Рекомендации по решению задач по физике для учащихся

Государственное бюджетное образовательное учреждение начального профессионального образования

«Профессиональный лицей № 12 г.Перми»

Тем, кто хочет научиться решать задачи по физике

                              

                              «Человек знает физику, если он умеет решать задачи»

                                                                      Энрике Ферми

Задача этой работы проста – научить учащихся решать осмысленно предлагаемые задачи в курсе физики, помочь преодолеть трудности, чтобы  этот предмет стал одним из интересных и любимых. 

       Ньютон писал, что примеры при обучении полезнее правил. В справедливости этих слов убеждается каждый, кому приходится учить или учиться. Поэтому самый эффективный способ научить решать задачи — это просто показывать, как они решаются, а самый эффективный способ научиться решать задачи — это просто их решать!

Но что делать, если «просто решать» не получается? В таком случае советуем начать с изучения технологии решений задач и разобраться на примерах, «как это делается». И пусть вас не смущает, что вы изучаете готовые решения, а не решаете сами: «аппетит придет во время еды», и вам захочется попробовать свои силы. А желание решать задачи — это главное условие для их решения! В первую очередь предлагаю Вам ознакомиться с общими требованиями по оформлению решения задач и алгоритмами решения задач по различным темам курса физики.

 

 

 

 

 

 

Составитель:

преподаватель физики ГБОУ НПО ПЛ №12 Ярусова Татьяна Викторовна

                                         

                                                      Технология решения задач

     Первое -  важно  помнить, что вся история физики, да и вообще естественных наук,  построена на ошибках, что ошибка сужает зону поиска правильного решения.

Второе – необходимо потратить время на то, чтобы разобраться в том, что означает – решить задачу, каковы принципы и механизмы решения задач, какие знания нужны, какие приемы существуют. Здесь мы разбираемся по пунктам:

Знание теории. Часто Вы говорите: « Когда, я не понимаю чего-то в теории, я не могу решать задачу, или у меня остается чувство неудовлетворенности, поэтому я не люблю решать задачи».  Объясняю, что  некоторые вещи в физике, вообще в науке,  могут  показаться  ученику  странными,  парадоксальными.          А именно:   «Любая наука знает, и будет знать меньше, чем она не знает. Никто на Земле не знает что такое гравитационное поле, что такое электрический заряд, механизм превращения магнитного поля в электрическое, и наоборот. Однако нам не мешает это незнание, описывать некоторые физические процессы. Мы можем не знать всю физиологию дыхание, но это незнание не мешает нам дышать. Часто результат опыта мы можем зафиксировать, измерить, подвергнуть математическому анализу, предвосхитить на его основе результаты новых опытов, но также часто мы не можем понять сущность происходящих в этом опыте процессов. Невозможно создать, например, высокотехнологичный самолет-перехватчик МИГ-31 в теории, и сразу, без огромного числа испытаний каждого узла, изменений в результате каждого испытания, запустить в серию. Физика создает теоретические модели, не всегда отвечающие сущности явления, а лишь, до поры, удовлетворяющие опыту. Однако если мы пытаемся, несмотря на это решать задачи, продолжаем ставить физические эксперименты, мы лучше начинаем понимать теорию, т.е. строить теоретические модели». Ясное понимание этого парадокса способствует тому, чтобы, не заостряя внимания на некоторые неясности в теории, не мешали нам  осваивать технологию решения задач. 

Такое отношение к задаче по физике, часто выручает, когда вопрос сформулирован не достаточно математически четко. Например: найдите объемный расход воды. Если на основе данных, используя известные законы, их математические формулировки, мы решаем задачу, мы обязательно придем к уравнению, в котором окажется две неизвестные величины: V, t. Остается сообразить, что речь идет о расходуемом объеме воды за единицу времени, что математически записывается «V/t - ?», если мы помним правило – «что-то в единицу чего-то».

Все выше сказанное можно дать в виде двух кратких формул:

·        «не знаешь, в какую сторону сделать шаг – сделай его в любую сторону» (правило восточных единоборств);

·        «думать – значит действовать».

Что значит решить задачу. В практическом смысле, если речь идет о количественной (а не качественной) задаче – необходимо неизвестную величину выразить через известные, или получить зависимость (функцию) одной величины от другой, либо отношение величин, по данному условию задачи.

Прежде чем, записать  алгоритм (очередность конкретных действий), общий для всех задач, и частные – по конкретным разделам физики, необходимо усвоить  два основных принципа, на которых основано решение любой задачи:

·        решить задачу означает – понять условие, понять условие – увидеть процесс;

·        «задача решается глазами» - задача решается через визуальное восприятие процесса, записи и оформление задачи.

Оба принципа взаимосвязаны и сводятся к тому, чтобы все события в задаче были смоделированы как можно детальнее

·        в воображении («мультик», анимация), может быть, это один из самых сложных навыков, который необходимо осваивать ученику. Выше, уже говорилось об этом. В помощь воображению предлагается

·        рисунок, и очень важно – технический рисунок.

Рисунок помогает удержать в воображении некоторые детали, ускользающие из картины воображения. Он может быть и черновой. Но всегда должно выполняться условие: не отягощать рисунок лишними деталями. Например, если сказано, что тело плавает в стакане с водой, совсем не надо изображать стакан, а только границу раздела сред и тело в виде прямоугольника, причем такого размера чтобы на нем можно было отметить объемы надводной, подводной части и общий  (v₁,v₂,v₀), и действующие на тело силы.

Основное требование к техническому рисунку – достаточно точное изображение прямых линий, дуг окружностей, углов без линейки, циркуля, транспортира.

Также стоит отметить некоторые важные моменты при работе с рисунком:

·        рисунок должен быть достаточно «просторным», иначе, будучи перегружен деталями и обозначениями станет трудным для прочтения. И снова действует принцип: «задача решается глазами»;

·        рисунок должен быть максимально адекватен условию задачи. Например, соблюдение углов и пропорций (разумеется, не во всех случаях);

·        очень удобно, при решении задачи в общем виде, использовать стандартные углы -30⁰ и 60⁰, тогда возникающие при дополнительных построениях подобные углы легко будут читаться, что не требует дополнительных доказательств равенства углов;

·        если в задаче указан квадрат или углы 45⁰ стоит особенно тщательно отразить их на рисунке, что во многих случаях, также освободит от дополнительных выкладок и доказательств.

Вообще же если серьезно относиться, и понимать важность качества рисунка многие правила будут напрашиваться по логике и по целесообразности. Например, как наиболее точно построить равносторонний треугольник.

Качество записи при оформлении задачи. Процесс решения задачи представляет собой создание, обработку и обмен информацией заключенной в следующих объектах:

·        условие в задачнике;

·        условие в тетради («Дано: »);

·        рисунок (диаграмма, график);

·        алгебраические выкладки.

Поэтому, чем более точно, лаконично и удобно для восприятия записана эта информация в данных объектах, тем проще осуществляется поиск решения, само решение задачи. Рассмотрим некоторые особенности, и приемы в этой части:

·        при переносе информации из задачника в тетрадь, следует читать неявно заданные величины и отмечать их, как на рисунке, или диаграмме, так и в «Дано». Например, скорость в максимальной точке подъема вертикально брошенного вверх тела равна нулю, а ускорение равно ускорению свободного падения. Если не удается выявить сразу такие данные, желательно иметь в запасе место для их записи, при обнаружении. Поэтому, удобно записывать искомые величины сразу под «Дано», а все известные данные или неявно заданные - ниже, таким образом, всегда остается место для добавления обнаруженных величин или величин взятых из справочного источника;

·        целесообразно данные записывать сразу в системе «СИ», а не дублировать их отдельной колонкой. Это экономит время и уменьшает вероятность ошибки при подстановке. Да и какой смысл выполнять одну и ту же работу дважды;

·        при наличии больших и малых значений целесообразно приучиться записывать величины в виде со степенью, это в дальнейшем, при вычислениях ускорит работу;

·        при работе с математическими преобразованиями желательно внедрять в привычку  некоторые принципы, предварительно объясняя их значение;

·        задача решается в общем виде, т.е. необходимо выразить искомую величину через данные в буквенном выражении, и только затем производить вычисления, подставив в полученное выражение числовые значения величин. Такой метод позволяет решать задачу и в тех случаях когда, казалось бы, для ее решения не хватает многих данных. Необходимо уяснить, что хоть эти величины не даны, но в реальности они есть («тело брошено под некоторым углом» - угол неизвестен, но он есть в реальном процессе) и эти величины можно обозначать на рисунке, подставлять в уравнения, просто наша задача, исключить их при решении используемых уравнений. Кроме того, даже если у нас нет таких величин, а мы задачу «решаем частями», каждый раз вычисляя промежуточную величину, мы теряем много времени, так как обычно, в общем виде мы получаем краткое, красивое выражение, и считаем всего один раз.

Существует масса простых приемов, которые требуют некоторых усилий при написании, но часто на это просто не обращают внимания, а в дальнейшем учащимся приходится переучиваться, например:

·        удобнее писать любую дробь с дробной черты. Наиболее распространенная привычка – числитель, черта, знаменатель, что часто приводит к возникновению «многоэтажных» дробей и неудобству работы с ними. Если же мы видим дробную черту, то мы практически форматируем пространство в виде таблицы, а в дальнейшем вносим в эту таблицу другие величины и математические выражения;

·        другая «ошибка» - Вы обозначаете квадратный корень. Потом пытаетесь записать под него «неожиданно» большое выражение. В дальнейшем такое выражение просто трудночитаемо. Очень просто наоборот: пишем выражение, потом обводим знаком корня. Просто записать, но непросто переучиться;

·        часто, мы сталкиваемся с тем, что учащийся 1-2 курса  работает с логарифмом, может взять производную функции, но совершенно не справляется с обычными переносами, пропорцией, выражением величины из уравнения. Поэтому рекомендуем Вам затратить немного времени  на восстановление некоторых забытых разделов математики: алгебры, элементов тригонометрии, перевода единиц, в дальнейшем эти записи могут служить справочным материалом, хотя через короткое время надобность в нем отпадет.

В алгебре особое внимание – правила переноса в пропорциях «крест –накрест», и перенос с обратным знаком. А также правило: «Выразить неизвестную величину – это оставить её одинокой, перенести все лишнее в другую сторону уравнения».

В тригонометрии работа с треугольником и основное «правило» для запоминания: cos, ctg – связываем с «кошечкой», которая любит ластиться – угол прилежащий, sin, tg  наоборот – противолежащий.

В векторной алгебре основные принципы, которые первое время необходимо постоянно курировать:

·        вектор – не число (нельзя модуль вектора подставить в выражение векторного действия);

·        все, что связано с векторами, – это геометрия (вектор, действия с ним изображается только на рисунке, после чего рассматривается геометрическая задача);

·        подробно изучить  понятия: составляющая вектора, разложение на составляющие; проекцию вектора, как длину составляющей со знаком + или - , указывающих на направление составляющей;

·        рассмотреть подробно правило «Действия с векторами - сложение, вычитание, умножение на число автоматически верны для их проекции», так как чаще всего используют  два способа решения уравнений, содержащих вектора - геометрический и в проекциях;

·        так как в курсе школьной математики вектор чаще рассматривается как абстрактная математическая категория, желательно с самого начала пояснить его реальный смысл для физики, что в физике без понятия «направление» обойтись невозможно.

При работе с переводами единиц очень важно усвоить  логику перевода.    Например:

Для линейных размеров: 1м=10¹дм=10²см=10³мм.

     5км = 5 1000 м = 5000м = 5 ·10³м

     В обратном порядке – меняем знак степени. Например:

76мм= 76*10^-3м.

Для площадей степень удваивается: 1м²=10²дм²=10⁴см²=10⁶мм².

 В обратном порядке – меняем знак степени. Например:

350дм²= 350*10^-2м²=3,5м²

Для объемов степень утраивается: 1м³=10³дм³=10⁶см³=10⁹мм³.

В обратном порядке – меняем знак степени. Например:

4800000см³= 4800000*10^-6м³=4,8 м³

Лучше  работать со степенями, а не считать количество нулей.

Замечание: 1л=1дм³; 1мл=1см³ .

При переводе х км/ч= х/3,6 м/с хорошо бы запомнить  таблицу наиболее часто встречающихся значений скоростей:

36км/ч=10м/с

18км/ч=5 м/с

72км/ч=20м/с

54км/ч=15м/с

90км/ч=25м/с и т.д.

При понимании логики этих соотношений ускоряется  процесс решения задачи. Скорость решения задачи важна на экзамене, когда в первые минуты может понадобиться навык механических действий, из-за волнения, возникающего на экзамене.

Для тех, кто ошибается с единицами «СИ», можно дать правило для запоминания - по орбите летает МКС – метры, килограммы, секунды.

Если Вы начали понимать логику перевода, то легко будете переводить любые единицы

                                    

 

 

 

                                            

                                                Алгоритм решения задач

            Алгоритм – последовательность действий, выполнение которых необходимо, для решения задач, поставленных перед учеником. Алгоритм структурирует  Вашу деятельность. В дальнейшем, если Вы понимаете  и принимаете приемы структурирования деятельности человека в различных областях, то будете применять методы алгоритмизации и упорядочения своей деятельности во многих других областях. От написания конспектов и лекций до решения практических задач в профессиональной деятельности.

1. Общий алгоритм решения задач

1. Читаем задачу. Читая, задачу пытаемся «увидеть», мысленно описать происходящие в ней события. Не следует читать все условие целиком, но порциями до величин, значения которых указаны.  Одновременно выполняем пункт 2. и 3. (Такие паузы в чтении дают время лучше представить происходящее, и продумать стиль рисунка. Если задача, читается сразу, целиком, - уяснить происходящее в ней не удается, - такая читка происходит вхолостую).

2. Записываем «Дано:» в системе «СИ»

3. Выполняем рисунок, схему, диаграмму, обозначая на них известные и неизвестные величины, которые требуется найти. Помним, что в рисунок, могут постоянно вносится корректировки.

4. Определяем темы (разделы физики), которые могут быть использованы в задаче. В темах определяем законы,  используемые в задаче.

5. Выписываем математические уравнения этих законов, содержащие известные и неизвестные величины.

6. Решая эти уравнения (в общем виде), выражаем искомую величину через данные.

7. Подставляем числовые значения, и производим вычисления

8. Производим проверку:

- по размерности (если это требуют авторы задачи)

- по реальности результата (наиболее эффективная проверка)

З а м е ч а н и е 1. Нет необходимости всегда переводить в систему «СИ», например, если все единицы измерения однородны (км, ч, км/ч) или требуется найти отношение однородных величин (v₁/v₂).

З а м е ч а н и е 2. Если автор не требует проверки размерности, то эта проверка лишь дублирует ваше полученное уравнение, поэтому особой надобности в ней нет.

З а м е ч а н и е 3. В задачах на сравнение (как изменится величина при изменении других величин) получаем уравнение, в котором фигурируют указанные величины. Записываем уравнение дважды, до изменения - с индексом 1, после – индексом 2. Далее, первое уравнение по членам делим на  второе.

 

2.  Алгоритмы к задачам по темам

 

              Кинематика материальной точки. [1] стр. 18

1.     Понять предложенную задачу (увидеть физическую модель).

2.     Анализ (построить математическую модель явления):

а) Выбрать систему отсчета (это предполагает выбор тела отсчета, начала системы координат, положительного направления осей, момента времени, принимаемого как  начальный).

б) 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).

в) Определить начальные условия (координаты и проекции скоростей в начальный момент времени), а также проекции ускорения на оси и подставить эти величины в уравнения движения.

г) 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):

а) Выбрать систему отсчета.

б) Найти все силы, действующие на тело, и изобразить их на чертеже. Определить (или предположить) направление ускорения и изобразить его на чертеже.

в) Записать уравнение второго закона Ньютона в векторной форме и перейти к скалярной записи, заменив все векторы их проекциями на оси координат.

г) Исходя из физической природы сил, выразить силы через величины, от которых они зависят.

д) 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):

а) Выбрать систему отсчета.

б) Найти все силы, приложенные к находящемуся в равновесии телу.

в) Написать уравнение, выражающее первое условие равновесия

 (F_i = 0), в векторной форме и перейти к скалярной его записи.

г) Выбрать ось, относительно которой целесообразно определять момент сил.

д) Определить плечи сил и написать уравнение, выражающее второе условие равновесия (M_i = 0).

е) 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):

а) Выбрать систему отсчета.

б) Выделить систему взаимодействующих тел и выяснить, какие силы для нее являются внутренними, а какие – внешними.

в) Определить импульсы всех тел системы до и после взаимодействия.

г) 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.

д) Если внешние силы пренебрежительно малы в сравнении с внутренними (как в случае удара тел), то следует написать закон сохранения суммарного импульса (p = 0) в векторной форме и перейти к скалярной.

е) Если на тела системы действуют внешние силы и ими нельзя пренебречь, то следует написать закон изменения импульса
(p = Ft) в векторной форме и перейти к скалярной.

ж) 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):

а) Выбрать систему отсчета.

б) Выделить два или более таких состояний тел системы, чтобы в число их параметров входили как известные, так и искомые величины.

в)Выбрать нулевой уровень отсчета потенциальной энергии.

г) Определить, какие силы действуют на тела системы – потенциальные или непотенциальные.

д) Если на тела системы действуют только потенциальные силы, написать закон сохранения механической энергии в виде: Е₁ = Е₂.

е) 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 = U + A). [3] стр. 168

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):

а) Определить изолированную систему.

б) Установить у каких тел внутренняя энергия уменьшается, а у каких – возрастает.

в) Составить уравнение теплового баланса (U = 0), при записи которого в выражении cm(t₂ – t₁), для изменения внутренней энергии, нужно вычитать из конечной температуры тела начальную и суммировать члены с учетом получающегося знака.

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):

а) Следует убедиться, что в процессе взаимодействия тел теплота извне к ним не подводится, т.е. действительно ли Q = 0.

б) 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.

в) Записать уравнение 0 = U +  A для тела, у которого изменяется внутренняя энергия, учитывая знак перед А и к.п.д. рассматриваемого процесса.

г) Если работа совершается за счет уменьшения внутренней энергии одного из тел, то А=U, а если внутренняя энергия тела увеличивается за счет работы, совершенной над телом, то А = U.

д) Найти выражения для U и A.

е) Подставляя в исходное уравнение вместо U и A их выражения, получим окончательное соотношение для определения искомой величины.

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):

а) Для каждого теплового состояния каждого тела записать соответствующую формулу теплового расширения.

б) 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).

а) 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):

          а) Представить какой газ участвует в том или ином процессе.

б) Определить параметры p,V и T, характеризующие каждое состояние газа.

в)Записать уравнение объединенного газового закона Клапейрона для данных состояний.

г)Если один из трех параметров остается неизменным, уравнение Клапейрона автоматически переходит в одно из трех уравнений: закон Бойля – Мариотта, Гей-Люссака или Шарля.

д)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):

а)Установить, какие газы участвуют в рассматриваемых процессах.

б) Определить параметры p,V и T, характеризующие каждое состояние газа.

в) Для каждого состояния каждого газа (если их несколько) составить уравнение Менделеева – Клапейрона. Если дана смесь газов, то это уравнение записывается для каждого компонента.

 г) Связь между значениями давлений отдельных газов и результирующим давлением смеси устанавливается законом Дальтона.

д) 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):

а) Установить число состояний газа, рассматриваемых в условии задачи, обратить особое внимание на то, дается ли чистый пар жидкости или смесь пара с сухим воздухом.

б) 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.

               в) 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):

а) Расставить силы, действующие на точечный заряд, помещенный в электрическое поле, и записать для него уравнение равновесия или основное уравнение динамики материальной точки.

б) Выразить силы электрического взаимодействия через заряды и поля и подставить эти выражения в исходное уравнение.

в) Если при взаимодействии заряженных тел между ними происходит перераспределение зарядов, к составленному уравнению добавляют уравнение закона сохранения зарядов.

г) 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):

а)Начертить схему и указать на ней все элементы.

б) Установить, какие элементы цепи включены последовательно, какие – параллельно.

в) 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.

г) Используя закон Ома, установить связь между токами, напряжениями и э.д.с.

д) 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):

а) Сделать схематический чертеж, на котором указать контур с током и направление силовых линий поля. Отметить углы между направлением поля и отдельными элементами контура.

б) Используя правило левой руки, определить направление сил поля (сила Ампера), действующих на каждый элемент контура, и проставить векторы этих сил на чертеже.

в) Указать все остальные силы, действующие на контур.

г) 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):

а) Нужно сделать чертеж, указать на нем силовые линии магнитного и электрического полей, проставить вектор начальной скорости частицы и отметить знак ее заряда.

б) Изобразить силы, действующие на заряженную частицу.

в) Определить вид траектории частицы.

г) Разложить силы, действующие на заряженную частицу, вдоль направления магнитного поля и по направлению, ему перпендикулярному.

д) Составить основное уравнение динамики материальной точки по каждому из направлений разложения сил.

е) 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):

а) Установить причины изменения магнитного потока, связанного с контуром, и определить какая из величин В, S или , входящих в выражение для Ф, изменяется с течением времени.

б) Записать формулу закона электромагнитной индукции.

в) Выражение для Ф представить в развернутом виде (Ф) и подставить в исходную формулу закона электромагнитной индукции.

               г) 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):

а) Установить переходит ли луч из оптически менее плотной среды в более плотную или наоборот.

б) Сделать чертеж, где указать ход лучей, идущих из одной среды в другую.

в) В точке падения луча на границу раздела сред провести нормаль и отметить углы падения и преломления.

г) Записать формулу закона преломления для каждого перехода луча из одной среды в другую.

д) Составить вспомогательные уравнения, связывающие углы и расстояния, используемые в задаче.

3.     Полученную систему уравнений решить относительно искомой величины.

4.     Решение проверить и оценить критически.

Разумеется, в пособии  приведены не все схемы, да и это, наверное, невозможно, ведь “сколько существует задач, столько же и алгоритмов” ([4] стр. 11) их решения (все же найти универсальный способ решения очень хочется!!!).

Литература.

1.     Гутман В.И., Мощанский В.Н. Алгоритмы решения задач по механике в средней школе: Кн. Для учителя. – М.: Просвещение, 1988. – 95 с.

2.     Пойа Д. Как решать задачу. – Львов: журнал “Квантор”, 1991.

3.     Балаш В.А. Задачи по физике и методы их решения. Изд. 3-е, переаб. и испр. Пособие для учителей. М.: Просвещение, 1974. – 430 с.

4.     Игруполо В.С., Вязников Н.В. Физика: алгоритмы, задачи, решения: Пособие для всех, кто изучает и преподает физику. – М.: Илекса, Ставрополь: Сервисшкола, 2002. – 592 с.

Рекомендую так же изучить следующую литературу:

1.     Каменский С.Е., Орехов В.П. Методика решения задач по физике в средней школе. – М.:Просвещение, 1971.

2.     Усова А.В., Тулькибаева Н.Н. Практикум по решению физических задач. 2-е изд. – М.: Просвещение, 2001. – 206 с.

3.     Кобушкин В.К. Методика решения задач по физике. – Издательство ленинградского университета, 1970.

4.     Савченко Н.Е. Решение задач по физике. Пособие для поступающих в вузы. – Минск, “Вышэйш. школа”, 1977. – 240 с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Желаем успехов в освоении физики!