Урок "Створення комп’ютерної моделі з фізики «Рух електронів у металевому провіднику»

Урок №6

Тема уроку. Створення комп’ютерної моделі з фізики «Рух електронів у металевому провіднику». 

Мета

• навчальна: вдосконалювати інформатичні компетентності під час створення комп’ютерної моделі, навчити учнів реалізовувати, досліджувати та робити висновки під час реалізації проєкту.  
• розвиваюча: формувати в учнів загальну картину світу, розвивати інтерес до вивчення інформатики, фізики, хімії.

Обладнання: комп’ютери з виходом в мережу Інтернет, cередовище  Scratch, детальна інструкція до реалізації проєкту.

Тип уроку:  урок узагальнення та систематизації знань і вмінь.

Хід уроку

І. Оголошення теми та постановка мети уроку

Повідомлення теми та мети уроку.

Ознайомлення учнів з планом роботи на уроці.

Оголошення теми проєкту, над яким будемо працювати на уроці.

Коротка характеристика проєкту.

ІІ. Актуалізація знань учнів

Обговорюємо основні об’єкти, які потрібно використати в даному проєкті, обговорюємо, яким способом можемо реалізовувати заданий проєкт у середовищі Scratch.

ІІІ. Закріплення матеріалу. Реалізація проєкту.

Перед тим як почати виконувати проєкт на комп’ютері, повторюємо інструктаж з техніки безпеки.

Детальна інструкція виконання практичної роботи знаходиться в учнів на робочому столі комп’ютера.

Комп’ютерна модель «Рух електронів у металевому провіднику»

Інструкція реалізації проєкту

Давайте пригадаємо, що таке кристалічна решітка.

Кристалічна решітка – геометрично правильне розміщення атомів, властиве речовині, що перебуває в кристалічному стані.

Електричний струм, як відомо, це впорядкований рух електронів. На сьогоднішньому уроці ми спробуємо створити модель, яка продемонструє нам рух електронів у металевому провіднику. За відсутності електричного поля вільні електрони всередині металевого провідника рухаються хаотично. Рух електронів у металах нагадує рух молекул газу, саме тому вільні електрони в металах називають електронним газом.[11]

Кінцевий результат має бути приблизно такий.

Ми знаємо, що всі метали мають в основі кристалічну решітку. В першу чергу змоделюємо її. Для цього шукаємо у бібліотеці будь-який круглий об’єкт і розміщуємо його в вузлах кристалічної решітки. Кожен вузол здійснює коливання. Для такого вузла треба написати невеликий скрипт.

Зі скрипту видно, що вузли здійснюють більші, або менші  коливання залежно від температури. Після створення скрипту, робимо дублікати об’єкта і розміщуємо їх так, як на малюнку. Запускаємо на виконання і спостерігаємо коливання атомів у вузлах кристалічної решітки.

Далі на черзі створення електронів, які є носіями електричного струму. Роль електрона в нас виконає м’яч, зменшений до маленьких розмірів.

Також для нашого м’яча-електрона треба написати скрипт. У скрипті потрібно вказати поведінку частинки в залежності від температури та напруги. Чим більша температура, тим більша швидкість частинок. Якщо включити напругу (>0) то хаотичний рух стане впорядкованим.

Залишилося тільки створити змінні Температура і Напруга.

Після створення змінних напишемо скрипт для об’єкта Тло. В цьому скрипті ми вказуємо величину напруги і температури.

Запускаємо скрипт на виконання і пробуємо змінювати значення напруги і температури. Спостерігаємо за рухом частинок і робимо висновки.

Додаткове завдання: дописати скрипт для м’яча так, щоб частинки відбивалися не тільки від решітки, але і між собою, вивести на екран повідомлення, що таке електричний струм.

ІV. Перевірка та оцінювання знань, навичок і вмінь

Учні демонструють проєкт однокласникам та вчителеві для оцінювання, коротко розповідають про проєкт, називають компоненти, які дозволили реалізували задум, складнощі, які виникали під час роботи.  Також відповідають на запитання учнів.

V.Домашнє завдання.

Виконати додаткові завдання до проєкту. Готовий проєкт приєднати до пункту «Завдання» у Classroom.