Гомельская научно-практическая конференция

школьников

по естественно-научным направлениям

«Поиск»

«Средняя школа №1 г. Ветки имени А.А. Громыко»

Учебно-исследовательская работа

«Исследование полёта пули с помощью моделирования в электронных таблицах EXCEL»

Ученики 11 «Б» класса «Средней школы №1 г. Ветки имени А.А. Громыко»

Галкин Ярослав Денисович

Левшунова Ирина Николаевна

Самарикова Виктория Владимировна

Научный руководитель – учитель физики «Средней школы №1 г. Ветки имени А.А. Громыко»

Рыков Леонид Васильевич

Ветка, 2013 Оглавление

Введение 3

1 Основная часть 4

1.1 Понятие модели и моделирования 4

1.2 Решение задачи о движении тела, брошенного под углом к горизонту с помощью электронной таблицы. 7

Заключение 14

Литература 15

Введение

Моделирование – это процесс создания и использования моделей для решения практических задач.

Жизнь постоянно ставит перед человеческим обществом разнообразнейшие задачи: как познать неведомое, как создать новые машины и механизмы, как построить более удобные жилища и производственные сооружения, как уберечь природу от разрушения, как избавиться от голода и болезней, и многие другие. Моделирование позволяет решать эти задачи быстрее и с меньшими затратами средств.

Варианты решения возникающих задач все чаще проверяются на моделях. Роль моделирования растет, потому что растет сложность задач в науке и технике.

В последнее время при моделировании преобладают компьютерные реализации моделей. Это связано с тем, что заметно возросли возможности компьютерной техники. Возможности современных компьютеров позволяют создавать компьютерные модели любой сложности.

Компьютерная модель – это описание или изображение моделируемого объекта в памяти компьютера.

Компьютерные модели создаются с помощью различных программных средств: систем программирования, текстового редактора, электронных таблиц, графических редакторов.

Используя возможности электронной таблицы EXCEL, можно моделировать различные вычислительные процессы и отображать результаты графически.

Цель работы: изучить возможность моделирования с помощью ЭТ EXCEL на примере движения тела, брошенного под углом к горизонту.

Задачи:

• Ознакомиться с понятием модели и моделирования;

• Рассмотреть решение задачи о движении тела, брошенного под углом к горизонту с помощью электронной таблицы.

1 Основная часть

1.1 Понятие модели и моделирования

Модель (латинское modulus – узор) – это объект, который для каких-нибудь целей рассматривается вместо другого объекта.

Модель представляет исследователю информацию о свойствах объекта, которые моделируют.

«Для чего необходимы модели?»:

• для того чтобы понимать суть, изучаемого объекта: какая у него структура, основные свойства, законы развития и взаимоотношения с окружающей средой;

• для того чтобы научиться управлять объектом (или процессом) и определить наилучшие способы управления при данных целях и критериях;

• для того чтобы прогнозировать прямые и косвенные результаты реализации рассматриваемых способов и форм воздействия на объект;

• для того чтобы решить прикладные задачи.

Степень соответствия модели представляемому объекту называют адекватностью. Модель может быть полностью адекватной, или вообще неадекватной, но исследование таких моделей полностью теряет смысл.

Для характеристики моделей определяют различные критерии:

• форму представления модели;

• внешние параметры;

• свойства во времени;

• связь с определенной отраслью знаний.

В зависимости от формы представления различают два основных вида моделей: предметные и образно-знаковые.

В зависимости от внешних размеров различают масштабные и немасштабные модели. Если модель получена увеличением или уменьшением размеров моделируемого предмета, то такая модель является масштабной; в обратном случае – немасштабной.

По характеристикам модели подразделяются на динамические и статические. Первые – динамические – учитывают зависимость свойств моделируемого объекта с течением времени, вторые – статические – не учитывают.

Моделирование – это процесс создания и использования моделей для решения практических задач.

Моделирование является отраслью, где широкое применение нашли компьютеры. Тяжело назвать направление деятельности человека, где бы ни использовались компьютеры и компьютерные модели – от кинематографа до космонавтики. Поэтому появление компьютерного моделирования в школьном курсе информатики – закономерный и необходимый шаг в современном образовании.

Компьютерная реализация модели позволяет в процессе моделирования обойтись без документальной и предметной реализации.

Основные этапы процесса моделирования:

1. Постановка задачи.

2. Оценка информации и выбор плана создания модели.

3. Создание модели.

4. Контрольный просчет (проверка адекватности модели).

5. Вычисленный эксперимент и интерпретация результатов (получение решения задачи при помощи модели).

Кратко охарактеризуем суть названных этапов.

1. Постановка задачи осуществляется в понятиях и терминах определенной отрасли, которой принадлежит исследуемый объект или процесс. Почти всегда необходимо формализовать данное условие – перевести на язык той науки, средства которой используются для моделирования. Для компьютерного моделирования – на язык средств информатики. Этот процесс отражает второй этап создания модели.

2. Оценка информации означает, что необходимо:

• определить, что будет являться объектом моделирования; случается, что в рамках одной модели одни и те же величины являются сначала исходными данными, а потом искомыми;

• отделить исходные данные, результаты и установить связь между ними (в виде формул, законов, правил);

• оценить возможность различных программных средств, для создания модели и выбрать лучшие из них;

• продумать структуру будущей компьютерной модели.

3. Создание компьютерной модели – это отражение при помощи программных средств, связей между исходными данными и результатами.

4. Адекватность модели зависит от того, насколько верно и точно были определены связи между величинами. Оценить адекватность моделей, основанных на вычислениях, можно при помощи контрольного просчета. Для других моделей оценивают соответствие результатов условию задачи при разных вариациях исходных данных.

5. Полученные при использовании готовой модели результаты интерпретируют. Это значит, оценивают их соответствие неформализированному условию задачи.

.