vận dụng kiến thức liên môn giải quyết tình huống xác định vận tốc của các phương tiện giao thông từ vi deo ghi hình

BÀI DỰ THI Vận dụng kiến thức liên môn để giải tình thực tiễn dành cho học sinh trung học Sở Giáo dục Đào tạo thành phố Hà Nội Phòng Giáo dục Đào tạo quận Hoàn Kiếm Trường: THCS Ngô Sĩ Liên Địa chỉ: 27-29 Hàm Long, Hoàn Kiếm, Hà Nội Điện thoại:04 3943 0089 Email: c2ngosilien-hk@hanoiedu.vn Tên tình huống: XÁC ĐỊNH VẬN TỐC CỦA CÁC PHƯƠNG TIỆN GIAO THÔNG TỪ VIDEO GHI HÌNH Môn học HS vận dụng giải tình huống: Vật lý Các môn học tích hợp: Tin học, Giáo dục Công dân Thông tin nhóm học sinh: 1. Nguyễn Hải Long Ngày sinh: 03/06/2000 2. Lê Nho Thành Ngày sinh: 05/07/2000 Lớp: 9A4 Lớp: 9A4 Hà Nội, tháng 12 năm 2014 1. Tên tình huống: Xác định vận tốc phương tiện giao thông từ video ghi hình 2. Mục tiêu giải tình huống: -Mục tiêu trực tiếp: Dựa video ghi hình phương tiện giao thông video VOV giao thông, xác định vận tốc phương tiện (mà không cần đo trực tiếp, không cần sử dụng súng bắn tốc độ). Từ đánh giá tình hình giao thông đoạn đường đó. - Mục tiêu kiến thức: + Kiến thức vật lý: Biết cách sử dụng công thức vật lý v = s/t để tính vận tốc phương tiện giao thông cụ thể + Kiến thức tin học: Biết cách sử dụng phần mềm tin học thông dụng (movie maker) để đo thời gian chuyển động phương tiện giao thông. Biết cách xử lý video (cắt, ghép thêm chữ . cho video). + Kiến thức giáo dục công dân: Hiểu Luật giao thông đường bộ, quy định vạch kẻ đường. 3. Tổng quan nghiên cứu liên quan đến việc giải tình Trong vấn đề đảm bảo an toàn giao thông, cảnh sát cần kiểm tra tốc độ phương tiện để biết xem họ có tuân thủ luật hay không, để kịp thời đưa biện pháp xử lý, giúp điều chỉnh để việc tham gia giao thông người thuận tiện an toàn hơn. Việc chạy tốc độ gây nhiều hậu tham gia giao thông, không cho thân họ mà cho nhiều phương tiện khác. Trước đây, việc xác định vận tốc phương tiện giao thông khó khăn. Cảnh sát trang bị máy bắn tốc độ cho phép xác định nhanh, xác vận tốc phương tiện, đòi hỏi họ phải đường trực tiếp đo, nên số lượng phương tiện đo tốc độ chưa nhiều, hiệu việc đo xử lý phương tiện vi phạm chưa cao. Gần đây, nhiều tuyến đường có gắn camera ghi hình tình hình giao thông. Kênh VOV giao thông thường xuyên phát đoạn video tình hình tham gia giao thông nhiều tuyến đường, mắt thường đánh giá mức độ phóng nhanh, vượt ẩu nhiều phương tiện. Nhưng muốn xử lý vi phạm, cần xác định xác vận tốc phương tiện vi phạm đó. Vậy làm để xác định vận tốc phương tiện lưu thông nhờ vào video ghi hình? Để xác định vận tốc chuyển động, cần xác định chiều dài quãng đường thời gian hết quãng đường đó. Với đoạn video ghi hình, thời gian chuyển động phương tiện không đổi, kích thước thật đường lớn nhiều kích thước hình ảnh. Hơn nữa, tùy thuộc vào vị trí đặt camera, tỉ lệ kích thước hình ảnh video kích thước thật khác đoạn clip với đoạn clip khác. Nhóm em tìm cách xác định chiều dài quãng đường nhờ vào vạch kẻ đường xác định thời gian chuyển động dựa vào phần mềm movie maker. 4. Giải pháp giải tình Về mặt lý thuyết, cần chọn quãng đường xác định clip (một đoạn video), xác định chiều dài quãng đường thời gian hết quãng đường tính vận tốc công thức v=s/t. Chiều dài quãng đường xác định nhờ vào vạch kẻ đường. Theo “Điều lệ báo hiệu Đường bộ” Bộ Giao thông vận tải, vạch kẻ đường có chiều dài xác định. Nếu chọn quãng đường xác định dọc theo vạch kẻ đường, ta biết chiều dài quãng đường. Ví dụ: vạch dọc theo tim đường số 1-5 vạch đứt quãng, tỉ lệ L 1:L2=1:3. Vạch trắng dài 1m khoảng cách vạch trắng liền kề 3m. Nếu chọn quãng đường số nguyên lần vạch trắng, ta tính chiều dài quãng đường. Chọn điểm đầu A đầu vạch trắng, điểm cuối B đầu vạch trắng thứ n, chiều dài quãng đường mà phương tiện n(L1+L2). Và thứ hai, cần tính thời gian phương tiện hết đoạn đường AB xác định đó. Việc đơn giản ta cần dựa vào thời gian chạy video phần mềm. Ta xác định thời điểm phương tiện A thời điểm phương tiện đến B tính thời gian hết quãng đường đó. Có quãng đường thời gian hết quãng đường đó, vận tốc phương tiện xác định theo công thức: v=s/t. Công thức áp dụng cho tất vật chuyển động tất nhiên phương tiện giao thông. 5. Thuyết minh tiến trình giải tình Để hiểu rõ cách xác định này, nhóm chúng em tìm video ghi hình thử tính vận tốc phương tiện clip ghi hình. Tuy nhiên, để có ví dụ dễ quan sát, dễ tính toán, chúng em quay clip làm ví dụ. Clip đăng địa chỉ: http://www.youtube.com/watch?v=PaiwlzHj36s Nhóm chúng em xác định vận tốc xe đạp đoạn video ví dụ nhóm chúng em quay chức camera máy ảnh kỹ thuật số. Để xác định vận tốc xe đạp đoạn clip trên, cần đánh dấu điểm đầu A điểm cuối B đoạn đường cụ thể đoạn clip (hình đây). Chọn điểm A đầu vạch trắng đoạn clip, B đầu vạch trắng thứ 4. Để tính đoạn đường AB, cần xác định loại vạch kẻ đường mà xe đạp đi. Trong đoạn clip trên, loại vạch kẻ đường vạch nằm ngang số 1-5. Độ dài vạch trắng s 1=1m, khoảng cách hai vạch s2=3m. Vậy, độ dài quãng đường AB là: sAB= 3(s1+s2)= 3.(1+3)= 12m A B Hình 1. Xác định đoạn đường để tính vận tốc Mở clip phần mềm movie maker, ta xác định thời điểm đầu quãng đường cuối quãng đường. Ưu điểm việc xác định thời điểm phần mềm movie maker xác định thời gian chạy clip khung hình, xác đến 1/100 giây mà không cần phải xem khung hình. Trong đoạn video trên, thời điểm mà xe điểm A t 1= 0s80, thời điểm xe đến điểm B t2 = 4s53. Như vậy, thời gian xe hết AB là: t= t2 - t1 = 3,73 (s) Sau tính quãng đường AB thời gian hết AB đoạn clip trên, ta tính vận tốc xe đạp là: vxe đạp= sAB/t= 12/3,73= 3,22 (m/s) = 11,58 (km/h) 6. Ý nghĩa việc giải tình Qua việc tìm hiểu thực việc giải tình huống, nhóm chúng em nhận thấy: Đối với thực tiễn học tập: - Biết ứng dụng công thức vật lý v=s/t vào thực tế để đo vận tốc xe cụ thể. Từ mở rộng đo vận tốc phương tiện giao thông đường thông qua vạch kẻ đường. - Biết cách nhận biết loại vạch đường. - Biết sử dụng phần mềm movie maker. Đặc biệt, qua hoạt động này, chúng em biết cách trao đổi, làm việc nhóm, phân công công việc nhóm cho hiệu quả. Trong trình thực hiện, có tranh luận cuối tìm biện pháp để giải quyết, tiếp tục hợp tác với nhau. Đối với thực tiễn đời sống Cảnh sát giao thông xác định vận tốc phương tiện giao thông nhờ vào đoạn clip quay camera giám sát giao thông. Những camera giám sát giao thông thường đặt nơi cố định nên việc xác định loại vạch kẻ đường đơn giản. Nếu xác định tốc độ phương tiện cách dễ dàng nhờ vào video ghi hình, cảnh sát giao thông trung tâm xử lý hình ảnh yêu cầu cảnh sát chốt cố định can thiệp, giúp kiểm soát vận tốc phương tiện tránh tai nạn giao thông không đáng có. Như vậy, cách xác định vận tốc phương tiện dựa video ghi hình, công việc cảnh sát giao thông giảm bớt, đồng thời giảm kinh phí cho việc đầu tư mua sắm súng bắn tốc độ, giúp giảm bớt gánh nặng ngành giao thông. . tình huống: Xác định vận tốc của các phương tiện giao thông từ video ghi hình 2. Mục tiêu giải quyết tình huống: -Mục tiêu trực tiếp: Dựa trên video ghi hình các phương tiện giao thông như video. được các vi phạm, cần xác định được chính xác vận tốc của phương tiện vi phạm đó. Vậy làm thế nào để xác định vận tốc của các phương tiện đang lưu thông chỉ nhờ vào video ghi hình? Để xác định. về kiến thức: + Kiến thức vật lý: Biết cách sử dụng công thức vật lý v = s/t để tính vận tốc của một phương tiện giao thông cụ thể + Kiến thức tin học: Biết cách sử dụng phần mềm tin học thông