Конспект урока по информатике для студентов 1 курса СПО на тему Исследование физических моделей

Тема: «Исследование физических моделей»
Цель урока:
Образовательная: научить обучающихся проводить компьютерный эксперимент, анализировать результаты, корректировать модель.
Развивающая: обеспечить развитие у обучающихся пользовательских навыков.
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 VisualBasicl, презентация, проектор, дидактический материал, учебник Н.Угринович «Информатика и информационные технологии. 10-11» (стр.258 – 259).
План урока:
Организационный момент.
Актуализация знаний.
Практическая работа.
Подведение итогов.
Задание на дом.
Ход урока
1. Организационный момент
Здравствуйте!
Мы продолжаем изучать тему «Моделирование и формализация». На предыдущем уроке вы создали модель автомата по бросанию теннисного мяча в заданную точку площадки с помощью формализованной физической модели «движение тела, брошенного под углом к горизонту». Для этой модели вы создали две компьютерных модели: средствами Visual Basic и с помощью приложения MS Excel.
Слайд 1. Создание физической модели двумя способами
А сегодня выполним исследование этой физической модели. Запишите, пожалуйста, число и тему урока: «Исследование физических моделей».
Слайд 2. Тема и цель урока «Исследование физических моделей»
Цель урока: научиться ставить компьютерный эксперимент, анализировать полученные результаты и делать выводы, корректировать исследуемую модель.
Но перед тем как мы приступим к изучению нового материала, мне бы хотелось проверить, как вы усвоили предыдущий материал.
2.Активизация знаний и мотивация учащихся
Слайд 3. Повторение
Ответьте на следующие вопросы:
Дайте определение понятию модель. (Ответ: Модель - это некий новый объект, который отражает существенные признаки изучаемого объекта, явления, процесса.)Дайте определение понятию моделирование. (Ответ: Моделирование – это метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей.)Может ли объект иметь несколько моделей? (Ответ: Один и тот же объект может иметь множество моделей. Например, Солнечная система. Можно одну и ту же модель представить и с помощью среды программирования, и с помощью электронной таблицы)Могут ли разные объекты описываться одной и той же моделью?(Ответ: Разные объекты могут описываться одной моделью. Например, для исследования движущихся объектов можно использовать модель – материальная точка)Какие бывают модели по способу представления? (Ответ: Все модели можно разбить на два больших класса: модели материальные и модели информационные. Например, глобус – материальная модель, таблица Менделеева – информационная модель.)Что такое формализация? (Ответ: Процесс построения информационных моделей с помощью формальных языков называется формализацией.)Назовите основные этапы разработки информационных моделей на компьютере. (Ответ: Основные этапы разработки и исследования моделей на компьютере:
Слайд 4. Основные этапы разработки и исследования моделей на компьютере
создание описательной модели;
создание формализованной модели;
преобразование формализованной информационной модели в компьютерную модель;
проведение компьютерного эксперимента;
анализ полученных результатов и корректировка исследуемой модели.
Слайд 6. Исследование физических моделей
Вернемся к теме урока: «Исследование физических моделей». Мы будем производить исследование модели, созданной средствами языка Visual Basic. Вы будете изменять параметры модели (V0, S, H) и определять их влияние на диапазон углов бросания теннисного мячика для попадания в мишень.
Для определения угла бросания мяча рекомендуется применить известный артиллерийский прием «взятие в вилку», который использует наиболее эффективный метод «деление пополам». Для этого находят угол, при котором мячик перелетит мишень, затем угол, при котором мячик не долетит до мишени. Вычисляют среднее значение углов, составляющих «вилку», и смотрят, куда попадет мячик. Если он попадет в мишень, то задача выполнена, если не попадет, то рассматривается новая «вилка», и т.д.
Практическая работа будет состоять из 4-х экспериментов.
Слайд 7. Эксперимент 1. Изменение начальной скорости V0.
Слайд 8. Эксперимент 2. Изменение расстояния от мишени S.
Слайд 9. Эксперимент 3. Изменение высоты мишени H.
Слайд 10. Эксперимент 4. Корректировка модели (стр. 258 - 259).Задать точность измерения углов.
Каждый этап работы должен завершаться заполнением соответствующей таблицы и вашим выводом.
3. Практическая работа
Раздать обучающимся материал для практической работы (Приложение 1) и учебники. Запустить проект Физическая модель.vbp . Приступить к выполнению экспериментов.
Предполагаемый результат:
Эксперимент 1. Определение диапазона углов A при различной начальной скоростиV0 (м/с).
Исходные данные: S=30 (м)
H = 1 (м).
Заполнить Таблицу 1 и сделать вывод.
Таблица 1
V0 (м/с) Диапазон углов
18 33 - 36
19 28 - 29
20 24 - 26
21 21 - 23
17 40 - 50
Вывод: чем выше начальная скорость, тем меньше угол бросания мяча.
Эксперимент 2.Определение диапазона углов A при различном расстоянии от мишени S (м).
Исходные данные: V0 = 18 (м/с)
H = 1 (м)
Заполнить Таблицу 2 и сделать вывод.
Таблица 2
S (м) Диапазон углов
20 19 - 21
25 25 - 27
30 33 - 36
Вывод: чем дальше расстояние от мишени, тем больше должны быть углы бросания мячика.
Эксперимент 3. Определение диапазона углов А при изменении высоты мишени H (м).
Исходные данные: V0 = 18 (м/с)
S = 30 (м)
Заполнить Таблицу 3 и сделать вывод.
Таблица 3
H (м) Диапазон углов
1 33 - 361.5 33 - 38
1.8 33 - 39
Вывод: чем выше мишень, тем больше диапазон углов бросания мячика
Эксперимент 4. Корректировка модели в VisualBasic (стр. 258 – 259). Модернизировать проект так, чтобы получить значения диапазона углов с заданной точностью.
Удалить с формы три текстовых поля: для ввода значения угла (txtA.text), для вывода L (txtLtext);для вывода результата (txtM.text) и графическое поле Pic1.picturebox.
Добавить на форму два текстовых поля: для ввода точности определения диапазона углов txtP.text и для вывода значений из этого диапазона txtA1.text.
Ввести изменения в программный код событийной процедуры.
Запустить проект и ввести скорость, расстояние до мишени и ее высоту, а также точность определения диапазона углов:

Вывод: получен неочевидный результат - существуют два диапазона углов – от 33 до 36 и от 56 до 57 градусов, которые обеспечивают попадание мячика в мишень.
Подведение итогов
Сообщите ваши выводы в результате Эксперимента 1. (Ответ: чем выше начальная скорость, тем меньше угол бросания мяча.)
Сообщите ваши выводы в результате Эксперимента 2. (Ответ: чем меньше расстояние от мишени, тем меньше должны быть углы бросания мячика.)
Сообщите ваши выводы в результате Эксперимента 3. (Ответ: чем выше мишень, тем больше диапазон углов бросания мячика)
Какой вы сделали вывод после корректировки модели? (Ответ: получен неочевидный результат - существуют два диапазона углов – от 33 до 36 и от 56 до 57 градусов, которые обеспечивают попадание мячика в мишень.)
Есть ли преимущества у компьютерного эксперимента перед реальным экспериментом в физической лаборатории? (Ответ: Да: наглядность, точность численных вычислений, интерактивность, дешевизна, безопасность).Что такое «Компьютерная диагностика автомобиля»? (Ответ: Это проведение теста электронных узлов и исполнительных элементов автомобиля, которые влияют на функционирование бортовой системы и авто в целом. При помощи компьютерной диагностики определяются неисправности узлов для дальнейшего оформления специальной карты ошибок и исправления текущих неисправностей.)Какие физические процессы в автомобиле успешно исследуются с использованием компьютерных моделей? (Ответ: процесс преобразования тепловой энергии в механическую в двигателе внутреннего сгорания; процесс движения автомобиля, изучение которого позволяет учесть все основные факторы, от которых зависит режим движения автомобиля и др.)
Можно сформулировать следующий вывод урока: компьютер – идеальный инструмент не только для создания, но и исследования информационных моделей. Поэтому для современного этапа развития физической науки характерно становление (в дополнение к экспериментальной и теоретической физике) третьей ее ветви – вычислительной физики, в основе которой лежит компьютерное моделирование физических явлений.
Выставить оценки за работу на уроке.
Д.З.:
§ 5.6;
подготовить сообщения о компьютерном моделировании производственных процессов в автомобильной отрасли.

Приложение 1.
Практическая работа
Тема: «Исследование физических моделей»
Цель:
Научиться проводить компьютерный эксперимент с физической моделью в среде VB.
Оборудование:
среда Visual Basic ;
проект Физическая модель.vbp ;учебник Н. Угринович «Информатика и информационные технологии. 10-11»
Теоретическая часть
Описательная модель: В процессе тренировки теннисистов используются автоматы по бросанию мячика в определенное место площадки. Нужно задать автомату необходимую скорость и угол бросания мячика для попадания в мишень определенного размера, находящуюся на известном расстоянии.
Формализованная модель: Движение тела брошенного под углом к горизонту.
Практическая часть. Исследование модели в Visual BasicЗапустите проект Физическая модель.vbp .
Эксперимент 1. Определение диапазона углов A при различной начальной скоростиV0 (м/с).
Исходные данные: S=30 (м)
H = 1 (м)
Заполнить Таблицу 1 и сделать вывод.
Таблица 1
V0 (м/с) Диапазон углов A
18 19 20 21 Вывод:
Эксперимент 2. Определение диапазона углов Aпри различном расстоянии от мишени S(м).
Исходные данные: V0 = 18 (м/с)
H = 1 (м)
Заполнить Таблицу 2 и сделать вывод.
Таблица 2
S (м) Диапазон углов А20 25 30 Вывод:

Эксперимент 3. Определение диапазона углов А при изменении высоты мишени H (м).
Исходные данные: V0 = 18 (м/с)
S = 30 (м)
Заполнить Таблицу 3 и сделать вывод.
Таблица 3
H (м) Диапазон углов А1 1.5 1.8 Вывод:
Эксперимент 4. Корректировка модели (стр. 258 – 259). Модернизировать проект так, чтобы получить значения диапазона углов с заданной точностью.
Вывод: ___________________________________________________________________________