Интегрированный урок Моделирование в решении задач по физике при изучении равномерного прямолинейного движения

Киселева Екатерина Владимировна
учитель физики и информатики МАОУ ВХТЛ
Моделирование в решении задач по физике при изучении равномерного прямолинейного движения
Интегрированный урок в 9 классе (физика-информатика)
Задание 1
Рассмотрим моделирование такого физического процесса, как движение тела с некоторой постоянной скоростью v = const. Поскольку ни одна из характеристик скорости (направление и величина) не изменяется, движение будет прямолинейным.
Совместим ось ОХ с прямой вектора скорости. Каждую секунду координата х тела будет получать одно и то же приращение, поэтому в любой момент времени ее значение равно х = vx • t, где vх - проекция вектора скорости на ось ОХ. Если в начальный момент времени (t0 = 0) положение тела не совпадало с началом отсчета, то уравнение будет иметь вид: x(t) = х0 + vx • t. Проекция вектора скорости - величина алгебраическая, т. е. она может быть как положительной, так и отрицательной в зависимости от того, какой угол α образует вектор скорости с направлением оси ОХ. Например, если α = 0°, vx > 0 (т. е. в этом случае vx = v, где v = \v\ — модуль вектора скорости); если α =180°, vx < 0 (и следовательно, vx = -v).
Графическое моделирование процесса равномерного прямолинейного движения будет заключаться в построении графика зависимости х = f(t) при различных значениях и направлениях скорости.

Цель: изучение равномерного прямолинейного движения.
Задача:
Материальная точка совершает движение на плоскости XOY. Координаты точки в зависимости от времени изменяются по закону:
x (м) = 4t (с); y (м) =2 + 3t (с).
Какова скорость υ движения точки?
Какой путь l пройдет точка за время t = 2 с?
Решение
Точка движется равномерно и прямолинейно вдоль некоторой прямой на плоскости XOY. Проекции скорости точки на координатные оси равны:
υx = 4 м/с; υy = 3 м/с.
Следовательно, модуль скорости есть


За время t = 2 с точка пройдет путь l = 10 м.
Данные оформите с помощью таблицы и выполните расчет по формулам. Сохраните Лист как Равномерное движение1.




Задание 2

Цель: изучение равномерного прямолинейного движения и его графического представления.
Задача: построить график зависимости координаты от врмени для равномерного прямолинейного движения. при условии, что vx = 5 м/с; х0 = 0 м; t0= tmin = 0 с; tmax = 10 с.
Решение
Откройте Лист Задание2.
Занести исходные числовые данные (см. рис. таблицы) в следующие ячейки: скорость равномерного движения — в С9; начальную координату х0 — в С10; конечный момент времени tmax — в С13.
Начальный момент времени (значение в ячейке С12) принимается равным нулю. 3. В ячейку С14 ввести формулу, позволяющую рассчитать интервал времени


Здесь число 20 означает количество интервалов n, на которое разбивается выбранный промежуток времени. Таким образом, наша таблица будет содержать п + 1 = 21 точку.


5. Заполнить таблицу данных:
В ячейку F6 занести начальный момент времени (t=0) =С12.
Ячейка F7 должна содержать момент времени, отличающийся от предыдущего на величину интервала
∆t. Поэтому в ячейку F7 введем формулу
автозаполнение для диапазона ячеек F8:F26.
Ячейка G6 должна быть связана с ячейкой С10, содержащей начальную координату тела. Следует ввести в G6 формулу =С10. В этом случае при изменении данных в ячейке С10 автоматически изменится и содержимое связанной с ней ячейки G6. В ячейку G7 занести формулу

, позволяющую рассчитать координату в соответствующий момент времени. Скопировать формулу из ячейки G7 в диапазон ячеек G8:G26.
Построение графика зависимости x(t)
1. Выделить диапазон ячеек F6:G26, содержащий данные для построения графика. Значения из столбца
F (диапазон F6:F26) будут откладываться по оси ОХ (ось времени), значения из столбца G (диапазон G6:G26) - по оси OY.


2.Выбрать команду Вставка → Диаграмма → тип диаграммы Точечная
3. Отформатировать числовые данные в таблице, назначив диапазону F6:G26 числовой формат с двумя десятичными знаками после запятой.
4.Проследить, влияет ли шаг программы (величина ∆ t) на вид графика.
Изменяя начальные данные в ячейках С9, С10, С13 и С14, проследить за изменением вида графика.