Интегрированный урок по физике и информатике "Применение среды программирования QBasic для расчета силы тока при параллельном и последовательном соединении проводников"

Разделы: Информатика

Тип урока: интегрированный урок по комплексному применению знаний, умений и навыков по физике и информатике.

Вид урока: урок-исследование с использованием компьютера.

Цели урока по физике:

  • закрепить умение решать задачи с использованием закона Ома для параллельного и последовательного соединения;
  • научить рассчитывать силу тока в цепи с параллельным и последовательным соединением;
  • научить экспериментально, с помощью компьютера доказывать известные законы, производить вычисления, анализировать и делать выводы из полученных результатов.

Цели урока по информатике:

  • закрепить умения и навыки составлять программы на языке программирования QBasic с применением структуры ветвления и множественного выбора;
  • показать учащимся практическое применение знаний, полученных на уроках информатики;
  • научить объединять и использовать полученные теоретические знания на уроках информатики и физики на практике при решении задач.

Задачи урока:

Образовательные:

  • совершенствование навыков работы в среде программирования QBasic;
  • закрепление понятий: “Сила тока”, “Напряжение”, “Сопротивление”.

Воспитательные:

  • воспитание информационной культуры у учащихся;
  • побуждать обучающихся к преодолению трудностей в процессе умственной деятельности;
  • формирование навыков самостоятельной работы и уверенности в своих собственных силах.

Развивающие:

  • развитие алгоритмического и логического мышления;
  • развитие навыков использования сред программирования при решении задач по физике;
  • способствовать развитию наблюдательности и умения анализировать, сравнивать и делать выводы;
  • развитие интереса к изучаемым предметам: информатике и физики.

Методы обучения:

  • по источнику знаний: словесные, наглядные, практические с использование ПК;
  • по степени взаимодействия учителя и учащихся: беседа, самостоятельная работа;
  • по характеру познавательной деятельности учащихся: частично-поисковый метод, исследовательский;
  • по дидактической цели: метод закрепления знаний, контроля.

Средства обучения:
  • технические:
  • мультимедийный проектор;
  • интерактивная доска;
  • компьютерный класс.
  • программные:
  • презентация на тему “Закон Ома для параллельного и последовательного соединения проводников. Ветвление и оператор выбора” (Приложение 1);
  • среда программирования QBasic;
  • раздаточные материалы (Приложение 2) .

Оформление доски: Дата, название темы урока.

План урока:

  1. Организационный момент (1 мин).
  2. Постановка темы и целей урока. (1 мин)
  3. Актуализация знаний из курса физики и информатики. (15 мин)
  4. Постановка проблемы. (3 мин)
  5. Самостоятельное решение учащимися расчетных задач в среде программирования QBasic. (18 мин)
  6. Анализ выполнения работы. (3 мин)
  7. Подведение итогов урока. (2 мин)
  8. Домашнее задание. (2мин)

Ход урока

  1. Организационный момент урока.

Учитель информатики: определение готовности к уроку, приветствие, отметка отсутствующих в классном журнале.

Учитель физики: Сегодня мы проводим интегрированный урок по физике и информатике. Наш урок будет проходить в компьютерном классе. С помощью ПК и среды программирования QBasic вы сможете сделать намного больше вычислений, чем на обычном уроке в кабинете физики.

  1. Постановка темы и целей урока.

Учитель информатики: (Слайд 1) Тема нашего интегрированного урока: “Применение среды программирования QBasic для расчета силы тока при параллельном и последовательном соединении проводников”. Сегодня Вы будете практически применять свои знания, полученные на уроках информатики для решения задач по физике. Проверите свои знания по составлению программ на языке программирования QBasic с применением структуры ветвления и множественного выбора. (Слайд 2)

  1. Актуализация знаний из курса физики и информатики (повторение теоретического материала).
  1. Повторение раннее изученного материала по физике.

Учитель физики: (Слайд 3) Для решения задач мы будем использовать закон Ома для участка цепи. Это закон связывает между собой три величины, характеризующие любую электрическую цепь: силу тока, напряжение и сопротивление. Закон назван по имени немецкого ученого Георга Ома, открывшего этот закон в 1827 году.

  • Вопрос: Как формулируется закон Ома? Ответ: Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению.
  • Вопрос: Как записывается формула закона Ома? Ответ:

Для подтверждения правильности ответа обучающегося преподаватель открывает Слайд 4.

  • Вопрос: Назовите единицы измерения электрического тока, сопротивления и напряжения. Ответ: Единица измерения силы электрического тока: ампер (1 А), электрического сопротивления: ом (1 Ом), электрического напряжения: вольт (1 В). (Слайд 5).

Электрические цепи, с которыми мы имеем дело на практике, обычно состоят не из одного приемника электрического тока, а из нескольких, которые могут быть соединены между собой по-разному.

Рассмотрим последовательное соединение проводников. (Слайд 6).

Вы уже знаете, что при последовательном соединении сила тока в любых участках цепи одна и та же, т.е. I = I1 = I2 .

  • Вопрос: А чему равно общее сопротивление цепи при последовательном соединении? Ответ: Общее сопротивление цепи при последовательном соединении равно сумме сопротивлений отдельных проводников: R = R1 + R2.
  • Вопрос: Чему равно напряжение на концах отдельных участков цепи? Ответ: Напряжение на концах отдельных участков цепи рассчитывается на основе закона Ома: U1 = I*R1 и U2 = I*R2.
  • Вопрос: Чему же будет равно полное напряжение в цепи при последовательном соединении? Ответ: Полное напряжение в цепи при последовательном соединении, или напряжение на полюсах источника тока, равно сумме напряжений на отдельных участках цепи: U = U1 + U2.

Рассмотрим параллельное соединение проводников. (Слайд 7).

  • Вопрос: Какая из электрических величин одинакова для всех проводников, соединенных параллельно? Ответ: Напряжение. Напряжение на участке цепи АВ и на концах всех параллельно соединенных проводников одно и то же: U = U1 = U2.
  • Вопрос: Чему равна сила тока в неразветвленной части цепи? Ответ: Сила тока в неразветвленной части цепи равна сумме сил токов в отдельных параллельно соединенных проводниках: I = I1 + I2 .

Вопрос: Чему же будет равно общее сопротивление цепи? Ответ: Общее сопротивление цепи находим по закону Ома:

  1. Повторение ранее изученного материала по информатике.

Учитель информатики: Для решения задач по физике Вы будете использовать среду программирования QBasic. Составленная вами программа должна производить вычисления силы тока для последовательного и параллельного соединения проводников. Также вам нужно будет сравнить значения силы тока при параллельном и последовательном соединении, т.е. определить при каком соединении сила тока в цепи больше. Для решения этих вопросов необходимо будет использовать условный оператор IF и оператор выбора SELECT CASE.

Вопрос: Давайте вспомним, что такое ветвление? Ответ: Ветвление – эта такая форма организации действий, при которой в зависимости от выполнения или невыполнения некоторого условия совершается либо одна, либо другая последовательность действий.

Рассмотрим представление команды ветвления в полной и неполной форме в виде блок-схемы и на языке программирования QBasic. Полная форма ветвления в виде блок-схемы представляется следующим образом: (Слайд 8)

Рисунок 3

Вопрос: Запишите блочный и линейный формат условного оператора IF на языке программирования QBasic.

Ответ:

Блочный формат:
IF условие THEN
оператор 1
ELSE
оператор 2
END IF

Линейный формат: IF условие THEN оператор 1 ELSE оператор 2

(Слайд 9). Преподаватель просит ученика сравнить свой ответ с изображением на экране.

Неполная форма ветвления в виде блок-схемы представляется следующим образом: (Слайд 10).

Рисунок 4

Вопрос: Запишите неполную форму ветвления на языке программирования QBasic?

Ответ:

Блочный формат:

IF условие THEN
оператор 1
END IF

Линейный формат: IF условие THEN оператор 1

Сравним запись на доске с изображением на экране. (Слайд 11). Теперь повторим представление оператора выбора SELECT CASE в виде блок-схемы (Слайд 12) и на языке программирования QBasic (Слайд 13).

Вопрос: Расскажите, как выполняется инструкция SELECT CASE? Ответ: Выполняется инструкция SELECT CASE следующим образом:

  1. Вычисляется значение выражения, записанного в SELECT CASE;
  2. Полученное значение последовательно сравнивается с условиями записанными в CASE. Если значение выражения совпадает с одним из условий, записанных после CASE, то выполняется блок команд, следующий за данным CASE.
  3. Если значение выражения не совпадает ни с одним условием, то выполняется блок команд, следующий за CASE ELSE, и выполнение инструкции CASE завершается.
  1. Постановка проблемы.

Учитель физики: Учащимся выдаются карточки с условием задачи и расчетными данными.

Условие задачи: (Слайд 14)

Несколько потребителей обладающих сопротивлением подключили к зажимам источника тока напряжением U В сначала параллельно, а затем последовательно.

Определите силу тока в каждом потребителе, общую силу тока в участке цепи и сопротивление участка цепи для параллельного соединения. Для последовательного соединения: определите силу тока в цепи, напряжение на концах каждого из потребителей тока и общее сопротивление цепи.

Определите, при каком типе соединения общая сила тока цепи будет больше и почему. Составьте программу так, чтобы можно было производить вычисления для 2 или 3 потребителей.

  1. Самостоятельное решение учащимися расчетных задач в среде программирования QBasic.

Учащиеся самостоятельно решают задачу и оформляют ее решение в виде программы на языке программирования QBasic. Результаты вычислений вносят в лист ответов. Один из вариантов решения задачи на языке программирования QBasic можно посмотреть в Приложении 3.

  1. Анализ выполнения работы.

Учащиеся рассказывают о проделанной работе и сделанных выводах. После обсуждения на экране появляется Слайд 15 (Образец правильно сделанного вывода).

Листинг программы

  1. Подведение итогов урока.

Подведение итогов работы. Оценки за урок. Ответы на вопросы учащихся.

  1. Домашнее задание.

Составить тестирующую программу на языке программирования QBasic на тему “Закон Ома для участка цепи и его следствия”. (Слайд 16).