкультуры мы тоже применяем знания, полученные на уроках физики: при метании диска, при бросании гранаты, во время игры в баскетбол.

VI. Домашнее задание по физике: § 17, стр. 63. Задачи № 3, 4, стр. 71.