Использование средств ИКТ для решения задач на закон преломления света

ПЛАН-КОНСПЕКТ УРОКА Использование средств ИКТ для решения задач на закон преломления света
ФИО (полностью) Колмогорцев Евгений Александрович
Место работы МОУ «Средняя общеобразовательная школа №5» г. Котласа
Должность Учитель математики и информатики
Предмет Информатика и физика
Класс 11
Цель урока: исследовать возможности применения электронных таблиц при решении расчетных задач на примере задач на закон преломления света.
Задачи:
- образовательные (формирование познавательных УУД):
научить в процессе реальной ситуации использовать средства электронных таблиц для решения расчетных задач других учебных дисциплин (на примере физики)
- воспитательные (формирование коммуникативных и личностных УУД):
умение участвовать в коллективном обсуждении проблем, воспитывать ответственность и аккуратность.
- развивающие (формирование регулятивных УУД)
умение обрабатывать информацию; представлять информацию в табличной форме, выбирать способы решения задач в зависимости от конкретных условий; рефлексия способов и условий действия, контроль и оценка процесса и результатов деятельности.
10.Тип урока Урок закрепления полученных знаний.
11.Формы работы учащихся: Фронтальная, парная, индивидуальная
12.Организация деятельности учащихся на уроке:
-самостоятельно выходят на проблему и решают её;
-самостоятельно определяют тему, цели урока;
-самостоятельно работают на компьютерах;
-отвечают на вопросы;
-решают самостоятельно задачи;
-оценивают себя и друг друга;
13.Необходимое техническое оборудование: Компьютеры, раздаточный материал (лабораторная работа)
14.Структура и ход урока№ Этап урока Время реализации этапа Краткое содержание этапа
1 2 3 4
1 Организационный момент 5 минут Приветствие учащихся; проверка готовности класса к уроку; организация внимания; инструктаж
2 Работа в группах 15 минут Первая группа (наиболее подготовленные учащиеся) самостоятельно начинает работу в парах на компьютерах, используя текст л/р. При этом они самостоятельно находят способы решения задач и реализуют решение в электронной таблице. Вторая группа (менее подготовленные) работают с учителем. Задачи решаются у доски с подробным объяснением решений.
3 Смена групп, физ. Минутка 2 минуты Группы меняются местами.
4 Работа в группах 15 минут Вторая группа, используя способы решения, полученные на втором этапе урока, реализуют их в среде электронных таблиц. Первая группа работает с доской, проверяя правильность своих решений на компьютерах.
5 Домашнее задание 3 минуты Учащиеся получают домашнее задание – самостоятельно реализовать решение расчетной задачи курса физики с помощью компьютера
6 Рефлексия 5 минут Беседа с учащимися по итогам урока, оценка урока и самооценка учащихся.
Приложение
Лабораторная работа
Использование средств ИКТ для решения задач на закон преломления света
Цель: исследовать возможности применения электронных таблиц при решении расчетных задач на примере задач на закон преломления света.
Запустите редактор OpenOffice Calc. Для этого выполните: Пуск-Программы-OpenOffice-OpenOffice Calc.
После запуска у вас откроется окно программы.

Сохраните документ под своим именем. Для этого откройте диалоговое окно «Сохранить как» (меню Файл-Сохранить как).

Вместо имени файла введите свою фамилию. Тип файла не меняется. Выберите папку «Мои документы» в левой части окна. Нажмите кнопку «Сохранить».
Все решения будут выполняться в одном файле на отдельных листах.
Задача 1. Угол падения луча света на поверхность глицерина 60°. Определите угол преломления.
Закон преломления света записывается в виде формулы:
sinαsinβ=n2n1где n1 и n2 – показатели преломления сред, α – угол падения луча, β – угол преломления.
Т.к. показатель преломления воздуха (n2) равен 1,0003, то в данном случае, его можно не учитывать и полагать, что n2n1≈n2.
Т.е.
sinαsinβ=nУгол падения известен из условия задачи, показатель преломления глицерина можно узнать из таблицы.
Выразим из данной формулы угол преломления β:
sinβ=sinαn,
β=arcsinsinαn1. В редакторе OpenOffice Calc выполните двойной щелчок по вкладке Лист1 (в нижней левой части окна). Переименуйте его в «Задача 1».

2. Выделите ячейки А1-А9. Откройте контекстное меню щелчком правой кнопкой мыши, выберите пункт «Формат ячеек». Откройте вкладку «Выравнивание» и поставьте галочку у пункта «Переносить по словам». Примените изменения.

Аналогично выделите ячейки В1-В9. Выберите вкладку «Числа». Введите количество знаков в дробной части равное 3. Примените изменения.

3. Заполните таблицу так, как показано на рисунке.

Обратите внимание, что значения углов вводятся в градусной мере. Их необходимо будет перевести в радианы.
Для расчета будут использованы следующие функции, встроенные в редактор:
SIN(X) – значение синуса для угла X.
ASIN(X) – значение арксинуса для аргумента Х.
RADIANS(X) – перевод значения угла X, заданного в градусах, в радианы.
DEGREES(X) – перевод значения угла X, заданного в радианах, в градусы.
4. В ячейку В3 введите формулу =RADIANS(B2).
В ячейку В8 введите формулу для нахождения угла преломления =ASIN(SIN(B3)/B5).
Осталось преобразовать значение угла из радианной в градусную меру. Для этого в ячейку В9 введите формулу =DEGREES(B8).
5. В результате у вас получится значение 36,01 градуса.

Задача 2. Найти угол падения луча на поверхность кварцевого стекла, если известно, что угол преломления 30°.
Данная задача обратна предыдущей. Из формулы sinαsinβ=n выведем формулу для нахождения угла α:
sinα=sinβ×nα=arcsin⁡sinβ×nгде α – угол падения луча, β – угол преломления луча, n – показатель преломления среды.
1. Для решения перейдите на Лист 2 и переименуйте его в «Задача2», как в пункте 1 предыдущего задания.

2. Задайте форматы ячеек аналогично пункту 2 предыдущей задачи. Заполните ячейки, как показано на рисунке.
3. В ячейку В3 введите формулу =RADIANS(B2).
В ячейку В8 введите формулу для нахождения угла падения =ASIN(SIN(B3)*B5).
В ячейку В9 введите формулу =DEGREES(B8) для перевода значения угла в градусную меру.
4. В результате у вас получится значение 46,803 градуса.

Задача 3. Зная скорость света в вакууме, найти скорость света в алмазе.
Абсолютный показатель преломления среды показывает, во сколько раз скорость света в вакууме больше, чем в данной среде, т.е.
n=cvгде n – показатель преломления среды, с – скорость света в вакууме, v – скорость света в среде.
Скорость света в вакууме равна 3*108 м/с.
Тогда, скорость света в среде (в нашей задаче – в алмазе) можно найти по формуле:
v=cn1. Перейдите на Лист 3 и переименуйте его в Задача3.
2. Задайте формат ячеек А1-А3 и В1 аналогично пунктам 2 предыдущих задач. Для ячейки В3 на вкладке Число укажите категорию – Научный и формат, как на рисунке:

3. Заполните ячейки согласно рисунку ниже:

4. В ячейку В3 введите формулу =(3*10^8)/B1. В результате, получим скорость света в алмазе, записанную в экспоненциальной форме: 1,24E+008.

Задача 4. В стеклянный стакан налита вода. Определите угол, под которым выйдет луч из стакана, если на поверхность воды луч падает под углом 45°.
В данной задаче преломление луча происходит три раза: на границе «воздух-вода», «вода-стекло», «стекло-воздух».
На расчета угла преломления на границе «воздух-вода» можно воспользоваться формулой из задач 1 и 2:
sinαsinβ=nОднако, на границах «вода-стекло» и «стекло-воздух» для расчетов используем формулу:
sinαsinβ=n2n1Отсюда, угол преломления:
sinβ=sinα×n1n2β=arcsinsinα×n1n2Задача 5. Под каким углом должен упасть луч на стекло, чтобы преломленный луч оказался перпендикулярным к отраженному?
Изобразим графически условие задачи:

По закону преломления света имеем:
sinα=n×sin90°-αsinα=n×cosαtgα=nα=arctg n1. Для решения перейдите на Лист 5 и переименуйте его в «Задача5».
2. Задайте форматы ячеек А1, А2, В1, В2 аналогично пункту 2 первой или второй задачи. Заполните ячейки, как показано на рисунке.

3. В ячейку В4 введите формулу =ATAN(B1). В ячейку В5 введите =DEGREES(B4). В результате в ячейке В5 вы получите ответ 60,945 градусов.

Сохраните изменения в документе.
После выполнения заданий лабораторной работы, запустите презентацию «Разминка» в папке «Мои документы».