Использование алгоритмов при решении задач по физике

Использование алгоритмов при решении задач по физике

Выступление на районном семинаре учителей физики
Выступление подготовил учитель физики МБОУ «Александровская школа» Трубачев В И
"Знать физику – означает уметь решать задачи". Э. Ферми.

Умение решать задачи на применение изученных в теории законов, является одним из требований государственного стандарта к уровню подготовки обучающихся по физике. Решение задач является универсальным инструментом для контроля за качеством усвоения учащимися теоретического материала. Вместе с тем решение задач выделяется учащимися как один из самых трудных видов деятельности на уроке.
Физические расчетные задачи можно разделить на следующие виды:
задачи на умение найти необходимую формулу и подставив в нее данные получить ответ.
Задачи на умение не только найти необходимую формулу, но и выразить из нее требуемую величину.
Задачи в которых требуется боле глубокое осмысление.

Анализ работ учащихся показал, что основная масса ошибок при решении задач первых двух видов связана с формулами: либо с неправильным их написанием, либо с неправильным выбором, либо с неумением выразить необходимую величину. Дети не умеют выстраивать цепочку рассуждений, которая позволила бы им правильно оценить описанную в условии задачи ситуацию, определить физическое явление, законы, описывающие его и, соответственно, правильно выбрать формулы, связывающие те физические величины, которые представлены в условии.
Наблюдения за работой учащихся во время уроков, свидетельствуют о более эффективных результатах при наличии плана действий.
Все это приводит к необходимости использовать в формировании у учащихся умения решать задачи алгоритм.
В некоторых изданиях методической литературы есть готовые алгоритмы решения задач, но каждый учитель должен переработать их с учетом индивидуальных особенностей развития учащихся.

Каким должен быть алгоритм?
- лаконичным;
- по возможности относительно элементарным;
- обладать такой степенью полноты, чтобы на его основе можно было решать достаточно широкий, законченный класс задач;
- выражать самые существенные операции, необходимые для решения данного класса задач, выражать основные черты метода решения этих задач, оставляя возможности для самостоятельной мыслительной работы учащихся

В чём польза алгоритма? (Слайд 2)
Условно весь процесс общего решения количественной задачи можно разделить на четыре основные части:
чтение и анализ условия;
краткая запись условия и перевод единиц измерения в систему СИ;
решение задачи в общем виде;
вычисление искомой величины подстановкой численных значений в рабочую формулу.
Эти части дают общее направление хода решения задачи, но есть свои особенности, которые отличают решение задач по одной теме от решения по другой. Необходимы алгоритмы, привязанные к конкретному типу задач, облегчающие процесс освоения учащимися способов их решения, которые позволяют, независимо от индивидуальных особенностей, всем ученикам успешно решать стандартные физические задачи.
В этом случае приходится использовать алгоритмы составленные для конкретных тем, для конкретных типов задач.
Приведу примеры алгоритмов по некоторым темам.

Алгоритм решения задач по кинематике (Слайд 4)
Необходимо выбрать систему отсчёта с указанием начала отсчёта времени и обозначить на схематическом чертеже все кинематические характеристики движения (перемещение, скорость, ускорение).
Записать кинематические законы движения для каждого из движущихся тел в векторной форме.
Спроецировать векторные величины на оси х и у и проверить, является ли полученная система уравнений полной.
Используя кинематические связи, геометрические соотношения и специальные условия, данные в задаче, составить недостающие уравнения.
Решить полученную систему уравнений относительно неизвестных.
вычислить искомые величины.
Проанализировать результат и проверить его размерность.

Алгоритм решения задач по динамике (Слайд 5)
сделать схематический чертёж, указав все силы действующие на тело.
Записать второй закон Ньютона в векторной форме.
Спроецировать векторные величины на оси х и у (начало координат выбрать в центре движущегося тела, ось х направить по ускорению, ось у - по реакции опоры).
Если полученная система уравнений не является полной, составить недостающие уравнения, используя формулы кинематики.
Решить полученную систему уравнений относительно неизвестных в общем виде и проверить размерность искомой величины.
Сделать числовой расчёт.

Алгоритм решения задач на закон сохранения импульса. (Слайд 6)
Изобразить на чертеже векторы импульсов (скоростей) тел системы непосредственно до и после взаимодействия.
Записать закон сохранения импульса в векторной форме.
Спроецировать векторные величины на оси х и у.
Решить полученную систему скалярных уравнений относительно неизвестных в общем виде.
Проверить размерность и сделать числовой расчёт.

Пример задачи (Слайд 7)
Алгоритм решения задач на вычисление работы (Слайд 8)
Выяснить, работу какой силы требуется определить в задаче, и записать исходную формулу А = F s соs
·
Сделать схематический чертёж и определить угол между силой и перемещением.
Если сила неизвестна, её следует найти из 2 закона Ньютона.
Определить величину модуля перемещения по формулам кинематики.
Подставить значения модулей силы и перемещения в формулу работы и, проверив размерность, сделать числовой расчёт.
Алгоритм решения задач на закон сохранения и превращения энергии. (Слайд 9)
Сделать схематический чертёж. Обозначить на нём энергетические состояния системы.
Проверить систему на замкнутость. Если система тел замкнута, решение проводится по закону сохранения механической энергии.
Если система тел не замкнута, то изменение механической энергии равно работе внешних сил.
Задать энергетические состояния и проанализировать энергии в них.
Подставить полученные значения энергий и работы в формулу закона сохранения энергии.
При необходимости использовать кинематические формулы и формулы сил.
Выразить необходимую величину и сделать числовой расчёт.
Алгоритм решения задач на статику твёрдых тел, жидкостей и газов. (Слайд 11)
Изобразить на чертеже все силы, действующие на тело, находящееся в положении равновесия.
Записать условия равновесия.
Спроецировать векторные величины на оси х и у .
Если для решения задачи первого условия недостаточно, записать уравнение моментов относительно любой точки тела.
Решить систему уравнений относительно неизвестных, проверить размерность и сделать числовой расчёт.
Если ось вращения закреплена, для решения задачи достаточно второго условия; если тело не имеет оси вращения – первого.
Аналогично решаются задачи по статике жидкостей и газов, однако в этом случае надо учитывать закон Паскаля, не сжимаемость жидкости и выталкивающую силу, действующую на тело со стороны жидкости или газа
Алгоритм решения качественных задач на газовые законы (Слайд 12)
Изучить зависимость между величинами P, V и T
Назвать изопроцессы
Во всех процессах, кроме изотермического, связь между величинами осуществляется прямо пропорционально, а для изотермического - обратно пропорционально
Сделать запись зависимости для каждой линии графика.
Расположить координатные оси таким образом, чтобы оси давлений и температур были параллельны друг другу.
Построить графики процессов с учетом зависимостей

Пример решения графической задачи


Научить учащихся решать задачи важно ещё и потому, что итоговое испытание в виде ЕГЭ, тоже в основном (части А и В) представляет решение стандартных задач.













15