Phần mềm working model

DẠY HỌC VẬT LÝ VỚI PHẦN MỀM WORKING MODEL Phần 1: Mở đầu Trong dạy học vật lý, việc bồi dưỡng cho học sinh những phương pháp đặc thù như phương pháp thực nghiệm, phương pháp mô hình cũng như việc gắn bài giảng với thực tiễn cuộc sống là nhiệm vụ hết sức quan trọng. Song việc tổ chức dạy học bằng hoạt động và thông qua các hoạt động của học sinh lại gặp phải những khó khăn nhất định như trang thiết bị còn thiếu, không đồng bộ, khi nghiên cứu các chuyển động cơ học các đại lượng vật lý biến đổi nhanh theo thời gian thì các phương tiện truyền thống không thể hỗ trợ cho việc nghiên cứu bằng thực nghiệm một cách đầy đủ Để phần nào giải quyết các khó khăn trên, Working Model (WM) là một trong những phần mềm hỗ trợ đắc lực cho quá trình nghiên cứu chuyển động cơ học, khắc phục một số thiếu sót của bài giảng truyền thống. 1.1 Mục tiêu Khai thác Working Model để thiết kế thí nghiệm mô phỏng vật lý phần cơ học nhằm góp phần đổi mới PPDH theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức để từ đó mà nâng cao chất lượng dạy học môn Vật lý bậc Trung học 1.2.Bài giảng có sử dụng Công nghệ Thông tin (CNTT) (WM-liên kết máy vi tính (MVT) với hệ thống Multimedia) Bài giảng có sử dụng WM (CNTT) là sự kết hợp giữa bài giảng truyền thống và bài giảng điện tử (BGĐT) để thể hiện kịch bản của giáo án, có đủ yêu cầu nội dung bài học bao gồm các đơn vị kiến thức, thí nghiệm, bài tập, hình vẽ, mô phỏng, … tạo điều kiện tốt cho việc lĩnh hội tri thức của người học. Trong quá trình thử nghiệm ở những năm qua cho thấy là không phải tiết học nào cũng ứng dụng CNTT đều thành công, mang lại hiệu quả cao, nhất là trường hợp bài giảng được dùng không hơn gì phấn trắng bảng đen mà người thầy lại bị ràng buộc vào MVT nên đôi khi ảnh hưởng đến tiến độ trên lớp. Với những bài giảng mà nội dung có thể khai thác được các thế mạnh của công nghệ Multimedia và khả năng tính toán, mô phỏng của MVT thì nên thiết kế và sử dụng CNTT. 1 Phần 2: THIẾT KẾ BÀI GIẢNG VỚI PHẦN MỀM WORKING MODEL 2.1 Giới thiệu phần mềm Working Model 2.1.1 Đặc điểm Working Model là phần mềm chuyên dụng thỏa mãn các tính năng cần thiết của bộ phần mềm mô phỏng, nó được dùng để mô phỏng các hệ thống cơ học, động học, động lực học trên không gian 2D và có thể trên cả 3D 2.1.2 Hình thức 2.1.3 Nội dung Chủ yếu là thiết kế mô phỏng các thí nghiệm vật lý, đem lại hiệu quả tường minh trong việc phân tích chi tiết các hiện tượng và khi thí nghiệm thực không tiến hành được Có thể sử dụng để giải các bài tập phần cơ học cả phần định tính lẫn phần định lượng giúp HS nắm bắt được các khái niệm, tính chất sự vật. 2.1.4 Phương pháp Working Model phù hợp với phương pháp dạy học bậc trung học tạo điều kiện thuận lợi trong việc sử dụng và có khả năng hỗ trợ các hình thức dạy học theo nhóm, theo lớp và học tập ở nhà. 2.1.5 Yếu tố tâm lý 2 Working Model tạo ra môi trường tương tác giữa người và máy, người với thông tin, có thể thiết kế mẫu và điều chỉnh những thông số trong mỗi lần thử nghiệm. Người học có cảm giác như đang dùng các phương tiện thông dụng để tìm kiếm các thông tin cần thiết. 2.1.6 Yếu tố tin học Những hiện tượng trong tự nhiên như được thu nhỏ lại trên màn hình. WM rất tiện lợi trong thiết kế thí nghiệm mô phỏng cơ học, có thể biểu diễn các vectơ lực, vận tốc, gia tốc ở bất cứ thời điểm nào đồng thời có thể trình bày những quy luật chuyển động từ đồ thị , sử dụng đơn giản, dễ điều chỉnh và dễ chuyển giao. 2.1.7 Những tính năng nỗi bật của Working Model Working Model có thể phân tích thiết kế, đo đạc các đại lượng vật lý ở bất kỳ đối tượng nào trong hệ thống, xem kết quả xuất hiện dưới dạng vectơ, giá trị số hay đồ thị. Ngoài ra nó còn cung cấp các công cụ liên kết các đối tượng. Tạo các vật thể và khai báo các đặc trưng như khối lượng, lực, chiều dài, mô phỏng quá trình tiếp xúc, va chạm, ma sát…tạo các đoạn phim ngắn. 2.2. Chức năng Working Model điều khiển một sự mô phỏng a. Run, Stop, Reset (chạy, dừng, lưu trữ) Điều khiển sự mô phỏng theo các cách: b. The tape player (băng ghi) Để chủ động điều khiển có thể sử dụng băng ghi B1. Kích View và chọn Không gian làm việc (workspace) rồi chọn băng ghi. B2. Kích mũi tên về phải trên thanh của băng ghi để chạy sự mô phỏng. B3. Kích mũi tên về phải trên thanh của vạch đôi để dừng sự mô phỏng. B4. Kích mũi tên trái để chạy lùi mô phỏng. B5. Kích mũi tên phải hoặc trái (đúng) để đến khung mô phỏng cần thiết. B6. Kéo trái hoặc phải chỉ loại khung để di chuyển nhanh chóng tới bất kỳ frame nào hoặc kích vào bất kỳ phần nào của vùng xám, di chuyển cái chỉ báo loại khung tới sự định vị đó ngay lập tức. Nếu kích mũi tên phải trên thanh, sau di chuyển cái chỉ báo khung, sự mô phỏng chạy từ điểm đó. Khi kết thúc băng ghi của mô phỏng đang đạt đến, thiết kế mẫu vẫn cho phép tiếp tục mô phỏng bên ngoài sự ghi hiện thời, bằng cách 3 kéo chỉ báo loại frame phía phải (đúng) nó sẽ di chuyển và sau đó kích mũi tên phải trên thanh. Việc làm mẫu sẽ tiếp tục sự mô phỏng. Dùng ghi băng sẽ nâng cao tính linh hoạt khi nhìn chi tiết sự mô phỏng. 2.3 Thiết kế một số mô phỏng cơ bản 2.3.1 Tổng quan: Chuyển động của quả bóng Phần này tạo những đối tượng, thay đổi không gian làm việc và tính chất của vật để thấy ảnh hưởng của mô phỏng. Sử dụng thanh công cụ, Cửa sổ và View. B1 Tạo ra quả bóng và bảng để thiết lập mô hình cơ bản. Chạy mô phỏng. 1. Mở thực đơn Hồ sơ. Kích Vòng tròn trong thanh công cụ. 2. Vẽ các vòng tròn ở phần trên của không gian làm việc gọi là các quả bóng. 3. Kích Hình chữ nhật trong thanh công cụ. 4. Vẽ các hình chữ nhật nằm ngang dọc theo đáy không gian làm việc bên dưới quả bóng "Hình chữ nhật tập trung đối tượng" sẽ gọi là một bảng. 5. Kích Mỏ neo trong thanh công cụ. Kích bảng với Mỏ neo. 6. Kích Chạy. Quả bóng rơi, nảy lên và tựa vào trên bảng. 7. Kích Dừng rồi định vị nguyên bản. 4 B2 Sử dụng Trình diễn và cách để thay đổi mô hình. 1. Mở mô hình đã tạo ra trong B1. Mở thực đơn Cửa sổ và chọn sự trình diễn. 2. Kích chọn quả bóng, trong bảng mẫu chọn màu quả bóng, chọn màu nền. 3. Mở thực đơn View và chọn Không gian làm việc, chọn Lưới. B3 Sử dụng Cửa sổ Thuộc tính để thay đổi tinh chất quả bóng. 1. Mở hồ sơ ở B2. Kích Chạy, quan sát. Kích Dừng, rồi Định vị. 3. Chọn quả bóng. Mở Cửa sổ và chọn Tính chất. 4. Khi tạo ra một vật thể, tính chất mặc định của nó là chuẩn (và những thuộc tính khác). Khi thay đổi tính chất, chương trình sẽ tự động thay đổi sự đàn hồi quả bóng. Để điều chỉnh tính chất đàn hồi của vật, vào thực đơn Tính chất và nhập thông số đàn hồi (elastic). 5. Kích Chạy và quan sát việc quả bóng nảy lên cao, kích Dừng rồi Lưu. 2.3.2 Tổng quan: Con lắc Thiết kế con lắc và nhìn nó đu đưa từ việc tạo ra hai vật và một đối tượng gọi là một sự ràng buộc. Để tăng cường mô phỏng nên thêm một đồng hồ thời gian và có thể thay đổi vị trí con lắc để nó có thể đu đưa trong một chu kỳ xác định. 5 B1 Tạo ra một quả bóng cho con lắc và một hình chữ nhật (trần nhà). Rồi gắn một dây thừng giữa chúng và đặt con lắc trong sự chuyển động. 1. Mở View chọn Không gian làm việc và chọn Lưới. 2. Vẽ một vòng tròn nhỏ (quả bóng) phần dưới không gian làm việc. 3. Vẽ hình chữ nhật mỏng ngang qua đỉnh không gian làm việc, trên quả bóng. 4. Kích hình mỏ neo trong thanh công cụ rồi kích vào trần nhà. 5. Kích Dây thừng rồi kích tâm quả bóng và dựa vào lưới thẳng đứng ngay trên quả bóng kích trần nhà, bây giờ đã có một con lắc. 6. Kích Con trỏ trong thanh công cụ rồi kích vào quả bóng. 7. Kéo quả bóng về một bên, giữ cho dây thừng kéo căng trong khi kéo. 8. Kích Chạy để quan sát, kích Dừng và kích Định vị. B2 Tăng cường sự mô phỏng nhờ thêm một đặc tính gọi là sự theo dõi. Nó cho phép có "những ảnh chụp nhanh” con lắc trong khi nó di chuyển. 1. Mở tài liệu ở B1 chọn quả bóng trên con lắc. Mở Cửa sổ và chọn trình diễn. 2. Kích tâm Vệt của khối lượng trong hộp kiểm tra, đánh dấu ν . 3. Mở thực đơn Tổng quát và chọn Tracking (theo dõi) rồi chọn số khung. 4. Kích Chạy để kiểm tra mô hình. 5. Kích Dừng, rồi trở lại sự định vị nguyên bản nó. 6. Khi không cần theo dõi. Mở thực đơn Tổng quát và chọn Xóa bỏ Vệt. B3 Thêm đồng hồ thời gian vào dự án để đo chu kỳ con lắc. 1. Mở thực đơn hồ sơ ở B2. Mở Measure (đo đạc) và chọn Thời gian. 2. Kích Chạy và chú ý đồng hồ đo. Trong khi mô phỏng thời gian trôi qua sẽ xuất hiện trên đồng hồ và có thể đọc thời gian ở những vị trí cần thiết. 3. Kích Dừng, rồi Định vị. Nhấn kép vào dây thừng và nhập một length (chiều dài) mới, ngắn hơn trong cửa sổ thuộc tính. Nhưng đừng làm cho nó quá ngắn. 4. Kéo quả bóng để tâm của nó nằm trên một hàng lưới ngang. 5 Kích Chạy lần nữa, quan sát rồi kích Dừng. Định vị và Lưu. 2.3.3 Tổng quan: Đường dốc 6 Điều khiển chuyển động cái hộp trên đường dốc bằng cách tạo ra những đối tượng và chọn tiếp xúc bắt buộc giữa chúng , thêm một lực để giữ cái hộp. B1 Tạo một bảng với cái hộp trên nó và quay chúng để làm một đường dốc: 1. Mở thực đơn Hồ sơ. 2. Vẽ một hình chữ nhật dài (bảng) nằm ngang ở giữa không gian làm việc. 3. Vẽ cái hộp và định vị nó trên bảng, không làm cho cái hộp cao quá. 4. Kích công cụ Mỏ neo trong thanh công cụ. Kích bảng với Mỏ neo. 5. Kích đồng thời bảng và cái hộp để chọn nó. 6. Kích Quay trong thanh công cụ để bảng và cái hộp cùng nghiêng. 7. Kích Chạy để kiểm tra mô hình. Kích Dừng và Định vị. B2 Biểu diễn những vectơ cho các lực tác dụng lên cái hộp. Đồng thời thay đổi ma sát của cái hộp và đường dốc, những vectơ sẽ phản ánh những thay đổi này: 1. Mở tài liệu với cái hộp và đường dốc ở B1. Kích cái hộp để lựa chọn nó. 2. Mở thực đơn Đặc điểm và chọn những vectơ, rồi chọn lực Hấp dẫn. 7 3. Mở thực đơn Đặc điểm lần nữa và chọn vectơ, rồi chọn các lực cần thiết. 4. Mở tiếp lần nữa và chọn những vectơ, rồi chọn Tiếp xúc bắt buộc. 5. Kích Chạy. Chú ý quan sát những vectơ, vì có thể nhìn thấy tất cả các lực tác dụng lên cái hộp. Kích Dừng và Định vị. 6. Kích đồng thời, cái hộp và đường dốc để lựa chọn nó. 7. Mở thực đơn Cửa sổ và chọn những thuộc tính. Điều này sẽ cho chọn lọc những thuộc tính của sự pha trộn để có thể soạn thảo. 8. Đặt ma sát động và ma sát tĩnh tới 0. 9. Kích Chạy. Kích Dừng và Định vị. B3 Chọn cái hộp, đường dốc, tạo đồng hồ, để đo tiếp xúc bắt buộc giữa chúng: 1. Tài liệu mở ở B2 với cái hộp và đường dốc, chọn cả hai đối tượng. 2. Mở thực đơn Đo đạc và chọn Tiếp xúc bắt buộc. 3. Kéo đồng hồ đo đến vị trí thuận lợi để có thể nhìn thấy nó dễ dàng. 4. Kích Fx và Fy trên cạnh đồng hồ đo. 5. Kích Chạy, quan sát. Kích Dừng và Định vị. B4 Sử dụng Lực trong thanh công cụ để áp dụng một lực ngoài đến vật: 1. Mở tài liệu với cái hộp và đường dốc ở B3. 2. Kích công cụ Lực. Kéo từ tâm cái hộp xuống dọc theo đường dốc. 3. Nhấn kép sự ràng buộc lực. Cửa sổ những thuộc tính được mở. 4. Kích Quay với vật trong cửa sổ những thuộc tính. 5. Kích Chạy, quan sát. Kích Dừng, kích Định vị. 6. Thay đổi độ lớn và hướng của lực làm cho chuyển động cái hộp thay đổi. 7. Kích Dừng, Định vị, điều chỉnh giá trị lực kéo "theo dõi" để nhập thông số. 2.3.4 Tổng quan: Trình diễn những vectơ 8 . Sử dụng thực đơn con vectơ của Đặc điểm để trình bày những vectơ. Cần phải có ít nhất một vật trong mẫu mà trên đó ta muốn trình diễn những vectơ. - Length (chiều dài) của một vectơ Phụ thuộc vào thuộc tính vectơ trình bày, nó có thể dài hoặc ngắn bằng cách điều chỉnh hệ số cho những vectơ với lệnh Length Vectơ bên trong thực đơn Đặc điểm. 1. Mở thực đơn Đặc điểm và chọn Vectơ. 2. Kích Tên X, Y, hoặc hộp checkboxes để chọn. 3. Nhấn bề dày đường thử màu, rồi lựa chọn. 4. Nhấn những đường thử màu (Vận tốc, Gia tốc, và Lực), rồi chọn màu. 5. Kích vào hộp cách cần có những vectơ lực được vẽ. Kích OK. . 2.3.5 Tổng quan: Ném một vật 9 Để ném một quả bóng thẳng lên trên phía trần nhà, bằng cách cho quả bóng một vận tốc ban đầu. Đồng thời sẽ điều khiển khoảng thời gian mô phỏng và tạo ra một đồ thị để giúp phân tích sự chuyển động của quả bóng. B1 Tạo ra một một trần nhà, quả bóng và cho nó vận tốc ban đầu. 1. Mở thực đơn Hồ sơ, chọn View và chọn Không gian làm việc, rồi chọn Lưới. 2. Vẽ vòng tròn nhỏ gần đáy của không gian làm việc (gọi nó là một quả bóng). 3. Vẽ một hình chữ nhật ngang qua đỉnh không gian làm việc ở trên quả bóng. 4. Kích Mỏ neo ở thanh công cụ rồi kích trần nhà. 5. Kích chọn quả bóng, mở cửa sổ Tính chất. Nhập Vy với giá trị dương. 6. Kích Chạy, quan sát, kích Dừng và kích Định vị. 2.3.6 Tổng quan: Va chạm 10 [...]... Chuyển động tròn đều 2.4.8 Định luật bảo toàn động lượng 2.4.9 Ứng dụng định luật bảo toàn năng lượng 2.5 Thiết kế bài giảng với phần mềm Working Model Để thiết kế bài giảng với phần mềm Working Model, trước hết phải tạo ra các sản phẩm thí nghiệm mô phỏng với sự hỗ trợ của phần mềm, đây là một công việc không dễ dàng vì còn mới mẻ, đòi hỏi đầu tư ý tưởng, chuẩn bị công phu và sau nữa phải thực hiện đúng... thiết kế bài giảng, GV dùng phần mềm minh họa để thay thế chuyển động cong, phẳng của một vật bằng hai chuyển động thẳng tương đương từ hai hình chiếu của vật trên hai trục tọa độ Dercates nhằm tăng cường tính trực quan trong dạy học, hỗ trợ cho quá trình nhận thức của HS Trong quá trình tổ chức hoạt động nhận thức cho HS ở phần xác định tính chất của mỗi chuyển động thành phần: GV tiến hành chia lớp... của vật ở cùng độ cao Tầm ném xa 3 Thí nghiệm kiểm chứng (hình 3) Hình 3 Dùng thí nghiệm mô phỏng để kiểm chứng kết quả 17 Doawnload tại đây http://lop06205.9.forumer.com/a /working- model- 333333_post2.html :H840I12635 Download Working model Chúc các bạn vui vẻ và thành công !!! 18 ... được những hoạt động chủ yếu trong tiến trình dạy học Vd: Sử dụng sản phẩm thiết kế từ Working Model vào bài giảng Phương pháp tọa độ - Chuyển động của một vật bị ném ngang I Mục tiêu 1 Kiến thức Làm quen với phương pháp nghiên cứu các kiến thức vật lý theo PP thực nghiệm Diển đạt được các khái niệm: Chuyển động thành phần ,chuyển động tổng hợp, phân tích chuyển động Trình bày được nội dung chính của... mỗi chuyển động thành phần, hai nhóm sẽ viết phương trình 14 chuyển động).Với sự hỗ trợ của WM, GV có thể phân công nhiệm vụ và hướng dẫn ngay trên màn hình MVT, giúp cho HS tiếp thu kiến thức được dễ dàng Khi xác định chuyển động tổng hợp từ các chuyển động thành phần chẳng hạn thời gian rơi, vận tốc tức thời GV hướng dẫn cho HS thực hiện phép tổng hợp hai chuyển động thành phần Sau khi dạy toàn bộ... động ném ngang Phát biểu được định nghĩa và nêu được điều kiện để có thể phân tích một lực thành hai lực thành phần đồng quy 2 Kỷ năng 13 Áp dụng được định luật II Newton để lập các phương trình chuyển động thành phần của chuyển động vật bị ném ngang Dùng cách tổng hợp hai chuyển động thành phần để được chuyển động tổng hợp (chuyển động thực) Giải được một số dạng bài tập về chuyển động (SGK) Vẽ được... phân tích chuyển động của vật (hình 2) Khi vật chuyển động, thì hình chiếu của nó trên các trục tọa độ cũng chuyển động theo đó là chuyển động thành phần của chuyển động thực và thay vì xét trực tiếp chuyển động thực bằng cách xét các chuyển động thành phần được gọi là phép phân tích chuyển động Lưu ý HS khi xét tại mỗi thời điểm trong một hệ quy chiếu nhất định thì vật chỉ có một giá trị xác định Vật... cạnh phân tích chuyển động thực, qua thí nghiệm mô phỏng cho Hs thấy được ta có thể phân tích vectơ vận tốc tức thời tại các thời điểm thành hai vectơ thành phần (theo phương ngang và theo phương thẳng đứng) Để xác định tính chất của chuyển động thành phần Áp dụng: Phương trình định luật II Newton dưới dạng hình chiếu (HS có thể tự thực hiện) Qua thí nghiệm mô phỏng để HS thấy phương, chiều và độ lớn các... Chuyển động của Mx là chuyển động thẳng đều (quán tính) Chuyển động của My là chuyển động rơi tự do (chỉ có trọng lực) Với giả thiết như phần thí nghiệm mô phỏng yêu cầu các nhóm: Vẽ qũi đạo vật ném ngang (lập bảng) chuyển động tổng hợp Từ vectơ vận tốc của chuyển động thành phần hãy biểu diễn hướng và tính độ lớn của vectơ vận tốc của chuyển động tổng hợp tại thời điểm vật chạm đất Tính thời gian chuyển... thời GV hướng dẫn cho HS thực hiện phép tổng hợp hai chuyển động thành phần Sau khi dạy toàn bộ nội dung kiến thức, cuối tiết học GV cho HS làm một số bài tập vận dụng liên quan đến thực tế nhờ vào phần mềm WM IV Tiến trình dạy học 1 Phương pháp tọa độ: Trình bày như PPDH truyền thống 2 Chuyển động vật bị ném ngang GV cho HS làm thí nghiệm ném ngang (bóng và banh đạt trên mép bàn) để quan sát quỷ đạo, . dụng CNTT. 1 Phần 2: THIẾT KẾ BÀI GIẢNG VỚI PHẦN MỀM WORKING MODEL 2.1 Giới thiệu phần mềm Working Model 2.1.1 Đặc điểm Working Model là phần mềm chuyên. với phần mềm Working Model Để thiết kế bài giảng với phần mềm Working Model, trước hết phải tạo ra các sản phẩm thí nghiệm mô phỏng với sự hỗ trợ của phần