Программа курса «Методы решения задач по физике»
Курс рассчитан на учащихся 10–11 классов профильной школы и предполагаетсовершенствование подготовки школьников по освоению основных разделов физики.
Основные цели курса:
· развитие интереса к физике и решениюфизических задач;
· совершенствование полученных в основномкурсе знаний и умений;
· формирование представлений опостановке, классификации, приемах и методах решения школьных физических задач.
Программа элективного курса согласована с требованиями государственногообразовательного стандарта и содержанием основных программ курса физикипрофильной школы. Она ориентирует учителя на дальнейшее совершенствование ужеусвоенных учащимися знаний и умений. Для этого вся программа делится нанесколько разделов. Первый раздел знакомит школьников с минимальными сведениямио понятии «задача», дает представление о значении задач в жизни, науке,технике, знакомит с различными сторонами работы с задачами. В частности, онидолжны знать основные приемы составления задач, уметь классифицировать задачупо трем-четырем основаниям. В первом разделе при решении задач особое вниманиеуделяется последовательности действий, анализу физического явления,проговариванию вслух решения, анализу полученного ответа. Если в начале разделадля иллюстрации используются задачи из механики, молекулярной физики,электродинамики, то в дальнейшем решаются задачи из разделов курса физики 11класса. При повторении обобщаются, систематизируются как теоретическийматериал, так и приемы решения задач, принимаются во внимание цели повторения приподготовке к единому государственному экзамену. Особое внимание следует уделитьзадачам, связанным с профессиональными интересами школьников, а также задачаммежпредметного содержания. При работе с задачами следует обращать внимание намировоззренческие и методологические обобщения: потребности общества ипостановка задач, задачи из истории физики, значение математики для решениязадач, ознакомление с системным анализом физических явлений при решении задач идр.
При изучении первого раздела возможны различные формы занятий: рассказ ибеседа учителя, выступление учеников, подробное объяснение примеров решениязадач, коллективная постановка экспериментальных задач, индивидуальная иколлективная работа по составлению задач, конкурс на составление лучшей задачи,знакомство с различными задачниками и т.д. В результате школьники должны уметьклассифицировать предложенную задачу, составлять простейшие задачи,последовательно выполнять и проговаривать этапы решения задач среднейсложности.
При решении задач по механике, молекулярной физике, электродинамикеглавное внимание обращается на формирование умений решать задачи, на накоплениеопыта решения задач различной трудности. Развивается самая общая точка зренияна решение задачи как на описание того или иного физического явленияфизическими законами. Содержание тем подобрано так, чтобы формировать прирешении задач основные методы данной физической теории.
Содержание программных тем обычно состоит из трех компонентов.Во-первых, в ней определены задачи по содержательному признаку; во-вторых,выделены характерные задачи или задачи на отдельные приемы; в-третьих, даныуказания по организации определенной деятельности с задачами. Задачи учительподбирает исходя из конкретных возможностей учащихся. Рекомендуется, преждевсего, использовать задачники из предлагаемого списка литературы, а внеобходимых случаях школьные задачники. При этом следует подбирать задачитехнического и краеведческого содержания, занимательные и экспериментальные. Назанятиях применяются коллективные и индивидуальные формы работы: постановка,решение и обсуждение решения задач, подготовка к олимпиаде, подбор исоставление задач на тему и т.д. Предполагается также выполнение домашнихзаданий по решению задач. В итоге школьники могут выйти на теоретическийуровень решения задач: решение по определенному плану, владение основнымиприемами решения, осознание деятельности по решению задачи, самоконтроль исамооценка, моделирование физических явлений и т.д.
Что такое физическая задача. Состав физической задачи. Физическая теорияи решение задач. Значение задач в обучении и жизни.
Классификация физических задач по требованию, содержанию, способузадания и решения. Примеры задач всех видов.
Составление физических задач. Основные требования к составлению задач.Способы и техника составления задач. Примеры задач всех видов.
Общие требования при решении физических задач. Этапы решения физическойзадачи. Работа с текстом задачи. Анализ физического явления; формулировка идеи• решения (план решения). Выполнение плана решения задачи. Числовой расчет.Использование вычислительной техники для расчетов. Анализ решения и егозначение. Оформление решения.
Типичные недостатки при решении и оформлении решения физической задачи.Изучение примеров решения задач. Различные приемы и способы решения: алгоритмы,аналогии, геометрические приемы. Метод размерностей, графические решения и т.д.
Координатный метод решения задач по механике. Решение задач на основныезаконы динамики: Ньютона, законы для сил тяготения, упругости, трения,сопротивления. Решение задач на движение материальной точки, системы точек,твердого тела под действием нескольких сил.
Задачи на определение характеристик равновесия физических систем.
Задачи на принцип относительности: кинематические и динамические характеристикидвижения тела в разных инерциальных системах отсчета.
Подбор, составление и решение по интересам различных сюжетных задач:занимательных, экспериментальных с бытовым содержанием, с техническим икраеведческим содержанием, военно-техническим содержанием.
Экскурсии с целью отбора данных для составления задач.
Классификация задач по механике: решение задач средствами кинематики,динамики, с помощью законов, сохранения.
Задачи на закон сохранения импульса и реактивное движение. Задачи наопределение работы и мощности. Задачи на закон сохранения и превращениямеханической энергии.
Решение задач несколькими способами. Составление задач на заданныеобъекты или явления. Взаимопроверка решаемых задач. Знакомство с примерамирешения задач по механике республиканских и международных олимпиад.
Конструкторские задачи и задачи на проекты: модель акселерометра, модельмаятника Фуко, модель кронштейна, модель пушки с противооткатным устройством,проекты самодвижущихся тележек, проекты устройств для наблюдения невесомости,модель автоколебательной системы.
Качественные задачи на основные положения и основное уравнениемолекулярно-кинетической теории (МКТ). Задачи на описание поведения идеальногогаза: основное уравнение МКТ, определение скорости молекул, характеристикисостояния газа в изопроцессах.
Задачи на свойства паров: использование уравнения Менделеева – Клапейрона,характеристика критического состояния. Задачи на описание явленийповерхностного слоя; работа сил поверхностного натяжения, капиллярные явления,избыточное давление в мыльных пузырях. Задачи на определение характеристиквлажности воздуха.
Задачи на определение характеристик твердого тела: абсолютное иотносительное удлинение, тепловое расширение, запас прочности, сила упругости.
Качественные и количественные задачи. Устный диалог при решениикачественных задач. Графические и экспериментальные задачи, задачи бытовогосодержания.
Комбинированные задачи на первый закон термодинамики. Задачи на тепловыедвигатели.
Экскурсия с целью сбора данных для составления задач.
Конструкторские задачи и задачи на проекты: модель газового термометра;модель предохранительного клапана на определенное давление; проектыиспользования газовых процессов для подачи сигналов; модель тепловой машины;проекты практического определения радиуса тонких капилляров.
Характеристика решения задач раздела: общее и разное, примеры и приемырешения.
Задачи разных видов на описание электрического поля различнымисредствами: законами сохранения заряда и законом Кулона, силовыми линиями, напряженностью,разностью потенциалов, энергией. Решение задач на описание системконденсаторов.
Задачи разных видов на описание магнитного поля тока и его действия:магнитная индукция и магнитный поток, сила Ампера и сила Лоренца.
Решение качественных экспериментальных задач с использованиемэлектрометра, магнитного зонда и другого оборудования.
Задачи на различные приемы расчета сопротивления сложных электрическихцепей. Задачи разных видов «а описание электрических цепей постоянногоэлектрического тока с помощью закона Ома для замкнутой цепи, закона Джоуля – Ленца,законов последовательного и параллельного соединений. Ознакомление с правиламиКирхгофа при решении задач. Постановка и решение фронтальных экспериментальныхзадач на определение показаний приборов при изменении сопротивления тех илииных участков цепи, на определение сопротивлений участков цепи и т.д. Решениезадач на расчет участка цепи, имеющей ЭДС.
Задачи на описание постоянного электрического тока в электролитах,вакууме, газах, полупроводниках: характеристика носителей, характеристикаконкретных явлений и др. Качественные, экспериментальные, занимательные задачи,задачи с техническим содержанием, комбинированные задачи.
Конструкторские задачи на проекты: установка для нагревания жидкости назаданную температуру, модель автоматического устройства с электромагнитнымреле, проекты и модели освещения, выпрямитель и усилитель на полупроводниках,модели измерительных приборов, модели «черного ящика».
Задачи разных видов на описание явления электромагнитной индукции: законэлектромагнитной индукции, правило Ленца, индуктивность.
Задачи на переменный электрический ток: характеристики переменногоэлектрического тока, электрические машины, трансформатор.
Задачи на описание различных свойств электромагнитных волн: скорость,отражение, преломление, интерференция, дифракция, поляризация. Задачи погеометрической оптике: зеркала, оптические схемы. Классификация задач по СТО ипримеры их решения.
Задачи на определение оптической схемы, содержащейся в «черном ящике»:конструирование, приемы и примеры решения. Групповое и коллективное решениеэкспериментальных задач с использованием осциллографа, звукового генератора,трансформатора, комплекта приборов для изучения свойств электромагнитных волн,электроизмерительных приборов.
Экскурсия с целью сбора данных для составления задач.
Конструкторские задачи и задачи на проекты: плоский конденсатор заданнойемкости, генераторы различных колебаний, прибор для измерения освещенности,модель передачи электроэнергии и др.
Литература
1. Аганов А.В.и др. Физика вокруг нас: Качественные задачи по физике. М.: Дом педагогики,1998.
2. Бутырский Г.А.,Сауров Ю.А. Экспериментальные задачи по физике. 10–11 кл. М.:Просвещение, 1998.
3. Каменецкий С.Е.,Орехов В.П. Методика решения задач по физике в средней школе. М.:Просвещение, 1987.
4. Малинин А.Н. Теорияотносительности в задачах и упражнениях. М.: Просвещение, 1983.
5. Новодворская Е.М.,Дмитриев Э.М. Методика преподавания упражнений по физике во втузе.М.: Высшая школа, 1981.
6. Орлов В.А.,Никифоров Г.Г. Единый государственный экзамен. Контрольныеизмерительные материалы. Физика. М.: Просвещение, 2004.
7. Орлов В.А.,Никифоров Г.Г. Единый государственный экзамен: Методическиерекомендации. Физика. М.: Просвещение, 2004.
8. Орлов В.А.,Ханнанов Н.К., Никифоров Г.Г. Учебно-тренировочные материалы дляподготовки к единому государственному экзамену. Физика. М.: Интеллект-Центр,2004.
9. Тульнинский М.Е. Качественныезадачи по физике. М.: Просвещение, 1972.
10. Тульнинский М.Е. Занимательныезадачи-парадоксы и софизмы по физике. М.: Просвещение, 1971.