Тема: Движение тела брошенного под углом к горизонту

1
Метапредметная тема: Модель и способ.
Цель урока: смоделировать учебную ситуацию, при которой в результате
исследовательской деятельности учащиеся придут к решению проблемного
вопроса: от чего зависит дальность полета тела брошенного под углом к
горизонту.
Задачи: формирование исследовательских навыков обучающихся, умения
работать с информацией, представляя результаты в различных формах;
развитие интеллектуально-творческого и эмоционально-образного
мышления.
Организационные формы: самостоятельная индивидуальная
деятельность с опорой на результаты перспективного домашнего задания;
исследовательская работа.
Предметная тема:
Движение тела, брошенного под углом к горизонту.
Задачи:
Развивающая –
развивать умения обобщать и делать выводы;
продолжить формирование навыков моделирования;
расширить
представления
о
возможностях
использования
электронных таблиц для исследования моделей;
расширить представление о движении тел под действием силы
тяжести.
Образовательная –
получить формулы, описывающие движение тела брошенного под
углом к горизонту;
научить создавать компьютерные модели в электронных таблицах;
продолжить формирование навыков работы с электронными
таблицами.
Воспитательная –
воспитывать умение организовать свою работу, для достижения
цели;
способствовать формированию навыков самостоятельной работы.
Оборудование: компьютерный класс, проектор, проекционный экран;
мультимедийная презентация учителя, раздаточный материал для
учащихся.
2
Ход занятия.
Оргмомент.
Вступительное слово учителя.
Человечество
в
своей
деятельности
научной,
образовательной,
технологичной, художественной и пр., постоянно создает модели объектов
окружающего мира. Человечество накопило богатый опыт моделирования
различных процессов и явлений.
Развитие науки невозможно без создания теоретических моделей, теорий,
законов, гипотез и пр., отражающих строение, свойства и поведение
реальных объектов.
Создание новых теоретических моделей иногда коренным образом меняет
представление человечества об окружающем мире. Например, такую роль
сыграла гелиоцентрическая система мира Коперника.
А как вы думаете, что такое модель?
Модель — это некий новый объект, который отражает существенные
особенности изучаемого объекта, явления или процесса.
Приведите примеры моделей.
Модель создается человеком в процессе познания окружающего мира.
А что такое моделирование?
Моделирование – процесс построения модели.
Значит получается моделирование – это метод познания окружающего мира
через модель.
Теперь попробуем дать определение понятию способ.
Способ
Для этого воспользуемся словарем.
Ефремова Т.Ф. Толковый словарь русского языка.
1) Образ действий, прием, метод для осуществления, достижения чего-либо.
2) Возможность, средство, реальные условия для осуществления чего-либо.
3
На сегодняшнем занятии мы научимся способу достижения поставленной
цели через компьютерную модель.
Сегодня мы рассмотрим движение тела, брошенного под углом к горизонту.
Изучение нового материала.
Постановка проблемы.
Ребята, у вас на столе лежат печатные материалы. (см. приложение 1,2).
Прочтите их и ответьте на вопрос:
1. Почему Россия проиграла морское сражение в русско-японскую войну с
точки зрения физики?
Предполагаемые ответы: маленькая скорость кораблей, недолет снарядов.
2. А почему снаряды не долетали?
Предполагаемые ответы:
облегченность снаряда.
малый
процент
взрывчатого
вещества,
Давайте теперь построим модель артиллерийской стрельбы, используя
упрощение и аналогию.
Пусть имеется задача.
Вы спортсмен. Занимаетесь толканием ядра. Считая, что при каждом
толчке вы сообщаете ядру одинаковую скорость, выяснить при каких
условиях дальность полёта ядра будет максимальной.
Предполагаемый ответ: дальность полета ядра будет максимальной при
определенном угле.
Да, совершенно верно.
Давайте проверим ваши предположения на компьютерной модели.
Для этого пройдем четыре этапа моделирования.
4
Первый этап. Качественная описательная модель.
Слайды презентации
5
Предполагаемые выводы и рассуждения учащихся.
- ядро мало по сравнению с Землёй, поэтому его можно считать
материальной точкой.
- изменение высоты ядра мало, поэтому ускорение свободного падения
можно считать постоянной величиной g=9,8 м\с2 и движение тела по оси Y
можно считать равноускоренным.
- скорость ядра мала, не будем учитывать сопротивление воздуха, движение
по оси X будем считать равномерным.
Слайд презентации.
6
Второй этап. Формальная модель.
Для формализации модели используем известные формулы равномерного и
равноускоренного движения.
7
Значит
x=v0*cosa*t
y=v0*sina*t-g*t2/2
8
Точка падения ядра находится на поверхности Земли (y=0), поэтому из
второй формулы можно выразить время, которое понадобится ядру, чтобы
достичь Земли.
v0*sina*t-g*t2/2=0
t*(v0*sina*t-g*t/2)=0
t=0 не имеет физического смысла
v0*sina*t-g*t/2=0
t=(2*v0*sina)/g
Подставим полученное выражение в формулу для вычисления координаты x
(это и есть дальность полёта)
x=(v0*cosa*2*v0*sina)/g
x=(vo2*sin2a)/g
9
Выполнение практической
Приложение 3)
работы.(выполняется
по
инструкции.
Истинность теоретических моделей, то есть их соответствия законам
реального мира, проверяется с помощью опытов и экспериментов.
10
Третий этап. Компьютерная модель движения тела
Используем MS Excel
В ячейку А1 вносим запись v0
В ячейку В1 вносим значение начальной скорости, например 10
В ячейку В2 вносим 0, в ячейку С2 вводим формулу =B2+5 и копируем до
ячейки Т2.
В ячейку В3 вводим формулу =($B$1*$B$1*SIN(РАДИАНЫ(B2)*2))/9,8 и
копируем до ячейки Т3.
Выделим диапазон В3:Т3, правым щелчком вызываем меню и выбираем
формат ячейки. Настроим формат – числовой, один знак после запятой.
Четвертый этап. Визуализация компьютерной модели.
По полученным данным строим график и делаем вывод.
11
Рефлексия.
Я почувствовал …
Я понял…
Я бы изменил…
Я буду…
Домашнее задание
Попробуйте разработать подобную модель для другой сферы деятельности
человека.
12
Приложение 1
А.С. Новиков-Прибой «Цусима».
… По местам, господа! На корабле вновь раздалась короткая дробь-тревога.
Было около четырех часов дня. "Ушаков" свернул на запад. Но два крейсера
продолжали за ним гнаться. Теперь они оказались на правой его раковине.
Дым от них стлался низко над морем, что бывает при очень сильном ходе.
Дальномерщики определили расстояние - до противника было сто
кабельтовых. Но оно постепенно сокращалось. Неприятельские корабли
вышли на параллельный курс и приблизились к правому траверзу "Ушакова".
Уже можно было различить, что первым шел "Ивате" под флагом контрадмирала и сзади "Якумо". Это были два первоклассных бронированных
крейсера с ходом; в двадцать узлов и общим водоизмещением в 19700 тонн.
Их восемь восьмидюймовых орудий и двадцать восемь шестидюймовых
могли стрелять на семьдесят пять кабельтовых. "Ушаков" имел только
4126 тонн водоизмещения и десять узлов хода. Он мог противопоставить
неприятелю четыре десятидюймовых и четыре 120-миллиметровых орудия.
Первые предельно стреляли только на шестьдесят три, вторые - на
пятьдесят кабельтовых. Противник был сильнее почти в пять раз. В
официальных документах "Ушаков" числился под рубрикой "броненосец
береговой обороны", но матросы корабли такого типа в шутку называли
"броненосцы, берегами охраняемые". Мачты "Ивате" запестрели множеством
флагов по международному своду. "Ушаков" ответил сигналом: "Разбираем".
Через несколько минут штурман Максимов доложил командиру: - Сигнал
пока разобран до половины: "Советуем сдать ваш; корабль..." Японцы не
допускали мысли, что такой маленький русский броненосец будет с ними
сражаться. Но они ошибались. Люди корабля жили боевыми традициями
знаменитого флотоводца Ушакова. И сам командир Миклуха был его
последователем. Отвечая на доклад Максимова, он промолвил: - Ну, а
продолжение сигнала и разбирать нечего. И, повернувшись к старшему
артиллеристу, он добавил: - Открыть по неприятелю огонь! Миклуха сказал
это так спокойно, точно приказал окатить палубу водой. С "Ушакова" всем
правым бортом дали залп по "Ивате" - головному адмиральскому кораблю.
Взметнувшиеся водяные столбы показали, что получились большие
недолеты. Противник ответил ураганным огнем. Но японцы никак не могли
пристреляться: в течение десяти минут ни одного снаряда в "Ушакова" не
попало….
13
Приложение 2.
Причины поражения в Цусимском сражении
В плане техническом — чрезвычайно низкие боевые характеристики русских
снарядов, а также недостатки системы бронирования русских кораблей.
Первое проявлялось в недостаточной бризантности и фугасности, связанных
с преступно малым процентом взрывчатого вещества, недооценкой роли
фугасных снарядов, облегчённостью снарядов, «тугими» взрывателями.
Второе критически усугублялось строительной и эксплуатационной
перегрузкой кораблей, хотя сама длительность обстрела русских броненосцев
отодвигает вопросы перегрузки и системы бронирования на второй план: в
таких условиях погиб бы любой боевой корабль того времени. С другой
стороны, японцы, напротив, переоценили значимость фугасного действия
снарядов, чем также снизили их боевой эффект. Обладай японцы
качественными бронебойными снарядами, русские броненосцы типа
«Бородино» продержались бы гораздо меньше пяти часов.
Бриза́нтность (фр. "brisance" - сокрушительный) — характеристика
взрывчатого вещества (ВВ). Служит мерой его способности к локальному
дробящему воздействию на среду, в которой происходит взрыв. Термин
имеет происхождение от французского «brise» (разрушение).
Бризантность зависит от состава взрывчатого вещества, его плотности,
физического состояния, степени измельчения. Как правило, бризантность
возрастает с увеличением плотности и скорости детонации ВВ.
Фуга́сность — характеристика взрывчатого вещества. Служит мерой его
общей работоспособности, разрушительного, метательного и иного действия
взрыва. Основное влияние на фугасность оказывает объем газообразных
продуктов взрыва.
14
Приложение 3.
Третий этап. Компьютерная модель движения тела
Используем MS Excel
В ячейку А1 вносим запись v0
В ячейку В1 вносим значение начальной скорости, например 10
В ячейку В2 вносим 0, в ячейку С2 вводим формулу =B2+5 и копируем до
ячейки Т2.
В ячейку В3 вводим формулу =($B$1*$B$1*SIN(РАДИАНЫ(B2)*2))/9,8 и
копируем до ячейки Т3.
Выделим диапазон В3:Т3, правым щелчком вызываем меню и выбираем
формат ячейки. Настроим формат – числовой, один знак после запятой.
По
полученным
данным
строим
график
и
делаем
вывод.
15