Моделирование физических процессов средствами MS Excel

Цель урока:

1. Образовательная: научить учащихся применять знания по использованию средств MS Excel для моделирования физических процессов.
2. Развивающая: обеспечить развитие у учащихся навыков, способствующих применению имеющихся знаний и умений.
3. Воспитательная: формирование информационной культуры, внимания, аккуратности, бережного отношения к оборудованию.

Тип урока: урок совершенствования ЗУН

Методы работы: Объяснительно-иллюстративный, репродуктивный, частично-поисковый.

Формы учебной работы: Фронтальный опрос, индивидуальная практическая работа.

Оборудование: компьютеры с установленной программой MS Excel, презентация, проектор.

План урока:

1. Организационный момент.
2. Актуализация знаний.
3. Изучение нового материала.
4. Практическая работа учащихся.
5. Подведение итогов.
6. Задание на дом.

Ход урока

I. Организационный момент.

Приветствие, проверка присутствующих, объяснение хода урока.

II. Актуализация знаний.

Учитель: Для чего используется моделирование?

Ученики: Высказывают свое мнение по заданному вопросу.

Учитель: Обобщает ответы учеников и формулирует одно из предназначений моделирования. «Моделирование используется для того, чтобы представить визуально те процессы, которые нельзя увидеть» (Слайд 2).

Какие модели бывают?

Ученики: Натурные и информационные (Слайд 3).

Учитель: Т.к. мы изучаем информатику, нас интересуют информационные модели. Какие информационные модели вам известны?

Ученики: Вербальные, математические, графические, табличные (Слайды 4, 14–17).

Учитель: В зависимости от цели моделирования используется тот или иной вид модели. На этом уроке мы попробуем создать графическую модель процесса протекающего в цепи переменного тока.

III. Изучение нового материала.

Учитель: Из курса физики вам известно, что, если в цепи переменного тока находиться конденсатор, то сила тока изменяется по закону I(t) =I_mcosωt, а напряжение – U(t) =U_msinωt  (Слайд 5). Данные формулы являются математическими моделями процессов, протекающих в цепи переменного тока. Наша задача создать графическую модель данного процесса. Для этого воспользуемся возможностями табличного процессора MS Excel.

Исходные данные: U_m= 50 B, ω = 2 рад/сек, С = 0,2 Ф, I_m=U_mCω (Слайд 6).

Протабулируем данные функции на интервале [0; 3] с шагом 0,2 (Слайд 7). Используя возможности MS Excel, построим графики зависимости I(t) и U(t). Графики и будут являться графической моделью процессов, протекающих в цепи переменного тока (Слайд 8). Проанализировав результат, можно сделать выводы: 1) Изменение силы тока и напряжения происходит так: когда сила тока равна нулю, напряжение принимает максимальное значение и наоборот. 2) Колебания силы тока опережают по фазе колебания напряжения на  (Слайд 9).

IV. Практическая работа учащихся.

(Слайды 10–11)

Задание для самостоятельной работы: Построить графическую модель процесса, протекающего в цепи переменного тока, содержащей катушку индуктивности и сделать вывод.

Исходные данные: I_m = 5 А, ω = 2 рад/сек, L = 0,3 Гн, U_m = I_m Lω.

Математические формулы, описывающие данный процесс: I(t)= I_msinωt, U(t) =U_mcosωt.

V. Подведение итогов.

(Слайд 12)

Мы вспомнили основные возможности табличного процессора. Узнали, что, используя эти возможности, можно создавать графические модели физических процессов. (Оценивание работ учеников).

VI. Задание на дом.

(Слайд 13)

Построить графическую модель изменения напряжения и силы тока в цепи переменного тока, содержащей конденсатор для различных значений электрической емкости. (Воспользоваться исходными данными, используемые на уроке).