Тема: Методикапреподавании физики. Задачи по физике
Выполнил:
Падалаев НазарбекТагирович
Руководитель:
Ажиев Магомед Вахаевич
Содержание
Введение
1. Виды задач и способы их решения
2. Аналитико-синтетический метод врешении физических задач
3. Методика решения качественных задач
4. Методика решения количественных задач
5. Способы записи условия и решениязадач
6. Методика решения экспериментальных задач
Литература
Введение
Решениезадач по физике в 7-8 классах -необходимый элемент учебной работы. Задачи даютматериал для упражнений, требующих применения физических закономерностей кявлениям, протекающим в тех или иных конкретных условиях. Поэтому они имеютбольшое значение для конкретизации знаний учащихся, для привития или умениявидеть различные конкретные проявления общих законов. Без такой конкретизациизнания остаются книжными, не имеющими практической ценности. Решение задачспособствует более глубокому и прочному условию физических законов, развитиюлогического мышления, сообразительности, инициативы, воли к настойчивости вдостижения поставленной цели, вызывает интерес к физике, помогает навыковсамостоятельной работы и служит незаменимым средством для развитиясамостоятельности суждения. Решение задач — это один из методов познаниявзаимосвязи законов природы.
Решениезадач на уроке иногда позволяет в вести новые понятия и формулы, выяснитьизучаемые закономерности, подойти к изложению нового материала.
Впроцессе решения задач ученики непосредственно сталкиваются с необходимостьюприменить полученные знания по физике в жизни, глубже осознают связь теории спрактикой.
Решениезадач — одно из важных средств повторения, закрепления и проверки знанийучащихся.
1.Виды задач и способы их решения
Задачипо физике разнообразны по содержанию, и по дидактическим целям. Их можноклассифицировать по различным признакам.
Поспособу выражения условия физические задачи делятся на четыре основных вида: текстовые,экспериментальные, графические и задачи рисунки.
Каждыйиз них, в свою очередь, разделяется на количественные (или расчетные) икачественные (или задачи вопросы). В то же время основные виды задач можноразделить по степени трудности на легкие и трудные, тренировочные и творческиезадачи и другие типы.
Вучебном процессе по физике наиболее часто используют текстовые задачи, вкоторых условие выражено словесно, текстуально, причем в условии есть всенеобходимые данные, кроме физических постоянных. По способам решения ихразделяют задачи — вопросы, и расчетные (количественные).
Прирешении задач-вопросов требуется (безвыполнения расчетов) объяснить, что то или иное физическое явление илипредсказать, как оно будет протекать в определенных условиях.
Какправило, в содержании таких задач отсутствуют числовые данные.
Отсутствиевычислений при решении задач-вопросов позволяет сосредоточить внимание учащихсяна физической сущности. Необходимость обоснования ответов на поставленныевопросы приучает школьников рассуждать, помогает глубже осознать сущностьфизических законов. Решение задач-вопросов выполняют, как правило устно, заисключении тех случаев, когда задача содержит графический материал. Ответымогут быть выражены и рисунками.
Кзадачам-вопросам тесно примыкают задачи — рисунки. В них требуется устно датьответы на вопрос или изобразить новый рисунок, являющийся ответом на рисунокзадачи. Решение таких задач способствует воспитанию у учащихся внимания, наблюдательностии развитию графической грамотности.
Количественныезадачи — это задачи, в которых ответ на поставленный вопросне может быть получен без вычислений. При решении таких задач качественныйанализ так же необходим, но его дополняют еще и количественным анализом сподсчетом тех или иных числовых характеристик процесса.
Количественныезадачи разделяют по трудности на простые и сложные.
Подпростыми задачами понимают задачи, требующие несложного анализа, и простыхвычислений, обычно в одно — две действие. Для решения количественных задач могутбыть применены разные способы: алгебраический, геометрический, графический.
Алгебраическийспособ решения задач заключается в применении формул и уравнений. Пригеометрическом способе используют теоремы геометрии, а при графическом — графики.
Вособый тип выделяют задачи межпредметного содержания отражающие связь физики сдругими учебными дисциплинами. В задачах с историческим содержанием обычноиспользуют факты из истории открытия законов физики или каких-либо изобретении.Они имеют большое познавательное воспитательное значение.
Экспериментв задачах используют по разному. В одних случаях из опыта, проводимогона демонстрационном столе, или из опытов, выполняемых учащимися самостоятельно,находят данные необходимые для решения задачи. В других случаях задача можетбыть решена на основе данных, указанных в условиях задачи.
Опытв таких случаях используют для иллюстрации явлений и процессов, описанных взадаче, или для проверки правильности решения. Но если эксперимент применяетсятолько для проверки решения, задачу неправомерно называть экспериментальной. Существеннымпризнаком экспериментальных задач является то, что при их решении и данныеберутся из опыта.
Впроцессе решения экспериментальных задач у учащихся развиваетсянаблюдательность, совершенствуются навыки обращения с приборами. При этомшкольники глубже познают сущность физических явлений и законов.
Вграфических задачах в процессе решения используют графики. По роли графиков врешении задач различают такие, ответ на который может быть получен на основеанализа уже имеющего графика, и в которых требуется графически выразитьфункциональную зависимость между величинами.
Решениеграфических задач способствует уяснению функциональной зависимости междувеличинами, привитию навыков работы с графиком. В этом их познавательное иполитехническое знание.
Физическиезадачи, в условии которых не хватает данных для их решения называют задачами снеполными данными. Недостающие данные для таких задач находят в справочниках, таблицахи в других источниках. С такими задачами учащиеся будут часто встречаться вжизни, поэтому решение в школе подобных задач очень ценно. Для того, чтобыпроявить учащимся интерес к решению задач необходимо их умело подбирать.Содержание задач должно быть понятным и интересным, кратко и четкосформулированным. Математические операции в задаче не должны затушевывать еефизический смысл, необходимо избегать искусственности и устаревших числовыхданных в условиях задач. Начинать решение задач по темам нужно с простейших, вкоторых внимание учащихся сосредотачивается на закономерности, изучаемой вданной теме, или на уточнении признаков нового понятия, установлении его связис другими понятиями. Затем постепенно следует переходить к более труднымзадачам.
2.Аналитико-синтетический метод в решении физических задач
Аналитико-синтетическийметод — основной метод решения задач по физике в средней школе во всех классах.Удачное применение его в учебном процессе позволяет вести учащихся по правильномупути отыскания решения задачи, и способствует развитию их логического мышления.
Вметодических пособиях по физике довольно часто анализ, и синтез рассматриваюткак два самостоятельных метода. При решении физических задач используют анализи синтез, взятые в совокупности, т.е. практически применяют аналитико-синтетическийметод. При этом методе решения путем анализа, начиная с вопроса задачи, выясняют,что надо знать для ее решения, и, постепенно расчленяя сложную задачу на рядпростых, доходят до известных величин, данных в условии. Затем с помощью синтезарассуждения проводят в обратном порядке: используя известные величины, иподбирая необходимые соотношения, производят ряд действий, в результате которыхнаходят неизвестное. Поясним это на примере следующей задачи: «Найдитедавление на почву гусеничного трактора массой 10 т, если длина опорной частигусеницы 2 м, а ширина 50 см».
Анализ:Чтобы определить давление трактора на почву, надо знать действующую на негосилу тяжести, и площадь опоры. Сила тяжести в задаче не дана, площадь опоры неуказана. Для определения общей площади опоры, т.е. площади опорной части двухгусениц, надо узнать площадь опоры одной гусеницы и умножить ее на два. Площадьодной части одной гусеницы можно определить, так как известны ее ширина идлина. Силу тяжести, действующую на трактор, можно найти по известной егомассе.
Синтез:Рассуждение ведут в обратном порядке, в его ходе составляют план решения ипроизводят необходимые вычисления. Последовательность рассуждения примерноследующая. Зная ширину длину опорной части гусеницы, можно определить опорнуюплощадь одной гусеницы. Для этого надо длину на ширину. Зная опорную площадьодной гусеницы, можно определить общую площадь опоры трактора. Для этого надонайденную площадь, т.е. площадь опорной части одной гусеницы, умножить на два. Знаямассу трактора, находят силу тяжести, действующую на него. По силе тяжести иплощади опоры можно определить давление трактора на почву. Для этого силутяжести надо разделить на площадь опоры.
3.Методика решения качественных задач
Какуже было сказано выше, задачи-вопросы решают устно. Чтобы воспитать у учащихсянавык сознательного подхода к решению качественных задач, нужна определеннаясистема работы с ними учителя и продуманная методика обучения. Немалое значениеимеет правильный подбор задач. Наиболее доступны на первых порах задачи, вкоторых предлагается дать объяснение явлением природы, или фактам, известнымучащимся из личного опыта. В них учащиеся увидят связь с жизнью.
Вцелях расширения политехнического кругозора учащихся нужно уже 5 класса вводитьс условия задач новые для учащихся сведения, включая технические. Важноучитывать при подборе задач характер производственного окружения школы иместные условия.
Решениекачественных задач включает три этапа: чтение условия, анализ задачи и решение.
Прианализе содержание задачи используют прежде всего общие закономерности, известныеучащимся по данной теме. После этого выясняют, как конкретно должно бытьобъяснено то явление, которое описано в задаче. Ответ к задаче получают какзавершение проведенного анализа.
Вкачественных задачах анализ условия тесно сливается с получением нужногообоснованного ответа.
Пример:
Реактивныйдвигатель совершает работу при перемещении ракеты. В следствии этого энергияракета возрастает.
ПустьЕ1 — механическая энергия ракеты в начальный момент времени;
А- работа, совершенная двигателем за некоторый промежуток времени;
Е2 — механическая энергия ракеты конечный момент времени.
Тогдаможно утверждать, что изменение механической энергии тела равно работе внешнейсилы.
Е2 — Е1 = А,
или
Е2= Е1 + А.
Вданном примере работа, совершенная двигателем, положительная. Поэтому энергияракеты возрастала.
4.Методика решения количественных задач
Решениесложных количественных задач на уроке складывается обычно из следующихэлементов: чтения условия задачи, краткой записи условия и его повторения,выполнения рисунка, схемы или чертежа, анализа физического содержания задачи ивыявления путей (способов) ее решения, составления плана решения и выполнениярешения в общем виде, прикидки и вычисления, анализа результата и проверкирешения.
Чтениеи запись условия задачи.
Текстзадачи следует учителю читать неторопливо, четко. Затем кратко записать условиеи сделать чертеж или схему. Условие нужно еще раз повторить.
Анализусловия.
Приразборе задачи прежде всего обращают внимание на физическую сущность ее, навыяснения физических процессов, и законов, рассматриваемых в данной задаче, зависимостеймежду физическими величинами.
Нужнотерпеливо, шаг за шагом приучать учащихся, начиная с седьмого класса, проводитьанализ задачи для отыскания правильного пути решения, так как это способствуетразвитию логического мышления, учеников, и воспитывает сознательный подход крешению задач.
Разборзадачи на уроке часто проводят коллективно в виде беседы учителя с учащимися,входе которого учитель в результате обсуждения логически связанных м/у собойвопросов постепенно подводит учащихся к наиболее рациональному способу решениязадач. Иногда полезно разобрать несколько вариантов решения одной и той жезадачи, сопоставить их, и выбрать наиболее рациональный. Нужно систематическиприучать учащихся самостоятельно анализировать задачи, требуя от них вполнесознательного и обоснованного рассуждения.
Решениезадачи.
Послеразбора условия задачи переходят к ее решению. Решение задачи необходимосопровождать краткими пояснениями.
Ответзадачи рекомендуется выделить, например подчеркнуть его. Все это приучатьшкольников к четкости и аккуратности в работе.
Проверкаи оценка ответов.
Полученныйответ задачи необходимо проверить. Прежде всего нужно обратить вниманиеучащихся на реальность ответа. В некоторых случаях при решении задачи ученикиполучают результаты, явно не соответствующие условию задачи, а иногдапротиворечащие здравому смыслу. Происходит это от того, что в процессевычислений они теряют связь с конкретным условием задачи.
Необходимонаучит школьников оценивать порядок ответа не только с математической, но и сфизической точки зрения, чтобы ученики сразу видели абсурдность таких,например, ответов: кпд какого либо механизма больше ста процентов, температураводы при обычных условиях меньше 0 /> или больше 100/>, плотностьжелеза 78 р/см3.
Ученикидолжны усвоить, что правильность решения задачи можно проверить, решив еедругим способом и сопоставить результаты этих решений, а также выполнивоперации с наименованиями единиц физических величин и сравнив ответ с темнаименованием, которое должно получиться в задаче. Чтобы проверить правильностьнайденного решения в общем виде над в формулу, выражающую решение, вместобуквенных обозначений величин подставить наименования единиц физических величини произвести с ними те же операции, которые выполнялись бы с вычислениями. Пусть,например, мы нашли формулу для определения осадки «корабля, банки». Дляпроверки решения вместо букв подставляем единицы физических величин. Врезультате получаем (М) (метр), т.е. наименование единицы длины, что исоответствует условию задачи.
Пример:
Задача.С высоты h=2м над землей соскоростью v0=4м/сбросают шар в горизонтальном направлении. Определить время падения шара наземлю: дальность полета, скорость тела через 0,2 секунд после начала движения.
Дано:v0=4 м/с, h = 2 м, t=0,2 с, q = 9,8 м/с, t-?, l — ?
Решение:Движение шара сложное: по горизонтали – равномерное, по вертикали – свободноепадение. Воспользуемся принципом не зависимости движений. Найдем время, котороетело падало бы отвесно с высоты h =2 м.
Присвободном падении: =>=0,63 с. Поскольку движение по горизонтали, в котором участвует шар, и повертикали не зависимы, в то время падения шара окажется таким же:
Завремя падения шар, двигаясь равномерно по горизонтали, пролетит:
Smax=v*t=2.5м
Принципнезависимости движений позволит выполнить и третье задание – определитьзначение скорости шара через 02 с. Если бы тело двигаясь только вдоль оси ОХ,то его скорость осталось бы неизменной, равной vх=4м/с.Еслибы тело лишь падало отвесно, то за время 0,2 с оно, согласно формуле свободногопадения, набрало бы скорость:
vу=qt=9/8м/с20,2с=2м/с.
Результирующаяже скорость шара находится по правилу сложения векторов.
Применивтеорему Пифагора получаем:
/>
5.Способы записи условия и решения задач
Можноприменять различные формы записи условия задачи, но любая из них должнаудовлетворять основным требованиям краткости и ясности.
Вотношении записи решения задач по физике учителя предъявляют к учащимсяразличные требования. Одни, например, требуют проводить запись решения спланом, другие с кратким пояснением, а третьи ограничиваются тольковычислениями.
Пояснимсказанные на конкретных примерах задач, для 7-8 классов.
Задача1
Прямоугольныйбассейн площадью 250 м2и глубиной 4 м наполнен морской водой. Каково давление воды на его дно?
Дано:S = 250 м2, h= 4 м, /> = 1030 кг/м3,F —? P- ?
Решение:Сила, с которой вода давит на дно сосуда, равна силе тяжести, действующей наводу;
F= Fт;
Fт= qm;
m= PV; V= Sh = 250 м2* 4 м = 1000 м3;
m= 1030 кг/м3 * 1000 м3 = 1030000 кг.
F= Fт = 9,8 Н/кг * 1030000 кг =10000000 H =107H
ДавлениеР = F/S= 10000000/150 м2 = 40000 Н/м2 = 4*104 Па.
Ответ:P = 4 * 104 Па.
Задача2
Опорныебашмаки шагающие экскаватора представляют собой две пустотелые банки длиной 16см, и шириной 2,5 м каждая. Определите экскаватора на почву, если масса егосоставляет 1150 кг.
Дано: />, />, />, />
Решение:
1. />
2. />
3. />
4. /> />.
Ответ: />.
Задача 3
Сколько сухих дров надосжечь в кормозапарнике, чтобы нагреть воду массой 100 кг от 10̊C до кипения? КПД кормозапарнике 15/>.
Дано: />, />, />, />
Решение:
1. Количество теплоты,необходимое для нагревания воды:
/>
2. Количество теплоты,выделяемое при сгорании дров:
n=0,15* Q=ggp * mgp
3. Запишем формулу для nи из полученного уравнения найдем
/>:/>
/>
Отсюда
/>.
Вычисления:
/>
Ответ: />
Ответ задачи реален,опыт подсказывает, что примерно такую массу дров надо сжечь для нагревания водынужной нам массы. Заметим ещё, что задачи, в которых задан КПД, лучше всегоначинать решать с записи формулы КПД:
/>
/>
/>
Откуда
/>
Задача 4
К батареи, дающейнапряжение 24В, подсоединены последовательно две лампы по 15 Ом и электрическийзвонок. Сила тока в цепи равна 0,3 А. Определите сопротивление звонка.
Дано: V=24,В n=2, R=15Ом, I=0,3 А, />
Решение:
1-й способ:
1. />, т.к.соединение приемников последовательное.
2. /> (закон Ома) (/>)
3. />
Вычисление: />
2-й способ:
1. /> (закон Ома)
2. />, т.к.соединение проводников последовательное
3. />
Вычисление:/>
Ответ: />.
6. Методика решенияэкспериментальных задач
Методы решенияэкспериментальных задач в значительной мере зависит от роли эксперимента в ихрешении. В других типах экспериментальных задач ярко выступает их специфика, ипоэтому методика решения, и оформления имеет свои особенности.
Решение и оформлениеэкспериментальной задачи расчетного характера складывается из следующихэлементов: постановка задачи, анализ условия, измерения, расчет, опытнаяпроверка ответа.
Постановка задачи.На столе имеется прям-я жестяная банка, весы, гири, масштабная линейка, сосуд сводой, песок. Для обеспечения вершинного положения банки при плавании еенемного погружают песком. Определите глубину осадки банки при ее погружении вводу.
В данном случаи условиезадачи можно выразить рисунком с подписью вопроса под ним. Затем переходят канализу, выясняют, какие изменения необходимо выполнить для решения задачи.
Анализ.Ванна будет погружаться в воду до тех пор, пока сила тяжести, действующая нанее вместе с песком, не уравновесится вытаннивающей силой воды, действующей набанку снизу. В этом случаи />. Но т.к.Архимедова сила /> равна весу вытесненнойтелом жидкости, то />, где Vв– объем погруженной части банки, /> - плотностьводы.
Объем погруженной частиравен произведению площади основания (S)на глубину погружения в воду (h).Следовательно,
FA=qPв hS
Откуда
/> (1).
Из формулы (1) видно,что для решения задачи надо знать вес банки с песком, плотность воды и площадьоснования банки.
Измерения.Измеряют вес F банки с песком спомощью динамометра.
Измеряют дину lи ширину a основания. Определяютплощадь основания S=la.
Плотность воды />.
Опытная проверка. Навертикальной банке цветной линией отмечают глубину погружения, найденную изопыта и последующих расчетов, и ставят банку в сосуд с водой. Опыт показывает,что глубина погружения совпадает с найденным значением.
В связи с решениемзадачи принцип определения осадки корабля.
В экспериментальныхкачественных задачах опыт ставят в тот момент, когда в нем возникаетнеобходимость.
Некоторыеэкспериментальные задачи могут быть поставлены фронтально. Примеры таких задач:«Давление воды на дно стакана, пользуясь линейкой» (VIIкласс), «Определите мощность тока, потребляемого электролампой». Вэтом случае они выполняют роль фронтальных опытов.
Литература
1. Антипин И.Р. Экспериментальные задачипо физике в 6-7 классах. -М: Просвещение 1974.
2. Володарский В.Е., Янцев В.Н. Задачи ивопросы по Физике межпредметного содержания.
3. Калинецкий С.Е., Орехов В.П. Методикарешения задач по физике в средней школе. — М: Просвещение, 1987.
4. Тульгинский М.Е. Качественные задачипо физике в 6-7 классах. — М: Просвещение, 1976.