Как стать лучшим стрелком? Основные этапы моделирования
Цели: Разработать модель для физического процессаИсследовать модель на конкретном примере движения тела, брошенного под углом к горизонтуПроанализировать результаты
Постановка задачи В процессе тренировок теннисистов используются автоматы по бросанию мячика в определенное место площадки. Надо задать автомату необходимую скорость и угол бросания мячика для попадания в мишень определенного размера, находящуюся на известном расстоянии.
1 этап – описательная модель Мячик мал по сравнению с Землей, следовательно считаем его материальной точкойИзменение высоты мало, поэтому g=9,8 м/с, движение равноускоренноеСкорость бросания мала, значит сопротивлением воздуха пренебрежем
2 этап – формальная модель Начальная скорость – Угол бросания мячика – Высота стенки – hРасстояние до стенки – sИспользуя формулы: x=υ0 t cosα и y=υ0 t sinα –gt2/2Получаем высоту мячика над землей на расстоянии S:L=s tgα – gs2 /(2υ02 cos2α),
3 этап – компьютерная модель Выполняем в Microsoft ExcelА6=А5+0,2 далее скопировать (А7:А18)В5= $B$1*COS(РАДИАНЫ($B$2))*A5скопировать (В6:В18)С5= $B$1*SIN(РАДИАНЫ($B$2))*A5-4,9*А5*A5 скопировать (С6:С18)
Визуализируем модель, построив график:
4 этап – компьютерный эксперимент Определим угол броска, который обеспечит попадание в мишень, находящуюся на расстоянии 30 м и имеющую высоту 1 м, при заданной начальной скорости 18 м/с
Решение Создадим таблицу и введем формулу для вычисления высоты мячика над поверхностью для заданных начальных условий В25=B21*TAN(РАДИАНЫ(B23))-(9,81*B21^2)/(2*B22^2*COS(РАДИАНЫ(B23))^2)
Исследование модели Используем метод Подбор параметровНайдем угол для L=0Найдем угол для L=1Угол броска от 32,6 до 36,1о
Выводы Разработали модель для физического процесса – бросание мячика в стенуИсследовали модель на конкретном примере движения тела, брошенного под углом к горизонтуПроанализировали результаты, определив угол бросания, обеспечивающий попадание в стену высотой 1 м
Источники Угринович Н.Д. Информатика и информационные технологии. Учебник для 10-11 классов. – 2-е изд. – М.:БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005. – 511 с.: ил.