Методика обучения решению различных типов задач по физике на применение законов сохранения в разделе "Механика" курса физики 10 класса

Аннотация: В статье рассматриваются основные методические приемы при обучении старшеклассников решению задач по физике. Учебный процесс выстраивается в системе с  подбором задач по степени сложности. Большое значение в методике обучения решению физических задач принадлежит алгоритмизации процесса и самостоятельной работе учащихся. Грамотный подбор учителем задач для решения их учащимися способствует пониманию и умению применять фундаментальные физические законы на практике.

Ключевые слова: законы сохранения; задача; алгоритм;  самостоятельная работа.

Процесс обучения решению задач следует начинать с самых простых задач с последующим их усложнением. Подбор задач по степени сложности должен быть выстроен в определенную систему. Например, при изучении темы «Закон сохранения импульса» можно построить следующую систему задач:

-              качественные задачи на усвоение понятия импульс тела и импульс силы;

-              задачи на расчет импульса одного движущегося тела;

-              задачи на расчет изменения импульса одного тела под действием импульса силы;

-              задачи на изменение импульса замкнутой системы двух тел;

-              экспериментальные задачи на расчет изменения импульса тела одного тела или системы двух тел;

-              задачи на закон сохранения импульса при упругом ударе двух и более тел;

-              задачи на закон сохранения импульса тела при неупругом ударе двух и более тел;

-              задачи качественные и вычислительные по реактивному движению.

-              комбинированные и творческие задачи по теме;

-              контрольная работа. 

Большое количество задач учащиеся решают при выполнении домашнего задания. Целесообразно на уроке при формулировании домашнего задания дать рекомендации по решению задач дома.  Если задача из домашнего задания оказалась сложной для учащихся, требуется в обязательном порядке ее разобрать на следующем уроке. 

При решении задач по теме рекомендуется использовать следующие примерные алгоритмы.

1. Алгоритм решения задачи на закон сохранения импульса:

·             определяем взаимодействующие тела;

·             выясняем: замкнута система взаимодействующих тел или нет;

·             в тетради выполняем чертеж с указанием направлений импульсов тел;

·             определяем систему отсчета;

·             записываем сумму импульсов тел до и после взаимодействия;

·             записываем выражение закона сохранения импульса для данной системы тел в векторной форме;

·             проецируем уравнение закона сохранения импульса на координатные оси;

·             решаем полученную систему уравнений относительно неизвестной величины;

·             приводим все величины, вошедшие в уравнение, к единой системе единиц;

·             подставляем в полученную формулу числовые значения и производим расчеты;

·             проводим оценку достоверности полученного значения неизвестной величины.

2. Алгоритм решения задачи на закон сохранения механической энергии:

·             определяем начальное и конечное положение рассматриваемого тела;

·             определяем виды энергии тела в начальном и конечном положении;

·             записываем сумму кинетической и потенциальной энергии в начальном положении; сумму кинетической и потенциальной энергии в конечном положении;

·             приравниваем друг к другу полученные суммы;

·             если требуется, добавляем уравнения из ранее изученных разделов физики;

·             решаем полученную систему уравнений относительно искомой величины;

·             приводим все величины, вошедшие в уравнение, к единой системе единиц;

·             подставляем в полученную формулу числовые значения и производим расчеты;

·             проводим оценку достоверности полученного значения неизвестной величины.

Алгоритмизация процесса решения задач на законы сохранения импульса и механической энергии позволяет использовать скрытые подсказки, позволяющие облегчить процесс решения задач; избегать ошибок при определении направления векторов импульса. Изучаемый теоретический материал усваивается глубже.

При решении задач на закон сохранения импульса важно отметить, что импульс является векторной величиной. Запись закона в векторной форме раскрывает физическую сущность закона. Выражение закона сохранения импульса в векторной форме является достаточно общим и не зависит от выбранной системы отсчета. Поэтому важно умение учащихся находить проекцию вектора на координатные оси и применять при решении задачи так же координатный метод решения. Проекция векторов импульса на координатные оси позволяет свести движение на плоскости или в пространстве к движению вдоль прямых. Координатный метод при решении задач на закон сохранения импульса устанавливает связь между физикой и математикой.

При самостоятельной работе по решению задач хорошо работают ранее рассмотренные алгоритмы и возможные блок-схемы. Опираясь на них, ученик спокойно переходит от простых задач к более сложным заданиям.

Самостоятельная работа по решению задач также подразумевает  дифференцированный подход при разработке заданий с учетом индивидуальных особенностей каждого ребенка.

Здесь могут быть предложены задания нарастающей сложности, рейтинговые задания и просто индивидуальные карточки с заданиями, которые будут интересны определенной группе обучаемых.

Задание по полному решению задачи можно предложить учащемуся только после того, как он освоит все необходимые этапы ее решения. Важно включить сюда и анализ полученных результатов.

Экспериментальные задачи являются важным звеном в образовательном процессе при обучении физике. Физика - это экспериментальная наука. Педагог, предлагая учащимся экспериментальные задачи, должен тщательно их продумать и дать возможность ученикам быть максимально самостоятельными. Такие виды работ всегда вызывают у учащихся неподдельный интерес, потому что у них возникает возможность познать мир через собственные ощущения. Первые самостоятельные экспериментальные задачи учащиеся должны выполнять по четкой инструкции, для всех одинаковой. На следующих этапах рекомендуется применять инструктивные карты, которые могут включать более сложные дифференцированные задания.

Любая экспериментальная задача подразумевает наличие погрешностей измерений. Ученик должен уметь оценить погрешность и проанализировать полученный результат.

При решении комбинированных задач, включающих в себя либо оба закона сохранения, либо один из законов в совокупности с основными законами механике следует рекомендовать учащимся при анализе содержания задачи разбивать большую задачу на несколько знакомых маленьких задач и использовать в дальнейшем уже знакомые алгоритмы.

Известно, что крепкими и надежными будут знания, которые человек добывал своим собственным трудом. Умение решать задачи по физике обеспечивает качественное образование по предмету. Грамотный подбор учителем задач для решения их учащимися способствует пониманию и умению применять фундаментальные физические законы на практике.

Список литературы:

1.                 Божович, Л.И. Формирование отношения к учению и развитие познавательных интересов / Л.И. Божович // Личность и ее формирование в детском возрасте. - М.: Просвещение, 2012. - С. 247-253.

2.                 Зарукина Е. В. Активные методы обучения: рекомендации по разработке и применению: учеб.-метод. пособие / Е. В. Зарукина, Н. А. Логинова, М. М. Новик. СПб.: СПбГИЭУ, 2010. – 59 с

3.                 Митрюхина Л. Н. Самостоятельная работа как фактор развития познавательной деятельности учащихся // Народная асвета. 2005. № 5.

4.                 Сауров Ю.А. Проблемы методики решения задач /Ю.А.Сауров //Физика в школе – 2019-№3-с 41-44.

5.                 Ворончихина К.Е. Аспекты изучения законов сохраненияURL:   http://elib.sfu-kras.ru/bitstream/handle/2311/31906/iuz_iacazoaoaz.pdf?sequence=1(дата обращения 09.03.24)

6.                 Губернаторова Л.И. Методика обучения физике Общие вопросы URL:https://dspace.www1.vlsu.ru/bitstream/123456789/8311/1/01939.pdf(дата обращения 08.03.24)

7.                 Методическое пособие по учебной дисциплине «Физика» (алгоритмы решения задач по физике) URL: https://aptasbest.ru/updocs/studentu/method/all/physics/Методическое%20пособие_физика.pdf (дата обращения 09.03.24)

8.                 Мурзабекова Р.З. Сформированность умения решать физические задачи как ключевая предметная компетенция URL:https://www.suvc.ru/sites/default/files/u4/doc/murzabekova_r.z.pdf (дата обращения 10.03.24)

9.                 Приказ Министерства просвещения РФ от 12 августа 2022 г. № 732 "О внесении изменений в федеральный государственный образовательный стандарт среднего общего образования, утвержденный приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 17 мая 2012 г. № 413" URL: https://www.garant.ru/products/ipo/prime/doc/405172211/(дата обращения 10.03.24)

10.            Система методов обучения решению физических задач URL: http://sverh-zadacha.ucoz.ru/library/larchenkova_l_a-205-266.pdf /(дата обращения 06.03.24)

11.            Сулейманян Е.А.Модель формирования учебных компетенций обучающихся при решении задач по физике URL: http://vestnik.yspu.org/releases/2014_1pp/27.pdf/(дата обращения 06.03.24)

Скачано с www.znanio.ru