Напоминание

Общие замечания по решению физических задач


Автор: Шитова Татьяна Ивановна
Должность: учитель физики
Учебное заведение: МАОУ " Лицей№62"
Населённый пункт: город Саратов
Наименование материала: статья
Тема: Общие замечания по решению физических задач
Дата публикации: 04.05.2021
Раздел: среднее образование





Назад




ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ ПО РЕШЕНИЮ ФИЗИЧИСКИХ

ЗАДАЧ

Шитова Татьяна Ивановна

МАОУ «лицей №62» город Саратов Октябрьский район

учитель физики

В изучении курса физики решение задач имеет исключительно большое

значение, и им отводится значительная часть курса. Решение задач по физике

– необходимый элемент учебной работы.

Решение и анализ задач позволяет понять и запомнить основные законы

и формул физики, создает представление об их характерных особенностях и

границах применения. Умение решать задачи является лучшим критерием

оценки глубины изучения программного материала и его усвоения. Для того

чтобы правильно решать задачи по физике необходимо знать теорию по

данной теме. Без твердого знания теории нельзя рассчитывать на успешное

решение и анализ даже сравнительно простых задач, не говоря уже о более

сложных.

Задачи по физике разнообразны по содержанию, и по дидактическим

целям. Они классифицируются по различным признакам. Задачи по физике

делятся на:

1.текстовые

2.экспериментальные

3.графические

4.задачи рисунки.

Каждые из них разделяются на количественные и качественные. В

процессе обучения учащиеся должны освоить решение всех типов задач.

Решение большинства физических задач расчетного характера можно

разделить на четыре этапа:

1.анализ условия задачи и его наглядная интерпретация схемой или

чертежом.

2.составление алгебраических уравнений, связывающих физические

величины,

которые

характеризуют

рассматриваемое

явление

с

количественной стороны.

3. совместное решение полученных уравнений относительно той или

иной величины, считающей в данной задаче неизвестной.

4.анализ полученного результата и числовой расчет.

Первый этап решения является вспомогательным и иногда его можно

опустить, если данный физический процесс и условие задачи оказываются

достаточно ясными и понятными.

Второй – использование известных законов и формул физики

для

математической записи условий задачи (составление системы уравнений,

полностью

отражающей

данный

физический

процесс)

-

представляет

основную трудность решения почти всех задач по физике. В результате такой

записи получается одно или несколько уравнений, в которых неизвестным

служит

искомая

величина,

и

физическая

задачам

почти

полностью

приводится к математической. Дальнейшее решение состоит в том, чтобы из

полученной системы уравнений путем алгебраических выкладок найти эту

величину выразив ее через исходные данные задачи.

Получив

расчетную

формулу,

необходимо

проанализировать

её:

выяснить, как меняется искомая величина при изменении других величин,

функцией которых она является. Такой анализ стимулирует физическое

мышление, расширяет представление о рассматриваемом явлении, выявляет

характерные особенности установленной зависимости. После этого можно

подставлять в расчетную формулу числа и делать окончательный расчет.

При

анализе

задач

и

составление

алгебраических

уравнений,

описывающих то или иное явление, особое внимание следует обратить на

векторный характер ряда величин, входящих в формулу физики. Для полного

определения этих величин необходимо учитывать не только их числовое

значение, но и направление.

Все задачи, независимо от способа задания исходных величин, следует

решать в общем виде. При такой форме решения остаются ясными следы

законов, используемых в процессе решения, а сами выкладки позволяют при

необходимости проверить любую часть решения и исключить возможные

ошибки.

Ознакомившись с условием задачи, никогда

не следует заострять

внимание на искомой величине и тем более пытаться сразу её найти.

Необходимо помнить, что ближайшая цель решения состоит в том, чтобы

свести задачу от физической к математической, записав её условие при

помощи формул.

Для этого нужно четко представить себе физические явления , о котором

говорится в условии задачи, установить, какие законы физики лежат в основе

данного явления, вспомнить математические выражения этих законов.

Чтобы хорошо понять условия задачи, необходимо сделать чертеж, где,

хотя бы условно, указать все величины, характеризующие данное явление.

Сделав чертеж, следует еще раз прочитать условие задачи и отметить,

какие из величин, указанных в чертеже, даны и какие требуется найти.

Далее, с помощью физических законов и формул необходимо установить

математическую связь между всеми величинами, введенными в решение при

символическом описании рассматриваемого явления. В результате получится

одно или несколько уравнений, включающих в себя как заданные, так и

неизвестные величины, физическая задача сведется к математической.

Прежде

чем

решать

составленную

систему

уравнений,

полезно

убедиться в том, что число неизвестных равно числу уравнений, иначе

система не будет иметь определенного решения.

Решение системы уравнений нужно начинать с исключения тех

неизвестных величин, которые не требуется находить по условию задачи, и

следить за тем, чтобы при каждом алгебраическом действии число

неизвестных уменьшалось.

Получив ответ в общем виде и проанализировать его, можно приступить

к числовым расчетам. Прежде всего для этого необходимо выбрать систему

единиц, в которой решено проводить вычисления, предпочтение отдается

Международной системе единиц (СИ).

Подставив числовые значения всех величин в расчетную формулу,

проводят действия с наименованиями, с тем чтобы убедиться, что результат

получается в единицах искомой величины в принятой системе.

Проводя арифметические расчеты, следует пользоваться правилами

приближенных вычислений, позволяющих во многих случаях сэкономить

время, не нанося никакого ущерба точности. В физике существует алгоритм

решения многих физических задач.

Примеры: «Алгоритм решения задач на второй закон Ньютона»

Задача: автобус массой 3 тонны двигаясь от остановки, ускоренно

проехал 400м. Сила тяги, развиваемая двигателем 5000 Н. Коэффициент

трения 0,05. Какую скорость приобретет автобус к концу разгона?

Прочитайте внимательно условие задачи.

Выясните, какое тело

движется. Под действием каких сил? Каков характер движения?

Запишите

краткое

условие

задачи.

Одновременно

выразите

все

величины в единицах СИ.

Сделайте чертеж. Изобразите оси координат, тело и все действующие на

тело силы.

Запишите уравнение второго закона Ньютона в векторном виде.

Запишите

основное

уравнение

динамики

для

проекций

на

оси

координат.

Найдите все величины, входящие в эти уравнения. Подставьте их в

уравнения.

Решите систему уравнений относительно неизвестной величины, т.е.

решите задачу в общем виде.

Найдите искомую величину.

Определите единицу искомой величины. Проверьте, подходит ли она по

смыслу.

Рассчитайте число.

Проанализируйте это число и запишите ответ.

Алгоритм решения задач по теме «Кинематика материальной точки»

Понять предложенную задачу (увидеть физическую модель»

Анализ (построить математическую модель явления)

Выбрать систему отсчета (это предполагает выбор тела отсчета, начала

системы координат, положительного направления осей, момента времени,

принимаемого за начальный).

Определить

вид

движения

вдоль

каждой

из

осей

и

написать

кинематические уравнения движения вдоль каждой оси уравнение для

координат и для скорости (если тел несколько, уравнения пишутся для

каждого тела).

Определить начальные условия, т.е. (координаты и проекции скоростей

в начальный момент времени), а также проекции ускорения на оси и

подставить эти величины в уравнения движения.

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).

Полученную

систему

уравнений

решить

относительно

искомой

величины, выразив при этом значения всех величин в СИ.

Решение проверить и оценить критически.

В физике существуют и качественные задачи.

Качественной задачей по физике называется такая задача, в которой ста-

вится для разрешения проблема, связанная с качественной стороной физиче-

ского явления, решаемая путем логических умозаключений, основанных на

законах физики, путем построения чертежа, выполнения эксперимента, но без

применения математических действий.

Следует отличать качественную задачу oт вопроса по проверке формаль-

ных знаний (например, что называется ампером, как формулируется закон

Ома). Цель последних — закрепить формальные знания учащихся; ответы на

эти вопросы в готовом виде имеются в учебнике, и ученик должен лишь

вспомнить их. В качественной задаче ставится такой вопрос, ответ на

который в готовом виде в учебнике не содержится.

Например:

если движущийся автомобиль резко затормозит, то его передок

опускается. Почему?

Ученик должен составить ответ на качественную задачу, синтезируя

данные условия задачи и свои знания по физике.

Решение

качественных

задач

способствует

осуществлению

дидактического принципа единства теории и практики в процессе обучения

физике. В частности, применение экспериментальных задач развивает умение

и навыки учащихся в обращении с физическими приборами, макетами,

установками

и

моделями.

Качественные

задачи

с

производственным

содержанием знакомят учащихся с техникой, расширяют их кругозор,

являются

одним

из

средств

подготовки

учащихся

к

практической

деятельности. Таким образом, решение качественных задач по физике

является одним из важных приемов политехнического обучения.

Использование качественных задач способствует более глубокому понима-

нию

физических

теорий,

формированию

правильных

физических

представлений,

следовательно,

предупреждает

формализм

в

знаниях

учащихся.

Решение

качественных

задач

вызывает

необходимость

анализировать и синтезировать явления, т. е. логически мыслить, приучает

учащихся к точной, лаконичной, литературно и технически грамотной речи.

В

процессе

решения

качественных

задач

прививаются

навык

наблюдательности и умение различать физические явления в природе,

быту, технике, а не только в физическом кабинете. Развиваются смекалка,

сообразительность, инициатива и творческая фантазия учащихся.

Чтобы решить качественную задачу, ученик должен уметь физически

мыслить:

понимать

и

излагать

сущность

состояний

тел

и

процессов,

происходящих

в

них,

вскрывать

взаимосвязь

явлений

(причинно-

следственные зависимости), уметь на основании законов физики предвидеть

ход явления. Итак, решение качественных задач дает возможность учителю

установить глубину теоретических знаний и понимание учащимся изучаемого

материала.

Методическая ценность качественных задач проявляется особенно при

изучении таких разделов курса физики, в которых нет физических формул и

явления рассматриваются лишь с качественной стороны (например, закон

инерции, электромагнетизм).

Рассмотрим

методику

решения

простых

качественных

задач

качественных вопросов. При решении любых задач по физике анализ и синтез

неразрывно связаны между собой. Поэтому можно говорить лишь о едином

аналитико-синтетическом методе решения физических (и, в частности,

качественных) задач.

Пример 1.

Одинаковы ли выталкивающие силы, действующие на один и тот же

деревянный брусок, плавающий сначала в воде, а потом в керосине?

Решение. Выталкивающая

сила,

действующая

на

погруженное

в

жидкость тело, равна весу вытесненной им жидкости. (Логическая посылка,

основанная на известном физическом законе.) Брусок в обеих жидкостях

плавает. (Логическая посылка, основанная на условии задачи.) Тело плавает,

если вес тела равен весу вытесненной им жидкости. (Логическая посылка,

основанная

на

известном

физическом

законе.)

Так

как

в

обеих

жидкостях один и тот же брусок плавает, то он вытеснит одинаковые по весу

количества жидкостей, следовательно, выталкивающие силы в них будут оди-

наковыми. (Вывод, полученный на основании имеющихся посылок.)

Итак,

ответ

на

качественный

вопрос

можно

было

получить,

синтезировав известный закон (об условии плавания тела) и условия задачи

(тело плавает в обеих жидкостях).

Пример 2.

Каким образом человек, стоящий обеими ногами на полу, может быстро

удвоить давление, производимое на опору?

Решение.

1.

Анализ. Давление,

производимое

стоящим

человеком,

прямо

пропорционально его весу и обратно пропорционально площади обеих ступ-

ней ног, соприкасающихся с полом. (Первая посылка.) Человек стоит на двух

ногах. (Вторая посылка.)

2. Синтез. Быстро удвоить давление на пол человек может, либо

увеличив свой вес вдвое (например, подняв штангу), либо уменьшив площадь

опоры вдвое (например, приподняв одну из ног и оставшись стоять на второй

ноге). Так как в условии задачи никакой груз не дан, то в качестве ответа

принимаем второй способ решения задачи.

Решение задач является неотъемлемой составной частью учебного

процесса потому, что позволяет формировать физические понятия, развивает

физическое мышление учеников, их навыки применения знаний на практике.

Список литературы:

1.

Ю.И.Дик, О.Ф.Кабардин, В.А.Орлов Физический практикум

для классов с углубленным изучением физики.

2.

В.А.Балаш Задачи по физике и методы их решения.

3.

Л.Б.Милявская Повторим физику.



В раздел образования