Науково-методичний підхід до розв’язування задач з фізики

Відділ освіти Маневицької райдержадміністрації

Методичний кабінет відділу освіти Маневицької райдержадміністрації

 

 

 

 

 

 

 

Науково-методичний підхід

до розв’язування задач з фізики

 

 

Методичний посібник

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                      Лукашук Володимир Лук’янович

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Маневичі-2019

 

 Науково-методичний підхід

до розв’язування задач з фізики

 

Методичний посібник

Методичний кабінет відділу освіти Маневицької райдержадміністрації

Кількість сторінок -20

 

Анотація

В даному посібнику розкрито поняття фізичної задачі та їх види, розглянуто основні методи та способи розв’язування задач, які мають, на мою думку, найбільше значення для формування практичних умінь і навичок учнів.

Треба пам’ятати: розв’язування задач – це творчий процес. Підходів до тієї чи іншої задачі може бути багато. Ще більше можна запропонувати способів розв’язання для різних задач з однієї теми. Але з усієї різноманітності способів розв’язування задач можна виділити спільні підходи, узагальнювати окремі етапи розв’язування і встановити певну послідовність цього процесу.

 

 

 

Розробник

Лукашук В.Л.-методист відділу освіти Маневицької райдержадміністрації

 

Рецензент

Пацаманюк С.В. - завідувач методичним кабінетом відділу освіти Маневицької райдержадміністрації

 

 

 

 

 

 

 

 

Навчально-методичне видання затверджено радою методичного кабінету

Маневицького району

Протокол №4 від 07.02.2019року

 

Зміст

Вступ………………………………………………………………………………….3

1.               Поняття фізичної задачі та її  призначенн…………………………………..6
2.               Класифікація задач…………………………………………………………7
3.               Методи та способи розв’язування фізичних задач………………………11

Висновки……………………………………………………………………………19

Список використаних джерел…………………………………………………      20

 

 

Вступ

Людина знає фізику, якщо вона уміє розв’язувати задачі.

Енріко Фермі

Фізика – це дуже складний і водночас цікавий навчальний предмет. Більшість учнів безумовно підтримають цю думку. Невідповідність між сприйняттям фізики як складного навчального предмету та несприйняттям процесу вивчення фізики як захопливого дослідження мабуть і є основною причиною проблем, що виникають під час навчання фізики. Загальновідомо також, що основні труднощі в учнів виникають під час розв’язування задач. Якісне розв’язання задачі вимагає навичок комплексного сприйняття фізичної реальності, яке поєднує в цілісну картину емпіричні відомості про фізичні процеси та явища з їхніми теоретико-аналітичними моделями.

На сьогодні видано величезну кількість посібників, підручників, наукових праць, теми яких пов’язані з розв’язуванням задач з фізики. Питаннями розроблення методики розв’язування задач з курсу фізики в різні роки займалися Л. Антонов, Б. Беліков, В. Волькенштейн, Л. Деденко, А. Матвєєв, І. Іродов, З. Павлова, І. Савельєв, Т. Трофимова, Є. Фірган, А. Чертов та ін.

Здавалося б у роботах цих авторів визначено всі основні підходи до пошуку розв’язків задач, прописано детальні алгоритми, використовуючи які, можна навчитися досить легко виконувати будь-які завдання з фізики. Проте значна кількість учнів не володіє вмінням розв’язувати фізичні задачі на необхідному рівні. Так у чому криється секрет? Як оволодіти мистецтвом розв’язування задач? На це питання неможливо відповісти однією фразою, коротким рецептом, або навіть цілою статтею. Проте розпочати пошук відповіді варто саме з аналізу основних використання певного підходу до розв’язання фізичної задачі багато в чому визначає успішність процесу підходів до розв’язування задач з фізики.

Оптимальний вибір і раціональне розв’язку задачі. Для цього необхідно розглянути проблему співвідношення формально-алгоритмічного і творчого підходів до розв’язування задач з фізики.

Більшість учнів достатньо впевнено розв’язують прості задачі, які вимагають лише безпосередньої підстановки у відому розрахункову формулу відомих числових значень певних фізичних величин. Проте вже ненабагато складніші приклади, в яких формулу необхідно вивести з інших виразів або використати закони, або аналітичні співвідношення з інших розділів курсу фізики, викликають значні, навіть непереборні труднощі. Саме для таких випадків напрацьовано стандартні підходи й алгоритми, які, за умови поетапного застосування, дозволяють отримати правильну відповідь. Звичайно, існують і такі задачі, до розв’язування яких стандартні прийоми та методи взагалі непридатні. Ці задачі вимагають неординарного творчого підходу, який базується на глибокому системному розумінні сутності фізичних процесів і явищ [1; 4].

Вибір правильної методики виконання будь-якої роботи є визначальним чинником її успішного завершення. Розв’язування задач з фізики, звісно, не є винятком цього правила. Звичайно, не існує універсальної методики розв’язування задач, яка давала б гарантований результат у всіх випадках. Проте все ж таки практика свідчить про те , що під час розв’язування задач середнього та достатнього рівнів складності учням і необхідно дотримуватися певного алгоритму, який не дає відповіді на запитання задачі, але дозволяє спрямувати процес її розв’язування у правильному напрямку.

Відомий американський математик Д. Пойа в книзі «Як розв’язувати задачу» писав: «Вміння розв’язувати задачі – це мистецтво, якого набувають практикою, подібно, вкажімо плаванню. Ми оволодіваємо будь-якою майстерністю за допомогою наслідування і досвіду. Навчаючись розв’язувати задачі, ви повинні спостерігати і наслідувати інших в тому, як вони це роблять, і, нарешті, ви оволодіваєте мистецтвом за допомогою вправ».

В останні роки все більшу увагу привертають до себе питання алгоритмізації розв’язування задач.

У новій програмі з фізики багато уваги приділено задачам. Так, підкреслено, що їх потрібно ефективно використовувати на всіх етапах засвоєння фізичного знання: для розвитку інтересу, творчих здібностей і мотивації учнів до навчання фізики, під час постановки проблеми, що потребує розв’язання, у процесі формування нових знань, вироблення практичних умінь учнів, з метою повторення, закріплення, систематизації та узагальнення засвоєного матеріалу, з метою контролю якості засвоєння навчальних досягнень учнів.

 

1. Поняття фізичної задачі

Фізична задача - певна проблема, яка в загальному випадку розв'язується за допомогою логічних умовиводів, математичних дій та експерименту на основі законів і методів фізики.

Фізична задача - певним чином підібрані вправи, головне призначення яких полягає у вивченні фізичних явищ, формуванні понять, розвитку фізичного мислення учнів та прищеплювання їм навичок застосовувати свої знання на практиці.

Фізична задача - це ситуація, що вимагає від учнів розумових і практичних дій на основі законів і методів фізики, спрямованих на оволодіння знаннями з фізики та на розвиток мислення.

У сучасній школі фізичні задачі є потужним знаряддям вивчення предмета. Зміна ставлення до задач з фізики відбулося, по-перше, тому, що під впливом досліджень з психології змінився погляд на процес засвоєння фізичних понять, по-друге, в школі активно впроваджувався принцип єдності теорії та практики, що вимагає більшої конкретизації фізичних понять і застосування отриманих знань в розв’язанні практичних задач. 

Задача  - це ситуація, з якою доводиться мати справу в навчальній і науковій діяльності, коли необхідно визначити невідоме на основі знання його зв'язків з відомими. Під фізичною задачею слід розуміти ситуацію (сукупність певних факторів), що вимагає від учнів розумових і практичних дій на основі законів і методів фізики, спрямованих на оволодіння знаннями з фізики та на розвиток мислення. 

Основна мета, яку ставлять при розв’язуванні задач, полягає в тому, щоб школярі глибше зрозуміли фізичні закономірності, застосовувати їх для аналізу фізичних явищ,  для розуміння практичних питань. 

Розв’язування фізичних задач у процесі навчання фізики: 

1. Сприяє більш виразному формуванню фізичних понять, більш різнобічному і глибокому розумінню, міцному освоєнню змісту навчання. Через відповідний підбір матеріалу фізичних задач можна знайомити учнів з новим матеріалом, розширюючи сферу їх знань, підготувати дітей до засвоєння подальших частин досліджуваного курсу. У цьому полягає пізнавальне значення розв’язування задач. 

2. Створює і зміцнює навички й уміння в застосуванні фізичних законів для пояснення явищ природи і для розв’язання практичних питань. Таким чином, реалізується єдність теорії і практики. 

3. Дозволяє здійснювати принцип політехнізму в навчанні (підбір задач з технічним змістом). 

4. Допомагає наповнити фізичні формули конкретним змістом, дати учням навик у виборі формул і в користуванні ними. 

5. Закріплює знання і застосування найменувань фізичних величин у різних системах, формує навички роботи з таблицями постійних величин.

6. Є одним з дієвих способів встановлення між предметних зв'язків. 

7. Дозволяє здійснити повторення пройденого матеріалу, організувати контроль знань. 

Що означає розв'язати фізичну задачу?

Розв’язати фізичну задачу - це знайти таку послідовність загальних положень фізики (законів, означень, принципів тощо), при якій застосування до умов задачі або до їхніх наслідків (проміжних результатів розв’язку) дає те, що вимагається в задачі, тобто її розв’язок

2. Класифікація задач

Фізичні задачі та вправи бувають надзвичайно корисними для постановки ряду проблем, перевірки якості засвоєння матеріалу, повторення та узагальнення матеріалу, формуванні практичних умінь, розвитку творчих здібностей учнів тощо.

Особливу увагу слід приділити задачам при закріпленні матеріалу, так як тільки уміння розв’язувати задачі характеризує ступінь усвідомленості пройденого матеріалу, міцність і глибину знань. 

Розглянути класифікацію задач за наступною схемою рис.1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1. Класифікація фізичних задач.

Розглянуту класифікацію задач не можна вважати досить повною, оскільки одна й та ж задача може бути віднесена до різних груп, проте вона досить зручна в застосуванні. Розкриємо деякі види задач.

Текстові задачі – це такі задачі, умова яких виражається словесно у вигляді тексту, і містить всі необхідні дані, окрім фізичних констант. У текстовій задачі можуть міститися відомості, які не очевидні для розв’язку задачі.

Умова задачі у вигляді тексту є незручною для образного уявлення задачі, тому процес сприймання задачі супроводжується перекодуванням за допомогою кодів більш високого порядку, тобто короткий запис умови задачі, використання малюнків, схем електричних кіл і т. п.

Комбіновані задачі – це задачі, що передбачають використання багатьох закономірностей з різних тем і розділів фізики.

Наприклад: Дві однаково заряджені кульки підвішені на нитках однакової довжини, їх опускають у гас. Якою повинна бути густина матеріалу кульок, щоб кут розходження був однаковий в повітрі і в гасі?

Дана комбінована задача потребує в учнів знання з електростатики, механіки, гідростатики.

Комбіновані задачі використовуються для поглибленого вивчення фізики, поглиблення уявлень про взаємозв’язки явищ, а також для тематичної перевірки знань.

Графічні задачі – це такі задачі, у яких об’єктом дослідження є графік, заданий в умові, або графік потрібно побудувати. За функцією графіка в задачі виділяють декілька типів графічних задач:

• задачі, в умові яких графічно задається залежність між двома фізичними величинами, або потрібно графічно виразити залежність між ними;
• задачі, які графічний спосіб залежності між величинами переводять у табличний або аналітичний, і навпаки.

Принципова відмінність графічної задачі від текстової являється у формі подання навчальної інформації.

Експериментальні задачі - це задачі, дані для розв’язку яких треба взяти з експериментального досліду. Вони бувають якісні та кількісні. Експериментальні задачі є також невід’ємним компонентом навчання фізики в школі. 

Якісні - це задачі, для розв’язання яких не потрібно обчислень; використання таких задач сприяє розвитку мови учнів, формування в них уміння ясно, логічно і точно висловлювати думки, покращує виклад матеріалу, активізує увагу учнів.

Евристичний прийом при розв’язуванні якісних задач полягає у постановці та розв’язуванні ряду взаємопов'язаних цілеспрямованих якісних питань. Кожен з них має своє самостійне  розв’язання і одночасно є елементом розв’язування всієї задачі. Цей прийом прищеплює навички логічного мислення, аналізу фізичних явищ, складання плану виконання задачі, вчить пов'язувати дані її умови з вмістом відомих фізичних законів, узагальнювати факти, робити висновки. 

Кількісні (розрахункові) задачі особливо необхідні при вивченні тих тем програми, які містять ряд кількісних закономірностей (закони динаміки, закони постійного струму і т.д.), так як без них учні не зможуть усвідомити досить глибоко фізичний зміст цих законів. 

Графічні задачі дозволяють наочно найбільш яскраво і дохідливо висловлювати функціональні залежності між величинами, що характеризують процеси, що протікають в навколишньому середовищі і техніці (особливо при вивченні різних видів руху в механіці, газових законів). У деяких випадках лише з допомогою графіків можуть бути представлені процеси, які тільки на більш пізніх стадіях навчання фізики можна виразити аналітично (наприклад, робота змінної сили). 

Експериментальні задачі - задачі, дані, для розв’язання яких отримують з досвіду при демонстрації, або ж при виконанні самостійного експерименту. При розв’язуванні цих задач учні виявляють особливу активність і самостійність. Перевага експериментальних задач перед текстовими полягає в тому, що перші не можуть бути вирішені формально, без достатнього осмислення фізичного процесу. (Так, наприклад, при вивченні фізичного приладу реостата за допомогою експериментальних задач учні усвідомлюють різницю у використанні реостата як приладу, що регулює струм в ланцюзі, і в якості подільника напруги (потенціометра). 

Задачі з неповними даними найчастіше зустрічаються в житті, коли відсутні відомості доводиться добувати з таблиць, довідників, або шляхом вимірів. Розв’язування задач цього типу сприяє формуванню навичок самостійної роботи учнів з довідковою літературою. 

 

3. Методи та способи розв’язування фізичних задач

Процес розв'язування фізичних задач становить собою пошук засобів виходу з практичних, реальних складних умов, процес досягнення мети, яка з першого погляду здається недосяжною.

Ця діяльність обумовлена особливістю інтелекту, що є наданням навчально-пізнавальної об'єктивної реальності, діяльності людини. Розв'язування задачі таке ж вміння як плавати, кататися на лижах чи ковзанах, грати на музичному інструменті. Навчитись розв'язувати задачі можна лише при глибокому розумінні теоретичних основ науки, наслідуючи кращі приклади методичних підходів та постійно тренуючись. Усі дії при розв'язуванні задачі повинні нагадувати виконання певного алгоритму. Він може бути різним для кожної особистості. Проте є певні загальні підходи.

Розв’язування в загальному вигляді

Розв’язування в загальному вигляді - це отримання відповіді без використання числових значень величин, тобто у вигляді алгебраїчного виразу (формули). Уміння розв’язувати задачі в загальному вигляді є дуже важливим з багатьох причин.

•                  По-перше, розв’язок у загальному вигляді є розв’язком не лише даної задачі, а й цілого класу подібних задач. При будь-яких інших вхідних даних для отримання відповіді досить лише підставити нові числа в готову формулу, а не робити все з початку.
•                  По-друге, сам процес розв’язування у загальному вигляді наочно демонструє сутність та властивості розгляданих явищ, відтак допомагає їх глибше зрозуміти і краще засвоїти матеріал. (зауважимо, що для викладача розв’язок у загальному вигляді є переконливою демонстрацією високого рівня засвоєння студентом, чи учнем навчального матеріалу. Тому на різних атестаційних випробуваннях, таких як іспити, контрольні роботи, тощо, розв’язання задачі у загальному вигляді може бути фактично обов’язковою вимогою).
•                  По-третє, розв’язок у загальному вигляді певною мірою дає змогу перевірити правильність одержаної відповіді, і про це далі буде сказано окремо.

Приступаючи безпосередньо до розв’язування задачі, не слід пробувати відразу вгадати готову формулу, в яку необхідно підставити числа для одержання відповіді. Пам’ятайте - кожну задачу слід послідовно і логічно розв’язувати, незалежно від її дійсної чи уявної простоти.

1)	Вивчивши умову задачі, з'ясуйте, які закони фізики відображують дане явище і згадати математичний вираз цих законів. При цьому корисно мати перед собою (звісно, якщо це не екзамен чи контрольна робота) зведення основних формул з відповідного розділу чи розділів фізики.
2)	При розв’язуванні задачі використання того чи іншого закону повинно бути обґрунтованим. Пам’ятайте, що кожний фізичний закон має межі своєї застосованості. Наприклад, закон збереження імпульсу справедливий тільки в ізольованій системі тіл, тому, перш ніж його застосовувати, необхідно пересвідчитись, чи можна дану систему тіл розглядати як ізольовану.
3)	Встановіть логічні зв’язки між всіма відомими та шуканими величинами і запишіть їх у вигляді математичних рівнянь, що виражають відповідні фізичні закони. При цьому не треба боятися вводити необхідні проміжні параметри, тобто тимчасово вважати відомими деякі величини, що не задані в умові задачі. Без них у більшості випадків неможливо встановити зв’язки між заданими та шуканими величинами. В процесі розв’язування, на певному етапі, ці параметри або самі собою "зникнуть", або стане зрозуміло, як їх знайти. Складання рівнянь, або системи рівнянь є останнім, але чи не найбільш важливим і складним "фізичним" етапом розв’язування задачі. Після його подолання фізична задача перетворюється на суто математичну.
4)	Математичний запис фізичних законів та співвідношень виконуйте у загальному вигляді, тобто за допомогою літерних позначень усіх вихідних, допоміжних та шуканих величин. Якщо закон формулюється у векторній формі, то запишіть його у векторній формі, після чого оберіть систему координат і запишіть відповідні рівняння для проекцій векторів на осі.
5)	У випадку складної задачі, спробуйте розділити її на окремі "самостійні" частини. Попереднє розв’язання таких часткових задач дозволяє легше одержати остаточну відповідь.
6)	Після складання рівнянь практично завжди виникає необхідність виконати певні математичні перетворення. Всі ці перетворення охайно фіксуйте на папері, а не намагайтеся виконати їх подумки. Це значно зменшить розумове навантаження та ймовірність помилок.

 

У переважній більшості фізичних задач розв’язання слід проводити до кінця у "загальному" вигляді, тобто без використання числових даних. При цьому відповідь буде отримана у "загальному вигляді", тобто у вигляді алгебраїчного виразу-формули, що визначає шукану величину через символи заданих в умові величин та фізичних й математичних констант. Лише обмежена кількість типів задач вимагає проміжних обчислень

Досить поширені два методи розв’язування задач, які можна детально розглянути.

1. Алгоритми розв’язання фізичних задач.

2. Метод розмірностей.

1.  Алгоритми  розв’язання  задач  —  це  приписи: що потрібно робити, щоб розв’язати задачу. Це системний, творчий метод розв’язання задач. Його методика докладно описана в роботі «Физика в алгоритмах и алгоритмы решения физических задач»  (Перм, 1990).

2. Метод розмірностей — це метод розв’язання таких задач, в яких точні розрахунки або вимірювання  зробити  важко,  а  часом  просто  неможливо. Цей метод навчає оцінювати фізичні величини (параметри, характеристики різних за масштабами фізичних  систем),  які  неможливо  виміряти.  Він привабливий  для  учнів,  оскільки  дозволяє  майже «з нічого» отримувати правильні оцінки масштабів досліджуваних явищ або створювати «портрет» експериментальної установки. Витончений і потужний інструмент, що дозволяє вивчати непрості фізичні закономірності.

Алгоритм розв’язання фізичних задач

Алг Фізична задача

Арг  задані  величини,  константи,  табличні  величини;

Рез шукані величини в задачі

1 — вивчити зміст задачі;

2 — записати умову задачі  символьною мовою;

3 — побудувати наочну модель задачі (обрати систему відліку, зробити рисунок, креслення, схему);

4  —  виділити  початкові  й  кінцеві  стани  процесу чи явища й фізичні величини, які їх характеризують;

5  —  записати  закони,  формули,  правила,  що  характеризують цей процес, явище;

6 — розв’язати задачу в загальному вигляді;

7  —  виписати  значення  фізичних  констант,  табличних  величин  і  виразити  задані  величини в єдиній системі одиниць;

8 — перевірити розмірності;

9  —  обчислити  значення  шуканих  фізичних  величин;

10 — записати відповідь, оцінивши реалістичність отриманого результату.

Кін.

Метод розмірностей

Фізичні задачі — це такі задачі, в умові яких не повідомляється, які конкретні операції слід виконати, щоб отримати відповідь на питання задачі, але при цьому в змісті задачі повідомляються деякі початкові величини (дані).

Розв’язання таких задач полягає у встановленні співвідношень між початковими даними, фізичними константами й табличними величинами, а з отриманого співвідношення шляхом математичних обчислень отримуємо відповідь. Для розв’язання задач традиційного типу розмірність фізичної  величини використовується  тільки для  перевірки правильності  формули отриманого виразу. Проте розмірність фізичної величини дозволяє учням розв’язувати  задачі, зробити  ще  один  упевнений крок у світ фізичних явищ. Метод розмірностей дає можливість здійснювати оцінку фізичних величин: оцінити розміри Всесвіту, осягнути світ атомів, молекул і зірок, встановити нові співвідношення між фізичними величинами.

Для  розв’язання  задач  методом  розмірностей потрібно спиратися на такі твердження:

1. Розмірність фізичної величини може бути лише добутком ступенів розмірностей,  узятих за основні.

2. Розмірності обох частин рівності, яка відображає певну фізичну закономірність, мають бути тотожними.

3.  Розмірності фізичної величини співпадає з розмірністю її одиниці.

Будь-яку фізичну величину  X  представляють у вигляді ,

де  {Х}  — числове значення величини  X , а   [Х]  — одиниця  величини  X.  Розмірності  фізичної  величини  .

Під розмірностями фізичної величини розуміється вираження її одиниць через одиниці основних фізичних величин. Основною фізичною величиною називається  величина,  яка  входить  у  систему  фізичних  величин  й  умовно  узята  як  незалежна  від інших  величин  цієї  системи.  У  системі  СІ  таких одиниць  сім:  сила  струму  (ампер), кількість речовини (моль), сила світла (кандела), довжина (метр), час (секунда), маса (кілограм), температура (кельвин). Інші фізичні величини, що входять до системи,—  похідні,  тож  їхні  розмірності  виражаються через одиниці еталонних величин.

Фізичні величини дає нам природа, а їхні одиниці ми обираємо самі. Через нескінченне розмаїття властивостей матеріальних об’єктів і явищ природи у фізиці доводитися користуватися безліччю фізичних  величин.  Нас  не  повинна  лякати  їхня кількість. Задачу, в якій розглядається об’єкт або явище в усій своїй багатогранності, практично неможливо  розв’язати.  Проте  надзвичайно  важливо зупинитися  на  ряді  величин,  які  характеризують об’єкт  або  явище  в  конкретному  випадку,  розглядати  тільки  основні,  істотні  грані  явища,  процесу,  відкинувши  другорядні.  З  такою  проблемою ми стикаємося в ході розв’язання будь-якої задачі, особливо  із  застосуванням  методу  розмірностей. Розглянемо  алгоритм  розв’язання  задач  за  допомогою нього.

Алг Розв’язання задачі методом розмірностей

Арг фізичні величини, що відображають істотні грані процесу, явища в задачі

Рез шукані фізичні величини

Поч

вивчіть зміст задачі 

укладіть  повний  перелік  фізичних  величин,   які, на вашу думку, відбивають істотні сторони процесу, явища в цій задачі;

випишіть поряд із вибраними величинами їхні розмірності;

складіть  добуток  цих  величин,  приведених   до  невідомих  досі  степенів,  і  шуканої  величини,  прирівнявши  увесь  вираз  до  безрозмірної константи  ;

а) де  B  — шукана величина,  C ,  D,  E  — фізичні  величини,  A   —  безрозмірна  константа; з однойменних основних одиниць складемо

вираз типу:

б) де  i,  j,   k   — одиниці основних величин,  x, y,  z   —  показники  міри,  які  необхідно  визначити;

складіть  систему  рівнянь  із  показників  степенів  або  однойменних  основних  одиниць,  прирівнявши їх до нуля;

розв’яжіть систему складених рівнянь:

обчисліть відповідь, підставляючи значення фізичних  величин  C ,  D,  E ,  припускаючи  значення константи  A = 1.

Кін.

Примітка: отримане рівняння зв’язку буде єдиним, якщо число змінних  x,  y,  z  дорівнюватиме числу рівнянь у системі.

Способи розв’язування задач

Вибір способу розв’язання задачі залежить від математичного розвитку учнів, змісту задачі й тих цілей, які ставить перед собою вчитель на певному етапі викладання.

Рис.2. Способи розв’язування задач.

Організаційні форми розв'язування задач на уроках можуть бути такі:

1.               Розв'язування задач на дошці вчителем. Так чинять тоді, коли потрібно показати хід розв'язку типової задачі або розв'язати складну задачу. Вчитель залучає учнів до аналізу задачі з метою їх активізації.
2.               Аналіз задачі і відшукання ходу розв'язку проводять колективно, а потім один з учнів записує розв'язок задачі на дошці, а інші у своїх зошитах. При розв'язуванні складної задачі біля дошки може працювати кілька учнів почергово. Активність і самостійність учнів при такій організації роботи невисока, тому вчитель має постійно звертатись до класу з запитаннями, а наприкінці потрібно, щоб учні повторили хід міркувань і розв'язку задачі.
3.               Учні після колективного обговорення ходу розв'язку задачі або й без нього розв'язують задачу самостійно. Активність і самостійність учнів досить високі, але вони розв'язують задачі неодночасно, що створює деякі проблеми. Вчитель слідкує за ходом розв'язування задачі, консультує учнів, звертає увагу на недоліки та помилки, допомагає їх виправити.

Алгоритм розв'язання задач з фізики

1.               Прочитайте умову задачі.
2.               Згадайте, які розділи фізики відносяться до теми задачі.
3.               Згадайте, які явища і процеси необхідно розглянути, я якими можна знехтувати.
4.               зробіть схематичний малюнок, а якщо необхідно - кілька малюнків, що показують різні стадії процесу, позначивши на ньому необхідні фізичні величини.
5.               Переформулюйте умову задачі в термінах фізики.
6.               Запишіть коротку умову задачі, виразивши всі величини в системі СІ.
7.               Згадайте закони і формули, що описують взаємозв'язок шуканої та заданих фізичних величин.
8.               Запишіть закони і формули, що описують взаємозв'язок шуканої та заданих фізичних величин.
9.               Знайдіть вираз шуканої величини через відомі в загальному вигляді (в вигляді формули).
10.          Перевірте розмірність шуканої величини, що отримується за знайденою формулою.
11.          Отримайте числове значення шуканої величини.

Після отримання відповіді, якщо можливо, прикиньте наскільки вона відповідає дійсності. Наприклад, якщо людина біжить зі швидкістю 0,2 м/с або 50 м/с, то напевно десь помилка. Іноді помилки бувають в умові або у відповідях в кінці задачника.

Алгоритм розв'язання задач з фізики (ІІ варіант)

1. Уважно прочитати умову задачі. Встановити в загальних рисах умови задачі та яким фізичним законам вони відповідають.

2. Зробити коротку запис умови. Зазвичай зліва в стовпчик записують всі дані і шукані величини. Краще всі дані завдання відразу висловити в однакових величинах (СІ).

3. Зробити креслення, схему або малюнок, що пояснюють описаний в задачі процес. Вказати на кресленні всі дані і шукані величини задачі.

4. Написати рівняння або систему рівнянь, що відображають фізичний процес у загальному вигляді.

5. Якщо рівності векторні, то їм зіставити скалярні рівності.

6. Використовуючи умови задачі і креслення, перетворити вихідні рівності так, щоб в кінцевому вигляді в них входили лише згадані в умовах задачі величини і табличні дані.

7. Виконати завдання в загальному вигляді (отримати "робочу формулу"), тобто висловити шукану величину через дані в завданні.

8. Зробити обчислення.

9. Провести перевірку одиниць величин, підставивши їх у "робочу формулу". Отримана одиниця повинна збігатися з одиницею шуканої в задачі величини.

 

 

Висновки

Рівень свідомого, самостійного підходу до розв’язання задачі з фізики має на меті розвиток у суб’єкта навчального процесу творчих можливостей і формування певних компетентностей. Цей креативний потенціал і компетенції, в ідеалі, повинні проявлятися у здатності учня на основі глибокого аналізу умов або постановки задачі вільно обирати та комбінувати різноманітні засоби отримання результату, створювати власні методи й алгоритми розв’язування задач. Таким чином глибоке розуміння фізичного змісту постановки та моделі розв’язування задачі дозволить учневі згодом виробити вміння визначати перспективні проблеми, які містять не лише умова, але й результат розв’язку задачі зважаючи на них, формулювати власні задачі навчального та дослідницького характеру.

Передбачати необхідність формування та розвитку означених креативних умінь, необхідно вже на початковому етапі навчання фізиці .Необхідно навчитися використовувати задачі з фізики не лише як засіб контролю та перевірки ступеня засвоєння теоретичних знань, тим більш, що успішне отримання відповіді типової задачі середнього, або достатнього рівня складності, яка зазвичай розв’язується за допомогою стандартного методу або алгоритму зовсім не свідчить про глибоке розуміння фізичного змісту задачі, або співвідношення між модельними уявленнями та реальними явищами й процесами.

Розв'язування задач є невід'ємною складовою частиною навчального процесу, бо дозволяє формувати і збагачувати фізичні поняття, розвиває фізичне мислення учнів, їх навички застосування знань на практиці. У процесі розв'язування задач формуються працелюбність, допитливість розуму, самостійність у судженнях, виховується інтерес до навчання, загартовується воля і характер, розвивається вміння аналізувати явища, узагальнювати відомості про них тощо.

Список використаних джерел

1.               Бугаев А.И. Методика преподавания физики. Теоретические основы. - М.: Просвещение, 1981. – 288с.
2.               Видавнича діяльність у методичній роботі: Навчальне видання / Підготувала: М.І.Скрипник. - К.: ЦІППО АПН України, 2006. – 27 с.
3.               Розв'язування задач з фізики: Практикум // С.У.Гончаренко, Є.В.Коршак, Н.М.Коршак, П.Я.Михайлик, А.І.Павленко, О.В.Сергєєв .– /За заг. ред. Є.В.Коршака. – К.: Вища школа, 1986.– 312 с.
4.               Сиротюк В.Д., Баштовий В.І. Фізика. 11 клас (рівень стандарту) Підручник. — Х.: Сиция, 2011. — 304 с.
5.               Старощук. В. А.  Дванадцять кроків до майстерності  /.  Х.  Основа", 2004. – 112 с.: іл.
6.               Туманцова О.О. - Фізика. 10 клас. Рівень стандарту: Розробки уроків Ранок : 2010, –   336 с.
7.               http://www.pedahohikam.net/nervs-1246-1.html
8.               http://fizmet.org/L9.htm
9.               http://studentam.net.ua/content/view/7412/97/
10.          http://physics.kpi.ua/moodlephysics/mod/page/view.php?id=23
11.          http://www.zhu.edu.ua/mk_school/course/view.php?id=152&lang
12.          https://studopedia.com.ua/1_137614_znachennya-zadachi-vidi-pozaklasnoi-roboti-z-fizichnogo-vihovannya.html