На прошлых уроках мы с вами изучили компьютерное моделирование. И сегодня мы проведем эксперимент: “Исследование физической модели электромагнитной волны”. Цель нашего урока: Исследовать зависимость физических величин: вектора напряженности поля и вектора магнитной индукции от времени на компьютерной модели и построить график этих зависимостей.
Запишем это в тетради:
Постановка задачи:
Построим, график зависимости вектора напряженности и магнитной индукции от времени по закону меняющейся величины. Исследовать полученную модель при решении обратных задач
Проводить эксперимент будем по основным этапам разработки и исследования моделей на компьютере
I. Этап. Качественная описательная модель:
На этом этапе выделяют существенные с точки зрения целей проводимого исследования параметры объекта, а несущественными параметрами пренебрегают.
Из условия задачи можно сформулировать следующие основные предположения:
- Меняющимися величинами будут Е и В.
- Величины ЕО, ВО, w- примем за постоянные.
- Изменяющаяся величина - время.
- Так как колебания Е и В совершаются по одному закону, в одной фазе, достаточно рассмотреть одну из величин.
II. Этап. Формальная модель:
На втором этапе описательную информационную
модель описывают с помощью какого-
либо формального языка. В формальной модели нам
необходимо с помощью формул, уравнений получить
формальные соотношения между начальными и
конечными значениями свойств объектов. Другими
словами нам нужно получить уравнение.
Тест по физике. ( проводит учитель физики)
Уравнение для вектора Е, В – бегущей электромагнитной волны. Получены уравнения гармонических колебаний для векторов Е и В. (Анализ)
III. Этап. Компьютерная модель в электронных таблицах.
На третьем этапе формальную модель преобразовывают в компьютерную модель. Существуют два принципиально различных пути построения компьютерной модели:
1. Построение алгоритма решения задачи и его
кодирование на одном из языков программирования.
2. Построение компьютерной модели с
использованием одного из приложений
(электронных таблиц, СУБД и пр.).
3. График подбора параметров.
IV. Этап. Исследование модели.
На четвертом этапе проводится компьютерный эксперимент. В нашем случае, это построение графика и решение задачи на подбор параметра.
Уровень В. (сдвиг фаз)
Решение обратных задач. (Работу на компьютерах контролируют учитель физики и информатики)
V. Этап. Анализ полученных результатов.
На пятом этапе проводится анализ полученных результатов и сопоставление их с реальными объектами. В силу допущенных упрощений можно сказать, что мы достигли цели нашей сегодняшней работы.
Средствами электронных таблиц Ехсе1 нельзя
совместить два графика, расположив их
в разных плоскостях. Для этого нужно задавать
дополнительные параметры и отдельно
создавать модель поворота плоскости графика. Но
мы можем посмотреть готовую модель графика
электромагнитной волны в электронном учебнике
(Учитель физики предлагает учащимся открыть
электронный учебник Образовательная коллекция
“ Открытая физика”- “Распространение света”)
Вопросы по учебнику. Рассмотреть
распространение электромагнитной волны в
динамике.
Подводим итоги урока
Сегодня мы повторили тему “Компьютерное моделирование” и провели компьютерный эксперимент “Исследование физической модели электромагнитной волны” по всем этапам компьютерного моделирования.
(Оценки) Проводится рефлексия урока (Назовите преимущества использования компьютерного моделирования в исследовании физических процессов; понравился ли урок; чем он вам запомнился; надо ли проводить такие уроки и т.п.)
| Первый вариант.
Электромагнитные волны При постановке опытов Герца были использованы: а) две катушки индуктивности; |
Второй вариант.
Электромагнитные волны При постановке опытов Герца были использованы: а) катушка индуктивности и резистор
соединённые последовательно; |
| Целью опытов Герца было а)
посмотреть, как протекает ток через катушку; |
Целью опытов Герца было а)
посмотреть, как протекает ток через конденсатор; |
| При проведении опыта: а)
перешёл от закрытого колебательного контура, к
проводнику; Необходимым условием существования электромагнитной волны является существование а) силы тока; Какова характеристика электромагнитной волны она является а) поперечной; Уравнение электромагнитной волны имеет вид: a) U=U Sin wt; |
При проведении опыта: а)
перешёл от закрытого колебательного контура, к
открытому контуру; Необходимым условием существования электромагнитной волны является существование а) силы тока; Какова характеристика электромагнитной волны: она является а) поперечной; Уравнение электромагнитной волны имеет вид: a) U=U Cos wt; |
Вопросы для самоподготовки к уроку
1. Опыты Герца
а) Цель опыта
б) Оборудование
в) Как проводил опыт?
г) Какие результаты получил?
д) Какой вывод сделали из полученных результатов?
2. Почему опыты Герца считаются
фундаментальными?
3 .Какое условие необходимо для существования
электромагнитной волны?
4. Характеристика электромагнитной волны?
5.Какое доказательство существует тому, что
электромагнитная волна является
плоскополяризованная?
6.Записать уравнение бегущей электромагнитной
волны для вектора Е и вектора В.
7.Указать в этом уравнении характеристики
гармонического колебания (амплитуду,
циклическую частоту), уметь находить через
циклическую частоту собственную колебаний;
период колебаний, определять разность фаз.