Курс по выбору для предпрофильной подготовки «Моделирование физических процессов в электронных таблицах ms excel»




Скачать 350.69 Kb.
НазваниеКурс по выбору для предпрофильной подготовки «Моделирование физических процессов в электронных таблицах ms excel»
страница1/4
Дата конвертации10.10.2012
Размер350.69 Kb.
ТипМетодическая разработка
  1   2   3   4
Департамент образования

Администрации Ярославской области
Государственное учреждение Ярославской области

«Центр оценки и контроля качества образования»


Курс по выбору для предпрофильной подготовки

«Моделирование физических процессов

в электронных таблицах MS Excel»
Методическая разработка








Кастюкевича Сергея Михайловича

учителя физики и информатики

МОУ Васильковской основной

общеобразовательной школы

Ростовского района

Ярославской области











Научный руководитель

Майоров Александр Николаевич

кандидат физико-математических наук, доцент


Ярославль 2007

СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………….. 3

КУРС ДЛЯ ПРЕДПРОФИЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ «Моделирование физических процессов в электронных таблицах» ……………………… 5

1.2 Программа курса …………………………………………… 5

1.3. Содержание занятий……………………………………….. 9

ЗАКЛЮЧЕНИЕ …………………………………………………………… 26

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………………… 27

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 …………………………………………………………. 28

ПРИЛОЖЕНИЕ 2…………………………………………………………. 33

ПРИЛОЖЕНИЕ 3…………………………………………………………. 39

ПРИЛОЖЕНИЕ 4…………………………………………………………. 39

ВВЕДЕНИЕ

ФИЗИКА - наука, в которой математическое моделирование является важным методом исследования. Сегодня кроме теоретической и экспериментальной физики можно выделить третий раздел - вычислительную физику. Одним из наиболее перспективных направлений использования информационных технологий в физическом образовании является компьютерное моделирование физических процессов и явлений. Рост компьютеризации школ дает возможность каждому учителю использовать на своих уроках информационные технологии, что с одной стороны, активизирует внимание учащихся и усиливает их интерес к уроку, а с другой – облегчает работу учащихся и учителя. Компьютерные модели легко вписываются в традиционный урок, позволяя учителю продемонстрировать на экране компьютера многие физические эффекты, а также позволяют организовать новые нетрадиционные виды учебной деятельности. При грамотном использовании компьютерных моделей физических явлений можно достигнуть многого из того, что требуется для неформального усвоения курса физики и для формирования физической картины мира. Значительное число компьютерных моделей, охватывающих почти весь школьный курс физики, содержится в учебных электронных изданиях: “Физика в картинках”, “Открытая физика”, “Живая физика”, «1 С Репетитор», «1 С Физика 7-11», «Физика 7-11 практикум», «Уроки физики 7- 8 классы», «Кирилл и Мефодий 5-6» и другие.

Существуют большие возможности моделирования физических задач в среде MS Excel. Электронные таблицы, первоначально использовавшиеся для финансовых расчетов, все шире применяются для сложных многошаговых технических расчетах. Так, применение электронных таблиц на уроках физики может сократить время при проведении однотипных расчетов, например при выполнении лабораторных работ, где требуется рассчитывать одни и те же физические величины для нескольких опытов. Использование электронных таблиц Excel обусловлено следующими причинами: а) функциональные возможности программы Excel заведомо перекрывают все потребности по автоматизации обработки данных эксперимента, построению и исследованию моделей; б) универсальная программа Excel обладает стандартным интерфейсом; в) изучение Excel предусматривается программами общего образования по информатике, следовательно, возможно эффективное использование Excel в условиях осуществления межпредметных связей с информатикой и другими учебными дисциплинами, например, с математикой; г) данная программа отличается доступностью в изучении и простотой в управлении, что принципиально важно как для ученика, так и для учителя; д) результаты деятельности на рабочем листе Excel (тексты, таблицы, графики, формулы) «открыты» пользователю. Cреди всех известных программных средств Excel обладает едва ли не самым богатым инструментарием для работы с графиками. Программа позволяет с использованием приемов автозаполнения представлять данные в табличной форме, оперативно их преобразовывать с использованием огромной библиотеки функций, строить графики редактировать их практически по всем элементам, увеличивать изображение какого-либо фрагмента графика, выбирать функциональные масштабы по осям, экстраполировать графики и т.д

Электронные таблицы наиболее эффективно могут использоваться при проведении:

  • Демонстрационного эксперимента;

  • Лабораторных работ;

  • Физического практикума;

  • Решения задач по различным темам курса физики;

  • Контроля знаний.

В своей работе как учитель физики и информатики на протяжении ряда лет я использую возможности компьютерного класса школы в преподавании физики. При прохождении темы информатики «Табличные вычисления на компьютере» в части «Математическое моделирование и решение задач с помощью электронных таблиц» я использую задачи по кинематике и динамике, что способствует повторению, углублению и закреплению материала этих тем по физике, а также демонстрация практического применения электронных таблиц при изучении других предметов школьного курса ( в дальнейшем при изучении темы информатики «Программирование на Паскале» я повторяю эти физические задачи, но демонстрация в электронных таблицах наглядней). Данный курс «Моделирование физических процессов в электронных таблицах» является обобщением опыта работы в этой области на протяжении ряда лет.


  1. КУРС ДЛЯ ПРЕДПРОФИЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ «МОДЕЛИРОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ЭЛЕКТРОННЫХ ТАБЛИЦАХ MS EXCEL». 9 класс.




    1. Программа курса


Пояснительная записка.

В настоящее время многие ученики основной школы имеют дома компьютеры. Однако большинство из них используют компьютер для всевозможных игр, просмотра видеороликов и музыки. Меньшее время уделяется для учебных задач, которые сводятся в основном к набору текстов, работе в графических редакторах. Первоначально компьютеры разрабатывались как ЭВМ, и в современных компьютерах этот потенциал вычислений только усиливается, что явно не используется хотя бы в домашних условиях. Программная среда Ms Excel позволяет продемонстрировать возможности компьютера в вычислительном эксперименте. Электронные таблицы, первоначально использовавшиеся для финансовых расчетов, все шире применяются для сложных многошаговых технических расчетов, что необходимо показать ученикам школы. Курс «Моделирование физических процессов в программной среде Ms Excel» рассчитан на использование электронных таблиц для построения моделей физических процессов, начиная с простейших - «Моделирование равномерного прямолинейного движения, равноускоренного движения» - до более сложных , как, например, «Моделирование движения тел с учетом многих сил действующих на тело». Кроме того, предусматривается проведение лабораторных работ с оформлением результата с использованием электронных таблиц.

Данный курс является межпредметным, расширяющим и углубляющим базовый курс физики и информатики. Он дает возможность познакомить учащихся с задачами повышенного уровня сложности, нестандартными задачами, и, таким образом, способствовать осознанному выбору профиля, связанного с физикой и информатикой.

Программа курса предполагает владение учащимися базовым уровнем знаний, умений и навыков по информатике за курс 8 класса (электронные таблицы уже изучены ). Программа курса включает в себя углубление и расширение знаний и умений, связанных с развитием навыков алгоритмического мышления при построении моделей в Ms Excel, использованию самих электронных таблиц и построение моделей физических процессов по физике.

Задачи, предлагаемые в данном курсе, решаются с использованием графического интерфейса электронных таблиц, что позволяет повысить учебную мотивацию учащихся и проверить свои способности к физике и информатике. Вместе с тем, содержание курса позволяет ученику любого уровня активно включиться в учебно-познавательный процесс и максимально проявить себя.

Цели курса :

- закрепить интерес учащихся к изучению физики и информатики,

- расширить знания о способах решения задач, построении графиков с использованием электронных таблиц,

- развивать умения самостоятельно работать с различными источниками информации, решать творческие задачи,

- создать ориентационную и мотивационную основу для осознанного выбора профиля обучения.

Задачи курса :

Предлагаемый курс должен обеспечить реализацию следующих задач :

- углубить и расширить базовые знания и умения учащихся,

- содействовать формированию у школьников алгоритмического мышления,

- развивать умение анализировать, сопоставлять, делать выводы.

Учебный план



Тема

Кол-во часов

Всего

Теория

Практика

1

Введение.

1

0,5

0,5

2

Место моделирования в деятельности человека; основные этапы моделирования, понятие компьютерного эксперимента.

1

1

-

3

Особенности построения моделей для электронной таблицы,

построение физических моделей движения тел.


5

1

4

4

Проведение эксперимента с оформлением результата с использованием электронных таблиц.

3

-

3

5

Итоговое занятие, защита проектов.

2

-

2




Итого

12

5

12



Учебно-тематический план



Тема

Кол-во часов

Всего

Теория

Практика

1

Введение.

1

0,5

0,5

2

Место моделирования в деятельности человека; основные этапы моделирования, понятие компьютерного эксперимента.

1

1

-

3.1

Моделирование. Особенности построения моделей для электронной таблицы,

построение физических моделей движения тел.


1

1


-


3.2

Моделирование равномерного прямолинейного движения, равноускоренного движения.

1

-


1


3.3

Моделирование движения тела, брошенного под углом к горизонту.

1

-


1


3.4

Моделирование движения тел с учетом силы трения.

1

-


1


3.5

Моделирование движения тел с учетом многих сил действующих на тело.

1

-


1


4.1

Определение удельной теплоемкости вещества.

1

0,5

0,5

4.2

Колебания пружинного маятника.

1

-

1

4.3

Проверка закона сохранения механической энергии.

1

-

1

5.1

Самостоятельная работа. Проект

1

-

1

5.2

Самостоятельная работа. Проект.

1

-

1




Итого

12

3

9

1.2. Содержание занятий.

1 занятие.

Цель урока – повторить основные элементы электронных таблиц и действия в электронных таблицах.

Учащиеся должны:

знать:

  • интерфейс приложения Ms Excel;

  • панели инструментов;

  • абсолютную и относительную адресацию ячеек;

  • мастер функций;

  • мастер диаграмм;

уметь:

  • выделять столбцы, строки, блоки, таблицы;

  • осуществлять ввод чисел, текста, формул;

  • производить редактирование данных;

  • производить действия над объектами;

  • производить расчеты с использованием электронных таблиц;

  • строить по результатам расчетов графики функций.


В конце урока провести несложные расчеты задачи движения тела и построить график этого движения.
2 занятие.

Цель урока: ввести понятие моделирования, понятие компьютерного эксперимента.

На уроке вводится понятие моделирование, место моделирования в деятельности человека, основные этапы моделирования, понятие компьютерного эксперимента. Особенности построения моделей для электронной таблицы, построение физических моделей движения тел. Построение модели рассматривается по схеме:



Рассматриваются примеры построения моделей, использование компьютерного эксперимента для демонстрации моделей (использование мультимедиа библиотеки школы). В конце урока в качестве домашнего задания рассмотреть пример построения модели из папки «Другие задачи».
3 занятие.

Цель урока: рассмотреть особенности построения моделей для электронной таблицы, построение физических моделей движения тел.

На уроке рассматривается построение физических моделей в электронных таблицах. Указывается на порядок расположения записей, оформление листа и книги электронной таблицы. Указывается на необходимость последовательно вносить физические величины, в том порядке, в котором производятся вычисления. При вводе данных необходимо учитывать относительную и абсолютную адресации, при воде формул необходимо учитывать порядок выбора данных, чтобы не было циклических ссылок. Сам вычислительный эксперимент в электронных таблицах возможно применять разнообразными способами. В большинстве случаев достаточно применение простых операций над данными, используя вставку функций из меню.

С помощью электронных таблиц возможно решать задачи, которые не решаются в школьном курсе физике 9 класса. Учащимся можно показать, как используется метод приращений для расчета движений тела под действием нескольких сил, какую роль играет интервал приращений в оценке точности при выполнении расчетов. Как записываются и рассчитываются приращения для времени, скорости, перемещения и других величин. Как рассчитываются конечные величины с использованием приращений (эта теоретическая часть изучается впоследствии в информатике в теме «Программирование»). Сам метод приращений является сложным, поэтому он последовательно применяется на занятиях 4 – 8. В своей итоговой работе ученики могут использовать этот метод.
4 занятие.

Цель урока: построение простейших моделей для следующих видов движения:

А) равномерное прямолинейное движение;

Б) равноускоренное движение.

На уроке отрабатывается анализ задач, выделение необходимых параметров для ввода в ячейки таблиц, вывод физических формул для расчетов.

Рассматриваются предполагаемые результаты работы.

Отрабатывается технология заполнения ячеек таблиц, ввод формул, автозаполнения ячеек, построения графиков.

Возможно выполнение работы двумя способами: с использованием метода приращений и без него.

Проводится анализ выполненных работ.

Результат работы – электронная таблица к четвертому уроку на трех листах. Первый лист – равномерное движение, где заданы постоянные начального положения и скорости, вычисляется координата тела. Используется относительная и абсолютная адресация. Строится график движения. Второй лист – равноускоренное движение, где заданы постоянные – начальная координата, начальная скорость и ускорение. Изменятся время движения, скорость и координата. Используется относительная и абсолютная адресация. Строится график скорости и координаты. Третий лист – использование приращений для вычисления движения времени движения, скорости и координаты для равноускоренного движения. Приращения используются в качестве примера применения к задачам, которые на следующих уроках не решить без них.

В качестве домашнего задания можно использовать задачи из папки «Другие задачи».
5 занятие.

Цель урока: развитие умений пользования электронными таблицами в вычислительном эксперименте. Моделирование движения тела, брошенного под углом к горизонту.

Построение более сложной модели, чем в предыдущем уроке.

Вводится начальное положение, начальная скорость, угол наклона, интервал времени. Вычисляется проекция скорости на оси, высота полета, дальность полета. Вычисляется время движения. Используется решение задачи методом приращения времени движения, приращения скорости, приращения перемещения. Проверяется изменение результатов вычислений при изменении вводных данных. Строится график высоты полета, дальности полета. Анализируется результат выполнения работы: что можно изменить в данных и как от этого изменятся результаты вычислений.

В электронной таблице приложения один лист решения без приращений, второй с приращениями. Работа с приращениями необходима для закрепления умений, без которых в следующих двух работах не обойтись.

Домашнее задание из папки «Другие задачи» или самостоятельно составленная задача, подобная выполненной на уроке.
6 занятие.

Цель урока: развитие умений пользования электронными таблицами в вычислительном эксперименте при решении задачи движения с учетом действия нескольких сил.

Описание задачи: парашютист при падании к земле испытывает действие не только силы тяжести, но и сопротивление воздуха. Экспериментально установлено, что сила сопротивления зависит от скорости движения: чем больше скорость, тем больше сила. При движении в воздухе она пропорциональна квадрату скорости с некоторым коэффициентом сопротивления k, который зависит от конструкции парашюта и веса человека. Каков должен быть этот коэффициент, чтобы парашютист приземлялся со заданной скоростью?

Задания

  • Определите цели моделирования и опишите его объект.

  • Составьте информационную модель.

  • Составьте математическую и компьютерную модель.

Задание

  • Измените начальную скорость и проследите, как изменяется скорость движения и как зависит установившееся равномерное падение парашютиста от начальной скорости.

  • Как изменяется скорость парашютиста во время падания?

  • Как изменяется скорость парашютиста при изменении коэффициента сопротивления?

Каким должен быть коэффициент сопротивления, чтобы парашютист опустился на землю со скоростью 8 м/с?
Вводится начальное положение.

Вычисляется скорость движения, положение над Землей .

Проверяется изменение результатов вычислений при изменении вводных данных.

Строится график высоты полета, времени и скорости.

Анализируется результат выполнения работы.

Домашнее задание из папки «Другие задачи».
7 занятие.

Цель урока: построение модели движения тела, при котором учитывается несколько сил, действующих на тело.

Само занятие требует много времени и внимания.

Решение таких задач в школьном курсе практически невыполнимо, в электронных таблицах можно найти приближенное решение и одновременно продемонстрировать его на графиках.

На занятии рассматривается движение тела, при котором учитывается начальное положение, начальная скорость, угол движения по отношению к горизонту, коэффициент сопротивления воздуха. Коэффициент сопротивления воздуха рассчитывается пропорционально квадрату скорости, зависит от аэродинамических свойств в тела. Коэффициент сопротивления уменьшается с высотой в два раза каждые 5,5 км.

При расчете движения вычисляется приращение времени, приращение скорости, изменение коэффициента трения, приращение координаты. Вычисляется скорость и координата тела. По расчетам в электронной таблице строятся графики скорости, координаты, коэффициента трения.

В качестве домашнего задания можно предложить задачу о движении двух небесных тел навстречу друг другу под действием силы притяжения.
  1   2   3   4

Похожие:

Курс по выбору для предпрофильной подготовки «Моделирование физических процессов в электронных таблицах ms excel» iconПрограммам курсов по выбору Структурные элементы программ курсов по выбору
Основные разделы пояснительной записки курсов по выбору для предпрофильной подготовки
Курс по выбору для предпрофильной подготовки «Моделирование физических процессов в электронных таблицах ms excel» iconУроков информатики по теме: «Электронные таблицы. Моделирование различных задач в среде электронных таблиц»
Тема урока: Знакомство с электронными таблицами excel. Введение основных понятий и правил работы
Курс по выбору для предпрофильной подготовки «Моделирование физических процессов в электронных таблицах ms excel» iconПрограмма курса по физике для предпрофильной подготовки учеников 9 -Х классов «Физик исследователь»
Курс рассчитан на учащихся, проявляющих интерес к исследовательской деятельности в области физико-математических дисциплин. Он позволяет...
Курс по выбору для предпрофильной подготовки «Моделирование физических процессов в электронных таблицах ms excel» iconУчебно-методический комплекс учебной дисциплины дпп ф. 11 компьютерное моделирование подготовки специалиста по специальности 050202 «Информатика»
Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования 2005г. Курс “Компьютерное моделирование” входит...
Курс по выбору для предпрофильной подготовки «Моделирование физических процессов в электронных таблицах ms excel» iconРазработка курсов ПО выбору для  предпрофильной подготовки школьников 
Федерации В. В. Путина правительству страны есть такой пункт:  Подготовить прогноз 
Курс по выбору для предпрофильной подготовки «Моделирование физических процессов в электронных таблицах ms excel» iconКурс по выбору «Моделирование и формализация» Урок Моделирование как метод познания
В нем повествуется о фирме, организующей путешествия на 60 миллионов лет в прошлое. Все посетители прошлого должны передвигаться...
Курс по выбору для предпрофильной подготовки «Моделирование физических процессов в электронных таблицах ms excel» iconПрименение matlab для моделирования физических процессов
Преимущества использования matlab для разработки программ моделирования процессов переноса частиц в полупроводниках 8
Курс по выбору для предпрофильной подготовки «Моделирование физических процессов в электронных таблицах ms excel» icon190700 - «Технология транспортных процессов»   Профиль подготовки  -  «Организация и безопасность движения» 
Пк-18  -  Способность  участвовать  в  разработке  математических  и  физических 
Курс по выбору для предпрофильной подготовки «Моделирование физических процессов в электронных таблицах ms excel» iconПрограмма элективного курса «Химия и здоровье»
Элективный курс предназначен для учащихся 9-х классов на этапе предпрофильной подготовки. Целью курса является формирование мотивации...
Курс по выбору для предпрофильной подготовки «Моделирование физических процессов в электронных таблицах ms excel» iconМуниципальное общеобразовательное учреждение юго- камская средняя общеобразовательная школа
Целью организации предпрофильной подготовки для учащихся 9-х классов является создание образовательного пространства, способствующего...
Разместите кнопку на своём сайте:
TopReferat


База данных защищена авторским правом ©topreferat.znate.ru 2012
обратиться к администрации
ТопРеферат
Главная страница