Класс: девятый.
Форма проведения: бинарный урок, урок-практикум, урок обобщения.
Технология: проблемно-исследовательская.
Краткая аннотация урока:
Данный урок проводится как обобщающий после изучения тем по физике: «Механические колебания» и по информатике: «Моделирование и формализация. Работа с электронной таблицей». Урок является бинарным, в связи с чем наглядно представлена связь между двумя учебными предметами: физикой и информатикой.
На протяжении всего урока обучающиеся поэтапно строят информационную модель колебаний пружинного маятника.
На уроке обучающиеся выполняют исследовательскую работу для выявления зависимости между величинами, характеризующими колебательное движение. Работа выполняется двумя способами: с помощью лабораторного оборудования и компьютерного практикума в программе Microsoft Excel.
Цели урока:
- Образовательная – показать применение информационных технологий в практической деятельности, межпредметные связи дисциплин «информатика» и «физика»; провести исследования физических закономерностей; закрепить умения и навыки работы в программе Microsoft Excel; вырабатывать умения применять полученные знания при решении задач различной направленности.
- Развивающая – формировать навыки самостоятельной и групповой работы; совершенствовать умения сравнивать, анализировать, обобщать; развивать коммуникативно-технические умения, умения оценивать результат выполненных действий, применять знания на практике.
- Воспитательная – воспитание самостоятельности, ответственности, коммуникативности, информационной культуры; расширение кругозора.
Оборудование: раздаточный материал: карточки с названием формул, задания для групп, контрольные вопросы, тесты, мультимедийная презентация, лабораторное оборудование.
ХОД УРОКА
Слайд 1. Учитель информатики:
По расписанью ровно в срок
Мы начинаем наш урок!
Ждут открытия всех вас,
За работу, в добрый час!
Слайд 2. Учитель физики: Здравствуйте, ребята!
Сегодня на уроке мы будем изучать колебания пружинного маятника с помощью программы Microsoft Excel.
По теме вы уже догадались, что наш урок будет необычным. Во-первых, вести его буду не я одна, а вместе с учителем информатики. Во-вторых, вы, ребята, будете сегодня экспериментаторами и исследователями. Цель урока, исследовать связь между величинами, характеризующими колебания пружинного маятника.
Слайд 3. Учитель информатики: Одним словом, мы с вами будем сегодня строить информационную модель колебаний пружинного маятника. Давайте вспомним основные этапы построения информационной модели:
- Постановка задачи.
- Разработка модели.
- Компьютерный или физический эксперимент.
- Анализ полученных результатов.
Слайд 4. По этому плану мы сегодня и будем работать. Но прежде, чем приступить к этой работе вспомним с вами программу Microsoft Excel, так как именно с ее помощью будет проведен компьютерный эксперимент. Ответьте на вопросы.
- Для чего предназначена программа?
- Как вы понимаете термин «деловая графика»?
- При помощи какой команды в меню можно построить диаграммы?
- Какой тип диаграммы лучше взять для построения графика?
- Что является минимальным элементом таблицы? Как он называется?
- Что такое диапазон таблицы?
- Как задать формулу для вычислений?
- Каким способом можно занести формулу в несколько ячеек?
- Что делать, если в формуле присутствуют элементарные математические функции?
Итак, приступим к построению модели. Первый этап – постановка задачи.
I. Постановка задачи.
Слайд 5. Учитель физики: А теперь нам необходимо повторить то, что мы знаем о колебательном движении.
Работаем у доски по карточкам.
Карточка 1: Формула для нахождения силы упругости.
Карточка 2: Формула для нахождения циклической частоты.
Карточка 3: Формула для периода колебания пружинного маятника.
Ответьте на вопросы:
- Что такое колебательное движение?
- Какие колебания называются свободными?
- Что такое маятник?
- Что собой представляет пружинный маятник?
- Что такое циклическая частота?
- Что такое период колебания.
- Дайте определение силы упругости.
- Сформулируйте закон Гука.
Проверим работу, которую выполняли у доски.
Посмотрите, ребята, на первую формулу. Скажите, как, по вашему мнению, сила упругости зависит от удлинения пружины.
Работаем теперь со второй формулой. Сделайте предположение, как циклическая частота зависит от массы груза.
Посмотрев на третью формулу, ответьте, как вы думаете, какова связь между периодом и массой тела.
Вы сделали три предположения, то есть выдвинули гипотезы. Наш великий соотечественник Михаил Васильевич Ломоносов говорил: «Один опыт я ставлю выше, чем тысячу мнений, рожденных только воображением». Поэтому подвергнем все наши гипотезы экспериментальной проверке.
II. Разработка модели.
Учитель информатики: Переходим ко второму этапу – разработке модели, т. е. в данном случае построению математической модели задачи. Необходимо записать формулы, которые на доске, в том виде, в каком они будут использоваться в электронных таблицах.
III. Эксперимент.
Переходим к третьему этапу – эксперименту. Работать будем следующим образом. Каждая команда получает по заданию. Три человека остаются на местах и проводят физический эксперимент. Двое идут за компьютеры и проводят то же исследование, но с помощью программы Microsoft Excel.
Слайд 6. Учитель физики: Первая группа, вы будете исследовать связь между силой упругости и удлинением пружины.
Вторая группа получает следующее задание. Исследовать зависимость циклической частоты от массы тела.
Третья группа, вы будете исследовать зависимость периода колебания от массы тела.
Задание для группы 1 (физический эксперимент).
Цель эксперимента: исследовать связь между силой упругости и удлинением пружины.
Ход эксперимента:
- измерить начальную длину пружины.
- подвесив на пружину один груз весом 1 Н, выяснить на сколько удлинилась пружина.
- повторить опыт с двумя грузами.
- заполнить таблицу и сделать вывод.
| Сила упругости | 1 Н | 2 Н |
| Удлинение |
Вывод:
Задание для группы 1 (программа Microsoft Excel)
Цель: исследовать связь между силой упругости и удлинением пружины, начертить график этой зависимости.
Ход эксперимента:
- Запустить программу Microsoft Excel.
- Ввести данную таблицу.
- Использовать для ввода второй строки формулу, с последующим ее копированием.
- По получившимся данным построить диаграмму типа точечная.
K=7,5 Н/м
| Удлинение | 0 | 0.01 | 0.02 | 0.03 | 0.04 | 0.05 | 0.06 |
| Сила упругости |
Слайд 7. Вывод:
Задание для группы 2 (физический эксперимент)
Цель эксперимента: Исследовать зависимость циклической частоты от массы тела.
Ход эксперимента:
- подвесив на пружину груз массой 0,1 кг, посчитать, сколько полных колебаний совершает пружинный маятник за 6,28 с.
- Повторить опыт с двумя грузами.
- Заполнить таблицу и сделать вывод.
| Масса груза | 0.1 кг | 0.2 кг |
| Циклическая частота |
Вывод:
Задание для группы 2 (программа Microsoft Excel)
Цель: Исследовать зависимость циклической частоты от массы тела и начертить график этой зависимости.
Ход эксперимента:
- Запустить программу Microsoft Excel.
- Ввести данную таблицу.
- Использовать для ввода второй строки формулу, с последующим ее копированием.
- По получившимся данным построить диаграмму типа точечная.
К=7,5 Н/м
| Масса груза | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,9 | 1 |
| Циклическая частота |
Слайд 8. Вывод:
Задание для группы 3. (физический эксперимент)
Цель эксперимента: исследовать зависимость периода колебания от массы тела.
Ход эксперимента:
- Подвесив к пружине груз массой 0,1 кг, выяснить, за сколько секунд маятник делает 10 колебаний. Вычислить период колебаний.
- Повторить опыт с грузом массой 0,2 кг.
- Заполнить таблицу и сделать вывод.
| Масса груза | 0,1 кг | 0,2 кг |
| Число колебаний | 10 | 10 |
| Время колебания | ||
| Период колебания |
Вывод:
Задание для группы 3 (программа Microsoft Excel)
Цель: исследовать зависимость периода колебания от массы тела и начертить график этой зависимости.
Ход эксперимента:
- Запустить программу Microsoft Excel.
- Ввести данную таблицу.
- Использовать для ввода второй строки формулу, с последующим ее копированием.
- По получившимся данным построить диаграмму типа точечная.
К=7,5 Н/м
| Масса груза | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,9 | 1 |
| Период |
Слайд 9. Вывод:
IV. Анализ полученных результатов.
Учитель информатики: Переходим к четвертому этапу построения информационной модели – анализу полученных результатов. Группы сравните результаты, полученные после выполнения двух различных видов работ.
Слайд 10. Учитель физики: Запишем выводы в тетрадях.
- Чем больше удлинение пружины, тем больше возникающая сила упругости.
- Чем больше масса груза, тем меньше циклическая частота колебаний пружинного маятника.
- Чем больше масса груза, тем больше период колебания пружинного маятника.
Слайд 11. Ответьте на контрольные вопросы:
Группа 1. Как меняется возникающая в пружине сила упругости при удлинении пружины в 3 раза?
Группа 2. Как меняется циклическая частота колебаний маятника при увеличении массы груза в 4 раза?
Группа 3. Как меняется период колебания маятника при увеличении массы груза в 9 раз?
Выводы, сделанные во время исследований вам обязательно пригодятся в 11 классе при изучении электромагнитных колебаний, а также при сдаче экзаменов по физике.
Слайд 12. Учитель информатики: Итак, ребята, мы с вами успешно справились с задачей – построением информационной модели колебаний пружинного маятника. Запишите домашнее задание: построить информационную модель для периода математического маятника. А сейчас, для закрепления полученных знаний, ответьте на вопросы теста. Приложение 2.
Слайд 13. Учитель физики, учитель информатики: Спасибо за урок!
Список литературы:
- Дизайн мультимедийного урока: методика, технологические приемы, фрагменты уроков/ Г.О. Аствацатуров, канд. ист. наук. – Волгоград: Учитель, 2009.
- Интегрированный урок по физике и информатике «Изучение колебаний пружинного маятника с помощью программы Microsoft Excel»/ Л.П. Третьякова, А.И. Анохина.
- Настольная книга учителя физики/ сост. В.А. Коровин. – М.: Изд-во АСТ, 2004.