Решение задач
как важнейшая составляющая обучения физике в общеобразовательной школе
Методическая разработка учителя физики СОШ п. Опытный
Тюленевой Тамары Васильевны
п. Опытный
2019 г
Содержание
1. Введение
2.Что такое задача? Особенности школьных задач по физике
3.Классификация задач и их особенности.
4.Педагогические основы обучения решению задач по физике.
5.Заключение.
1.Введение
Федеральный Государственный Образовательный Стандарт (ФГОС) во главу угла ставит развитие личности ребенка. Данная задача требует от учителя нового подхода к организации процесса обучения, ориентации на интеллектуальное развитие учащихся, их познавательных и созидательных способностей. В качестве критериев интеллектуального ,умственного развития выступают самостоятельность мышления , быстрота и прочность усвоенияучебного материала , быстрота ориентировки при решении нестандартных задач, умение отличить существенное от несущественного, различный уровень аналитико-синтетической деятельности, критичность ума . Разнообразные концепции личностно-ориентированного образования объединяет признание развития личности ребенка главной задачей всего образовательного процесса.
Цели физического образования обусловлены общими целями образования, и, соответственно, становление и развитие творческой личности является главной целью при обучении физике.Одним из путей достижения этой цели является обучение учащихся решению задач по физике. Решение задач относится к практическим методам обучения и как составная часть обучения физике выполняет те же функции: образовательную. воспитательную, развивающую, но опираясь на активную мыслительную деятельность.Решение задач позволяет лучше понять и запомнить основные законы физики, развивает творческий подход к объяснению физических явлений и процессов, воспитывает способность применять общие закономерности к отдельным конкретным случаям, понять наиболее важные приложения физики в познавательной и производственной деятельности людей. Решение задач воспитывает настойчивость, трудолюбие, любознательность. Умение решать задачи является лучшим критерием оценки глубины изучения программного материала и его усвоения.
2.Что такое задача? Особенности школьных задач по физике.
С точки зрения психологии , задача- это проблема, которая заключается в несоответствии между требованиями задачи и знаниями субъекта, и для ее решения субъект должен включить творческую мыслительную деятельность. Если при постановке проблемы сразу ясен путь ее решения, то задачи не возникает; если такого пути не видно, то это – задача. Таким образом, задача предполагает необходимость сознательного поиска соответствующего средства для достижения цели.
Физической задачей в учебной практике обычно называют проблему, решаемую с помощью логических умозаключений, математических действий, эксперимента на основе законов и методов физики. Решение физических задач – одно из важнейших средств развития мыслительных творческих способностей учащихся.
Каждая задача содержит информационную часть, условие и требование-вопрос.Информационная часть может быть достаточно богатой и знакомить школьников с достижениями науки и техники,фундаментальными опытами, краеведческим материалом, сведениями из других наук. Особого внимания заслуживают задачи, в которых описываются классические фундаментальные опыты и открытия, заложившие в основу современной физики, а также задачи, показывающие присущие физике методы исследования. Примерами могут служить задачи об опытах Штерна, О.Герике, А.Ф.Иоффе. Некоторое понятие об основном физическом методе исследования явлений природы – эксперименте, основу которого составляют измерения и математические исследования функциональной зависимости между физическими величинами, целесообразно дать с помощью экспериментальных задач. Например, уже в седьмом классе могут быть решены следующие задачи: «Проградуировать пружину и выразить формулой зависимость ее удлинения от приложенной силы». Задачи с историческим содержанием позволяют показать борьбу идей, возникавшие перед учеными трудности и пути их преодоления. «Ничто так не способствует общему развитию и формированию детского сознания, как знакомство с историей человеческих усилий в области науки, отраженной в жизнеописаниях великих ученых прошлого и постепенной эволюции идей», – писал П.Ланжевен. Примерами могут служить задачи об опытах по определению скорости света, изучению строения атома и т.д. Весьма полезно составление физических задач политехнического содержания на базе местного производства.Например,один из проектов международной телевизионной связи предусматривает применение для этой цели спутника Земли. Учащимся можно предложить такую задачу: На какую высоту над экватором нужно запустить спутник на восток, чтобы с Земли он казался неподвижным? Какое минимальное количество таких спутников нужно запустить, чтобы любая точка экватора «просматривалась» хотя бы одним спутником? Связь физики с живой природой отражают задачи с биофизическим содержанием. Вот одна из таких задач: Почему жара в местах с влажным климатом переносится труднее, чем в областях с сухим климатом?
Наряду с задачами производственного и естественнонаучного содержания большое значение для связи обучения с жизнью имеют задачи о физических явлениях в быту. Они помогают видеть физику «вокруг нас», воспитывают у учащихся наблюдательность. Например: Рассчитать стоимость электроэнергии, которая потребляется вашей семьей за сутки. В целях политехнического обучения задачи важны также как средство формирования ряда практических умений и навыков. В процессе решения задач учащиеся приобретают умения и навыки применять свои знания для анализа различных физических явлений в природе, технике и быту; выполнять чертежи, рисунки, графики; производить расчеты; пользоваться справочной литературой; употреблять при решении экспериментальных задач приборы и инструменты.
С помощью задач можно ознакомить учащихся с возникновением новых прогрессивных идей, обратить внимание на достижения советской науки и техники. Интересны в этом отношении задачи с данными о полетах советских кораблей (космических), о гигантских электростанциях, о новых технических изобретениях.
Образовательная функция задачи заключается в сообщении учащимся определённых знаний, выработке у учащихся практических умений и навыков, ознакомление их со специфическими физическими и общенаучными методами и принципами научного познания.Известные отечественные психологи П. И. Зинченко и А. А. Смирнов установили следующую закономерность (закономерность Смирнова-Зинченко): «Учащийся может запомнить материал непроизвольно, если выполняет над ним активную мыслительную деятельность, и она направлена на понимание этого материала».Решение задач, безусловно, требует активной мыслительной деятельности. Поэтому на материале задач учитель может сообщить учащимся новые знания, и даже материал, изучаемый теоретически, можно объяснить «на задаче».
Согласно одной из аксиом методики, знания считаются усвоенными только тогда, когда ученик может применить их на практике. Решение задач – практическая деятельность. Значит, задача играет и роль критерия усвоения знаний. По умению решить задачу мы можем судить: понимает ли ученик данный закон, умеет ли он увидеть в рассматриваемом явлении проявление какого-либо физического закона. А научить этому можно – опять же – через решение задач. Практика показывает, что физический смысл различных определений, правил, законов становится действительно понятным учащимся лишь после неоднократного применения их к конкретным частным примерам-задачам.
Решение задач выполняет ещё одну важную образовательную функцию – формирование и обогащение понятия физической величины – одного из основных понятий физики.
Физические задачи играют также большую роль в реализации принципа политехнизма в процессе обучения. Многие из них показывают связь физики с жизнью, техникой, производством.
Воспитательная функция задач заключается в формировании научного мировоззрения учащихся. Они позволяют проиллюстрировать многообразие явлений и объектов природы и способность человека познавать их.
Решение задач воспитывает и общечеловеческие качества: воспитывается трудолюбие, пытливость ума, смекалка, самостоятельность в суждениях, интерес к учению, воля и характер, упорство в достижении поставленной цели. Д. Пойа пишет: «Обучение искусству решать задачи есть воспитание воли. Решая не слишком лёгкую для себя задачу, ученик учится быть настойчивым, когда нет успеха, учится ценить скромные достижения, терпеливо искать идею решения и сосредоточиваться на ней всем своим «я», когда эта идея возникает. Если учащемуся не представилось возможности ещё на школьной скамье испытать перемежающиеся эмоции, возникающие в борьбе за решение, в его математическом образовании оказывается роковой пробел.»
Развивающая функция задачи проявляется в том, что, решая задачу, ученик включает все мыслительные процессы: внимание, восприятие, память, воображение, мышление. При решении задач развивается логическое и творческое мышление. Однако необходимо помнить, что, если при изучении новой темы:
· учащемуся предлагают задачи только одного типа;
· решение каждой из них сводится к одной и той же операции (операциям);
· эту операцию учащемуся не приходится выбирать среди других, которые возможны в сходных ситуациях;
· данные задачи не являются для учащегося непривычными;
· он уверен в безошибочности своих действий,
то учащийся при решении второй или третьей задачи перестаёт обосновывать решение задачи, начинает решать задачи механически, только по аналогии с предшествующими задачами, стремится обойтись без рассуждений. Это приводит к ослаблению развивающей стороны решения задач. Поэтому необходимо учить школьников решению задач разными методами, как стандартными, так и не часто использующимися в школьной практике. Полезно одну и ту же задачу решать разными способами, это приучает школьников видеть в любом физическом явлении разные его стороны, развивает творческое мышление.
3.Классификация задач.
К настоящему времени накоплено огромное количество задач и появляются новые. Все они различаются по сложности, содержанию, способам решения. Единой классификации физических задач не существует. Задачи классифицируются: 1) по содержанию, 2) по разделам, 3) по основному методу решения, 4) по степени сложности, 5) по способу выражения условия. Одна и та же задача попадает, таким образом, в несколько различных классов.
По содержанию все задачи делятся на абстрактные и конкретные. Абстрактные – это те задачи, в которых нет конкретных числовых значений, и которые решаются в общем виде. Абстрактная задача выявляет более глубоко физическую сущность явлений, не отвлекая учащихся на конкретные несущественные детали. Конкретные задачи легче для учащихся, потому что конкретные числа приближают задачу к уровню развития ребёнка, который не научился ещё абстрагировать.
По степени сложности задачи делятся на простые, сложные, задачи повышенной сложности (трудности) и творческие. Простые – с использованием одной формулы. Они носят тренировочный характер и решаются обычно сразу же на закрепление нового материала. Сложные – с использованием нескольких формул. Эти формулы могут быть из разных тем. Повышенной сложности – связывающие в одну проблему несколько разделов. (Часто бывает, что для учеников сложность вызывает не физическая, а математическая составляющая решения задачи). Творческие – алгоритм решения которых ученику не известен. Это могут быть задачи, по классификации Разумовского, исследовательские или конструкторские. Исследовательская задача отвечает на вопрос «почему?», а конструкторская – на вопрос «как сделать?»
По основному способу выражения условия задачи делятся на текстовые, экспериментальные, графические и задачи-рисунки.
По способу решения задачи делятся на качественные, вычислительные, графические, экспериментальные.
Отличительная особенность качественных задач в том, что их условия акцентируют внимание учащихся на физической сущности рассматриваемых явлений. Решаются они, как правило, устно, путём логических умозаключений.
Вычислительные задачи – это задачи, которые могут быть решены только с помощью вычислений и математических действий.
Графические и экспериментальные задачи – это задачи, решаемые с помощью графика или с помощью эксперимента.
4.Педагогические основы обучения решения задач по физике.
Методика решения задачи зависит от многих условий: от ее содержания, подготовки учащихся, поставленных перед ними целей и т.д. Тем не менее существует ряд общих для большинства задач положений, которые следует иметь в виду при их решении. Количество задач в курсе физики средней школы весьма велико. В 7-11 классах учащиеся должны усвоить около 170 основных формул. Поскольку в каждую формулу входит не менее трех величин, то очевидно, только на основные физические закономерности школьникидолжны решить сотни задач.
Главное условие успешного решения задач – знание учащимися физических закономерностей, правильное понимание физических величин, а также способов и единиц их измерения. К обязательным условиям относится и математическая подготовка учеников. Затем на первый план выступает обучение как по некоторым общим, так и по специальным приемам решения задач определенных типов. Идеальным было бы создание для них алгоритмов решения, т.е. точных предписаний, предусматривающих выполнение элементарных операций, безошибочно приводящих к искомому результату. Однако многие задачи не рационально решать, а иногда и просто нельзя решить алгоритмическим путем Для большинства физических задач можно указать лишь некоторые общие способы и правила подхода к решению, которые в методической литературе иногда преувеличенно называют алгоритмами, хотя скорее это «памятки» или «предписание» алгоритмического типа. И систематическое применение общих правил и предписаний при решении типовых задач формирует у школьников навыки умственной работы, освобождает силы для выполнения более сложной творческой деятельности. Такие рекомендации предложены учителем физики из г. Елабуга Брылёвым Сергеем Викторовичем.В предлагаемом им материале собраны схемы ( алгоритмы) , предложенные разными авторами,в том виде, в каком они приводились в первоисточнике.Ссылки на первоисточники указаны возле каждой схемы.
Как искать решение? [2] стр. 212
1. Понять предложенную задачу.
2. Найти путь от неизвестного к данным, если нужно, рассмотрев промежуточные задачи (“анализ”).
3. Реализовать найденную идею решения (“синтез”).
4. Решение проверить и оценить критически.
Кинематика материальной точки. [1] стр. 18
1. Понять предложенную задачу (увидеть физическую модель).
2. Анализ (построить математическую модель явления):
1. Выбрать систему отсчета (это предполагает выбор тела отсчета, начала системы координат, положительного направления осей, момента времени, принимаемого за начальный).
2. Определить вид движения вдоль каждой из осей и написать кинематические уравнения движения вдоль каждой оси – уравнения для координат и для скорости (если тел несколько, уравнения пишутся для каждого тела).
3. Определить начальные условия (координаты и проекции скоростей в начальный момент времени), а также проекции ускорения на оси и подставить эти величины в уравнения движения.
4. Определить дополнительные условия, т.е. координаты или скорости для каких-либо моментов времени (для каких-либо точек траектории), и написать кинематические уравнения движения для выбранных моментов времени (т.е. подставить эти значения координат и скорости).
3. Полученную систему уравнений решить относительно искомой величины.
4. Решение проверить и оценить критически.
Динамика материальной точки. [1] стр. 36
1. Понять предложенную задачу (увидеть физическую модель).
2. Анализ (построить математическую модель явления):
1. Выбрать систему отсчета.
2. Найти все силы, действующие на тело, и изобразить их на чертеже. Определить (или предположить) направление ускорения и изобразить его на чертеже.
3. Записать уравнение второго закона Ньютона в векторной форме и перейти к скалярной записи, заменив все векторы их проекциями на оси координат.
4. Исходя из физической природы сил, выразить силы через величины, от которых они зависят.
5. Если в задаче требуется определить положение или скорость точки, то к полученным уравнениям динамики добавить кинетические уравнения.
3. Полученную систему уравнений решить относительно искомой величины.
4. Решение проверить и оценить критически.
Статика. [1] стр. 53
1. Понять предложенную задачу (увидеть физическую модель).
2. Анализ (построить математическую модель явления):
1. Выбрать систему отсчета.
2. Найти все силы, приложенные к находящемуся в равновесии телу.
3. Написать уравнение, выражающее первое условие равновесия (
4. Выбрать ось, относительно которой целесообразно определять момент сил.
5. Определить плечи сил и написать уравнение, выражающее второе условие равновесия (
6. Исходя из природы сил, выразить силы через величины, от которых они зависят.
3. Полученную систему уравнений решить относительно искомой величины.
4. Решение проверить и оценить критически.
Закон сохранения импульса. [1] стр. 67
1. Понять предложенную задачу (увидеть физическую модель).
2. Анализ (построить математическую модель явления):
1. Выбрать систему отсчета.
2. Выделить систему взаимодействующих тел и выяснить, какие силы для нее являются внутренними, а какие – внешними.
3. Определить импульсы всех тел системы до и после взаимодействия.
4. Если в целом система незамкнутая, сумма проекций сил на одну из осей равна нулю, то следует написать закон сохранения лишь в проекциях на эту ось.
5. Если внешние силы пренебрежительно малы в сравнении с внутренними (как в случае удара тел), то следует написать закон сохранения суммарного импульса (
6. Если на тела системы действуют внешние силы и ими нельзя пренебречь, то следует написать закон изменения импульса
(
7. Записать математически все вспомогательные условия.
3. Полученную систему уравнений решить относительно искомой величины.
4. Решение проверить и оценить критически.
Закон сохранения механической энергии. [1] стр. 82
1. Понять предложенную задачу (увидеть физическую модель).
2. Анализ (построить математическую модель явления):
1. Выбрать систему отсчета.
2. Выделить два или более таких состояний тел системы, чтобы в число их параметров входили как известные, так и искомые величины.
3. Выбрать нулевой уровень отсчета потенциальной энергии.
4. Определить, какие силы действуют на тела системы – потенциальные или непотенциальные.
5. Если на тела системы действуют только потенциальные силы, написать закон сохранения механической энергии в виде: Е1 = Е2.
6. Раскрыть значение энергии в каждом состоянии и, подставить их в уравнение закона сохранения энергии.
3. Полученную систему уравнений решить относительно искомой величины.
4. Решение проверить и оценить критически.
Теплота (первое начало термодинамики Q =
Задачи об изменении внутренней энергии тел можно разделить на три группы.
В задачах первой группы рассматривают такие явления, где в изолированной системе при взаимодействии тел изменяется лишь их внутренняя энергия без совершения работы над внешней средой.
1. Понять предложенную задачу (увидеть физическую модель).
2. Анализ (построить математическую модель явления):
1. Определить изолированную систему.
2. Установить у каких тел внутренняя энергия уменьшается, а у каких – возрастает.
3. Составить уравнение теплового баланса (
3. Полученное уравнение решить относительно искомой величины.
4. Решение проверить и оценить критически.
В задачах второй группы рассматриваются явления, связанные с превращением одного вида энергии в другой при взаимодействии двух тел. Результат такого взаимодействия – изменение внутренней энергии одного тела в следствие совершенной им или над ним работы.
1. Понять предложенную задачу (увидеть физическую модель).
2. Анализ (построить математическую модель явления):
1. Следует убедиться, что в процессе взаимодействия тел теплота извне к ним не подводится, т.е. действительно ли Q = 0.
2. Установить у какого из двух взаимодействующих тел изменяется внутренняя энергия и что является причиной этого изменения – работа, совершенная самим телом, или работа, совершенная над телом.
3. Записать уравнение 0 =
4. Если работа совершается за счет уменьшения внутренней энергии одного из тел, то А=
5. Найти выражения для
6. Подставляя в исходное уравнение вместо
3. Полученное уравнение решить относительно искомой величины.
4. Решение проверить и оценить критически.
Задачи третьей группы объединяют в себе две предыдущие.
Тепловое расширение твердых и жидких тел. [3] стр. 184
1. Понять предложенную задачу (увидеть физическую модель).
2. Анализ (построить математическую модель явления):
1. Для каждого теплового состояния каждого тела записать соответствующую формулу теплового расширения.
2. Если в задаче наряду с расширением тел рассматриваются другие процессы, сопутствующие расширению, – теплообмен, изменение гидростатического давления жидкости или выталкивающей силы, то к уравнениям теплового расширения надо добавить формулы калориметрии и гидростатики.
3. Синтез (получить результат).
1. Решить полученную систему уравнений относительно искомой величины.
4. Решение проверить и оценить критически.
Газы. [3] стр. 195
По условию задачи даны два или несколько состояний газа и при переходе газа из одного состояния в другое его масса не меняется.
1. Понять предложенную задачу (увидеть физическую модель).
2. Анализ (построить математическую модель явления):
1. Представить какой газ участвует в том или ином процессе.
2. Определить параметры p,V и T, характеризующие каждое состояние газа.
3. Записать уравнение объединенного газового закона Клапейрона для данных состояний.
4. Если один из трех параметров остается неизменным, уравнение Клапейрона автоматически переходит в одно из трех уравнений: закон Бойля – Мариотта, Гей-Люссака или Шарля.
5. Записать математически все вспомогательные условия.
3. Решить полученную систему уравнений относительно неизвестной величины.
4. Решение проверить и оценить критически.
По условию задачи дано только одно состояние газа, и требуется определить какой либо параметр этого состояния или же даны два состояния с разной массой газа.
1. Понять предложенную задачу (увидеть физическую модель).
2. Анализ (построить математическую модель явления):
1. Установить, какие газы участвуют в рассматриваемых процессах.
2. Определить параметры p,V и T, характеризующие каждое состояние газа.
3. Для каждого состояния каждого газа (если их несколько) составить уравнение Менделеева – Клапейрона. Если дана смесь газов, то это уравнение записывается для каждого компонента. Связь между значениями давлений отдельных газов и результирующим давлением смеси устанавливается законом Дальтона.
4. Записать математически дополнительные условия задачи
3. Решить полученную систему уравнений относительно неизвестной величины.
4. Решение проверить и оценить критически.
Насыщающие и ненасыщающие пары. Влажность. [3] стр. 219
1. Понять предложенную задачу (увидеть физическую модель).
2. Анализ (построить математическую модель явления):
1. Установить число состояний газа, рассматриваемых в условии задачи, обратить особое внимание на то, дается ли чистый пар жидкости или смесь пара с сухим воздухом.
2. Для каждого состояния пара записать уравнение Менделеева – Клапейрона и формулу относительной влажности, если о последней что-либо сказано в условии. Составить уравнение Менделеева – Клапейрона для каждого состояния сухого воздуха (если дана смесь пара с воздухом). В тех случаях, когда при переходах из одного состояния в другое масса пара не меняется, вместо уравнения Менделеева – Клапейрона можно использовать сразу объединенный газовый закон.
3. Записать математически все вспомогательные условия
3. Решить полученную систему уравнений относительно неизвестной величины.
4. Решение проверить и оценить критически.
Электростатика. [3] стр. 234
Решение задачи о точечных зарядах и системах, сводящихся к ним, основано на применении законов механики с учетом закона Кулона и вытекающих из него следствий.
1. Понять предложенную задачу (увидеть физическую модель).
2. Анализ (построить математическую модель явления):
1. Расставить силы, действующие на точечный заряд, помещенный в электрическое поле, и записать для него уравнение равновесия или основное уравнение динамики материальной точки.
2. Выразить силы электрического взаимодействия через заряды и поля и подставить эти выражения в исходное уравнение.
3. Если при взаимодействии заряженных тел между ними происходит перераспределение зарядов, к составленному уравнению добавляют уравнение закона сохранения зарядов.
4. Записать математически все вспомогательные условия
3. Решить полученную систему уравнений относительно неизвестной величины.
4. Решение проверить и оценить критически.
Постоянный ток. [2] стр. 274
Задачи на определение силы тока, напряжения или сопротивления на участке цепи.
1. Понять предложенную задачу (увидеть физическую модель).
2. Анализ (построить математическую модель явления):
1. Начертить схему и указать на ней все элементы.
2. Установить, какие элементы цепи включены последовательно, какие – параллельно.
3. Расставить токи и напряжения на каждом участке цепи и записать для каждой точки разветвления (если они есть) уравнения токов и уравнения, связывающие напряжения на участках цепи.
4. Используя закон Ома, установить связь между токами, напряжениями и э.д.с.
5. Если в схеме делают какие-либо переключения сопротивлений или источников, уравнения составляют для каждого режима работы цепи.
3. Решить полученную систему уравнений относительно неизвестной величины.
4. Решение проверить и оценить критически.
Электромагнетизм. [2] стр. 323
Задачи о силовом действии магнитного поля на проводники с током.
1. Понять предложенную задачу (увидеть физическую модель).
2. Анализ (построить математическую модель явления):
1. Сделать схематический чертеж, на котором указать контур с током и направление силовых линий поля. Отметить углы между направлением поля и отдельными элементами контура.
2. Используя правило левой руки, определить направление сил поля (сила Ампера), действующих на каждый элемент контура, и проставить векторы этих сил на чертеже.
3. Указать все остальные силы, действующие на контур.
4. Исходя из физической природы сил, выразить силы через величины, от которых они зависят.
3. Решить полученную систему уравнений относительно неизвестной величины.
4. Решение проверить и оценить критически.
Задачи о силовом действии магнитного поля на заряженные частицы.
1. Понять предложенную задачу (увидеть физическую модель).
2. Анализ (построить математическую модель явления):
1. Нужно сделать чертеж, указать на нем силовые линии магнитного и электрического полей, проставить вектор начальной скорости частицы и отметить знак ее заряда.
2. Изобразить силы, действующие на заряженную частицу.
3. Определить вид траектории частицы.
4. Разложить силы, действующие на заряженную частицу, вдоль направления магнитного поля и по направлению, ему перпендикулярному.
5. Составить основное уравнение динамики материальной точки по каждому из направлений разложения сил.
6. Исходя из физической природы сил, выразить силы через величины, от которых они зависят.
3. Решить полученную систему уравнений относительно неизвестной величины.
4. Решение проверить и оценить критически.
Задачи на закон электромагнитной индукции.
1. Понять предложенную задачу (увидеть физическую модель).
2. Анализ (построить математическую модель явления):
1. Установить причины изменения магнитного потока, связанного с контуром, и определить какая из величин В, S или
2. Записать формулу закона электромагнитной индукции.
3. Выражение для Ф представить в развернутом виде (
4. Записать математически все вспомогательные условия.
3. Полученную систему уравнений решить относительно искомой величины.
4. Решение проверить и оценить критически.
Преломление света. [3] стр. 366
Задачи о преломлении света на плоской границе раздела двух сред.
1. Понять предложенную задачу (увидеть физическую модель).
2. Анализ (построить математическую модель явления):
1. Установить переходит ли луч из оптически менее плотной среды в более плотную или наоборот.
2. Сделать чертеж, где указать ход лучей, идущих из одной среды в другую.
3. В точке падения луча на границу раздела сред провести нормаль и отметить углы падения и преломления.
4. Записать формулу закона преломления для каждого перехода луча из одной среды в другую.
5. Составить вспомогательные уравнения, связывающие углы и расстояния, используемые в задаче.
3. Полученную систему уравнений решить относительно искомой величины.
4. Решение проверить и оценить критически.
Использование этих схем может быть весьма полезным в процессе обучения решению задач.
Решение любой задачи начинается с чтения условия. Это важнейший этап, на котором происходит осмысление содержания задачи и построение физической модели, а от этого зависит успешность ее решения. . Чтение текста должно быть четким, выразительным, неторопливым. В большинстве случает условие задачи следует читать самому учителю, а учащиеся должны слушать и следить по задачнику или учащийся вслух читает задачу у доски. Оправдан и такой прием: учитель предлагает учащемуся самим внимательно прочитать задачу, решение которой намечено провести в классе, затем пересказать содержание своими словами.После чтения условия, учитель поясняет смысл новых терминов или предлагает самим учащимся объяснить, как они понимают смысл новых терминов. После этого выполняют краткую запись условия задачи.. По краткой записи условия задачи ученики повторяют условия задачи. Учитель предлагает отдельным учащимся повторить содержание условия задачи «своими» словами, точно передавая ее смысл, затем задает учащимся несколько вопросов, с тем, чтобы убедиться в полном понимании условия задачи. В связи с этим ученики выясняют, требуется ли для решении задачи использования схем, чертежей и табличных значений.
Выполнение чертежа, схемы или рисунка облегчает понимание условия задачи и нахождение способа ее решения.
На этапе анализа условия задачи прежде всего обращают внимание на ее физическую сущность, на выяснение физических процессов и законов, зависимостей между рассматриваемыми величинами. Ученику необходимо создать на основе текста модель описываемой ситуации, или графический образ, а затем осуществить логические операции с построенным в воображении представлением. В этом случае задачу можно квалифицировать как творческую для данного ученика.Значимость графического образа заключается в том, что в процессе его конструирования происходит достраивание недостающих представлений так, что новое знание образует со старым целостную конструкцию. Графические образы становятся пусковым механизмом изменения личности обучающегося, включают его активность. С помощью метода графических образов удаётся совместить изучаемые объекты природы и образы – восприятия их учащимися. Учебный процесс в такой модели обучения конструируется как система учебных задач.
В учебной задаче реализуется одновременно две цели:
1) разработка интеллектуального инструментария для решения данной предметной задачи в процессе мысленного эксперимента;
2) структурирование пространственной схемы воображаемого, реконструкция текста задачи с целью установления физического смысла.
Рассмотрим пример конкретной предметной задачи.
Задачаиз тематического блока «Динамика»
1.На наклонной плоскости находится тело массой 50 кг, на которое действует горизонтально направленная сила F=294H. Определить ускорение тела и силу с горизонтом угол a=300. Трение не учитывать.
α α F Fт N
1) Изучив условие задачи, понимаем, что движение тела происходит вдоль одной координатной оси, но направленной под углом к горизонту. Строим наклонную плоскость с изображением на ней описываемого в задаче тела.
2) Изображаем все силы, действующие на тело: горизонтально направленную силу, данную в условии задачи; силу тяжести, направленную всегда вертикально вниз; силу реакции опоры, направленную перпендикулярно опоре от неё.
Y α F Fт N X 0 a
4) Изображаем искомую силу нормального давления на наклонную плоскость (согласно III закону Ньютона, приложена к опоре, равна по модулю и противоположна по направлению силе реакции опоры) и выполняем вспомогательные построения, необходимые для аналитического решения задачи.
5) Выстраиваем математическую модель для описания движения тела по наклонной плоскости с помощью знаковых систем
Графический образ – не поясняющий рисунок, которым зачастую сопровождают решение задачи, это результат особой формы совместной деятельности учителя и учащихся по реконструкции текста задачи с целью установления физического смысла. Когда выбор осей координат и «место действия» определены, реконструкция текста переходит в режим постоянного соотнесения двух различных знаковых систем. Очень часто графический образ условия так же мало похож на текст условия, как текст на описываемую в нём ситуацию. Внешнее несходство и есть условие поиска смысла.
Решение задач – нелегкий труд, требующий большого напряжения сил, он может нести с собой и творческую радость успехов, любовь к предмету, и горечь разочарований, неверие в свои силы, потерю интереса к физике.В то же время–это чуткий барометр, по которому учитель может постоянно следить за успехами и настроением учеников и эффективностью своей учебно-воспитательнойработы.
5.Заключение.
Рассмотренные выше вопросы методики решения задач в школьном курсе физики имеют свои особенности в зависимости от возраста учащегося, их подготовки и специфики изучаемого материала. На первой ступени обучения физике школьники приобретают первоначальные практические умения. Решение целого ряда задач в этих классах сдерживаются недостаточной их подготовкой по математике. Поэтому в этих классах больше внимания следует уделять качественным и экспериментальным задачам, ряд из которых можно представить в занимательной форме. Однако было бы ошибкой недооценивать и вычислительные задачи, без которых школьники окажутся совершенно неподготовленными на второй ступени.. Поэтому на первых порах полезно алгебраическое решение задач сочетать с арифметическим, четко определяя с помощью вопросов смысл каждого действия.
Литература
1. Гутман В.И., Мощанский В.Н. Алгоритмы решения задач по механике в средней школе: Кн. Для учителя. – М.: Просвещение, 2016. – 95 с.
2. Пойа Д. Как решать задачу. – Львов: журнал “Квантор”, 2017.
3. Игруполо В.С., Вязников Н.В. Физика: алгоритмы, задачи, решения: Пособие для всех, кто изучает и преподает физику. – М.: Илекса, Ставрополь: Сервисшкола, 2017. – 592 с.
4. Каменский С.Е., Орехов В.П. Методика решения задач по физике в средней школе. – М.:Просвещение, 2016.
5. Усова А.В., Тулькибаева Н.Н. Практикум по решению физических задач. 2-е изд. – М.: Просвещение, 2015 – 206 с.
6. Кобушкин В.К. Методика решения задач по физике. – Издательство ленинградского университета, 2016.