Практическая работа № 1. Определение полезной площади и кубатуры классной комнаты. (Приложение 1)
Цель работы: построение и исследование компьютерной модели определения и оценки полезной площади и кубатуры классной комнаты.
Используемые программные средства: табличный процессор MS Excel.
I-й этап. Уточнённая постановка задачи.
Необходимо рассчитать площадь пола и кубатуру классной комнаты, предварительно измерив с помощью рулетки длину, ширину и высоту класса. Затем определить площадь и кубатуру в пересчёте на одного ученика.
II-й этап. Разработка модели.
Информационная модель.
| Объект | Параметры | |
| название | значения | |
| Классная комната | l – длина комнаты, м; b – ширина комнаты, м; h – высота комнаты, м; q – количество посадочных мест, шт. |
исходные данные исходные данные исходные данные исходные данные |
| s – площадь пола,м2; v – кубатура, м3; s1– площадь в пересчёте на одного ученика, м2; v1 – кубатура в пересчёте на одного ученика, м3. |
расчётные данные расчётные данные расчётные данные расчётные данные |
|
Математическая модель.
Расчёт площади пола:
s = l* b, где l – длина классной комнаты (м), b – ширина классной комнаты
(м).
Расчёт кубатуры классной комнаты:
v = s* h, где s – площадь пола (м2), h – высота помещения (м).
Расчёт площади и кубатуры помещения, приходящиеся на одного ученика:
s1 = s/q, где s – площадь пола (м2), q– количество посадочных мест;
v1 = v/q, где v – кубатура помещения (м3), q– количество посадочных
мест.
Компьютерная модель.
Для моделирования выберем среду табличного процессора. В этой среде информационная модель представляется в виде таблицы, которая содержит две области – исходные данные и расчётные данные (результаты).
1. Введите в верхнюю часть таблицы исходные данные по образцу:
| A | B | C | D | E | F | G | … |
| 1. Определение полезной площади и кубатуры классной комнаты |
|||||||
| 2. Исходные данные: | Информатика | Физика | История | Литература | Химия | … | |
| 3. Длина класса | l(м) | 8,2 | 8 | 5,1 | 8,2 | 7,9 | … |
| 4. Ширина класса | b(м) | 5,55 | 5,4 | 5,55 | 5,55 | 5,4 | … |
| 5. Высота класса | h(м) | 2,95 | 2,95 | 2,95 | 2,95 | 2,95 | … |
| 6. Количество посадочных мест | q(шт) | 8 | 22 | 18 | 22 | 18 | … |
2. Заполните область результатов по образцу:
| A | B | C | D | E | F | G | … | |
| 7 | Результаты: | |||||||
| 8 | Площадь пола | s, м2 | Формула 1 | Заполнить вправо | … | … | … | … |
| 9 | Кубатура помещения | v, м3 | Формула 2 | Заполнить вправо | … | … | … | … |
Используйте приведённые ниже формулы. Столбцы D, E, F, G и т.д. заполните аналогичными формулами.
III-й этап. Компьютерный эксперимент.
Тестирование. Проверить правильность ввода формул.
Эксперимент 1. Произвести расчёты площади и кубатуры помещения, приходящиеся на одного человека.
Эксперимент 2. Исследуйте полученные результаты на соответствие санитарно-гигиеническим нормам.
Эксперимент 3. По результатам расчётов постройте диаграмму площади и кубатуры помещений, приходящихся на одного человека.
Проведение исследования.
1. Введите в таблицу расчётные формулы (3) и (5) по образцу. Столбцы D, E, F, G и т.д. заполните аналогичными формулами.
2. Введите в таблицу расчётные формулы (4) и(6) по образцу. Заполните аналогичными формулами столбцы справа.
| A | B | C | D | E | F |
| 10. Площадь в пересчёте на одного ученика, (s1,м2) |
Полученный результат | Формула 3 | Заполнить вправо | … | …. |
| 11. | Санитарно-гигиеническая норма – 2,0 | Формула 4 | Заполнить вправо | … | … |
| 12. Кубатура в пересчёте на одного ученика, (v1,м3). |
Полученный результат | Формула 5 | Заполнить вправо | … | … |
| 13. | Санитарно-гигиеническая норма – 4–5 | Формула 6 | Заполнить вправо | … | … |
| Ячейка | Формула | № |
| С8 | = C4*С5 | (1) |
| С9 | = С8*С6 | (2) |
| С10 | = С8/С7 | (3) |
| С11 | = ЕСЛИ (С10=2;"Норма"; ЕСЛИ(С10>2;"Нарушение с +"; "Нарушение СанПИНа")) | (4) |
| С12 | =С9/С7 | (5) |
| С13 | = ЕСЛИ (И (С12>=4;С12<=5);"Норма"; ЕСЛИ (С12>5;"Нарушение с +"; “Нарушение СанПИНа")) | (6) |
3. Выделите необходимые расчётные столбцы и постройте диаграмму.
IV-й этап. Анализ результатов моделирования.
- Оцените по диаграмме полезную площадь и кубатуру классной комнаты.
- Сделайте вывод о соответствии полученных результатов санитарно-гигиеническим нормам.
- Подумайте, рационально ли используется площадь помещения?
- Что необходимо изменить для улучшения условий труда?
Практическая работа № 2. Изучение естественной освещённости помещения. (Приложение2)
Цель работы: построение и исследование компьютерной модели определения и оценки светового коэффициента и коэффициента заглубления для учебного помещения.
Используемые программные средства: табличный процессор MS Excel.
I-й этап. Уточнённая постановка задачи.
Свет обладает высоким биологическим действием, способствует росту и развитию организма, обеспечивает нормальную работу зрительного анализатора. От надлежащего уровня естественного освещения зависит как здоровье школьников, так и успехи в учёбе.
Перед тем, как вы приступите к изучению естественной освещённости помещения, необходимо с помощью рулетки измерить высоту и ширину окон.
II-й этап. Разработка модели.
Информационная модель.
| Объект | Параметры | |
| название | значение | |
| Классная комната | а – ширина окон (м); b – высота окон (м); h – высота верхнего края окна над полом (м); ап – длина класса (м); bп – ширина класса (м); |
исходные данные исходные данные исходные данные исходные данные исходные данные |
| s – площадь окон (м2); sо – площадь застеклённой части окон (м2); sп – площадь пола (м2); СК – световой коэффициент; КЗ – коэффициент заглубления. |
расчётные данные расчётные данные расчётные данные расчётные данные расчётные данные |
|
Математическая модель.
- Зная высоту и ширину окон, рассчитать общую площадь окон по формуле: s = а* b.
- Рассчитать площадь застеклённой части окон (10% общей поверхности окон приходится на переплёты) по формуле: sо = s – 0,1* s.
- Зная длину и ширину класса, рассчитать площадь пола по формуле: sп = ап * bп .
- Подсчитать световой коэффициент (СК) по формуле: CK = sо / sп .
- Определить коэффициент заглубления, т.е. отношение высоты верхнего края окна над полом к глубине (ширине) класса по формуле: КЗ = h / а.
Компьютерная модель.
Для моделирования выберем среду табличного процессора. В это среде информационная модель представляется в виде таблицы, которая содержит две области – исходные данные и расчётные данные (результаты).
Ввести в верхнюю часть таблицы исходные данные, а в расчётную часть, расположенную ниже, – следующие формулы:
| Ячейка | Формула | № |
| С10 | = C$4*С$5 | (1) |
| С11 | = С$10-0,1*С$10 | (2) |
| С12 | = C$6*С$7 | (3) |
| С13 | = С$11/С$12 | (4) |
| С14 | = ЕСЛИ (И(C$13 >= 1/6;C$13 <= 1/4);"Норма"; “НЕ соответствует") | (5) |
| С15 | = C$8/C$7 | (6) |
| С16 | = ЕСЛИ(C$15 >= 1/2;"Норма"; “Нужно исправить") | (7) |
1. Заполните область данных по образцу:
| A | B | C | D | E | F | |
| 1 | Естественная освещенность класса |
|||||
| 2 | Помещение | Информатика | Химия | … | … | |
| 3 | Исходные данные: | |||||
| 4 | b | |||||
| 5 | а | |||||
| 6 | h | |||||
| 7 | ап | |||||
| 8 | bп |
2. Заполните область результатов по образцу, используя приведённые выше формулы:
| A | B | C | D | E | F | |
| 9 | Результаты: | |||||
| 10 | s | Формула 1 | Заполнить вправо | … | … | |
| 11 | sо | Формула 2 | Заполнить вправо | … | … | |
| 12 | sп | Формула 3 | Заполнить вправо | … | … | |
| 13 | СК | Результат | Формула 4 | Заполнить вправо | … | … |
| 14 | ||||||
| 15 | КЗ | Результат | Формула 6 | Заполнить вправо | … | … |
| 16 |
III-й этап. Компьютерный эксперимент.
Тестирование. Проверить правильность ввода формул.
Эксперимент 1. Исследуйте полученные результаты светового коэффициента и коэффициента заглубления на соответствие санитарно-гигиеническим нормам, учитывая следующую информацию: световой коэффициент для учебного помещения должен составлять 1/4 – 1/6 площади пола; коэффициент заглубления – не менее 1/2.Для расчётов воспользуйтесь формулами (5) и (7):
| 13 | СК | Результат | ||||
| 14 | Санитарно-гигиеническая норма | Формула 5 | Заполнить вправо | … | … | |
| 15 | КЗ | Результат | ||||
| 16 | Санитарно-гигиеническая норма | Формула 7 | Заполнить вправо | … | … |
Эксперимент 2. Изменяя значения данных, подберите такие, чтобы световой коэффициент и коэффициент заглубления соответствовали санитарно-гигиеническим нормам.
Анализ результатов моделирования.
По результатам компьютерного эксперимента ответьте на вопросы.
- Что не учтено в решении задачи? (Следует учитывать отражающую способность окрашенных поверхностей стен: она составляет для белой поверхности 80%, светло-жёлтой – 60%; светло-зелёной – 40%; светло-голубой – 30%; тёмно-голубой – 6%. Загрязнённые стены отражают в 2 раза меньше света, чем только что выкрашенные или вымытые).
- Внесите предложения об улучшении естественной освещенности помещения.
Практическая работа № 3. Оценка параметров микроклимата помещения. (Приложение3)
Цель работы: построение и исследование компьютерной модели, реализующей анализ результатов измерений и наблюдений.
Используемые программные средства: текстовый процессор MS Word, табличный процессор MS Excel.
I-й этап. Уточнённая постановка задачи.
Микроклимат закрытого помещения – один из ряда важных показателей санитарно-гигиенического состояния помещений. Микроклимат закрытого помещения – это тепловое состояние среды, зависящее от температуры, влажности, скорости движения воздуха.
Для построения модели оценки параметров микроклимата помещения необходимо иметь информацию, полученную на уроках экологии с помощью оборудования и материалов (сухой термометр на деревянном штативе, психрометр аспирационный, кататермометр шаровой, электрическая плитка, химический стакан с водой, секундомер).
II-й этап. Разработка модели.
Информационная модель.
Для моделирования выберем среду текстового процессора. В это среде информационная модель представлена в виде прямоугольной таблицы.
| Объект | Параметры | Действия | |
| название | значения | ||
| Температура воздуха | t1 – температура на расстоянии 0,2 м от
наружной стены; t2 – температура в центре помещения; t3 – температура на расстоянии 0,25 м от внутреннего угла комнаты. |
исходные данные исходные данные исходные данные |
1. Снимают показания термометра на высоте 1,5 м от пола в трёх точках по диагонали. Термометр устанавливают на 15 мин в каждой точке. |
| tср – средняя температура воздуха в помещении. | расчётные данные | 2. Вычислить среднюю температуру воздуха в помещении (tср) |
|
| Относительная влажность воздуха | t – показания сухого термометра; t1 – показания влажного термометра. |
исходные данные исходные данные |
1. Конец влажного термометра, обернутого материей, смачивают дистиллированной водой. 2. Включают вентилятор. 3. Через 3–4 минуты после начала работы вентилятора на высоте 1,5 м от пола снимают показания сухого и влажного термометра. |
| f – максимальная влажность при температуре влажного
термометра; F – максимальная влажность при температуре сухого термометра; B – барометрическое давление в момент исследования; K – абсолютная влажность, г/м3; R – относительная влажность воздуха, %. |
определяется по таблице, прилагаемой к прибору определяется по таблице, прилагаемой к прибору исходные данные расчётные данные расчётные данные |
4. Расчёт абсолютной влажности (K). 5. Расчёт относительной влажности (R). |
|
| Скорость движения воздуха | t1 – температура 38оС; t2 – температура 35оС; С – время охлаждения прибора от 38оС до 35оС,сек. |
исходные данные исходные данные исходные данные |
1. Погрузить кататермометр в стакан с горячей водой(60-80оС) и выдержать до тех пор, пока не установится температура 38оС. 2. Вытереть насухо прибор и сразу же повесить его в центре помещения на высоте 1,5 м от пола. 3. С помощью секундомера отмерить время, в течение которого кататермометр охладиться до 35оС. |
| F – фактор кататермометра; Н – величина охлаждающей способности; tком – средняя температура воздуха помещения; Q – количество тепла, теряемое с 1 м2 поверхности резервуара при снижении температуры на 1оС; V – скорость движения воздуха, м/с. |
указан на приборе расчётные данные расчётные данные (tср) расчётные данные расчётные данные |
4. Определить величину охлаждающей способности (Н) Провести три измерения и вычислить среднее значение Н. 5. Определить количество тепла (Q). 6. Рассчитать скорость движения воздуха (V). |
|
Компьютерная модель.
Для моделирования выберите среду табличного процессора. Введите исходные данные и выполните необходимые расчёты, используя образец:
| Ячейка | Формула | № |
| F5 | = СРЗНАЧ($A$5:$C$5) | (1) |
| F8 | = C8 – 0,5*(A8 – B8)*E8/755 | (2) |
| G8 | = $F$8/$D$8*100 | (3) |
| F11 | = D11/C11 | (4) |
| F14 | = СРЗНАЧ(F11:F13) | (5) |
| G14 | =(A11 + B11)/2-$F$5 | (6) |
| H14 | = (($F$14/$G$14 – 0,2)/0,4)^2 | (7) |
Полученные данные занесите в таблицу, помещённую на этом же листе.
III-й этап. Компьютерный эксперимент.
Исследуйте полученные данные о температуре, влажности, скорости движения воздуха на соответствие санитарно-гигиеническим нормам, учитывая следующую информацию.
Показатели санитарно-гигиенических норм микроклимата учебного помещения.
| Период года | Температура, оС | Относительная влажность, % | Скорость движения воздуха, м/с |
| Тёплый | 20–22, 23–25 | 60–40, 60–40 | 0,2; 0,3 |
| Холодный и переходный | 18-22 | 65 | 0,2 |
Примечание. В районах с высокой относительной влажностью допускается принимать влажность до 75%..
| Ячейка | Формула | № |
| C18 | = ЕСЛИ (И(B18 <= 25;B18 >= 20);"Норма";"Нарушение СанПИНа") | (8) |
| E18 | = ЕСЛИ(И(D18 <= 60;D18 >= 40);"Норма";"Нарушение СанПИНа") | (9) |
| G18 | = ЕСЛИ(И(F18 <= 0,3;F18 >= 0,2);"Норма";"Нарушение СанПИНа") | (10) |
IV-й этап. Анализ результатов моделирования.
- Используя полученные результаты, дайте оценку микроклимата классного помещения.
- Подумайте, можно ли сразу выполнить поставленную задачу?
- Что бы вы предложили для улучшения микроклимата классного помещения?
Литература.
- Информатика и ИКТ. Задачник по моделированию. 9–11-е классы. Базовый уровень/Под ред. проф. Н.В.Макаровой. – Питер, 2007. – 192 с.:ил.
- Школьный практикум. Экология. 9 кл./ Пасечник В.В. – М.: Дрофа, 1998. – 64 с.