Тема урока:«Апробация альтернативного лабораторного оборудования для определения коэффициента трения скольжения на основе конструктора по робототехнике».
Цель урока: Формирование естественно-научной и компьютерной грамотности обучающихся.
Задачи:
Образовательные:
- Продолжить формирование знаний о методе научного познания природы.
- Закрепить умение создавать программу для работы технического устройства.
- Определять характер изменения физических величин в зависимости от условий протекания процесса с использованием формул.
- Измерять физические величины, представлять результаты измерений с учетом их погрешностей.
Воспитательные:
Продолжить:
- воспитание позитивного отношения к информатике физике, как к интересным и необходимым наукам для успешной социализации человека в современном мире;
- воспитывать в ребятах уважение друг к другу и преподавателю посредством положительной установки на доброжелательность через контакт;
- воспитывать у учащихся умение слушать ответ одноклассника;
Развивающие:
Продолжить:
- формирование умения высказывать умозаключения;
- развитие самостоятельности в суждениях;
- формировать умение выдвигать гипотезу и экспериментально ее подтверждать;
- развитие логического мышления;
- развивать у учеников память, внимание.
- устанавливать межпредметные связи (физики и информатики)
Учитель физики: Ребята, хочу предложить вашему вниманию следующую задачу.
На наклонной плоскости с углом наклона α находится тело массой m. Коэффициент трения тела о наклонную плоскость μ=1. Как изменятся сила тяжести, действующая на тело, вес тела, сила трения, если угол наклонной плоскости изменить с α=30° на α=60°?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения.
- Увеличилась
- Уменьшилась
- Не изменилась
|
Сила тяжести |
Вес тела |
Сила трения |
Решение: Сила тяжести не изменилась F= mg. Вес тела уменьшился Р= mg, Сила трения не изменяется F= mg в первом случае и F= μ mgо втором случае. Но для нахождения формулы расчета силы трения нам необходимо было значения коэффициента силы трения, чтобы выяснить, при каком угле α тело начинает скользить. Скольжение начинается при угле 45°.
Как решалась бы эта задача, если бы коэффициент трения был бы нам неизвестен?
Ответ: задача бы не имела решения.
Значит, для решения таких задач, необходимо знать значение коэффициента трения. Давайте вспомним, как мы находили его с помощью оборудования ФГОС-лаборатории.
Оборудование: штатив, направляющая, брусок, транспортир или линейка.
Решение: определяем угол, при котором брусок начинает скатываться с наклонной плоскости.
Учитель информатики: Сегодня на уроке мы вам предлагаем апробировать альтернативное лабораторное оборудование на основе конструктора Lego Mindstorms EV3 для определения коэффициента трения скольжения.
Установку для проведения эксперимента вы собрали на уроке информатики.
Теперь вам предстоит написать код программы для управления установкой и проведения эксперимента.
Прежде чем начать работать с установкой, проверим алгоритм работы программы.
Алгоритм работы программы:
- Проверить, находится ли платформа в горизонтальном положении или нет (используем датчик касания №1)
- Если не горизонтальное положение (датчик касания №1 не нажат), то опустить платформу.
- Если платформа в горизонтальном положении, то можно начинать эксперимент.
- При начале эксперимента, нажимаем датчик касания №2.
- Обнуляем датчики: вращения мотора и гироскопический.
- Включаем мотор. Платформа медленно поднимается. Обрабатываем информацию с гироскопического датчика.
- Выводим информацию на экран.
- Нажимаем датчик касания №2 при окончании эксперимента.
- Выключаем мотор.
Инструкция по проведению эксперимента
Поместите модель на твердую и ровную поверхность. Если поверхность неровная, углы и соответствующий коэффициент трения будут неправильными. Запустите программу и подождите, пока на дисплее не отобразится датчик касания. Поместите объект для изучения в центр рампы, затем в конце. Нажмите датчик касания на порте 1, чтобы начать тестовый запуск. Нажмите ее еще раз, как только объект начнет скользить.
После написания программы проводим эксперимент и заносим в таблицу полученные значения всех групп:
Таблица результатов измерения коэффициента трения
|
Тело №1 |
Тело №2 |
Тело №3 |
|
|
1 группа |
|||
|
2 группа |
|||
|
3 группа |
|||
|
4 группа |
|||
|
Среднее значение |
|||
|
Средняя абсолютная погрешность |
|||
|
Относительная погрешность в % |
Учитель физики: Одной из характеристик измерительного прибора является его класс точности. Для его оценки давайте определим погрешность измерения коэффициента трения, выполненного с помощью нового оборудования. Давайте вспомним как она определяется при многократных измерениях?
Ответ: Сначала находится средняя погрешность, затем абсолютная погрешность каждого измерения, средняя абсолютная погрешность и относительная. Если погрешность составляет менее 7-10 % то такое оборудование можно использовать при проведении лабораторных работ.
Ребята, а как вы считаете, с чем может быть связана погрешность нашего оборудования?
Ответ: Невозможно устранить все посторонние влияния на процесс измерения. Погрешности изготовителя схем, датчиков и т.д.
Учитель информатики: Сегодня мы написали программу для определения коэффициента трения с помощью нового оборудования. Подумайте и скажите, какие еще исследования можно было бы провести с помощью такой установки?
Ответ: Если составить программу так, чтобы датчик измерял ускорение, то можно исследовать:
- Зависимость ускорения от угла наклона плоскости
- Зависимость ускорения от массы тела
- Зависимость ускорения от коэффициента трения
Домашнее задание: составить программу для определения зависимости ускорения от угла наклона плоскости.