Урок «Решение стратегических задач, задач оптимизации (поиск решения) в MS Excel»

Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение

Тюменской области

 «Тюменский колледж транспортных технологий и сервиса»

Разработка учебного занятия

Тема: Решение стратегических задач, задач оптимизации (поиск решения) в MS Excel.

Цель учебного занятия:

образовательные:

сформировать умения использовать возможности ВТ для решения конкретных физических задач; совершенствовать навыки работы в среде электронных таблиц при моделировании процессов и явлений;

развивающие:

развитие коммуникативных способностей у студентов, исследовательской, творческой и познавательной деятельности;

расширение кругозора студентов в области информационных ресурсов и программного обеспечения;

развитие коммуникационной компетентности у студентов;

развитие интереса к физике, информатике и истории посредством применения информационных технологий.

воспитательные:

воспитание бережного отношения к компьютерной технике;

выработка навыков грамотной устной речи

воспитание патриотизма, любви к Родине.

Таблица 1

Результаты обучения на учебном занятии

Таблица 2

Формируемые общие и профессиональные компетенции на учебном занятии

Таблица 3

Межпредметные связи учебной дисциплины с другими дисциплинами, междисциплинарными курсам основной профессиональной образовательной программы по специальности

Тип занятия: комбинированное занятие.

Вид занятия: практическая работа.

Таблица 4

Методы обучения, используемые на учебном занятии

Приемы обучения:

- выполнение заданий на проверку;

- представление результатов выполнения практических заданий;

- ответы на поставленные вопросы;

- рефлексия (оформление технологической карты)

Общее время: 90 минут.

Оснащение занятия:

Компьютеры (программа MS Excel), дидактический раздаточный материал (технологические карты).

Используемая основная литература:

Макарова. Н.В., Николайчук Г.С., Титова Ю.Ф., Информатика и ИКТ. Учебник. 11 класс. Базовый уровень. – СПб.: Питер, 2009.-224с.

Цветкова М. С. Информатика и ИКТ: учебник для нач. и сред проф. образования / М. С. Цветкова, Л. С. Великович. – М.: Издательский центр «Академия», 2011. – 352 с.

Макарова Н.В., . Задачник по моделированию. 9 -11 класс. Базовый уровень, СПб.: Питер, 2011;

Макарова Н.В., Николайчук Г.С., Титова Ю.Ф. под ред. Макаровой Н.В. Информатика и ИКТ 10 класс (базовый уровень) 2-е изд., СПб.: Питер, 2010;

Макарова Н.В., Информатика и ИКТ: Методическое пособие для учителей. Часть 2. Программное обеспечение информационных технологий. /под ред. Макаровой Н. В., СПб.: Питер, 2010;

Касьянов В.А., Физика – 10 класс, М.: Дрофа, 2010.

Кузнецов А.А. и др. Информатика, тестовые задания. – М., 2010. -152с.

Михеева Е.В. Практикум по информации: учеб. пособие. – М., 2010. – 190с.

Михеева Е.В., Титова О.И. Информатика: учебник. – М., 2013. -350с.

Михеева Е.В., Титова О.И., Информатика: учебник для студентов сред. проф. образования. – М.: Издательский центр «Академия», 2013.-352с.

Таблица 5

Структура учебного занятия

 

 

Приложение 1

Технологическая карта

Тема занятия:

Группа № _1_

Название группы: «Центральный фронт»

Состав группы:

Теоретическая часть

В состав табличного процессора Microsoft Excel входит более 300 встроенных функций, дающих возможность выполнять самую разнообразную обработку данных.

Параметры (аргументы) функций записываются после имени функции в круглых скобках, отделяются они друг от друга точкой с запятой. В качестве параметров функций могут указываться числа, текст, адреса или имена ячеек и их диапазонов, выражения и другие встроенные функции.

Практическая часть

Задача:

Исследовать движение снаряда, выпущенного из танка с начальной скоростью υ0=700 м/с под углом α=25 к горизонту, сопротивлением воздуха можно пренебречь. Определить попадание снаряда в противника, если расстояние до противника, т.е. до танка "Тигр" 500 м, время падения снаряда от 0 до 2 с, шаг изменения времени 0,2с. (Длина танка "Тигр" = 8,5 м). Построить на отдельных листах два графика:

1) график скорости снаряда

2) график траектории движения снаряда.

Решение:

Для того чтобы решить эту задачу необходимо исследовать движение снаряда, выпущенного из танковой пушки с начальной скоростью под углом к горизонту, определить место падения снаряда.

Создание компьютерной модели.

Оформите таблицу в программе Excel по образцу (рис. 1).

Рисунок № 1

Формулы

vу = v0*sing*t, скорость по оси у

vх = v0 *cos, скорость по оси х

v =  v2х + v2у скорость тела в любой точке траектории

х = v0 *cos*t, координаты полета дальности

у = v0 *sin*t – g*t2 /2, высота полета

S + l, расстояние до противника

S  х  S + l. попадание в цель

Если координата дальности (х) больше расстояния (20 м), и меньше расстояния до противника (20+9=29 м), то снаряд попал в цель, то есть в танк, иначе выстрел произведен мимо. (=Если(И(координата дальности> расстояния; координата дальности<расстояния до противника; «ПОПАЛ»; «МИМО»)

Заполнение ячеек формулами

Для преобразования значений углов из градусов в радианы используем функцию РАДИАНЫ(адрес).

В формулах, данные ячеек В2 (начальная скорость), В3 (угол), В4(расстояние), В5(длина) не изменяются. Поэтому мы дадим ячейкам имена, чтобы было проще работать. Ячейке В2 (рис. 1) дадим имя скорость, ячейке В3 – имя угол, B4 – имя расстояние, В5- имя длина, В6 – имя время.

Рисунок 1

При записи формул достаточно будет, щелкнуть по этой ячейке мышью.

Тогда наши формулы будут выглядеть так:

=скорость*SIN(РАДИАНЫ(угол))-9,8*А7 в ячейке В6

=скорость*COS(РАДИАНЫ(угол)) в ячейке С6

=скорость*COS(РАДИАНЫ(угол))*А7

=скорость*SIN(РАДИАНЫ(угол))*A7-9,8*A7^2/2

ПРИМЕЧАНИЕ: функцию РАДИАНЫ( ) лучше набирать с клавиатуры.

COS или SIN – использовать мастер функции fx.

Ссылки на ячейки выбирать, щелкнув по ячейке мышью (при работе по второму способу).

График скорости построить на отдельном листе по скорости движения снаряда в любой точке траектории и времени.

График траектории движения снаряда построить на отдельном листе по координатам высоты и дальности полета снаряда.

 

Вывод:

При высоте полета______________ снаряд достигнет своей цели спустя ____________ секунды, при скорости в любой точке траектории ________, противник будет уничтожен. График траектории ___________________________ (увеличивается / уменьшается), а график скорости _____________(увеличивается/уменьшается).

 

Технологическая карта

Тема занятия:

Группа № _2_

Название группы: «Воронежский фронт»

Состав группы:

Теоретическая часть

В состав табличного процессора Microsoft Excel входит более 300 встроенных функций, дающих возможность выполнять самую разнообразную обработку данных.

Параметры (аргументы) функций записываются после имени функции в круглых скобках, отделяются они друг от друга точкой с запятой. В качестве параметров функций могут указываться числа, текст, адреса или имена ячеек и их диапазонов, выражения и другие встроенные функции.

Практическая часть

Задача:

Рассчитать траекторию полета снаряда по формулам и построить график, отражающий траекторию полета снаряда.

Решение:

Создание компьютерной модели.

 

Оформите таблицу в программе Excel по образцу (рис. 1).

Рисунок № 1

Формулы

vу = v0*sing*t, скорость по оси у

vх = v0 *cos, скорость по оси х

v =  v2х + v2у скорость тела в любой точке траектории

х = v0 *cos*t, координаты полета дальности

у = v0 *sin*t – g*t2 /2, высота 

S + l, расстояние до противника

S  х  S + l. попадание в цель

Если координата дальности (х) больше расстояния (20 м), и меньше расстояния до противника (20+9=29 м), то снаряд попал в цель, то есть в танк, иначе выстрел произведен мимо. (=Если(И(координата дальности> расстояния; координата дальности<расстояния до противника; «ПОПАЛ»; «МИМО»)

Заполнение ячеек формулами

Для преобразования значений углов из градусов в радианы используем функцию РАДИАНЫ(адрес).

В формулах данные ячеек В2 (начальная скорость), В3 (угол), В4(расстояние), В5(длина) не изменяются. Поэтому мы дадим ячейкам имена, чтобы было проще работать. Ячейке В2 (рис. 1) дадим имя скорость, ячейке В3 – имя угол, B4 – имя расстояние, В5- имя длина, В6 – имя время.

Рисунок 1

При записи формул достаточно будет, щелкнуть по этой ячейке мышью.

Тогда наши формулы будут выглядеть так:

=скорость*SIN(РАДИАНЫ(угол))-9,8*А7 в ячейке В6

=скорость*COS(РАДИАНЫ(угол)) в ячейке С6

=скорость*COS(РАДИАНЫ(угол))*А7

=скорость*SIN(РАДИАНЫ(угол))*A7-9,8*A7^2/2

ПРИМЕЧАНИЕ: функцию РАДИАНЫ( ) лучше набирать с клавиатуры.

COS или SIN – использовать мастер функции fx.

Ссылки на ячейки выбирать, щелкнув по ячейке мышью (при работе по второму способу).

График скорости построить на отдельном листе по скорости движения снаряда в любой точке траектории и времени.

График траектории движения снаряда построить на отдельном листе по координатам высоты и дальности полета снаряда.

Вывод:

При высоте полета______________ снаряд достигнет своей цели спустя ____________ секунды, при скорости в любой точке траектории ________, противник будет уничтожен. График траектории ___________________________ (увеличивается / уменьшается), а график скорости _____________(увеличивается/уменьшается).

Технологическая карта

Тема занятия:

Группа № _3_

Название группы: «Степной фронт»

Состав группы:

Теоретическая часть

В состав табличного процессора Microsoft Excel входит более 300 встроенных функций, дающих возможность выполнять самую разнообразную обработку данных.

Параметры (аргументы) функций записываются после имени функции в круглых скобках, отделяются они друг от друга точкой с запятой. В качестве параметров функций могут указываться числа, текст, адреса или имена ячеек и их диапазонов, выражения и другие встроенные функции.

Практическая часть

Задача:

Необходимо сбросить со штурмовика ИЛ-2 противотанковые авиабомбы (ПТАБ) для уничтожения вражеских танков.

Решение: для решения задачи необходимо исследовать движение снаряда, выпущенного из пушки под углом к горизонту, подобрать начальные значения скорости и угла выстрела так, чтобы снаряд попал в цель.

Исходные данные задачи – это начальная скорость,

угол выстрела снаряда,

координаты цели,

точность попадания;

Расчётные данные задачи – это координаты положения снаряда,

время движения снаряда,

Результат – расстояние между снарядом и самолетом.

Оформите таблицу в программе Excel по образцу (рис. 1).

Рисунок 1

Формулы

Начальная горизонтальная скорость: v0*cos(*3,14/180)

Начальная вертикальная скорость: v0*sin(*3,14/180)

Время [0….2,4], с шагом 0,2

Координата х v(нач.горизонт)*t

Координата у v(нач.вертик)*t-g*t2/2

Расстояние до цели горизонтальное Sгоризонт: v(нач.горизонт)-х(цели)

Расстояние до цели вертикальное Sвертик: v(нач.вертик)- у(цели)

Расстояние до цели полное:

Попадание в цель: если расстояние до цели стало меньше заданной точности, значит, снаряд попал в цель. (=ЕСЛИ(Sполное<точности попадания; «ПОПАЛ»; МИМО)

Введите в ячейки соответствующие формулы.

Постройте диаграмму движения снаряда.

В процессе выполнения работы вы должны проследить, как изменяется высота подъёма снаряда и дальность полёта при изменении начальной скорости, а затем, как они меняются при изменении угла выстрела снаряда. Результаты экспериментов вы должны записать в таблицы.

Вывод:

 

При координатах полета______________ бомба достигнет своей цели спустя ____________ секунды, при расстоянии до цели _________ м, противник будет уничтожен. График движения бомбы ___________________________ (увеличивается / уменьшается).