Игрушки основанные на законах физики

Обновлено: 05.05.2024

Многие детские игрушки позволяют показать те или иные физические принципы, явления, законы.

Сегодня обратимся к понятиям центр тяжести (центр масс), устойчивость, условие устойчивого равновесия.

1. Ванька-встанька

« …Мой характер не сломить,
меня никак не положить,
Хоть старайся, расстарайся,
никогда тому не быть».

Если при достаточно малом отклонении тела от положения равновесия возникают силы, возвращающие его обратно, то такое равновесие называют устойчивым .

Ванька-встанька (или неваляшка) возвращается всегда в вертикальное положение – значит, это есть положение его устойчивого равновесия. Для тела, находящегося в состоянии устойчивого равновесия, выполняется условие: центр тяжести тела занимает самое низкое возможное положение . При попытке вывести тело из положения устойчивого равновесия, центр тяжести поднимается.

У Ваньки-встаньки в нижней части находится тяжёлый полушар. Центр тяжести полушара – точка С – при наклоне приподнимается. В самом деле, расстояние CD больше расстояния АС. Значит, равновесие в первом случае устойчиво. Пунктиром изображён воображаемый шар, центр которого (точка С) совпадает с центром тяжести полушара.

Для тела, опирающегося на одну точку, в состоянии равновесия центр тяжести находится на одной вертикали с точкой опоры (на первом рисунке СА – вертикаль). ( Замечание. Рисунок взят из «Элементарного учебника физики» под ред. Ландсберга, но исправлена неточность. У Ландсберга отрезок СВ нарисован вертикальным (B – точка касания полушара и плоскости), что может быть только в состоянии равновесия. )

При отклонении от положения равновесия возникает момент силы, возвращающий тело в равновесное состояние с наинизшим положением центра масс. Зелёная стрелка - реакция опоры (сила, с которой плоская поверхность опоры действует на полушар, синяя - сила тяжести (сила, с которой Земля притягивает полушар). Тело будет находиться в состоянии равновесия, когда обе эти силы, будучи противоположно направленными и равными по величине, будут действовать вдоль одной прямой.

Многие пытались удерживать в равновесии на ладони или кончике пальца бильярдный кий, школьную указку или большую линейку, как это показано на рисунке. ( Рисунок взят отсюда: Хилькевич С. С.Ю «Физика вокруг нас», Библиотечка «Квант», Выпуск 40. Москва, Наука, 1985 )

Многие из нас имеют привычку иногда беспокойно постукивать пальцами по столу, ногами по полу, крутить в руках ручку или карандаш (а иногда даже ломать). Если такое с вами случается, значит, вам могут помочь специальные игрушки, называемые фиджетами.

Самая, пожалуй, знаменитая на сегодня игрушка в данной категории - это спиннер, но есть и множество других игрушек-фиджетов, которые также отлично соответствуют потребностям беспокойных рук - от кубиков до тянущихся пластиковых трубочек, крошечного маленького стручка с горошинками. Все это - симпатичный подарок детям, себе и друзьям в качестве оригинального и полезного сувенира.

Какие из этих игрушек вы знаете, имеете, держали в руках или хотя бы просто видели?

Давайте посмотрим!

Если вы ищете идеальную успокаивающую игрушку для малыша, Fisher-Price My First Fidget Cube ($8) идеально подходит для данной цели. Он имеет шесть сторон для игры, с различными видами деятельности. Текстуры, цвета и звуки.

Хотите мини-игрушку, которая одновременно еще и крошечный дрон? EliveBuy Flying Fidget Spinner ($15) - традиционный карманный fidget-spinner и интерактивная игра. Ллегко превращается в летающую игрушку с четырьмя режимами полета!

Neliblu Wacky Tracks Snap и Click Fidget Toys ($10) защелкиваются в пяти различных позициях, их можно по-разному собирать.

Anpole Fidget Bean Toy ($13) - настоящее чудо! Сдавите стручок, и оттуда выглянут симпатичные горошинки!

Тангл S & S Worldwide Therapy Tangle ($20) поможет расслабить ваш разум и обеспечить терапию для рук.

Impresa Products 5-Pack Stretchy String Fidget ($10) - очень привлекательная сенсорная игрушка, хотя это всего лишь палочки: тяните, крутите, сжимайте, завязывайте! Как вариант чего-то подобного - гибкий карандаш.

Одна из самых известных игрушек, спиннер, уже является классикой. Vivahouse Fidget Spinner ($10) является удобным для путешествий, тихим и эффективным. Спиннеры в разных видах сегодня выпускают многие производители.

Pushpoppers: пузырики, новый фиджет-хит, который должен появиться в 2021 году. Встречайте Пушпопперс - новый хит, о котором будут говорить все! Pushpoppers - пузыри, которые можно толкать туда-сюда с каждой стороны игрушки Подробнее.

Кольцо Chemstar Fidget Decompression Ring ($10) отлично помещается в руку, держится на пальце. Посмотрите на любую из шести сторон (с циферблатами, кнопками и вращателями, как у фиджет-кубика) - столько всего интересного!

Лизуны, слаймы, мялки и жвачки для рук - их любят не только взрослые, но и дети, тем более что вариантов сегодня - великое множество, включая со спецэффектами (металлик, ароматизированные, светящиеся в темноте, с разными текстурами. ).

Стрекочущие шары-магниты могут многое: стать прищепкой на вашем холодильнике, продемонстрировать законы физики, а самое главное – они умеют разговаривать . Вернее, трещать, как две соскучившихся соседки! Возьмите магниты в руку, разлепите их в кулаке, подбросьте вверх, и вы услышите громкий стрекот стучащихся друг о друга округлостей. Плюс, это очень недорого!

Игрушка Möbii Small Mobius Hand Fidget ($10) мала, но эффективна. Алюминиевые кольца можно вращать вокруг бесконечной формы, которая напоминает крошечный узел. Игрушка способствует ловкости и облегчает беспокойство.

Fidget-куб головоломка ($7) является удивительным изобретением для всех возрастов. Его компактный размер позволяет положить его в карман. Куб поможет улучшить движения рук и пальцев, снимает гиперактивность, беспокойство и возбуждение. Просто перебирайте пальцами. В России их можно встретить под названием Кубарик - например, с цитатами великих женщин.

Tom's Fidgets Original Flippy Chain Fidget Toy ($8) - долговечная игрушка для тех, кто всерьез увлечен фиджетами. Кольца можно вращать часами, не привлекая к себе внимания, потому что это тихо. Этот гладкий и бесшумный антистресс поставляется в различных цветах.

Светящиеся палочки - любимое дополнение любой вечеринки. Чтобы палочка начала светиться неоновым светом, ее нужно как следует встряхнуть и немного размять пальцами. Довольно яркий свет исходит от нее долго, до 8 часов, в темноте это очень эффектно.

Antsy Labs Sunset Fidget Cube ($13) - небольшой гаджет, многими любимый (в том числе нами) фиджет-куб. Можно скользить, откидывать, катить и нажимать; все это снимает стресс и беспокойство. Каждая из шести сторон дает новые возможности. Сегодня выпускается разными производителями, можно найти и недорогие варианты.

Игрушка Gejoy Roller Chain Fidget ($8) изготовлена из шести звеньев цепи, которые сочетаются с прокатными силиконовыми лентами. Идеально подходит для школы: тихо, портативно, легко спрятать.

Duomishu Anti-Alarance Fidget Spinner ($27) основан на теории хаоса, использующей двойной маятник и случайное движение для создания уникальных движений. Переверните, раскрутите или сбалансируйте. Бесшумная игрушка.

Экспресс-скульптор Пинарт - сувенир, антистресс и развлечение - 3-в-1! Прибор, представляющий собой пластину-основание, на которой закреплены пластмассовые стержни (гвоздики), закрытые прозрачной передней панелью. Приложите руку или что угодно, создайте изображение! Подробнее.

Маятник Ньютона, настольный антистресс. Конечно, это не вечный двигатель, но что-то подобное. Всего одно движение заставляет шары двигаться некоторое время. Варианты можно найти в каталоге офисных сувениров.

Раскраски-антистресс - это больше, чем просто раскраски. Их любят многие взросоые. Создавайте шедевры, отдыхайте и медитируйте.

Релаксанты-капельки, вулканы и прочее служат для психологической разгрузки, избавления от зрительного напряжения, успокоения, медитации или сосредоточения на мыслительной работе.

Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.

Столичный центр образовательных технологий г. Москва

Получите квалификацию учитель математики за 2 месяца

от 3 170 руб. 1900 руб.

Количество часов 300 ч. / 600 ч.

Успеть записаться со скидкой

Форма обучения дистанционная

Курс повышения квалификации

Педагогические основы деятельности учителя общеобразовательного учреждения в условиях ФГОС

Курс повышения квалификации

Профессиональные компетенции педагога в рамках Федерального закона «Об образовании в Российской Федерации» №273-ФЗ от 29.12.2012

Курс повышения квалификации

Информационные технологии в деятельности учителя физики

«Домашнее обучение. Лайфхаки для родителей»

Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей

Более 2 500 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения

Описание презентации по отдельным слайдам:

ОТДЕЛ ОБРАЗОВАНИЯ АДМИНИСТРАЦИИ ИВАНОВСКОГО РАЙОНА
МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
«СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА С. ЧЕРЕМХОВО»

Индивидуальный итоговый проект

«Физика в игрушках»
Выполнил
ученик 9 класса
МОБУ СОШ с. Черемхово
Кухта Назар
Руководитель
учитель физики и математики
Маринина Светлана Геннадьевна

Гипотеза:
если игрушка интересна своей подвижностью, музыкальностью детям, то она интересна взрослым своей физической составляющей.

Кубик пластмассовый цветной. Какая тут физика? Ребенок кинул этот же кубик в сторону – закон сохранения энергии, или толкнул его по полу – кинетическая энергия, сила трения и т.д.
Вся наша жизнь состоит из физических законов и любое наше перемещение можно объяснить с помощью физики.

Анкетирование «ФИЗИКА В ИГРУШКАХ»
(опрошенных 33 ученика 7, 9-11 классов)

1. Какая игрушка тебе в детстве нравилась больше всего?
А) неваляшка Б) погремушка В) дудочка Г) резиновый шарик Д) свой ответ

2. Какой физический принцип действует в неваляшке?
А) движение по инерции Б) сила трения В) сила тяжести
Г) устойчивое равновесие

3. Какой физический принцип действует на резиновый мячик, ели его опустить в воду?
А) выталкивающая сила Б) сила Архимеда В) равновесие Г) давление

4. Если ты в детстве разбирал игрушку, то ты это делал для того, чтобы:
А) изучить её внутреннее строение Б) понять принцип её работы
В) родители пожалели и купили новую игрушку Г) она тебе не нравилась
5. Можешь ли ты сам сделать игрушку? Да нет
6. Если можешь, то какую?
7. Нужны ли тебе для этого знания законов физики? да нет

Деление игрушек по группам

Результаты анкетирования
1. Какая игрушка тебе в детстве нравилась больше всего?

2. Какой физический принцип действует в неваляшке?

Результаты анкетирования
3. Какой физический принцип действует на резиновый мячик, ели его опустить в воду?
4. Если ты в детстве разбирал игрушку, то ты это делал для того, чтобы:

Результаты анкетирования
5. Можешь ли ты сам сделать игрушку?
6. Если можешь, то какую?
7. Нужны ли тебе для этого знания законов физики?

Изготовление игрушки
Игрушка «Медуза»
Оборудование:
пластиковая бутылка
клей-пистолет
ножницы
свеча
нитки, атласные ленты.
Основа принципа игрушки:
условия плавания тел.

Изготовление игрушки
Игрушки на магнитном взаимодействии
Оборудование:
два пластиковых яйца;
пластилин;
четыре керамических магнита;
картон;
фломастеры;
скотч;
ножницы.
Основа принципа игрушки: взаимодействие магнитных полюсов

Изготовление игрушки
Игрушки, действие которых основано на состоянии устойчивого равновесия:
а) игрушка "Ванька-встанька«
Оборудование:
пластиковое яйцо от киндер- сюрприза;
нож; гипс;
бумагу; краски;
лак; клей;
свинцовую дробь;
стеариновую стружку.
Основа принципа игрушки:
устойчивое равновесие

Игрушки, действие которых основано на состоянии устойчивого равновесия:
б) игрушка «Стрекоза»
Оборудование:
картон;
пластилин;
ножницы.
Основа принципа игрушки:
устойчивое равновесие

Игрушка «Волчок»
Оборудование:
деревянная шпажка;
картонный диск;
клей.
Основа принципа игрушки:
закон сохранения момента количества движения.
Изготовление игрушки

Игрушка «Катушка-ползушка»
Оборудование:
деревянная катушка;
гвоздь;
резинка;
мыло;
спичка;
крючок.
Основа принципа игрушки:
использование силы трения и силы упругости.
Изготовление игрушки

на примере простых игрушек я показал, что физика – это не только наука о природе, а ещё и то, что её законы лежат в основе всех действующих тел, придуманных человеком для того, чтобы его жизнь была более удобной и интересной
была выделена классификация игрушек
я показал игрушки не как забаву, а как физику и физику не как науку, а как забаву
знают принципы работы детских игрушек, и большинство также интересовались устройством и принципами работы игрушек ещё в раннем детстве.
я изготовил лишь несколько игрушек, объяснив их принцип действия
изучение принципа действия игрушек показало, что законы физики находят широкое применение.

Физика в игрушках

1 Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение города Тулуна «Средняя общеобразовательная школа № 1», МБОУ СОШ №1

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Актуальность

Я считаю, что игрушки были сделаны для того, чтобы развивать детей физически и интеллектуально, ведь мы не раз замечали, наблюдая за игрой младших братьев и сестер, как они пытаются разобрать игрушки, чтобы узнать, что внутри их. Все они отличаются друг от друга по многим признакам. И мы не задумываемся о том, что в основе действия некоторых из них лежат законы и явления физики.

В своей работе я хочу не просто рассмотреть физику некоторых игрушек, но и самостоятельно их изготовить из экологически чистых материалов. И думаю, что моя работа будет повышать интерес к изучению физики у учащихся и будет доступна людям разных возрастов, даже не обладающих большими знаниями в области технических наук.

Цель работы:

Изготовить игрушки, действие которых основано на явлениях и законах физики.

1. Изучить литературу, в которой описывается история создания игрушек и их изготовление;

2. Изготовить игрушки и объяснить принцип их работы;

3.Провести опрос среди учеников нашей школы (7-11 классы), какой закон или явление лежат в основе действия той или иной детской игрушки.

Объект исследования: физические явления и законы, используемые в устройстве и работе детских игрушек.

Гипотеза: если игрушка интересна детям, то она их развивает, а также будет интересна взрослым своей физической составляющей.

Методы исследования: наблюдение; эксперимент; сравнение; анализ.

1. Основная часть

1.1 История создания игрушек

Игрушки известны человечеству с глубокой древности, они были обнаружены археологами при раскопках остатков древних цивилизаций. Игрушки, найденные при раскопках Индской цивилизации (3000 -1500 до н. э.) включают маленькие повозки, свистки в виде птиц и игрушечных обезьянок, которые могут сползать по верёвке.

Самые древние игрушки сделаны из доступных природных материалов, камней, палок и глины. Тысячи лет назад египетские дети играли в куклы, у которых были парики и подвижные конечности, они были сделаны из камня, керамики и дерева. В Древней Греции и Древнем Риме дети играли с куклами, сделанными из воска и терракоты, луком и стрелами. В Греции, когда дети, особенно девочки, достигали совершеннолетия, было принято приносить игрушки детства в жертву богам. Накануне свадьбы девушки возраста около четырнадцати лет в качестве обряда посвящения во взрослую жизнь приносили свои игрушки в храм.

Технологический прогресс цивилизации повлиял и на детские игрушки. Сегодня игрушки изготовляются из пластмассы, появились игрушки с батарейками. Если раньше игрушки были самодельными, то сейчас существует целая индустрия игрушек с массовым производством и механизмами реализации.

По принципу работы игрушки делятся на следующие группы:

Игрушки, действие которых основано на существовании архимедовой силы и атмосферного давления (кораблики, лодочки, резиновые (полые) игрушки – уточки, водяные пистолеты).

Заводные игрушки (машины, зверюшки, железная дорога).

Инерционные игрушки (автомобили, самолеты).

Игрушки, действие которых основано на различном положении центра тяжести (кукла-неваляшка, клоун на проволоке).

Звуковые игрушки (погремушки, пищащие игрушки, говорящие куклы).

Электрические и магнитные игрушки (электрическая железная дорога, электрические автомобили, роботы, детский телефон).

Игрушки, действие которых основано на законах оптики (калейдоскоп, детские бинокли и подзорные трубы, детские фотоаппараты и камеры).

2.Практическая часть

2.1. Игрушки, действие которых основано на магнитном взаимодействии

Для изготовления этих игрушек я использовала следующее оборудование :

один шарик от пинг-понга;

На картоне я нарисовала и вырезала фигурки кошки и собаки. Шарики от пинг-понга разрезала пополам.

Заполнила полученные половинки пластилином, вдавила в него магниты. Рис.1

У магнита имеется два полюса: северный и южный. При этом если приблизить магниты друг к другу одноименными полюсами, они будут отталкиваться, а если разноименными – притягиваться. На взаимодействии магнитных полюсов и основано действие этой игрушки.

Сверху на половинках шариков я укрепила фигурки, ориентируя их и учитывая полярность магнитов таким образом, чтобы собака и кошка поворачивались друг к другу. Рис.2

2.2. Игрушки, действие которых основано на состоянии устойчивого равновесия

Равновесие тел. Если тело покоится, значит, оно находится в состоянии равновесия. Тогда геометрическая сумма сил, действующих на тело, равна нулю. Большинство тел покоится на опорах, в том числе и человек. Стоящий предмет (тело на опоре), не опрокидывается, если вертикаль, проведенная через центр тяжести, пересекает площадь опоры тела. Чем ниже располагается центр тяжести тела, тем оно устойчивее на опоре.

Устойчивое равновесие.

Если пытаться вывести тело из состояния устойчивого равновесия, то обязательно возникает сила, возвращающая его в исходное равновесное состояние. Например, шарик на дне чаши находится в единственном состоянии устойчивого равновесия. В этом положении линия, соединяющая точку опоры и центр тяжести тела, вертикальна. Рис.3

Игрушка "Ванька-встанька"

Действие этой игрушки основано на состоянии устойчивого равновесия. У неваляшки внутреннее устройство таково, что создает смещенный вниз центр тяжести. Поэтому такое положение равновесия является устойчивым: центр тяжести корпуса неваляшки и точка ее опоры лежат на вертикали, причем расстояние между центром тяжести и точкой опоры, всегда наименьшее. Рис. 4

Для изготовления ванька-встаньки я использовала оборудование:

На конце яйца я проткнула небольшую дырочку и извлекла содержимое. Внутренность яйца несколько раз промыла водой и в течение нескольких дней хорошо просушила. Через отверстие положила внутрь скорлупы 7 штук свинцовых дробинок и залила воском от свечи. После этого я обклеила игрушку цветной бумагой и раскрасила фломастерами. Рис. 5

Рис. 5. Этапы изготовления игрушки "Ванька-встанька"

Ванька-встаньку невозможно уложить. Какое бы положение ему не придать, он всегда будет стремиться принять состояние устойчивого равновесия.

2.3. Игрушки, действие которых основано на законах отражения

Калейдоскоп - это одна из старейших научных игрушек. Он в толковом словаре Даля назван «узорником». А далее описывается его устройство: «это трубка с двумя зеркальцами клином, где цветные стекляшки отражаются узорочною звездою, переменною, при всяком движении или обороте трубки».

Калейдоскоп – это оптический прибор, в основе действия которого лежит принцип отражения света от плоских зеркал, образующих между собой угол.

Изображение в плоском зеркале мнимое ("за зеркалом"), прямое (неперевернутое), в натуральную величину и расположено симметрично источнику относительно плоскости зеркала.

Для изготовления калейдоскопа я использовала оборудование:

втулка от бумажных полотенец

Сначала я приклеила к картону фольгу с помощью клея. Затем согнула картон равносторонним треугольником и поместила во втулку. Сверху я поместила прозрачный диск, который вырезала из пластиковой бутылки. Насыпала в игрушку (на прозрачный диск) бисер и прикрыла вторым пластиковым диском, затем склеила это скотчем. На другой конец трубы поместила черный картонный диск с отверстием. Затем я выполнила внешний декор поделки, обернув ее цветной бумагой. Рис.6

Рис.6 Этапы выполнения калейдоскопа

3. Анкетирование

Форма анкетирования - анонимная

Участники - 30 учащихся 7-11 классов

Цель – смогут ли учащиеся объяснить принцип действия детских игрушек, с физической точки зрения.

1. Какой физический закон или явление лежит в основе действия той или иной детской игрушки (кораблик, «Ванька-встанька», калейдоскоп, машинка, водные пистолеты)?

2. Кто из вас разбирал в детстве игрушки?

В ходе анонимного анкетирования было установлено, что дети с удовольствием играли в детстве с игрушками. Разбирали и не всегда собирали их. Правильно указали принципы работы игрушек: кораблик (условия плавания тел, Архимедова сила), «Ванька-встанька» (законы статики, у стойчивое равновесие тел), калейдоскоп (закон отражения света), машинка (инерция), водные пистолеты (давление жидкости и воздуха).

В ходе выполнения работы я изучила историю создания игрушек, смогла сама изготовить игрушки и объяснить устройство самих игрушек, опираясь на знания такого предмета, как физика.

Результаты анкетирования учащихся нашей школы меня порадовали. Большая часть опрошенных знают принципы работы детских игрушек и что большинство детей также интересовались устройством и принципами работы игрушек ещё в раннем детстве, разбирая их.

Я считаю, что рассматривая мир простых и сложных игрушек, которые есть в любом доме, где только живут дети, можно посеять семена для будущих научных открытий и даже заложить основы будущей карьеры в науке.

Данную работу можно продолжить. Сделанные игрушки и теоретический материал можно использовать во внеклассной работе для демонстрации занимательных опытов, а так же на уроках физики.

Физика в компьютерных играх

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

О видеоиграх большинство из нас знают еще с самого детства: мы или наши родители играли в них на компьютерах, телефонах, различных приставках. Качество современных игр изменилось со временем. Во многом серьезного прогресса добились благодаря физике, перенесенной из реального мира в компьютер.

Разработчики при создании игры ищут баланс между веселой игрой и игрой с реалистичной физикой. Если персонаж прыгает, он обязан приземлиться, а не улететь в космос . С первого взгляда кажется, что физика нашего и игрового мира сильно отличается, выглядит нереалистичной и основана скорее на фантастике, чем на законах реального мира. Но это не совсем так, и как раз с помощью физических законов, которые ранее были доказаны научными исследованиями, мы сможем доказать реалистичность или не реалистичность многих физических явлений, которые представлены нам в компьютерных играх. Хитрости, упрощения и физические движки позволяют быстро создать довольно реалистичную физику, чтобы главное внимание уделить более важным аспектам игры. Например: Игры с артиллерией первыми стали учитывать гравитацию и сопротивление в своих механиках. Пользователи по очереди стреляли пушечными ядрами, стрелами и ракетами, чтобы уничтожить базу противника. Такие игры учитывали полу реалистичную баллистику, то есть — угол запуска, гравитацию, сопротивление ветра и изначальную скорость.

Актуальность

В настоящее время дети очень увлечены Игрой на компьютере. Тема физики в компьютерных играх актуальна, потому что игроки хотят, чтобы игра была максимально реалистичной. Знание законов физики поможет Игрокам в построении стратегий для прохождения уровней с большей легкостью. Для сохранения интереса к изучению физики, можно разработать задачи, с использованием видеофрагментов из игр. Это позволит более заинтересовать учащихся, дав им возможность посмотреть на компьютерную игру с другой стороны, увлечь, заинтересовать их в освоении науки физики. Необходимость успешного изучения школьных дисциплин физики и информатики , даст возможность выпускникам, которые хотят стать разработчиками игр в будущем воссоздать процессы в видеоиграх основанные на законах физики.

Цель:
Разработать задачи по темам раздела физики - Механика, для использования их на уроках, повышения мотивации учащихся при изучении тем.

Рассмотреть на некоторых примерах из компьютерных игр случаи, когда физические явления из реального мира проявляются в игре как элементы геймплея или графики, и с помощью законов физики доказать реалистичность или не реалистичность этих процессов.

Найти информацию о игровой физики.

Рассмотреть случаи физических явлений в играх.

Составить, основываясь на физических законах ,задачи, по темам используя компьютерные игры .

Доказать, если это возможно, с помощью физических законов реального мира.

Провести небольшой опрос и составить диаграммы о знании людей о физике в компьютерных играх.

Пояснительная записка.

Физика в играх призвана воспроизвести в игре физические законы и возникающие под их воздействием процессы, чтобы заставить игрока поверить в реальность происходящего на экране. Словосочетанием "игровая физика" родилось не в 1962 году, а в 1998 с выходом игры Jurassic Park: Trespasser.

Для моделирование игры: необходимосоздание модели для описания физического явления. Нужно набить руку, для того, чтобы достаточно быстро осознать какие факторы влияют на данный физический процесс. Из них нужно выделить те, которые являются основными, а какими можно и нужно пренебречь. Почему чем-то нужно пренебрегать? Дело в том, что все учесть невозможно и бессмысленно. Например, моделируя падение камня на землю с высоты одного метра, явно можно пренебречь изменением ускорения свободного падения с высотой, а также притяжением луны и другими факторами. Моделируя же приливы и отливы, притяжением луны пренебречь нельзя, так как оно является основным фактором. Кроме того, физика в игре должна подчеркивать какие-то особенности.

Игровая физика служит разным целям, но самые главные — интуитивность и веселье. Если объект ведет себя непредсказуемо, будет сложно понять правила моделирования физических явлений .

Мы провели опрос среди учащихся и вот какие результаты получены (приложение 1). В опросе участвовало 100 чел

Анализируя результаты опроса, мы убедились, что выбранная тема –актуальна.

Основная часть.

Законы, которые придумывают для элементов игры, делят на физику твердого и мягкого тела. Первая активно используется в 2D и 3D играх и относится практически ко всем моделям. Вторая максимально упрощается из-за сложности реализации, потому что демонстрирует результат воздействия внешних сил на объект, например, поведение плаща главного героя, который развевается на ветру.

У игровой физики много задач, но самая главная – это сделать игру интуитивно понятной и увлекательной

4.1 Angry Birds.

Angry Birds - серия компьютерных игр, разработанных финской компанией Rovio , в которых (в основной линии) игрок с помощью рогатки должен выстреливать птицами по зелёным свиньям, расставленным на различных конструкция. В этой игре игрок использует рогатку для запуска птицы в свиней, размещенных на поверхности или внутри различных структур, с намерением уничтожить всех свиней на игровом поле. Запуская птиц из рогатки, нужно уничтожить всех свиней на уровне. Они уничтожаются как прямым попаданием, так и при помощи блоков разрушаемых строений и падения с большой высоты. В феврале 2012 года компания Rovio объявила о выпуске Angry Birds Space — новой игры в серии. Тематика игры связана с космосом; в частности, в конструкциях присутствуют планеты, гравитационное притяжение каждой по-своему влияет на траекторию птиц после запуска. ерсонажи игры официально или иначе использовались в аттракционах парка развлечений.

В сентябре 2011 года в тематическом парке «Window of the World» в Чанше, Китай, открылся нелицензионный аттракцион Angry Birds. Посетители парка должны использовать большую рогатку, чтобы запускать чучела персонажей птиц в зеленые воздушные шары, которые представляют свиней

В июне 2013 года Rovio и НАСА открыли тематический парк Angry Birds Space в Космическом центре Кеннеди под названием «Angry Birds Space Encounter» В нем представлены различные возможности видеоигры Angry Birds Space, такие как создание персонажей и стрельба по свиньям. Аттракцион был открыт также в Космическом центре Хьюстона.

Использую игры можно предложить на уроке в теме «Решение задач на применение законов Ньютона» решить задачу.

Ведро висит на верёвке привязанной к гвоздю, вбитому в стенку, и угол между верёвкой и стенкой 15 градусов. Определите силу натяжения верёвки и силу, с которой ведро действует на стенку, если масса ведра 12кг. Массой верёвки и трением между ведром и стенкой пренебречь.

На ведро действует сила тяжести mg , сила реакции стенки , сила натяжения верёвки .

Условие равновесия для ведра

Спроектируем это уравнения на оси координат

На ось OX : N - Tsin α =0

На ось OY : Tcos α- mg =0

N-Tsin α =0 => N= sin α

T = = 123,7Н

N =123,7Н×0,26= 32,2Н

Ответ: Т=123,7Н, N =32,2Н

Тема «Решение задач по теме «Законы сохранения механической энергии».

Несколько камней скатываются с наклонной плоскости из состояния покоя.

Последний Камень движется по деревянной поверхности. Высота наклонной плоскости H =1,2м и длина l =4м.Определите скорость камня в конце наклонной плоскости, если коэффициент трения μ=0,2. На каком расстоянии от основания обрыва упадёт камень, если высота обрыва h =3м? g =10м/с². При рассмотрении движения последнего камня, принять условие, что остальные камни не мешают его движению

На высоте Н камень обладал потенциальной энергией Еп?= mgH ( Ek ?=0)

Эта энергия превращается в кинетическую энергию Ek ?= , Еп?=0 и часть энергии идет на совершение работы по преодолению силы трения

cos α= , так как треугольник ABC прямоугольный

mgH = +μ mgLcos α

= mg ( H - μ mgLcos α)

Дальность полёта камня:

хк-х?= l = Vcos α t

t ?= =-0,868 – не удовлетворяет условию

l = Vcos α t =2,97×0,95×0,69=1,9м

Ответ: v =2,97м/с; l =1,9м.

4.2 Mirror ’ s Edge

Что такое паркур в реальной жизни? Парку?р (от фр. parcours) — искусство рационального перемещения и преодоления препятствий с использованием прыжковых элементов, как правило, в городских условиях. Что такое паркур в Mirror’s Edge? Ну, тоже самое. Насколько же он достоверен?

Балансировка и подтягивания выглядят правдоподобно, использую фрагмент игры можно предложить на уроке в теме «Равновесие сил» решить задачу.

Балка массой 100кг и длиной 5м лежит на двух опорах. Определите силы давления на каждую из опор, когда человек массой 60 кг находится на расстоянии 3м от одного из концов.

Дано :

По условию равновесия тел векторная сумма сил действующих на тело равны нулю.

В проекции на ось OY

N ?+ N ? - m ? g – m ? g = 0

Запишем правило моментов сил относительно точкиО

m ? g + m ? gl ? - N ? l ? = 0

N ? l ? = m ? g + m ? gl ?

N ? = m ? g + m ? g - N ?

N ? = g ( m ?+ m ?) - N ?

N ? = + 500Н + 360Н = 860Н

N ?= 10м/с²(100кг + 60кг) – 860Н= 1600Н-860Н=740Н

Ответ : N?=740 Н N? = 860 Н.

До какой скорости нужно разбежаться человеку чтобы перепрыгнуть с одного здания на другое, если расстояние между ними 2м, а второе здание ниже на 2,5м чем здание на котором находится человек.

h ?- h ?= V ? y t - ; V ? y =0 , так как V ?

Ответ: скорость человека должна быть больше чем 2,86м/с

4.3 World Of Tanks

Wargaming . net продолжала работу над World Of Tanks . В апреле 2009 года был выпущен официальный анонс игры, а уже в сентябре этого же года началось альфа-тестирование, для которого имелось всего пять моделей танков и одна неполная карта.

Интерес к игре обусловлен

краткосрочность игрового действия . В большинстве многопользовательских игр на игровой процесс нужно «убивать» очень много времени. В World Of Tanks же бои скоротечны. Просто идеальный вариант для серьёзных мужчин, отягощенных работой и семейными обязанностями

реалистичность . Игра великолепна. Гул моторов, стрельба, отлично прорисованные пейзажи — всё это завораживает. Если в фэнтезийных мирах около 90% игровых действий полностью придуманы, то в World Of Tanks всё реально;

бизнес-модель . На первое место выходит мастерство и военная хитрость. Да и игра без подписки — это тоже достаточно серьёзный козырь, благодаря которому World Of Tanks постоянно пополняется новыми адептами.
Игре World of Tanks пять лет . Всего пять. За это время в ней зарегистрировалась сотня миллионов человек из России, Китая, США, Австралии и других стран. Это в два раза больше населения Италии и в десять – Белоруссии. Можно сказать, что многопользовательская онлайн-игра – немного стрелялка, немного стратегия – сложилась из трех основных компонентов: детского увлечения моделированием, онлайн-симулятора про Вторую мировую Navy Field и огромных букв «Подвиг народа бессмертен» на площади Победы в Минске. Компания Wargaming, создавшая World of Tanks, уже зарабатывает сотни миллионов долларов на танках и вкладывает десятки миллионов в киберспорт.

Разработчики очертили временные рамки: в игре должны появляться машины, выпущенные с 1930 по 1950 год. На первом уровне игрок получает самый простой легкий танк в древе СССР – это МС-1.«Танки» – не банальный шутинг, в игре есть место тактике и стратегии, важно создать сплоченную команду и действовать заодно.Чтобы соблюсти исторические факты и сделать игру по законам физики и баллистики, разработчики привлекли экспертов.

Проверим выполняются ли законы физики на задачах взятых из игры.

На тему «Движение под действием силы тяжести в случае, когда начальная скорость направлена под углом у горизонту»

Из танка Т-34-85 делают выстрел в горизонтальном направлении ВЫСОТА ПУШКИ ОТ ЗЕМЛИ 2,5м скорость вылета снаряда 800м/с. Определите дальность полета снаряда. Сопротивлением воздуха пренебречь.

Читайте также: