Тема: «Исследование физических моделей»

11 класс Урок №
Тема: «Исследование физических моделей»
Цели урока:
1. Создание условий усвоения учащимися особенностей и способов моделирования физических явлений,
процессов реального мира средствами ИКТ,
2. формирование умений и навыков, носящих в современных условиях общенаучный и обще
интеллектуальный характер, формирование целостного и образного подхода к анализу окружающего
мира, развитие ассоциативного и операционного мышления,
3. воспитание потребности в совершенствовании, понимания важности познания мира путём
моделирования.
I. Организационный момент:
1. регистрация в журнале учёта.
2. о правилах ТБ при работе за компьютером (хочу вам напомнить о соблюдении правил ТБ при работе за
компьютером)
II. Мотивационное начало урока.
Вступление: Ну что, начнём!
При выполнении человеком какого- либо действия ему обычно предшествует возникновение в сознании
модели будущего поведения. Собирается ли он строить дом или решать задачу, переходит улицу или
отправляется в поход - он непременно представляет себе это в уме.
Т.е. часто, не замечая того, каждый из нас моделирует свои действия.
Человеческий мозг устроен так, что в кажущемся хаосе окружающих его объектов он хочет отыскать
осмысленные фигуры. Сами того не желая, мы ищем и узнаём в контурах деревьев, облаков, гор знакомые
очертания людей, животных, предметов. Это не просто игра, а глубоко укоренившееся свойство человеческого
сознания. Это главное отличие человека мыслящего от всех живых существ на земле.
III. Постановка проблемы. Целей урока.
Человек, в силу своих интеллектуальных способностей, способен не только (как я уже сказала) моделировать
своё поведение, но и всё то, что его окружает (объекты реального мира).
Сегодня на уроке мы с вами проведём физический эксперимент и построим несколько различных моделей этого
явления с использованием совершенного в наши дни инструмента – компьютера, а также постараемся понять и
объяснить то, что сделали.
Эпиграф:
Слово «эксперимент» может, в сущности, применяться для обозначения лишь такого
действия, когда мы в состоянии рассказать другим ,что нами проделано и что нам стало известно в итоге.
Нильс Бор
Нильс Бор - датский физик, один из создателей современной физики, Лауреат Нобелевской премии.
Рассмотрим процесс построения и исследования модели на конкретном примере движения тела,
брошенного под углом к горизонту.
Содержательная постановка задачи.
В процессе тренировки теннисистов используются автоматы по бросанию мячика в
определенное место площадки. Необходимо задать автомату необходимую скорость и угол бросания
мячика для попадания в мишень определенного размера, находящуюся на известном расстоянии.
Качественная описательная модель.
Сначала построим качественную описательную модель процесса движения тела с
использованием физических объектов, понятий и законов, то есть в данном случае идеализированную
модель движения объекта. Из условия задачи можно сформулировать следующие основные
предположения:

мячик мал по сравнению с Землей, поэтому его можно считать материальной точкой;

изменение высоты мячика мало, поэтому ускорение свободного падения можно считать
постоянной величиной g=9,8 м/с2 и движение по оси OY можно считать равноускоренным;

скорость бросания тела мала, поэтому сопротивлением воздуха можно пренебречь и
движение по оси OX можно считать равномерным.
Формальная модель.
Для формализации модели используем известные из курса физики формулы равномерного и
равноускоренного движения. При заданных начальной скорости V0 и угле бросания  значения
координат дальности полета X и высоты Y от времени можно описать следующими формулами:
X=V0*cos*t;
Y=V0*sin*t-g*t2/2
Пусть мишень высотой h будет размещаться на расстоянии S от автомата. Из первой формулы
выражаем время, которое понадобится мячику, чтобы преодолеть расстояние S:
t=S/(V0*cos)
Подставляем это значение для t в формулу для Y. Получаем l- высоту мячика над землей на расстоянии
S:
l=S*tg-g*S2/(2*V02*cos2)
формализуем теперь условие попадания мячика в мишень. Попадание произойдет, если значение
высоты l мячика будет удовлетворять условию в форме неравенства:
0≤l≤h
Если l<0, то это означает «недолет», а если l>h, то это означает «перелет».
Визуализация формальной модели
Компьютерная модель с использованием электронных таблиц Excel.
1. Введите в ячейки: А1 — Vo, A2 – α, B1 – 18,0 км/ч, В2 — 35,0 град.
2. В ячейки А5:А18 значения времени с интервалом в 0,2 с.
3. В ячейку В5 введите формулу: =$В$1*cos(радианы($В$2))*А5
4. в ячейку С5: =$В$1*sin($B$2*A5-4,9*A5*A5
5. скопируйте формулы в ячейки В6:В18 и С6:С18
6. постройте график зависимости у от координаты х
7. установить для ячеек точность один знак после запятой
8. Ввести в ячейки A21 — s, A22 — Vo, A23 – α, A25 – L, В21 — 30,0 , В22 — 18,0 , В23 — 35,0,
B25 - =B21*TAN(радианы(В23))-(9,81*В21^2)/(2*В22^2*cos(радианы(в23))^2)
9. Выделить ячейку В25 и ввести команду [Сервис-Подбор параметра...]. На появившейся панели
ввести в поле Значение: наименьшую высоту попадания в мишень — 0. В поле Изменяя
значение ячейки:ввести адрес ячейки, содержащей значение угла $B$23)
10. Повторить процедуру подбора для максимальной высоты — 1 м
Компьютерный эксперимент.
Исследовать углы от 30 до 60 градусов.
Оформите отчет в тетради. Для этого: запишите в рабочей тетради порядок создания и
исследования модели, заполните таблицу и проанализируйте результат.
Рефле
ксия.
Мы
затрону
ли
только
угол
44 46 46 47 48 49
50 51 52 53 54 55 56
57
одну
сторону
только
результат
одной
науки,
которая
угол
58 59 60
помогае
т
познать
результат
мир и
объясни
ть многие явления, этот эксперимент можно было рассмотреть, учитывая другие свойства этого явления.
Учитель зачитывает под спокойную музыку такие строки:
Каков наш мир?
Открытый всем взорам, изученный,
понятный каждому, кто хочет его понять,
или непостижимый,
не поддающийся не только нашим чувствам,
но и нашему разуму?
ВОПРОС: Скажите, а как думаете вы, каков наш мир?Домашнее задание
Домашнее задание Составить словесную модель объяснения с родителями в ситуации, когда вы получили
«двойку». Попробуйте убедить родителей в том, что ваша «двойка» является едва ли не благом.
Итоги урока. Оценки.
Поблагодарить учащихся за урок. Объявить оценки.
угол
30
результат
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43