Разработка урока по информатике "Моделирование физических процессов в MS Excel"

Обобщающий урок-исследование

«Моделирование физических процессов

в MS Excel»

Тип урока: Урок обобщения и систематизации изученного.

Ход урока:

1. Организационный момент.

"Ум заключается не только в знании,

но и в умении прилагать знание на деле"

Аристотель

Глядя в ваши умные, внимательные глаза, я испытываю уверенность за наше сегодняшнее сотрудничество.

1. Постановка цели.

Сегодня у нас не совсем обычный урок, в нем соединены два предмета - информатика и физика. Сегодня на уроке вы будете решать физические задачи и анализировать физические процессы, используя среду электронной таблицы.

1. Актуализация знаний.

Вопрос: Что такое математическое моделирование?

Ответ: Математическое моделирование – это моделирование, при котором исследование объекта осуществляется посредством модели, сформулированной на языке математики.

Вопрос: Что такое компьютерная модель?

Ответ: Компьютерная модель – модель, реализованная средствами программной среды.

Вопрос: Что такое электронная таблица?

Ответ: Электронные таблицы предназначены для организации табличных расчетов на компьютере. Прикладные программы, работающие с электронными таблицами, называются табличными процессорами.

Наименьшая структурная единица электронной таблицы — ячейка. Имя ячейки складывается из буквенного имени столбца и номера строки.

В ячейке может помещаться текст (символьная последовательность), число, дата, формула.

Ячейки, в которые пользователь заносит числа, содержат исходные данные для вычислений. В ячейках с формулами получаются результаты вычислений.

Изменение исходных данных мгновенно приводит к пересчету формул, в которые эти данные входят.

Электронные таблицы (так же как и базы данных) можно рассматривать как информационные модели реальных объектов

Ответ: Относительная ссылка указывает на ячейку, согласно ее положения относительно ячейки, содержащей формулу. Обозначение относительной ячейки – А1.

Абсолютная ссылка указывает на ячейку, местоположение которой неизменно. Обозначение абсолютной ячейки – $A$1.

Смешанная ссылка содержит комбинацию относительной и абсолютной ссылок – $A1, A$1

1. Краткий инструктаж по технике безопасности в компьютерном классе.

Сегодня мы проводим практическое занятие в компьютерном классе. Для обеспечения безопасной работы необходимо выполнять следующие правила:

• Нельзя самостоятельно, без разрешения учителя, включать и выключать компьютеры.

• Нельзя касаться тыльной стороны компьютера и проводов.

• Нельзя работать мокрыми руками и во влажной одежде.

• Нельзя нажимать клавиши ручкой или карандашом.

• Нельзя ходить по классу, вставать со своего места.

• В случае неисправности компьютера или при обнаружении запаха гари – позвать учителя.

1. Построение математической модели для  процессов, протекающих в цепи переменного тока.

Что будет результатом моделирования?

• Графическое представление процессов, протекающих в цепи переменного тока

Какие исходные данные необходимы для построения графиков?

• Сила тока

• Напряжение

• Круговая частота

 Из курса физики вам известно, что, если в цепи переменного тока находиться конденсатор, то сила тока изменяется по закону I(t) =I_mcosωt, а напряжение – U(t) =U_msinωt . Данные формулы являются математическими моделями процессов, протекающих в цепи переменного тока. Наша задача создать графическую модель данного процесса. Для этого воспользуемся возможностями табличного процессора MS Exce

1. Реализация модели в программе MS Excel.

Алгоритм построения графика.

Откроем заготовку файла переменный_ток.xlsx

Запишем исходные данные силы тока, напряжения, круговой частоты

.

Сила тока будет считаться автоматически, в зависимости от изменении времени Для этого воспользуемся формулой =$B$3*COS($B$4*C8), напряжения формула =$B$5*SIN($B$4*C8)

Заполняем колонку «Напряжение»:

• В ячейку А7 запишем =$B$5*SIN($B$4*C8)

• Маркером автозаполнения растягиваем.

Заполняем колонку «Сила тока»

• В ячейку B7 запишем =$B$3*COS($B$4*C8)

• Маркером автозаполнения растягиваем.

Заполняем колонку «Время»:

• В ячейку C7 запишем время t

• Значения от 0, 2 до 3 с шагом 0,2.

Строим график:

• Выделим диапазон для графика: сила тока и напряжение.

• Выбираем меню «Вставка».

• На ленте выбираем «График с маркерами».

Получаем график.

Распечатаем полученный результат на принтере:

Выбираем меню «Файл».

Находим пункт «Печать».

В параметрах настраиваемого масштабирования выбираем «Вписать лист на одну страницу» – уменьшение распечатки так, чтобы она полностью помещалась на одной странице. (По умолчанию установлено «Текущий» – печать листов с фактическим размером).

Получим такой результат:

1. Выполнение учащимися самостоятельной работы.

Задание для самостоятельной работы: Построить графическую модель процесса, протекающего в цепи переменного тока, содержащей катушку индуктивности и сделать вывод. Распечатать на принтере.

Разгрузочная пауза (физкультминутка).

Вариант №1

Исходные данные: I_m = 5 А, ω = 2 рад/сек, L = 0,3 Гн, U_m = I_m Lω.

Математические формулы, описывающие данный процесс: I(t)= I_msinωt,  U(t) =U_mcosωt.

Вариант №2

Исходные данные: I_m = 6А, ω = 2 рад/сек, L = 0,4 Гн, U_m = I_m Lω.

Математические формулы, описывающие данный процесс: I(t)= I_msinωt,  U(t) =U_mcosωt.

9. Рефлексия деятельности на уроке.

− Что нового вы сегодня узнали?

− Какую цель вы ставили в начале урока?

− Вы достигли поставленной цели?

1. Подведение итогов урока.

После выполнения задания каждый учащийся должен распечатать результаты своей работы на принтере и получить оценку.

1. Домашнее задание.

Построить графическую модель изменения напряжения и силы тока в цепи переменного тока, содержащей конденсатор для различных значений электрической емкости. (Воспользоваться исходными данными, используемые на уроке).

Самоанализ урока:

Рассматриваемый урок относится к разделу «Моделирование и формализация», в котором изучается математическое моделирование в его компьютерной реализации при максимальном использовании межпредметных связей информатики и универсальной методологии моделирования.

Применение на уроке исследовательской технологии обеспечивает развитие познавательной деятельности учащихся.

Целью урока является  создание модели, определяющей благоприятные дни для разного рода деятельности. Урок предполагает реализацию комплекса задач, направленных на формирование таких метапредметных категорий как форма и содержание.

Обычно при изучении раздела «Моделирование и формализация» рассматриваются задачи по физике, математике, биологии, экономике. Я выбрала предметную область физику. В результате учащиеся повторяют знания по физике, и закрепляют изученный материал по электронным таблицам.

Кроме того, овладение основами компьютерного моделирования позволяет учащимся углубить научное мировоззрение и развить творческие способности. При этом важное значение имеет рациональное использование технических и дидактических средств обучения. Так, в активе урока продуктивно используются компьютерный класс, проектор, табличный процессор MS Excel, файл-заготовка переменный_ток.xls, презентация урока, раздаточный материал для учащихся.

В процессе урока учащиеся опираются на знания, полученные на предыдущих уроках информатики, математики, физики. А именно – структура электронной таблицы, ввод чисел, формул в таблицы, стандартные функции, абсолютная и относительная адресации, построение графиков, процесс моделирования.

Выбор структуры и темпа урока обоснованы возрастными психологическими особенностями учащихся, типом урока (урок комплексного применения знаний и способов деятельности) и санитарно-гигиеническими требованиями к проведению урока, а его содержание имело практическую направленность.

В связи с чем, на уроке превалируют практические и деятельностные методы обучения с опорой на личностно-ориентированное взаимодействие, это позволяет учащимся не только освоить материал, но и развить навыки работы в социуме, то есть в группе.

Исследовательский, творческий характер учебных заданий способствует поддержанию интереса учащихся на протяжении всего урока. Поэтому учащиеся достаточно активны и мотивированны.

Организация ситуации взаимопомощи между учениками, групповой работы позволяет создать в классе атмосферу сотрудничества.

Домашнее задание, предложенное учащимся, имеет практическое значение, так как его выполнение способствует развитию навыков самостоятельного проектирования личностного развития, что очень важно для будущего выпускника.