Решения задач физика: Как решать задачи по физике легко

Содержание

Как решать задачи по физике легко

Предмет «Физика» дается с легкостью не каждому ученику. Некоторые задачи вызывают изумления и трудности даже у преподавателей. Существует несложная система, придерживаясь которой решить любую задачу будет реально, сомневаться в ответе не придется, а у педагога отпадут поводы «придраться». И подготовка к ЕГЭ по физике будет даваться легче.

Решение задач по физике без затруднений

Перед тем как приступить к мозговому штурму, стоит успокоиться и вдумчиво прочитать задачу полностью. Иногда она может быть простой, однако непонятные слова могут создать впечатление безвыходности. Ознакомившись, стоит перечитать еще раз. Вникли? Записываем условия.

Записываем условия

  1. Пишем «дано».
    С этого шага начинается решение любой задачи. В этом блоке записываем все известные условия, чтобы с легкостью можно было к ним обратиться.
  2. Таблица «СИ». Сведения вписываются справа от «Дано», требуются, когда нужно перевести какое-то значение (например, сантиметры в метры).

Рисуем схему

Большинство задач подразумевает наличие схемы, даже если этот шаг необязателен, составление схемы облегчит их понимание. Рисунок должен содержать все известные величины, требующиеся для решения. Иногда за добровольное включение схемы начисляются дополнительные баллы к решению задачи.

Определяем неизвестные величины

  • Вопрос задачи. Выписав все известные сведения, проводим черту, а затем вписываем, что еще неизвестно.
  • Вопрос себе. Чтобы убедиться, что все вопросы заданы, стоит еще раз вчитаться, а затем спросить себя: «Что я ищу?»

Подбираем формулы

  1. Формулы. Выпишите все формулы, способствующие решению задачи.
  2. Преобразования. Здесь происходят сокращения, если им есть место.
  3. Уравнения. Из полученного результата составляется одно или система уравнений.

Решаем уравнения и ищем все неизвестные величины

Под получившееся уравнения нужно написать известные математические величины. Шаг повторяется под все величины под знаком «неизвестно». Стоит начать с переменных, значение которых определяется проще. Когда все неизвестные найдены, получается ответ. Он обводится прямоугольником. Готово!

Советы

  • Некоторые задачи даются к решению непросто. Множество из них требуют повышенного внимания, однако некоторые ученики не питают любви к предмету. Изучать его все же придется. Придерживаясь советов по решению уравнений из курса физики, решение задач покажется несложной процедурой, а понимать программу станет интереснее.
  • Внимательно читайте условия. Чтобы понимать способы решения, стоит несколько раз пройтись по условиям, обращая внимание на детали.
    Чтобы понимать, усвоились ли данные, стоит оторваться от учебника и воспроизвести ее в голове. Совпадает с написанным в учебнике? Нет? Перечитайте еще раз, представив ситуацию наглядно, словно в кино — так картинка станет реальнее!
  • Решайте для себя. Чтобы развить интерес к ходу работы, следует погрузиться в нее, понимая, что вы делаете это прежде всего для себя, а не ради оценки, репетитора, преподавателя. Так вы избавляетесь Плот того, что приходится заставлять себя возвращаться к работе.
  • Полюбите то, что делаете. Решать, чтобы решить — неправильный путь. Чтобы процесс работы был интересен, нужно полюбить физику. Как развить интерес к тому, что сложно понимать? Помните, что все неизведанное — повод к саморазвитию, а каждая новая решенная задача — новый опыт!
  • Повторения. Чтобы каждый следующий раз давался проще, желательно хотя бы раз в день решать по одной задаче. Так выработается привычка, улучшится память и восприятие условий, что в дальнейшем поможет решать новые системы уравнений в считанные минуты!
  • Задавайте вопросы. Важно задавать вопрос всякий раз, когда он возникает, не взирая на реакцию. Чем больше ответов вы получите, тем лучше будете ориентироваться в физике.
  • Берите перерывы. Иногда на задачу нужен «новый взгляд». Если ответ не поддается вычислениям уже длительное время, следует переключить свое внимание, а затем снова приступить к работе. Свежие мысли нередко моментально выдают способ решения!
  • Помните, что главное — подбор формул. Остальное — лишь подключение знаний математики. Выпишите все формулы, который на ваш взгляд могут подойти, а затем подробно разбирайте, что именно нужно в вашем случае!

Решение задач по 📝 физике быстро и качественно без посредников

Как известно, физики отличаются от лириков не только способом мышления, но и необходимостью решать задачи. Это не минует ни одного студента, поступившего в технический вуз. На какой бы специальности вы не учились, какой бы раздел не проходили, будь то общая физика или механика, термодинамика, оптика или электродинамика – все равно придется их выполнять.  

Выполнение заданий по данному предмету

Существует безотказно работающий способ, облегчающий суровую студенческую жизнь, сдать домашнюю работу, контрольную, решение задач или зачет. Оказывается, чтобы получить хорошую оценку по предмету, совсем необязательно заучивать километры формул. Нужно всего лишь заказать работу и очень скоро подробно расписанный пример окажется у вас на экране телефона или компьютера.

Работы, решенные грамотным специалистом, обеспечат вам хорошую успеваемость в течение всего семестра, своевременную сдачу домашних и проверочных работ. Вы сможете занять почетное место среди лучших студентов курса и заслужить благосклонность преподавателя, которая обязательно пригодится вам на экзамене или защите курсовой работы.

К слову, мы можем оказать вам виртуальную помощь, выполнив все задания за максимально короткое время и отправив готовое задание вам на телефон прямо во время экзамена. А если вы проходите аттестацию в форме компьютерного тестирования, мы будем рады предложить вам помощь в сдаче тестов.  

Где заказать необходимую работу? 

Вам не нужно набирать в поисковой строке браузера необходимые термины. Вам не придется заходить на сомнительные сайты и разбираться в сложных системах оформления заказов.

Чтобы сделать любой заказ, нужно всего лишь зайти на сайт vsesdal.com и опубликовать там проект. Вы можете сразу указать в проекте раздел или тему. Кинематика, статика, динамика – все эти разделы физики хорошо знакомы нашим специалистам. Даже если вам нужен такой раздел, как техническая механика, решение по этому предмету также сможет выполнить кто-либо из исполнителей.

Когда ваш проект появится на сайте, вам начнут поступать предложения от исполнителей, готовых взяться за решение ваших задач. Вам останется только выбрать из них того, кто вызовет у вас наибольшее доверие. Чтобы больше узнать об исполнителе, можно посмотреть его профиль, узнать, выполнял ли он, к примеру, ядерный вариант, (если вам нужен именно этот раздел), почитать отзывы, оставленные предыдущими заказчиками.

Детали сотрудничества, такие, как цена или стоимость онлайн решения задач, время выполнения, и другие аспекты, касающиеся содержания работы, вы можете обсудить лично с исполнителем. Вы всегда можете высказать свои пожелания к выполнению и оформлению работы. Например, если вариант по молекулярной тематике нужно выполнить строго определенным способом, чтобы преподаватель в университете ничего не заподозрил, следует договориться с исполнителем об этом заранее.

Срочно выполнить работу 

Если время поджимает, и решение задач по физике нужно сдать как можно скорее, мы поможем вам предотвратить учебную катастрофу и сделаем за вас все задания за минимальное время. Срочно выполнить то, что нужно может любой специалист, которого вы выберете на нашем сайте. Договариваясь с исполнителем о выполнении задания и сроках, всегда можно сделать так, чтобы выполнение по любому предмету было сделано и прислано вам как можно скорее. Выполнение нужным вам способом на заказ будут у вас, как только исполнитель справится с этой работой.

Заказать решение задач по физике, избавившись от необходимости самому сидеть над учебниками и конспектами, – этот способ сдачи университетских работ отлично подходит современным, живущим активной жизнью молодым людям. Причины того, чтобы не делать решение задач самостоятельно, могут быть совершенно разные. Кто-то предпочитает наслаждаться молодостью, а кто-то уже с первого курса устроился на работу и старательно совершает подъем по крутой карьерной лестнице. Но эти группы людей объединены одним: у них нет свободного времени по материаловедению и прочим предметам, которые вряд ли пригодятся в дальнейшей жизни. Поэтому намного проще заказать рещшение задач на сайте vsesdal.com – и не отвлекаться от своих основных жизненных занятий.

Как решать типовые задачи по физике

Обучаясь в школе, каждый сталкивается с решением задач по физике. Не всем дисциплина дается легко.

Бытует мнение, что для успешного решения задач по этому предмету, нужно досконально разбираться в физических процессах. 3\). Также не забывайте про постоянные величины, например, ускорение свободного падения. В задачах на свободное падение о нем может быть не сказано ни слова, но оно предполагается в условиях и необходимо, чтобы их решить. Подумайте об этом, когда записываете все известные данные.

  • С столбце «СИ» приведите все данные в задаче к международным единицам измерения. Так как в международной системе основными единицами измерения массы считаются килограммы (кг), массу из приведенной выше задачи необходимо привести в нужное значение: 1 000 тонн = 1 000 000 кг. 
  • Нарисуйте схематичный рисунок. Он нужен не для всех задач. Но в тех, где упоминаются действующие на тело силы и векторы скоростей, изображение может существенно облегчить понимание процесса и натолкнуть на правильное решение.
  • Определите неизвестную величину, ту, что необходимо узнать, решив задание. Написав в столбике все, что известно в задаче, проведите черту под известными данными и пропишите ту величину, которую будете искать.
  • Подберите формулы. Это самый важный пункт в нашем алгоритме! Решение задачи после выбора формулы будет заключаться в математических вычислениях, которые имеют к физике лишь опосредованное отношение. На черновике выпишите те формулы, которые могут подойти для конкретной задачи и выберите ту, которая будет способствовать решению.
  • Математические вычисления. Остальное решение задачи сводится к математике. Нужно сделать необходимые преобразования и сокращения, если они нужны. Затем составить уравнение или систему уравнений. Остается только их решить и найти все неизвестные, а в конце искомую величину. Ответ обведите в прямоугольник. 
  • Источник: evrophiz.wordpress.com

    Примеры решения типовых задач по разделам

    Рассмотрим подробнее решение задач из разных разделов физики по предложенному алгоритму. И дадим все необходимые объяснения к каждой из них.

    Система абсолютно универсальна и подходит для решения заданий по динамике, кинематике, статике и другим разделам физики.

    Кинематика

    Источник: znanio.ru

    Кинематика — это раздел механики, который изучает математическое описание движения тел. 

    Данный раздел охватывает следующие темы:

    • равномерное и равноускоренное движение тел;
    • движение тела по окружности;
    • относительность движения;
    • свободное падение тел.

    Рассмотрим типовые задачи на каждую из этих тем.

    Равномерное и равноускоренное движение тел

    Для решения задач по этой теме нужно знать уравнение движения тела, понимать, что такое средняя, постоянная скорости и ускорение, уметь выяснять их векторное направление в конкретной задаче.

    Как правило, в задачах на равномерное и равноускоренное движение необходимо найти или пройденный путь (S), или скорость движения (V), или время (t).

    Задача:

    Поезд длиной 240 метров, двигаясь равномерно, прошел мост за 2 минуты. Какова была скорость поезда, если длина моста равна 360 метрам?

    Решение:

    1. Записываем известные нам данные:\( l_1=240\) м., \(l_2=360\) м., \(t=2\) мин., \(V\)=?
    2. Проводим необходимые преобразования времени до принятых в мире единиц измерения — секунд: 2 минуты = 120 секунд.
    3. Мы знаем, что скорость равномерного движения определяется по формуле: \(V=\frac st\) 
    4. Время нам известно, для того, чтобы найти скорость, нужно сначала определить путь пройденный поездом. Если мы схематично изобразим перемещение поезда по мосту, то увидим, что путь, пройденный поездом, равен длине самого поезда плюс длине самого моста, т.е. \(s=l_1+l_2\).
    5. Переходим к математическим вычислениям: \(s=240+360=600\) метров.
    6. \(V=600/120= 5\) м/с.

    Задача:

    При равноускоренном движении с начальной скоростью 5 м/с тело за 3 секунды прошло 20 метров. С каким ускорением двигалось тело? Какова его скорость в конце третьей секунды?

    Решение:

    1. Фиксируем данные известных нам величин: \(V_1=5 \) м/с, \(t=3\) с, s=20 м. 2.\)
    2. Нам известна формула для определения скорости при равноускоренном движении: \(V_2=V_1+a\times t\)
    3. Все данные у нас для вычисления скорости есть, подставляем их в формулу и получаем скорость, равную \(8,3\) м/с.
    Движение тела по окружности

    Чтобы успешно решать задачи по этой теме, необходимо знать формулы, характеризующие движение тел по окружности. В задачах на движение тела по окружности обычно необходимо вычислить скорость, центростремительное ускорение, радиус или длину окружности.

    Задача:

    Каково центростремительное ускорение поезда, который движется по закругленной железной дороге радиусом 800 метров со скоростью 72 км/ч?

    Решение:

    1. Записываем вводные данные: \(R=800 м\), \(V=72\) км/ч, \(a\)=?
    2. Переводим скорость из км/ч в м/с, получаем 20 м/с.
    3. Мы знаем формулу, по которой можно определить центростремительное ускорение: \(a=\frac{V^2}R\)
    4. Все данные нам известны, подставляем числовые значения в формулу и получаем искомую нами величину, равную \(0,5 м/с^2\)
    Свободное падение тел

    Для решения задач по этой теме нужно знать закон движения при свободном падении и закономерность изменения скорости тела со временем, а также помнить про постоянную величину — коэффициент силы тяжести.

    В задачах на свободное падение тел может быть предложено найти скорость движения тела, высоту, с которой оно падало или время его движения.

    Задача:

    Камень брошен вниз с высоты \(85\) метров. Он летит со скоростью \(8\) м/с. С какой скоростью он ударяется о землю?

    Решение:

    1. Определяем известные и неизвестные нам данные: \(h=85\) метров, \(V_1=8\) м/с., \(V_2=?\) Мы помним, что на любое падающее тело воздействует коэффициент силы тяжести, равный \(9,8\) Н/кг.
    2. У нас есть все вводные для определения конечной скорости по формуле: \(V_2=V_1+g\times t\)
    3. Подставляем числовые значения в уравнение и получаем скорость тела в момент удара о землю, равную \(41,3\) м/с.
    Относительность движения

    Задачи на относительность движения всегда требует выбрать неподвижную систему координат, относительно которой и будут производиться все расчеты. В таких заданиях ученикам обычно предлагают найти относительную скорость объекта, минимальное время, продолжительность пути или длину объекта.

    Задача:

    Два поезда движутся навстречу друг другу по параллельным ж/д путям. Один — со скоростью 72 км/ч, другой — со скоростью 54 км/ч. Пассажир первого поезда отмечает, что второй проходит мимо него в течение 10 секунд. Определите длину второго поезда.

    Решение:

    1. Записываем известные нам данные: \(V_1=72\) км/ч, \(V_2=54\) км/ч, \(t=10\) с, \(l_2=?\)
    2. Переводим км/ч в м/с: \(V_1= 20\) м/с, \(V_2=15\) м/с.
    3. Определяем систему координат, от которой будем отталкиваться при вычислении искомой величины. Логично будет, если такой системой станет линейная система координат, связанная с первым поездом и направленная по ходу его движения. Получается, что второй поезд двигается со скоростью \(V_2=15\) м/с в направлении со скоростью \(V_1=20\) м/с.
    4. Находим общую скорость движения по формуле: \(V=V_1+V_2\) 
    5. Она равна \(35\) м/с.
    6. Определяем длину поезда по формуле: \(l_2=V\times t\)
    7. Получаем длину поезда, равную \(350\) метрам. 2}\) вычисляем силу притяжения между книгами.
    8. Произведя математические вычисления получаем ответ: книги притягиваются друг к другу с силой приблизительно равной \(2,4\) Н.
    Сила упругости

    Задача: 

    К покоящейся на горизонтальной поверхности системе, которая состоит из куба массой 1 кг и 2-х пружин, приложена постоянная горизонтальная сила величиной 25 Ньютонов. Между кубом и поверхностью трения нет. Жесткость первой пружины составляет  \(450 Н/м\), жесткость второй пружины \(550 Н/м\). Определите удлинение пружин.

    Решение:

    1. Записываем в столбце «Дано» данные, которые нам известны: \(m=1\) кг,\( F=25\) Н, \(k_1=450\) Н/м, \(k_2=550\) Н/м, \(\Delta l_1=?\), \(\Delta l_2=? \) 
    2. Согласно 3-му закону Ньютона \(F=F_упр\)
    3. По закону Гука \(F_упр=F=k\times\Delta l\) отсюда выводим формулы для нахождения удлинения пружин: \(\Delta l_1=\frac F{k_1}\) и \(\Delta l_2=\frac F{k_2}\)
    4. Подставляем известные нам числовые значения в формулы и получаем ответ: \(6 см\) — удлинение первой пружины, \(5 см\) — удлинение второй пружины. 2.\)
    5. Переводим минуты в часы: \(1\) минута=\(60\) секунд.
    6. Найти работу можно по формуле: \(A=F\times S\)
    7. В данных условиях \(S=h\), а \(F=g\times m\)
    8. В условиях задачи нет значения массы тела, но мы помним, что массу можно найти по формуле: \(m=p\times V\)
    9. Формула нахождения работы приобретает следующий вид: \(A=p\times V\times g\times h\)
    10. Подставляем известные числовые значения в формулу и получаем ответ: работа = 3 528 000 000 Дж = 3 528 МДж. 
    Закон сохранения энергии и импульса

    Задача:

    Тепловоз массой 130 тонн приближается со скоростью 2 м/с к неподвижному составу массой 1170 тонн. С какой скоростью будет двигаться состав после сцепления с тепловозом? 

    Решение:

    1. Записываем известные нам данные: \(m_1=130\) тонн, \(V_1=2\) м/с, \(m_2=1170\) тонн,  \(V_2=0\) м/с, V=?
    2. Согласно закону сохранения импульса \(m_1\times V_1+m_2\times V_2=m_3\times V_3\)
    3. Из этой формулы получаем уравнение для нахождения скорости состава после сцепления: \(V_3=\frac{m_1\times V_1}{m_1+m_2}\)
    4. Подставляем известные нам значения в формулу и получаем искомую скорость, равную \(0,2\) м/с.

    Статика

    Источник: infourok.ru

    Статика — третий раздел механики, который изучает механические системы в условиях равновесия и действие приложенных к ним сил.

    Для решения задач по статике необходимо обязательно рисовать схемы, иллюстрирующие заданные процессы, определять модули и направления сил, пользоваться законами сопротивления материалов.

    Статика включает в себя следующие разделы:

    • равновесие тел;
    • давление в жидкостях и газе;
    • закон Архимеда.
    Равновесие тел
    Источник: infourok.ru
    Давление в жидкостях и газе

    Задача:

    Водолаз в жестком скафандре может погружаться на глубину 250 метров, искусный ныряльщик — на 20 метров. Определите давление воды в море на этих глубинах.

    Решение:

    1. Записываем известные нам данные из условия задачи: \(h_1\)=250 м, \(h_2\) =20 м, \(p=1030 кг/м^3\), \(g=9,8\) Н/кг, \(p_1=?,\) \(p_2=?\)
    2. По формуле \(P_1=p\times g\times h_1\) определяем давление воды для водолаза, оно будет равно примерно 2524 кПа. 3.\)

    Молекулярная физика

    Молекулярная физика — это один из разделов физики, описывающий физические свойства объектов путем изучения их молекулярного строения.

    В основе всех задач по молекулярной физике лежит уравнение молекулярно-кинетической теории: \(P=\frac13\times m_0\times n\times V_2\)

    Источник: znakka4estva.ru

    Термодинамика

    Источник: present5.com

    Термодинамика — физический раздел, который изучает общие свойства макроскопических систем, способы передачи и превращения энергии в них.

    В раздел термодинамики входят следующие темы:

    • теплота сгорания топлива; 
    • изменение внутренней энергии тела при совершении работы; 
    • внутренняя энергия идеального газа;
    • первый закон термодинамики;
    • КПД теплового двигателя.
    Теплота сгорания топлива

    При решении задач на сгорание топлива, важно помнить про удельную теплоту сгорания каждого вида топлива. 7\) Дж/кг, \(Q=?\)

  • По формуле \(Q=q\times m\) определяем теплоту сгорания и получаем 95 кДж.
  • Изменение внутренней энергии тела при совершении работы

    Задача:

    Вычислите внутреннюю энергию 1 килограмма воды при ее нагревании на 2 Кельвина.

    Решение:

    1. Записываем известные и неизвестные величины из условий задачи: \(m=1\)  кг, \(T=2\)К, \(U=?\), не забываем про удельную теплоемкость воды \(c=4200\) Дж/кгхК.
    2. Количество теплоты, которое получит вода, будет затрачено на изменение ее внутренней энергии, т.е. \(U=Q\).
    3. \(Q=c\times m\times T\) следовательно, \(U=c\times m\times T\)
    4. Подставляем числовые значения в формулу и получаем ответ: 8400 Дж.
    Внутренняя энергия идеального газа, первый закон термодинамики

    При решении таких задач важно помнить про молярную массу вещества и универсальную газовую постоянную.

    Задача:

    Чему будет равна внутренняя энергия гелия массой 200 грамм при условии, что температура будет увеличена на 20 Кельвинов? 

    Решение:

    1. Фиксируем известные величины: \(m=200\) г, \(\Delta T= 20\) К. 3\).
    2. Коэффициент полезного действия определяется по формуле: \(\eta=\frac{A_п}{A_з}\)
    3. \(A_п\) равна количеству теплоты (\(Q\)), которое необходимо для изменения температуры воды. \(A_п=Q=c\times m\times T.\) Массу воды найдем по формуле: \(m_1=p_1\times V_1\)
    4. \(A_з\) равна количеству теплоты, выделенному при сгорании керосина массой 80 грамм, следовательно, \(A_з=q\times m_2\)
    5. Подставив все известные величины в формулу, получаем ответ: КПД = 0,33.

    Электростатика

    Источник: infourok.ru

    Электростатика — это раздел физики об электричестве, который изучает взаимодействие электрических зарядов, находящихся в неподвижности.

    К задачам по электростатике относятся задачи на :

    • закон Кулона; 
    • напряженность и работу электростатического поля; 
    • электроемкость.
    Закон Кулона

    Задача:

    Определите силу взаимодействия двух одинаковых точечных зарядов по 1 микро кулону, которые находятся на расстоянии 30 сантиметров друг от друга. 2/м\).

  • Согласно закону Ома \(I=\frac UR\) отсюда \(U=U=I\times R\)
  • Сопротивление определяем по формуле: \(R=p\times\frac lS\)
  • Подставляем числовые данные, находим сопротивление. Оно равно 0,34 Ом.
  • Находим значение напряжения: 1,7 В.
  • Задача на работу и мощность тока:

    Определите мощность и работу электродвигателя вентилятора за 10 минут, если при напряжении 220 Вольт сила тока в электродвигателе составила 1 Ампер.

    Решение:

    1. Записываем условия: \(t=10\) мин, \(U= 220\) В, \(I=1 А\), \(P=?\) \(A=?\)
    2. Переводим минуты в секунды, получаем 600 секунд.
    3. По формуле \(P=I\times U\) определяем мощность тока. Она равна 220 Вт.
    4. По формуле \(A=P\times t\) находим работу, получаем 132000 Дж или 132 кДж.
    Магнитное поле

    К задачам раздела «Магнитное поле» относятся задания на:

    • силу Ампера;
    • силу Лоренца; 
    • магнитный момент, индукцию и самоиндукцию, энергию магнитного поля. -15 Н\).
    • Задача на магнитный поток и ЭДС индукции:

      Источник: kopilkaurokov.ruИсточник: kopilkaurokov.ru

      Колебания и волны

      Источник: prezentacii.org

      В разделе физики «Колебания и волны» изучают следующие темы:

      • механические гармонические колебания математических маятников;
      • пружинный маятник; 
      • энергия механических колебаний; 
      • механические волны; 
      • колебательный контур;
      • электромагнитные волны.

      Задача на колебания математического маятника:

      Источник: videouroki.net

      Задача на пружинный маятник:

      Источник: znanio.ru

      Задача на колебательный контур:

      Источник: mypresentation.ru

      Для того, чтобы задания по физике решались совсем легко, предмет нужно полюбить. Если это не про вас, не переживайте! Посвящайте свое время любимым дисциплинам и хобби, а физику оставьте для профессионалов Феникс. Хелп.

      Решение задач по физике с репетиторами онлайн

      Укажите ваш часовой пояс:

      Выберите из списка(UTC-12:00) Линия перемены дат(UTC-11:00) Время в формате UTC -11(UTC-10:00) Алеутские острова(UTC-10:00) Гавайи(UTC-09:30) Маркизские острова(UTC-09:00) Аляска(UTC-09:00) Время в формате UTC -09(UTC-08:00) Тихоокеанское время (США и Канада)(UTC-08:00) Нижняя Калифорния(UTC-08:00) Время в формате UTC -08(UTC-07:00) Горное время (США и Канада)(UTC-07:00) Ла-Пас, Мазатлан, Чихуахуа(UTC-07:00) Аризона(UTC-06:00) Саскачеван(UTC-06:00) Центральная Америка(UTC-06:00) Центральное время (США и Канада)(UTC-06:00) Гвадалахара, Мехико, Монтеррей(UTC-06:00) о. Пасхи(UTC-05:00) Гавана(UTC-05:00) Восточное время (США и Канада)(UTC-05:00) Четумаль(UTC-05:00) Гаити(UTC-05:00) Богота, Кито, Лима, Рио-Бранко(UTC-04:00) Острова Теркс и Кайкос(UTC-05:00) Индиана (восток)(UTC-04:00) Атлантическое время (Канада)(UTC-04:00) Куяба(UTC-04:00) Сантьяго(UTC-04:00) Асунсьон(UTC-04:00) Джорджтаун, Ла-Пас, Манаус, Сан-Хуан(UTC-04:30) Каракас(UTC-03:30) Ньюфаундленд(UTC-03:00) Буэнос-Айрес(UTC-03:00) Сальвадор(UTC-03:00) Бразилия(UTC-03:00) Гренландия(UTC-03:00) Пунта-Аренас(UTC-03:00) Монтевидео(UTC-03:00) Кайенна, Форталеза(UTC-03:00) Сен-Пьер и Микелон(UTC-03:00) Арагуаяна(UTC-02:00) Среднеатлантическое время — старое(UTC-02:00) Время в формате UTC -02(UTC-01:00) Азорские о-ва(UTC-01:00) О-ва Зеленого Мыса(UTC) Дублин, Лиссабон, Лондон, Эдинбург(UTC) Монровия, Рейкьявик(UTC) Касабланка(UTC+01:00) Сан-Томе и Принсипи(UTC) Время в формате UTC(UTC+01:00) Белград, Братислава, Будапешт, Любляна, Прага(UTC+01:00) Варшава, Загреб, Сараево, Скопье(UTC+01:00) Брюссель, Копенгаген, Мадрид, Париж(UTC+01:00) Западная Центральная Африка(UTC+01:00) Амстердам, Берлин, Берн, Вена, Рим, Стокгольм(UTC+02:00) Калининград (RTZ 1)(UTC+02:00) Восточная Европа(UTC+02:00) Каир(UTC+02:00) Вильнюс, Киев, Рига, София, Таллин, Хельсинки(UTC+02:00) Афины, Бухарест(UTC+02:00) Иерусалим(UTC+02:00) Амман(UTC+02:00) Триполи(UTC+02:00) Бейрут(UTC+01:00) Виндхук(UTC+02:00) Хараре, Претория(UTC+02:00) Khartoum(UTC+02:00) Дамаск(UTC+02:00) Сектор Газа, Хеврон(UTC+03:00) Волгоград, Москва, Санкт-Петербург (RTZ 2)(UTC+03:00) Кувейт, Эр-Рияд(UTC+03:00) Багдад(UTC+03:00) Минск(UTC+03:00) Найроби(UTC+02:00) Стамбул(UTC+03:30) Тегеран(UTC+04:00) Астрахань, Ульяновск(UTC+04:00) Абу-Даби, Мускат(UTC+04:00) Баку(UTC+04:00) Ереван(UTC+04:00) Тбилиси(UTC+04:00) Порт-Луи(UTC+04:00) Ижевск, Самара (RTZ 3)(UTC+04:00) СаратовVolgograd Standard Time(UTC+04:30) Кабул(UTC+05:00) Екатеринбург (RTZ 4)(UTC+05:00) Исламабад, КарачиQyzylorda Standard Time(UTC+05:00) Ашхабад, Ташкент(UTC+05:30) Колката, Мумбаи, Нью-Дели, Ченнай(UTC+05:30) Шри-Джаявардене-пура-Котте(UTC+05:45) Катманду(UTC+06:00) Омск(UTC+06:00) Дакка(UTC+06:00) Астана(UTC+06:30) Янгон(UTC+06:00) Новосибирск (RTZ 5)(UTC+07:00) Красноярск (RTZ 6)(UTC+07:00) Томск(UTC+07:00) Барнаул, Горно-Алтайск(UTC+07:00) Бангкок, Джакарта, Ханой(UTC+07:00) Ховд(UTC+08:00) Гонконг, Пекин, Урумчи, Чунцин(UTC+08:00) Иркутск (RTZ 7)(UTC+08:00) Куала-Лумпур, Сингапур(UTC+08:00) Тайбэй(UTC+08:00) Улан-Батор(UTC+08:00) Перт(UTC+08:45) Юкла(UTC+09:00) Якутск (RTZ 8)(UTC+09:00) Сеул(UTC+08:30) Пхеньян(UTC+09:00) Осака, Саппоро, Токио(UTC+09:00) Чита(UTC+09:30) Дарвин(UTC+09:30) Аделаида(UTC+10:00) Владивосток, Магадан (RTZ 9)(UTC+10:00) Канберра, Мельбурн, Сидней(UTC+10:00) Брисбен(UTC+10:00) Хобарт(UTC+10:00) Гуам, Порт-Морсби(UTC+10:30) Лорд-Хау(UTC+10:00) Магадан(UTC+11:00) Остров Бугенвиль(UTC+11:00) Соломоновы о-ва, Нов. Каледония(UTC+11:00) Остров Норфолк(UTC+11:00) Чокурдах (RTZ 10)(UTC+11:00) Сахалин(UTC+12:00) Петропавловск-Камчатский — устаревшее(UTC+12:00) Анадырь, Петропавловск-Камчатский (RTZ 11)(UTC+12:00) Фиджи(UTC+12:00) Веллингтон, Окленд(UTC+12:00) Время в формате UTC +12(UTC+12:45) Чатем(UTC+13:00) Самоа(UTC+13:00) Нукуалофа(UTC+13:00) Время в формате UTC +13(UTC+14:00) О-в Киритимати

      Решим любую задачу по физике (решение задач повышенной сложности)

      Министерство образования Республики Беларусь

      Национальный институт образования

      Решим любую задачу по физике

      (решение задач повышенной сложности)

      Учебная программа факультативных занятий

      для 9–11 классов

      учреждений общего среднего образования

      с белорусским и русским языками обучения

      Минск 2012

      В авторской редакции

      Автор-составитель:

      Слободянюк Анатолий Иванович, заведующий кафедрой компьютерного моделирования физического факультета БГУ, кандидат физико-математических наук, доцент, преподаватель физики Лицея БГУ.

      Предлагаемые факультативные занятия предназначены для учащихся 9 –11–х классов, желающих глубже усвоить основной материал курса физики, научиться понимать суть и характер основных физических законов и теорий, научиться анализировать различные физические явления, строить математические модели этих явлений, решать сложные физические задачи.

      Данный курс также предназначен для учащихся, желающих принимать участие в престижных физических олимпиадах различного уровня от школьных до Международных, лучше подготовить к участию турнирах юных физиков, научно-практических конференциях.

      Курс может быть рекомендован для учащихся специализированных классов физико-математического профиля.

      Программа курса составлена в полном соответствии с действующей Учебной программой и календарно-тематическим планированием по физике.

      Для работы в рамках данного курса рекомендуется использовать материалы белорусских физических олимпиад, опубликованных в серии книг издательства «Аверсев», методическое пособие автора «Очень длинные физические задачи», а также ресурсы сайта . Часть материала курса была опубликована в серии статей в журнале «Физика: проблемы преподавания».

      Курс прошел многолетнюю апробацию в Лицее БГУ.

      Основные составляющие курса неоднократно использовались в ходе подготовки учащихся средних учебных заведений к Республиканским и Международным физическим олимпиадам.

      Содержания данного курса неоднократно служила основой для авторских курсов для учителей физики в Академии последипломного образования, Минском городском, Минском, Гомельском, Витебском, Гродненском, Могилевском областных институтах развития образования.

      Пояснительная записка

      Предлагаемая учебная программа факультативных занятий предназначена для углубленного изучения физики, главным образом, физических законов и теорий, математических методов описания физических явлений, методов анализа и решения комплексных физических задач.

      Предлагаемый подход и рекомендуемые задания принципиально отличаются от традиционных задач курса физики средней школы (но умение решать эти задачи является основой для усвоения материала данного факультативного курса).

      Главное отличие большинства рассматриваемых задач заключается в их комплексности, необходимости тщательного качественного анализа, как постановки задачи, так и полученных результатов.

      Не смотря на многообразие рассматриваемых явлений, содержание факультативного курса не выходит за рамки учебных программ по физике и математике, утвержденными Министерством образования Республики Беларусь в 2009 году. Значительная часть рассматриваемых задач предлагались на белорусских физических олимпиадах различного уровня в течение последних 20 лет. Решение этих задач не требует применения методов высшей математики, хотя и предполагает использование нетрадиционных методов: приближенных, графических, иногда численных.

      При построении данного курса совмещаются две основных линии обучения: изучение общих методов анализа и решения задач и изучение конкретных тем курса физики. Поэтому в программе курса фигурируют темы общего плана, так и темы по различным разделам курса физики. Следует отметить, что и рассмотрение общих вопросов проводиться на примерах конкретных физических задач.

      Основная идея данного курса может быть сформулирована следующим образом: «Не методика решения задач, а методика поиска решения!»

      Работа в рамках предлагаемого курса факультативных занятий позволит:

      • углубить знание основных вопросов курса физики;

      • перейти на уровень осмысленного понимания различных физических законов и теорий;

      • освоить методы построения математических явлений, и их использования для решения физических задач;

      • расширить набор математических методов решения физических задач;

      • развить у школьников смелость браться за решения самых сложных задач, самостоятельной постановке новых физических проблем;

      • изучить методы качественного анализа различных физических явлений.

      Учебная программа факультативного курса каждого года рассчитана на 70 учебных часов (2 часа в неделю). В каждом учебном году предусмотрен резерв учебного времени. Не смотря на то, что данная программа является сквозной, обучение можно начинать с любого класса, включив в программу общие вопросы (касающиеся, прежде всего, общих методов решения задач), изученные в предыдущие годы.

      Рекомендуемый порядок изучения тем, объем предлагаемого материала, выбор решаемых задач может быть изменен по усмотрению учителя.

      Программа составлена в форме календарно-тематического планирования.

      9 класс.

      Неделя

      Тема факультативного занятия

      Содержание материала

      Факультативного занятия

      1

      Физическая задача. Общие подходы к решению физических задач.

      Анализ условия задачи.

      Качественный анализ возможного решения.

      Составление плана решения.

      Математическое решение полученной системы уравнений.

      Анализ полученного результата.

      2

      Что значит понимать смысл физического закона?

      Пример: Давление, закон Паскаля, закон Архимеда.

      3

      Что значит понимать смысл физических величин?

      Пример: сила тока, электрическое напряжение, сопротивление

      4

      Аналогии ничего не доказывают, но многое объясняют!

      Условия равновесия: гидростатика и электростатика

      Движение жидкости и законы постоянного электрического тока

      5

      Язык графиков

      Равномерное движение и его графическое представление.

      Нагревание и остывание тел (зависимости температуры от количества теплоты)

      Электрическое сопротивление

      Последовательное и параллельное соединение проводников

      6

      Малые величины и приближенные вычисления

      Зависимость электрического сопротивления от температуры.

      Тепловое расширение тел.

      Упругие деформации.

      7

      Касательные к графикам, площади под графиками – их физический смысл

      Закон Ома и закон Джоуля-Ленца. Системы с переменной теплоемкостью.

      8

      Векторы и их применение в решении физических задач.

      Вектор скорости. Относительность движения.

      9

      Равномерное движение.

      Закон равномерного движения.

      Графическое представление равномерного движения.

      10

      Равномерное движение нескольких тел.

      Совместное описание движения нескольких тел.

      11

      Равноускоренное движение материальной точки по прямой.

      Закон равноускоренного движения. Графическое представление равноускоренного движения.

      12

      Движение тел с переменной скоростью

      Расчет скорости по известному ускорению.

      Расчет координат по известному закону изменения скорости

      13

      Движение тела, брошенного под углом к горизонту.

      Закон движения. Вычисление кинематических характеристик движения.

      14

      Криволинейное движение.

      Траектория. Векторы скорости и ускорения при криволинейном движении.

      Нормальное и тангенциальное ускорения.

      15

      Равномерное движение по окружности.

      Характеристики движения: угол поворота, как координата, угловая и линейная скорости, частота и период вращения,

      Центростремительное ускорение.

      16

      Суперпозиция движений.

      Разложение движения на составляющие. Сложение скоростей. Сложение ускорений.

      17

      Плоскопараллельное движение.

      Разложение плоскопараллельного движения на составляющие. Мгновенный центр вращения. Движение по циклоиде.

      18

      «Красивые» траектории движения

      Разложения движений на элементарные составляющие.

      Эпициклоиды, гипоциклоиды.

      19

      Масса тела. Сила.

      Строгое введение понятий массы и силы на основании законов динамики Ньютона.

      20

      Основная задача механики.

      Второй закон Ньютона, как уравнение для определения закона движения (общая схема). Численный метод Эйлера для нахождения закона движения.

      21

      Простейшие задачи динамики.

      Силы реакции и силы натяжения. Тело на наклонной плоскости. Блок.

      22

      Силы упругости. Закон Гука.

      Физический смысл закона Гука. Границы применимости. Последовательное и параллельное соединение пружин.

      23

      Неупругие деформации.

      Общий вид зависимости сил упругости от деформации.

      Гистерезис в деформациях.

      24

      Силы трения. Закон Кулона – Амонтона.

      Физическая природа сил трения. Трение покоя и трение скольжения. Влияние трения на характеристики движения.

      25

      Движение тел с учетом сил трения.

      Движение по наклонной плоскости. Явление застоя – зона застоя.

      26

      Закон Всемирного тяготения. Сила тяжести.

      Движение спутников и планет и по круговым орбитам.

      Изменение силы тяжести с высотой.

      27

      Общая схема решения динамических задач.

      Поиск недостающих уравнений:

      — рассмотреть движение всех тел;

      — проецирование на разные оси;

      — поиск геометрических связей;

      28

      Импульс тела. Изменение импульса.

      Импульсное представление второго закона Ньютона.

      Расчет сил по изменению импульса.

      29

      Движение тела с переменной массой.

      Влияние изменения массы на характеристики движения. Реактивная сила.

      30

      Работа в механике.

      Зависимость силы от координаты. Определение работы. Расчет работы переменной силы.

      31

      Энергия. Кинетическая энергия.

      Расчет кинетической энергии тела. Теорема о кинетической энергии.

      32

      Потенциальные и диссипативные силы. Потенциальная энергия.

      Доказательства потенциальности сил тяжести, всемирного тяготения, силы упругости.

      33

      Расчет потенциальной энергии.

      Потенциальная энергия силы тяжести, сил гравитационного взаимодействия, сил упругости.

      34

      Общая схема решения задач с использованием законов сохранения

      — Выявление сохраняющихся величин;

      — определение «начального и конечного» состояний;

      — формулировка уравнений законов сохранения;

      — решение уравнений;

      — анализ полученных результатов.

      Резерв – 2 часа.

      10 класс.

      Неделя

      Тема факультативного занятия

      Содержание материала

      1

      Элементы статики.

      Равновесие механических систем. Виды равновесия. Условия равновесия. Анализ устойчивости.

      2

      Равновесное состояние вещества.

      Параметры, характеризующие состояние вещества. Физические характеристики веществ.

      3

      Изменение состояния. Процессы.

      Описание процессов изменения состояния. Примеры процессов – плавление, кристаллизация, испарение, конденсация. Тепловое расширение.

      Характеристики процессов и характеристики веществ.

      4

      Микроскопический подход к описанию состояния.

      Связь между микро- и макропараметрами состояния вещества. Динамическое равновесие.

      5

      Столкновения тел.

      Упругие и неупругие столкновения. Передача энергии и передача импульса. Расчет сил взаимодействия при соударениях.

      6

      Давление газа. Вывод основного уравнения молекулярно-кинетической теории.

      Физическая причина давления газа. Расчет числа ударов, расчет давления. Теорема о равнораспределении энергии по степеням свободы. Температура – мера средней кинетической энергии движения молекул.

      7

      Идеальный газ. Уравнение состояния идеального газа.

      Модель идеального газа. Возможные поправки к уравнению состояния Менделеева-Клапейрона.

      8

      Процессы в газах.

      Равновесные состояния и равновесные процессы. Причины неравновесности. Анализ устойчивости состояний. Общее описание процессов. Уравнения состояния и уравнения процессов.

      9

      Поверхностное натяжение. Капиллярные эффекты.

      Физическая природа сил поверхностного натяжения. Формула Лапласа.

      Поверхностная энергия.

      10

      Внутренняя энергия тел.

      Внутренняя энергия тел и ее составляющие. Расчет внутренней энергии простейших модельных систем.

      11

      Количество теплоты. Теплопередача. Теплоемкость. Теплопроводность.

      Уравнение теплового баланса. Условия протекания процессов теплопередачи.

      12

      Динамика процессов теплопередачи.

      Эмпирические законы теплопередачи. Коэффициенты теплоотдачи и теплопроводности. Временные характеристики процессов теплопередачи.

      13

      Работа, как способ изменения внутренней энергии систем.

      Расчет работы в молекулярных системах. Работа при расширении идеального газа. Зависимость работы от вида процесса.

      14

      Первый закон термодинамики.

      Уравнение первого закона термодинамики и его использования для решения задач. Виды задач, решаемых на основе первого закона термодинамики.

      15

      Циклические процессы. Тепловые машины.

      Расчет термодинамических характеристик циклических процессов.

      КПД тепловых машин.

      16

      Цикл Карно.

      КПД цикла Карно. Метод элементарного цикла Карно для расчета термодинамических параметров.

      17

      Гидростатика и равновесие жидкостей.

      Характеристики состояния жидкости. Условия равновесия. Жидкость в поле внешних сил. Закон Архимеда в поле произвольных сил.

      18

      Движение идеальной жидкости – гидродинамика.

      Описание движения жидкости. Поле скоростей, линии тока. Поток жидкости. Поток векторного поля. Теоремы о потоке и их применение для решения задач.

      19

      Электрическое поле и его описание.

      Напряженность электрического поля. Силовые линии. Аналогия с полем скоростей движущейся жидкости.

      20

      Поле точечного заряда. Принцип суперпозиции.

      Расчет полей произвольной системы точечных зарядов. Алгоритм расчета силовых линий.

      21

      Потенциал электростатического поля.

      Доказательство потенциальности электростатического поля. Разность потенциалов и потенциал поля. Связь между потенциалом и напряженностью электрического поля.

      22

      Проводники в электрическом поле.

      Условие равновесия зарядов на проводниках в электрическом поле.

      Время установления равновесия. Максвелловское время релаксации. Эквипотенциальность проводников.

      23

      Метод изображений в электростатике.

      Изображения зарядов в плоскости и сфере. Расчет сил взаимодействия.

      24

      Диэлектрики в электрическом поле.

      Поляризация диэлектриков. Расчет поляризационных зарядов в диэлектриках. Диэлектрическая проницаемость.

      25

      Конденсаторы. Соединения конденсаторов.

      Расчет электроемкости. Поле плоского конденсатора.

      26

      Энергия взаимодействия точечных зарядов.

      Расчет энергии взаимодействия пары зарядов. Преобразования энергии взаимодействия в другие формы. Зависимость переходов энергии от вида процессов.

      27

      Энергия конденсатора. Энергия электрического поля.

      Методы расчета энергии конденсатора: зарядка и разрядка конденсатора, перенос заряда, механическая работа.

      Вывод формулы для плотности энергии электрического поля.

      28

      Законы постоянного электрического тока.

      Методы расчета цепей постоянного тока. Расчет энергетических характеристик электрических цепей.

      29

      Источники тока.

      ЭДС и внутреннее сопротивление источников тока. Соединение источников.

      30

      Гидродинамическая аналогия цепей постоянного электрического тока.

      Движение жидкости по трубам. Гидродинамическое сопротивление. Закон для движения жидкости.

      31

      Магнитное поле и его характеристики.

      Определение вектора индукции магнитного поля. Векторное описание магнитного поля. Вихревой характер магнитного поля. Магнитный поток. Теорема о магнитном потоке.

      32

      Расчет магнитного поля.

      Поле элементарного элемента тока. Принцип суперпозиции. Поле прямого тока. Поле соленоида.

      33

      Движение частиц в магнитном и электрическом полях.

      Электронно-лучевые трубки, магнетрон, ускорители частиц, магнитная фокусировка.

      34

      Переменные электромагнитные поля. Общее описание электромагнитного поля.

      Закон электромагнитной индукции. Понятие о токе смещения.

      Резерв – 2 часа.

      11 класс.

      Неделя

      Тема факультативного занятия

      Содержание занятия

      1

      2 закон Ньютона, как уравнение движения.

      Качественный анализ характера движения:

      — скорость, зависит только от времени;

      — скорость зависит только от координаты;

      — ускорение зависит только от времени;

      — ускорение зависит только от координаты;

      2

      Закон сохранения механической энергии, как уравнение движения.

      Анализ характера движения по виду потенциальной кривой: точки возврата, фазовые диаграммы.

      3

      Кинематическое описание гармонических колебаний.

      Аналогия между вращательным и колебательным движениями; векторные диаграммы колебательного движения, сложение колебаний – аналитический и графический методы; динамическое уравнение гармонических колебаний; уравнение закона сохранения энергии для гармонических колебаний;

      4

      Пружинный маятник.

      Уравнения Ньютона и закона сохранения энергии для описания движения пружинного маятника. Учет начальных условий. Влияние постоянной силы. Маятник с двумя пружинами.

      5

      Математический маятник.

      Уравнения Ньютона и Закона сохранения энергии для математического маятника. Не гармоничность колебаний. Зависимость периода колебаний от амплитуды. Приближение малых колебаний.

      6

      Произвольные колебательные системы с одной степенью свободы.

      Общие методы расчета периода колебаний: приближение малых колебаний; разложение для возвращающей силы, разложение для потенциальной энергии.

      7

      Негармонические колебания.

      Качественное описание произвольных колебательных систем. Зависимость периода колебаний от амплитуды.

      8

      Затухающие и вынужденные колебания. Резонанс.

      Описание затухания под действием силы сухого трения и под действием силы вязкого трения; уравнение вынужденных колебаний: установившийся режим, превращение энергии при вынужденных колебаниях.

      9

      Автоколебания. Параметрические колебания.

      Примеры автоколебательных систем (системы с обратной связью). Параметрические колебания и их описание.

      10

      Квазистационарный электрический ток.

      Условия применимости квазистационарного приближения. Процессы установления тока. Аналогия с движением в вязкой среде и квазистационарными процессами в газах. Процессы зарядки разрядки конденсатора, установления тока в соленоиде – описание, характерные времена, превращения энергии

      11

      Переменный электрический ток.

      Резистор, конденсатор и катушка индуктивности в цепях переменного тока. Векторные диаграммы токов и напряжений.

      12

      Описание цепей переменного тока.

      Последовательное и параллельное соединение элементов; сложение напряжение и сложение токов. Резонанс напряжений и резонанс токов.

      13

      Колебательный контур.

      Уравнение колебаний в контуре. Свободные и вынужденные колебания. Резонанс.

      14

      Волновые процессы. Кинематическое описание волн. Сложение волн.

      Уравнение гармонических волн, характеристики волн. Графическое представление: волновые поверхности и лучи. Разность хода, сложение волн.

      15

      Динамическое описание механических волн.

      Условия существования волн. Методы расчета скорости волн.

      16

      Электромагнитные волны.

      Описание электромагнитных волн. Поперечность волн, понятие о поляризации. Напряженность электрического поля и индукция магнитного поля волны. Поток энергии волны, интенсивность. Скорость света и ее измерение.

      17

      Интерференция света.

      Условия существования интерференции. Понятие о когерентности. Влияние когерентности на видность интерференционной картины.

      18

      Различные интерференционные схемы.

      Интерферометры. Цвета тонких пленок.

      19

      Дифракция волн. Принцип Гюйгенса-Френеля.

      Сложение нескольких волн. Векторные диаграммы при расчетах дифракции.

      20

      Дифракционная решетка.

      Многолучевая интерференция. Дифракционная картина для решетки с произвольным числом щелей. Главные максимумы, разрешающая способность решетки.

      21

      Приближение геометрической оптики. Законы отражения и преломления света. Принцип Ферма.

      Построение и описание хода лучей в простейших системах плоских зеркал и преломляющих поверхностей. Смысл оптических изображений. Механические аналогии. Интерференционное объяснение принципа Ферма.

      22

      Преломление и дисперсия света.

      Преломление света на искривленной поверхности. Теория радуги.

      23

      Распространение света в оптически неоднородной среде. Оптико-механическая аналогия.

      Описание хода лучей в оптически неоднородной среде. Простейшие виды миражей

      24

      Общая теория центрированных оптических систем.

      Параксиальное приближение. Математическое описание хода лучей. Преломление на сферической поверхности. Тонкая линза.

      25

      Геометрические построения хода лучей в линзах и зеркалах. Оптические приборы.

      Характерные лучи для построения изображений в линзах. Влияние размеров линз на изображения. Глаз как оптическая система.

      26

      Квантовая природа света.

      Оптические явления, демонстрирующие квантовую природу света: тепловое излучение, фотоэффект – невозможность классического описания. Фотон и его характеристики – импульс и энергия.

      27

      Давление света – классическое и квантовое описание.

      Методы расчета давления света. Давление света на поглощающие и преломляющие среды. Тепловое действие света.

      28

      Фотоэффект и его законы. Внутренний фотоэффект в полупроводниках.

      Законы внешнего фотоэффекта. Полупроводниковый фоторезистор.

      29

      Поглощение и рассеяние света.

      Описание природных оптических явлений. Рассеяние света и природа электрического сопротивления в металлах.

      30

      Классическое и квантовое описания свойств атомов.

      Полуклассическая теория атома водорода. Понятие о спектроскопии. Спектральные приборы.

      31

      Модели ядра атома. Капельная модель.

      Виды ядерной энергии. Ядерные реакции и условия их возникновения

      32

      Закон радиоактивного распада.

      Характеристики радиоактивного распада. Период полураспада и интенсивность излучения.

      33

      Взаимодействия элементарных частиц.

      Реакции взаимодействия частиц, распад, рождение частиц. Энергетических выход и пороги реакций. Релятивистское описание.

      34

      Элементы специальной теории относительности

      Эффекты сокращения длины и интервалов времени

      Резерв – 2 часа.

      Список литературы.

      1. Очень длинные физические задачи/ Мн. Изд. БГУ, 2000г, 185 с./А.И. Слободянюк

      2. Олимпиады по физике (2003 — 2004 гг.)/ Мн.: Белорусская ассоциация «Конкурс», 2006, 176с. /А.И. Слободянюк, Г.С.Кембровский, Л.Г. Маркович

      3. Олимпиады по физике (2006 г. , 7-11 классы) / Мн.: Аверсэв, 2007, 176 с./ А.И. Слободянюк, Г.С.Кембровский, Л.Г. Маркович

      4. Олимпиады по физике (2007 г., 7-11 классы) / Мн.: Аверсэв, 2008, 302 с./ А.И. Слободянюк, Г.С.Кембровский, Л.Г. Маркович

      5. Олимпиады по физике (2008 г., 7-11 классы) / Мн.: Аверсэв, 2009, 317 с. / А.И. Слободянюк, Г.С.Кембровский, Л.Г. Маркович

      6. Олимпиады по физике (2009 г., 7-11 классы) / Мн.: Аверсэв, 2010, 340 с. / А.И. Слободянюк, Г.С.Кембровский, Л.Г. Маркович, А.А. Мищук

      7. Олимпиады по физике (2010 г.,7-11 классы»/, Мн., Г.С.Кембровский, А.И.Слободянюк , Л.Г.Маркович, А.А.Мищук «Аверсэв», 2011, 416с.

      8. Олимпиады по физике (2011 г.,7-11 классы»/, Мн., Г.С.Кембровский, А.И.Слободянюк , Л.Г.Маркович, А.А.Мищук «Аверсэв», 2011, 416с.

      9. Физика для «зубров» / Минск: Белорус. ассоц. «Конкурс», 2007, 160 с. / А. И. Слободянюк

      10. Физика для избранных. Ч.1 Механика / Минск: Белорус. ассоц. «Конкурс», 2007, 288 с. / А.И. Слободянюк

      11. Физика для избранных. Ч.2 Электростатика. Электрический ток. / Минск: Белорус. ассоц. «Конкурс», 2010, 286 с. / А. И. Слободянюк

      12. Физика для избранных. Ч.3 Электродинамика. Теория колебаний / Минск: Белорус. ассоц. «Конкурс», 2011, 345 с. / А. И. Слободянюк

      13. Материалы сайта

      Как надо решать задачи по физике? :: Класс!ная физика




      Задачи по физике — это просто!

      Общие правила оформления задач по физике

      (действительны для всех возрастов учащихся «от мала до велика», а также абитуриентов, при решении любых типов задач!)
      Чтобы правильно решить любую задачу, не забудьте об обязательных правилах оформления решения этих задач.

      Не раз учитель снижал вам оценку за работу только потому, что вы неграмотно записали решение.

      Хорошо усвоенные правила помогут не запутаться в самых элементарных вещах, и, кроме того, она будет иметь достойный вид в глазах проверяющего!

      Старт!

      1. Итак, внимательно читаем условия задачи и разбираемся, на какую тему эта задача, т.е. о каких величинах идет речь, какие физические процессы рассматриваются в данной задаче.

      Иногда, не обратив внимания на одно единственное слово в условиях, вы не сможете далее решить задачу!

      2. Записываем краткие условия в левом столбике под словом «Дано», сначало буквенное обозначение физической величины, затем ее числовое значение.

      Обратите внимание, иногда какие-то данные записываются в условии не числом, а словами. Например: вода при кипении… Вспомните температуру кипения воды при нормальных условиях и запишите ее числом +100 градусов по шкале Цельсия.

      Всегда оставляйте свободное место в этой колонке, ведь в процессе решения могут понадобиться дополнительные справочные данные, о которых вы даже не подозревали вначале.

      Записывайте числовые данные с единицами измерения. Это обязательное требование при решении задач по физике!


      Если запись единицы измерения представляет собой дробь записывайте ее только с горизонтальной дробной чертой. Сколько раз такая правильная запись помогала уйти от ошибок!

      Определитесь с тем, что же надо найти в задаче, и запишите буквенное обозначение этой физической величины под словом «Найти». Проверяющий не будет делать вам снисхождения, если вы рассчитаете другую величину! В этом случае задача не будет засчитана!

      «Какие никому не нужные тонкости!»-думаете вы сейчас. Но придет час контрольной или экзамена, и они сослужат вам хорошую службу!

      3. Обычно решение задачи проводят «в системе СИ».

      Не забудьте рядом с краткими условиями выделить столбик для перевода единиц в систему СИ ( даже, если это и не требуется в данной задаче).
      Трудный перевод всегда можно письменно сделать в решении.

      Ну,вот вы и готовы к решению задачи?

      Стоп!!!

      4. Существуют задачи, решение которых немыслимо без чертежа!
      Например, задачи на движение: координатная ось, вектора скорости, ускорения, перемещения, действующих сил … Зачастую именно чертеж позволяет разобраться в такой задаче.

      И даже, если задача не на движение, рисунок к задаче поможет вам.

      5. А теперь непосредственно запись решения!

      Помни!

      В физике любому расчету должна предшествовать запись формулы, а все величины в решении должны записываться с единицами измерения.

      Решать задачу можно двумя способами:

      а)решать по действиям;
      б)решать в общем виде, т.е. сделать вывод окончательной формулы, а затем один завершающий расчет. Подобное решение является «высшим пилотажем» для учеников 7-9 классов, а для старшеклассников — просто обязательно!

      Но уж если не вышло решить задачу в общем виде, то хотя бы по действиям… Она ведь все-таки будет решена!

      Иногда решение задачи вам очевидно, а иногда вы не знаете, «с какого конца» за нее взяться. Во втором случае помогает раскручивание решения с конца. Подумайте, что вам надо знать для расчета искомой величины? И решайте задачу как бы в обратную сторону.Она все-таки обязательно получится!

      Ну, вот и все?
      Не-а!

      6. Обязательно проверьте ответ!

      Сначала «на дурака»!
      А вдруг ваша муха в задаче летит со скоростью ракеты?
      А вдруг ваша подводная лодка весит всего несколько граммов?

      И, наконец, запишите слово «Ответ» и рядом вычисленную величину, не забыв указать единицы измерения.

      Ну, вот и все!
      А ведь ничего нового!
      Не так уж и сложно для тех, кто хочет научиться решать задачи без ошибок!

      Финиш?!

      Отнюдь!!!
      А теперь приступаем к непосредственному решению задач!

      А все задачи здесь:

      Устали? — Отдыхаем!

      Вверх

      Пример оформления задач по физике *

      При решении задач по физике важно получить правильный ответ? Конечно. Однако нельзя забывать о требованиях, касающихся оформления. Правильный ответ при неверной записи условия, решения не гарантирует получение хорошей оценки. Чтобы добиться наиболее оптимального результата, нужно научиться оформлять задачи согласно существующим нормам. Для этого обязательно соблюдать следующий алгоритм.

      1. Внимательно прочитайте условие

      Согласно статистике большая часть обучающихся допускает ошибки еще на этапе чтения условия задачи. Происходит это из-за невнимательности, нежелания вдуматься в текст. Такая халатность, даже при умении решать задачи по физике, нередко приводит к неверным результатам. Именно поэтому учителя-практики советуют ответственнее относиться к ознакомлению с условием задачи. Если соблюсти такое требование, то досадных ошибок можно избежать. В противном случае работа будет напрасной, результат – отрицательным.

      2. Запись краткого условия

      Запись условия задачи под заголовком «Дано» производится в левом столбике тетрадного листа. Это поле обозначается прямой линией. Для обозначения текстовой информации используются общепризнанные обозначения (к примеру, масса обозначается латинской буквой m, скорость – v). Рядом с буквенным обозначением указывается число, которое прозвучало в задании. Следует быть внимательным, так как нередко числа в условии нет, оно подразумевается. Например, читаем: «При кипении воды жидкость …. » (мы знаем, при какой температуре происходит), а записываем в «Дано» t + 100 °С.

      Возникли сложности?

      Нужна помощь преподавателя?

      Мы всегда рады Вам помочь!

      Когда все данные, которые содержатся в условии, записаны, не спешите подводить черту в левой колонке. Нередко в процессе решения приходится дописывать какие-то еще дополнительные цифры и обозначения. Наличие свободного места в этой части задачи – не ошибка.

      Важно! Числовые данные необходимо указывать вместе с единицами измерения. Если она должна быть представлена в виде дроби, ее именно так и нужно записывать. Это обязательно! При несоблюдении данного правила преподаватели снижают оценку, даже если задача решена правильно.

      В «Дано» также обязательно следует указать, что именно нужно найти в итоге. Для этого используются не слова, а буквенные обозначения искомого. Если этого не сделать, ошибка неизбежна. Пренебрежение правилами приведет к снижению оценки.

      3. Перевод единиц измерения в СИ

      Рядом с колонкой «Дано» находится еще одна, не менее важная. Ее размер почти такой же. Называется она «СИ».

      В задании могут прозвучать различные цифры и данные, которые необходимо перевести в общепринятую международную систему единиц физических величин. Даже если ничего переводить в систему СИ не нужно, колонка с этим названием должна быть записана.

      4. Чертежи

      Вполне возможно, что при решении задачи по физике понадобится чертеж. Это могут быть оси координат, вектора скорости, перемещения и прочее. В ряде случаев без них справиться с заданием не получится.

      Запомните! Чертеж, даже если он выполняется «для себя», должен быть аккуратным, правильным.

      5. Запись решения.

      Чтобы произвести все необходимые расчеты и найти искомые данные, можно воспользоваться двумя способами записи решения задачи:

      — по действиям;

      — вывести окончательную формулу и произвести окончательный расчет (учащимися 7-9 классами – по желанию, в 10-11 – обязательно).

      Задача должна быть решена, поэтому выбор способа записи в этой части не столь важен.

      Важно! Не можете решить задачу по физике, но понимаете примерно, что должно получиться в итоге? Попробуйте «распутать» ее с конца. Придется подумать, что нужно для того, чтобы рассчитать искомую величину.

      6. Запись и проверка ответа

      Одна из распространенных ошибок учеников и студентов – слишком короткая запись ответа. Формулировать ее нужно целой фразой, не забывая о правильности записи физической величины с полученным числовым значением.

      Что делать, если задача не решается?

      Правильное оформление задачи по физике, все-таки, не самое главное. Нужно уметь ее решать. Что делать, если правильно оформлены колонки «Дано» и «СИ», а с решением проблемы? Справиться с проблемой можно 2 способами: воспользоваться решебником, услугами учителя-физика или сторонней профессиональной помощью.

      Однако в решебнике ответа к необходимой задаче можно и не найти, к тому же, гарантировать правильность записанного никто не будет. Обратиться за разъяснением к учителю физики, который сам же и задал ее решить? Это неудобно, по меньшей мере.

      Поэтому наша компания предлагает свою помощь в решении и оформлении задач по физике. Услуга не ограничивается получением правильного ответа и записи условия. Специалист разъяснит ход решения, благодаря чему с однотипной задачей в следующий раз можно будет справиться самостоятельно.

      Решение задач в физике

      Решение задач в физике

      РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ФИЗИКИ СТРАТЕГИЯ
      Д-р Марк Холлабо
      Нормандальский муниципальный колледж

      http://www.nr.cc.mn.us/physics/Faculty/HOLLABGH/probsolv.htm

      Два фактора могут помочь вам стать лучше решатель задач физики. Прежде всего, вы должны знать и понять принципы физики. Во-вторых, вы должны иметь стратегию применения этих принципов в новых ситуациях в чем может быть полезна физика.Мы называем эти ситуации проблемы. Многие студенты говорят: «Я понимаю материала, я просто не могу решать проблемы ». Если это верно для вас как студента-физика, тогда, возможно, вам нужно развивать свои навыки решения проблем. Имея стратегию организация этих навыков может вам помочь.

      Решению задач физики можно научиться просто как вы научились водить машину, играть на музыкальном инструменте или кататься на велосипеде. Что может помочь вам больше всего, так это иметь общий подход к решению каждой проблемы, которую вы сталкиваться.Вы можете использовать разные инструменты или тактики с различных областях физики, но общая стратегия остается такой же. Скорее всего, вы уже приобрели навыки решения проблем и привычки из предыдущих курсов в физика, химия или математика. Как и другие области обучения и жизни, некоторые из этих привычек могут быть полезны и некоторые могут действительно помешать вашему прогрессу в изучении решения проблемы физики.

      Итак, изучая этот новый подход, будьте готовы пробовать новые идеи и отказаться от старых привычек, которые могут факт мешает вашему пониманию. Когда вы взрослеете как решатель проблем физики, вы обнаружите, что этот подход будет стать для вас второй натурой. Вы начнете автоматически делать то, что приведет вас к созданию эффективного Решение проблемы.

      Как и во многих других учебных мероприятиях, полезно разбить стратегию решения проблемы на основные и мелкие шаги. Стратегия, которую мы хотим, чтобы вы изучили, пять основных шагов: Сосредоточьтесь на проблеме , Физика Описание , Планирование решения , Выполнение плана , и Оцените решение .Давайте возьмем подробно рассмотрите каждый из этих шагов, а затем выполните образец проблема следования стратегии. На этом этапе нашей обсуждение, не беспокойтесь, если есть физические термины или концепции что вы не понимаете. Вы изучите эти концепции по мере необходимости. Затем вернитесь к этому обсуждению.

      ФОКУСИРОВКА ПРОБЛЕМЫ
      Обычно, когда вы читаете заявление проблема физики, вы должны визуализировать задействованные объекты и их контекст. Вам нужно нарисовать картинку и указать любые предоставленная информация.


      (1) Во-первых, создайте мысленный образ проблемной ситуации.
      (2) Затем нарисуйте грубую, хотя и буквальную картинку, показывающую важные объекты, их движение и их взаимодействия. Например, взаимодействие может состоять один объект соединяется с другим веревкой.
      (3) Пометьте всю известную информацию. На этом этапе не беспокоиться о присвоении алгебраических символов конкретным количества.

      Иногда вопрос задают в проблема не очевидна. «Веревка безопасна?» не то, на что вы можете прямо ответить. Спросите себя, что конкретно спрашивают? Как это переводится в какое-то исчисляемое количество?

      Есть много способов решить физическую задачу. проблема. Одна из частей обучения тому, как решать проблему, — это знать, какой подход использовать. Вам нужно будет обрисовать концепции и принципы, которые, по вашему мнению, будут полезны при решении проблема.


      Если задействованы простые движения, используйте кинематику определение скорости и ускорения.
      Если задействованы силы и объекты взаимодействуют из-за них сил используйте законы движения Ньютона.
      Силы, которые действуют в течение определенного промежутка времени и заставляют объекты изменить их скорости предлагает с помощью Conservation импульса.
      Часто в ситуациях, связанных с теплофизикой или электромагнетизм, принцип сохранения энергии является полезным.
      Возможно, вам потребуется указать временные интервалы, в течение которых применение каждого принципа будет наиболее полезным.
      Важно определить любые ограничения, присутствующие в такая ситуация, например, «машина не выезжает» дорога ».
      Укажите любые приближения или упрощения, которые, по вашему мнению, облегчит решение проблемы, но не существенно повлияют на результат. Часто мы игнорировать силы трения из-за сопротивления воздуха.

      Ваш подход, вероятно, будет очень последовательно на протяжении всего определенного раздела учебника. Задача для вас будет заключаться в том, чтобы применить этот подход в различных ситуаций.

      ОПИСАТЬ ФИЗИЧЕСКУЮ
      «Физическое описание» проблема переводит данную информацию и очень дословно изображение в идеализированную диаграмму и определяет переменные, которые могут можно манипулировать, чтобы вычислить желаемое количество.В некотором смысле вы переводите буквальную ситуацию в идеализированную ситуация, когда вы можете применить законы физики. Самый большой недостаток начинающих решателей физических задач — пытаясь применить законы физики, то есть записать уравнения, прежде чем приступить к качественному анализу проблема. Если вы можете устоять перед искушением искать уравнения слишком рано в решении вашей проблемы, вы станете гораздо более эффективное решение проблем.

      Чтобы построить ваше физическое описание, вы должны выполнить следующий:

      • Переведите ваше изображение в диаграмму (и), которая дает только важная информация для математического решение. На идеализированной диаграмме люди, машины, а другие объекты могут стать квадратными блоками или точками.
      • Определите символ для каждой важной физической переменной на ваша диаграмма.
      • Обычно вам нужно начертить систему координат, показывающую + и — направления.
      • Если вы используете концепции кинематики, нарисуйте движение диаграмма с указанием скорости объектов и ускорение в определенных положениях и в определенное время.
      • Если взаимодействия важны, нарисуйте идеализированное свободное тело, и силовые диаграммы.
      • При использовании принципов сохранения нарисуйте «до», «передача» (т. е. во время), и диаграммы «после», чтобы показать, как система изменения. Сбоку от диаграмм укажите значение для каждой физической переменной, которую вы отметили на диаграммы или укажите, что она неизвестна.

      Тогда, используя вопрос, ваша физика описания и изложенного вами подхода, вам нужно будет определить целевую переменную. То есть вы должны решить, что неизвестное количество — это то, что вы должны вычислить из своего списка переменные. Спросите себя, отвечает ли рассчитанное количество вопрос.В сложных задачах может быть больше, чем одна целевая переменная или несколько промежуточных переменных, которые вы вычислить.

      Теперь, зная целевые переменные, и ваш подход, вы можете собрать свой набор математических выражений с использованием принципов и ограничений вашего подход, чтобы связать физические переменные с вашим диаграммы. Это первый раз, когда ты действительно начинаешь смотреть для количественных соотношений между переменными.

      ПЛАН РЕШЕНИЯ
      Прежде чем вы начнете вычислять ответ, найдите время, чтобы составить план. Обычно, когда по законам физика выражается в уравнении, уравнение является общим, универсальное заявление. Вы должны построить конкретные алгебраические уравнения, которые позволят вам вычислить целевую переменную.

      • Определите, как уравнения в вашем наборе инструментов могут быть вместе, чтобы найти вашу целевую переменную. Начните с уравнение, содержащее целевую переменную.
      • Определите все неизвестные в этом уравнении.
      • Найдите уравнения в вашем наборе инструментов, содержащие эти неизвестные.
      • Продолжайте этот процесс, пока ваши уравнения не будут содержать новых неизвестные.
      • Пронумеруйте каждое уравнение для удобства.
      • В настоящее время не решайте уравнения численно.

      Часто опытные специалисты по решению проблем будут начать с целевой переменной и работать в обратном направлении, чтобы определить путь к ответу. Иногда единицы помогут найти правильный путь. Например, если вы ищете скорость, вы знаете, ваш окончательный ответ должен быть в м / с.

      У вас есть решение, если в вашем плане много независимых уравнений, так как есть неизвестные. Если не, определите другие уравнения или проверьте план, чтобы убедиться, что он вероятно, что переменная будет сокращена из ваших уравнений.

      Если у вас такое же количество уравнений и неизвестные указывают порядок, в котором решаются уравнения алгебраически для целевой переменной. Обычно вы начинаете построение плана в конце и работа в обратном направлении первый шаг, то есть вы записываете уравнение, содержащее сначала целевая переменная.

      ВЫПОЛНИТЬ ПЛАН
      Теперь вы готовы выполнить задуманное.

      • Выполните алгебру в порядке, указанном в плане.
      • Когда вы закончите, у вас должно получиться одно уравнение с ваша целевая переменная изолирована с одной стороны и известна только количества с другой стороны.
      • Подставьте значения (числа с единицами измерения) в это окончательное уравнение.
      • Убедитесь, что единицы согласованы, чтобы они отменили правильно.

      Наконец, вычислите числовой результат для целевая переменная (и). Убедитесь, что ваш окончательный ответ понятно человеку, который оценит ваше решение.

      Чрезвычайно важно решить задача алгебраически перед вставкой любого числового ценности. Некоторые неизвестные количества могут быть отменены, и вы на самом деле не нужно знать их числовое значение. В некоторые сложные задачи может быть полезно вычислить промежуточные числовые результаты как проверка обоснованности вашего решение.

      ОЦЕНИТЬ РЕШЕНИЕ
      Наконец, вы готовы оценить свои отвечать. Здесь вы должны руководствоваться здравым смыслом в отношении того, как реальный мир работает так же, как и те аспекты физического мира вы узнали на уроке физики.

      • Имеют ли векторные величины и величину, и направление?
      • Может ли кто-нибудь воспользоваться вашим решением?
      • Является ли результат разумным и в пределах вашего опыт? Вспомните, например, что автомобили не езжайте по шоссе со скоростью 300 миль / час. Если вы кладете более прохладный предмет в горячую воду, вода остывает вниз, и объект нагревается.
      • Есть ли смысл в единицах измерения? Скорость не измеряется, например, в кг / с.
      • Вы ответили на вопрос?

      По возможности рекомендуется внимательно прочтите решение, особенно если оно оценивается вашим инструктором. Если ваша оценка подсказывает вам, что ваш ответ неправильный или необоснованный, сделайте заявление на этот счет и объясните свои рассуждения.

      Дополнительная литература:

      Патриция Хеллер, Рональд Кейт и Скотт Андерсон (1992), Обучение решению проблем через кооперативное группирование. Часть 1. Групповое или индивидуальное решение проблем, американец. Журнал физики , Vol. 60, No. 7, pp. 627-636.

      Патрисия Хеллер и Марк Холлабо (1992), Задача обучения Решение через кооперативную группировку. Часть 2: Разработка проблем и структурирование групп, США Журнал физики , Vol. 60, No. 7, pp. 637-644.

      Физика — Шаги по решению проблем

      Физика — Шаги по решению проблем

      Чтобы решить физическую задачу, часто бывает полезно следовать общий набор шагов. Вы не обязательно можете использовать все эти шаги для конкретная проблема, и иногда вы можете выполнить другой порядок действий

      1. Прочтите проблему. Вы должны попытаться разобраться в проблеме и преобразовать формулировку проблемы в краткую формулировку или набор пунктов для описания проблема короче.Включите утверждения о концептуальных процессах, например проблема кинематики, сохранения энергии или сохранения количества движения.
      2. Нарисуйте диаграмму. Все задачи с динамикой (с усилиями) должны иметь диаграмма свободного тела.
      3. Укажите известные и неизвестные переменные. Из постановки задачи запишите переменные с их значениями и единицами измерения. Определите неизвестное (ие). При необходимости произведите преобразование известных вам величин. Проверять что все значения имеют единицы измерения только из одной системы.(Обычно это, но не всегда система S.I.)
      4. Сформулируйте уравнения (формулы). Определите уравнения, относящиеся к проблема. Может быть несколько способов решить проблему, поэтому сгруппируйте уравнения по типу возможного решения.
      5. Решите уравнение (я). Решите алгебраически относительно неизвестных.
      6. Подставить известные значения в решенное уравнение. Включите значения и единиц .
      7. Вычислить неизвестное по известным значениям. Укажите окончательное значение в соответствующем формат (фиксированный, научный или инженерный). Используйте правильное количество значимые фигуры. При необходимости преобразуйте конечные единицы.
      8. Проверить обоснованность окончательного ответа. Имеет ли ответ смысл? Например. Скорость
        больше скорости света? Масса больше общей массы Вселенной? Есть ли у вас кто-нибудь, поднимающий массу, превышающую масса их машины?
      9. Заменить ответ альтернативными формулами . Проверить согласованность окончательный результат путем подстановки значений в формулы из альтернативного решение и убедитесь, что решение такое же.
      10. Напишите заключительное заявление . Убедитесь, что в вашем окончательном ответе правильное количество сигфигов и правильные блоки. Убедитесь, что все векторы имеют как по величине, так и по направлению. Убедитесь, что вы ответили на оригинал вопрос.

      4 уловки для решения любой физической задачи

      Физика может быть устрашающей — все эти шкивы, протоны и движение снарядов.Однако, если вы подойдете к этому с правильным мышлением, даже самые сложные проблемы, как правило, будут проще, чем вы думаете. Когда вы сталкиваетесь с трудным вопросом, не паникуйте. Вместо этого начните с этих коротких простых приемов, которые помогут вам справиться с проблемой.

      4 уловки для решения любой физической задачи:

      1. Что является предметом?

      Практически каждый физический вопрос требует проверки конкретных знаний. Когда вы читаете вопрос, спросите себя, исследует ли это электричество? Крутящий момент? Параболическое движение? Каждая тема связана с определенными уравнениями и подходами, поэтому распознавание предмета направит ваши усилия в правильном направлении.Ищите ключевые слова и фразы, раскрывающие тему.

      2. Что вы пытаетесь найти?

      Этот простой шаг может сэкономить много времени. Прежде чем приступить к решению проблемы, подумайте, как будет выглядеть ответ. Какие единицы; окончательный ответ будет в килограммах или литрах? Также подумайте, какие другие физические величины могут иметь отношение к вашему ответу. Если вы пытаетесь найти скорость, может быть полезно найти ускорение, а затем решить его для скорости. Раннее определение ограничений для ответа также гарантирует, что вы ответите на конкретный вопрос; распространенная ошибка в физике — решение неправильного.

      3. Что ты знаешь?

      Подумайте, какие детали упоминаются в проблеме. Если вопрос действительно плохой, они, вероятно, предоставили вам именно ту информацию, которая вам нужна для решения проблемы. Не удивляйтесь, если иногда эта информация закодирована на языке; проблема, в которой упоминается пружина с «снятой с конца массой», говорит вам кое-что важное о количестве силы. Запишите каждое количество, известное вам из проблемы, затем переходите к…

      4.Какие уравнения вы можете использовать?

      Какие уравнения включают величины, которые вам известны, а также те, которые вы ищете? Если у вас есть масса объекта и сила, и вы пытаетесь найти ускорение, начните с F = ma (второй закон Ньютона). Если вы пытаетесь найти электрическое поле, но у вас есть заряд и расстояние, попробуйте E = q / (4πε * r 2 ).

      Если вы не можете решить, какое уравнение использовать, вернитесь к нашему первому трюку. Какие уравнения связаны с темой? Можете ли вы манипулировать необходимыми количествами, чтобы уместить любое из них?

      Бонусный трюк: «взломать» юниты

      Этот трюк не всегда работает, но он может дать толчок вашему мозгу.Сначала определите единицы количества, которое вы пытаетесь найти, и количество, которое у вас есть. Используйте только базовые единицы (метры, килограммы, секунды, заряд), а не составные единицы (сила измеряется в ньютонах, а это всего лишь кг * м / с 2 ). Умножайте и делите количества, пока единицы не совпадут с единицами количества в ответе. Например, если вы пытаетесь найти потенциальную энергию (кг * м 2 / с 2 ) и у вас есть высота (м), масса (кг) и ускорение свободного падения (м / с 2 ) , вы можете сопоставить единицы измерения, умножив три величины (м * кг * м / с 2 = кг * м 2 / с 2 ).

      Примечание: в отличие от других, этот трюк не всегда работает. Остерегайтесь безразмерных констант. Например, кинетическая энергия — это ½ * масса * скорость 2 , а не просто масса * скорость 2 , как предполагают единицы измерения. Несмотря на то, что этот трюк не идеален, он все же может быть отличным началом.

      Некоторые предложения о том, как преуспеть в физике и Десять заповедей Гарнерса по решению проблем

      Некоторые предложения о том, как преуспеть в физике и Десять заповедей Гарнерса по решению проблем

      Несколько советов о том, как преуспеть в физике и десять заповедей Гарнерса по решению проблем.

      Вопреки тому, что вы, возможно, слышали, физика временами бывает сложной и утомительной. Вот несколько советов, которые я нашел полезными для студентов-физиков.

      Прежде чем я перечислю их, у меня есть комментарий. Изучение физики похоже на обучение игре на музыкальном инструменте или спорту. Чтобы сделать это хорошо, требуется много усилий и ежедневной практики. Перефразируя древнегреческого философа, который был наставником царя, «нет королевских дорог к физике», с которой каждый должен бороться.

      · Посвятите курсу достаточно времени.

      Каждый час в классе вы должны проводить около двух-трех часов вне класса. Регулярно посещайте занятия. Не расслабляйтесь к концу семестра.

      · Прочтите учебник и заметки перед лекцией.

      Не пытайтесь делать домашнее задание, пока не прочтете учебник.

      · Не стесняйтесь задавать вопросы.

      У меня нет другого способа узнать, где у вас проблемы, кроме как услышать от вас.

      · Проработайте как можно больше задач, и если вам нужна помощь, спросите инструктора или наставников.

      Не откладывайте рабочие задачи на последнюю минуту. Каждый день решайте несколько задач. Часто, если вы застреваете на проблеме и откладываете ее на некоторое время, когда вы снова возьметесь за нее, вы сможете быстро ее решить. В учебнике много примеров, в лекции есть примеры, в учебном пособии для студентов есть примеры, но в какой-то момент вам нужно решать задачи самостоятельно.Вы не можете стать скрипачом, просто наблюдая, как другие скрипачи играют на скрипке. (См. Ниже дополнительные указания по решению проблем.)

      · Проблемы с головой на ранней стадии.

      Если вы плохо сдаетесь на экзамене, обратитесь к инструктору, чтобы увидеть ключ и задать вопросы о том, где у вас возникли проблемы.

      · Сохраняйте позитивное отношение к курсу.

      · Поработайте с одним или двумя другими студентами.

      Собирает десять заповедей о проблемах

      «Я прочитал главу и следил за лекцией. Но когда приходит время для меня делать домашнее задание, я проиграл».

      Я слышал этот комментарий тысячи раз. Решение проблем — это искусство, которое развивается только со временем и после тяжелой работы. Чем больше проблем вы решите, тем лучше вы это сделаете. Вот несколько советов, как научиться решать проблемы.

      1. Прочтите
      2. текст и веб-заметки, а затем начните решать задачи, медленно прочитав задачу, чтобы убедиться, что вы поняли вопрос.
      3. Сделайте большую фигуру . Запишите и обведите неизвестные. Введите символов для всех величин — не работайте с числами.
      4. Найдите, какие основные принципы физики применимы к проблеме. Затем вы выразите эти принципы с помощью символов, которые вы ввели во II.
      5. Выполните math , то есть решите уравнения, которые вы нашли в III для неизвестного.
      6. Убедитесь, что блоки правильные.
      7. Спросите себя, кажется ли мой ответ разумным .
      8. Уровень сложности задач существенно различается. Некоторые задачи будут простыми, они просто привыкнут к терминологии. Некоторые проблемы вы не сможете решить. Многие проблемы вы сможете решить, если уделите проблеме достаточно времени.
      9. Если вы не можете решить проблему, отложите ее и займитесь ею позже. Много раз вы сможете быстро решить эту проблему.
      10. Работа в команде из двух или максимум трех студентов. Вы можете помогать друг другу учиться.
      11. Самые сложные проблемы Life требуют от вас вопроса: «Существует ли решение, и если да, то является ли оно уникальным».

      См. Также Как решить , Г. Поля, второе издание (Princeton University Press, 1957).

      Решение задач по физике

      Решение задач по физике

      Эта страница написана Дэном Стайером
      Отделение физики Оберлинского колледжа


      Содержание

      Введение

      Задачи и экзамены в этом курсе физики занимают не только ваши знание физики, но также и ваше умение решать проблемы. Профессиональный физики получают зарплату не особенно за знание физики но за их способность решать проблемы на рабочем месте. В этом документе представлены советы по оттачиванию навыков решения проблем. Эти советы и методы помогут пригодятся вам на ваших курсах физики, на других курсах колледжа, в вашей карьере и в повседневной жизни.

      Чтобы подготовить почву, я хочу обсудить пример решения проблемы из повседневная жизнь, а именно построение головоломки.Есть ряд различных подходы к созданию мозаики: Мой подход состоит в том, чтобы сначала перевернуть все кусочки лицевой стороной вверх, затем соедините края, чтобы получилась рамка, затем отсортируйте оставшиеся части в стопки, соответствующие маленьким «подзадачкам» (синие фигуры здесь, красные там). Я строю подзадачи, затем соедините подзадачи вместе, чтобы собрать все вместе. Другие люди есть разные подходы к сборке пазлов, но никто, никто , собирает пазл, беря первый кусок и вставляя его точно правильное положение, затем подняв второй кусок и вставив его точно правильное положение и т. д.Решение головоломки включает в себя: подход — стратегия — а также много «творческих возняов».

      В вашем учебнике физики много решенных «типовых задач». Решения представленные там являются аналогами готовых пазлов, причем каждый кусок в правильном положении. Никто не решает физическую задачу простым написанием вниз правильные уравнения и правильные рассуждения с правильными связями в первый раз, точно так же, как никто не собирает головоломку, складывая каждая деталь в правильном положении с первого раза.«Решенные проблемы» в вашей книге чрезвычайно ценны и заслуживают вашего внимательного изучения, но они представляют собой конечный продукт сеанса решения проблем, и они редко показывают процесс, связанный с достижением этого конечного продукта. Этот документ стремится познакомить вас с процессом.

      Решение физической задачи обычно разбивается на три этапа:

      1. Разработайте стратегию.
      2. Выполните эту стратегию.
      3. Проверьте полученный ответ.
      Этот документ рассматривает каждый из этих трех элементов по очереди и завершает с резюме.

      Разработка стратегии

      Посмотрите, прежде чем прыгать. Всякий раз, когда вы сталкиваетесь с проблемой, немедленно соблазн ворваться, закатать рукава и начать возиться с этим. Противостаньте этому искушению. Если приступить к кропотливой работе — исполнение этап — сразу, скорее всего, вы запишете много правильных утверждений которые не приводят к ответу.Вместо этого подумает о проблеме на обзорный уровень. Какие концептуальные инструменты вам понадобятся для решения проблема? По какому пути вы пойдете к решению и в каком направлении ты должен начать? Конкретно, часто помогает классифицировать вашу проблему. по способу решения.

      Если вы ищете заблудившегося в лесу ребенка, ваш первый шаг — это сесть, подумать о том, что ребенок, вероятно, сделал и где он, вероятно, есть, и разработайте стратегию, которая позволит вам эффективно его спасти. Если, вместо этого вы просто носитесь по лесу в случайных направлениях, вы, вероятно, заблудиться.

      Где ты сейчас и куда хочешь пойти? Прежде, чем ты сможешь спроектируйте путь, который приведет вас от постановки проблемы к ответу, вы должны четко понимать, в какой ситуации и каковы цели. Это часто помогает пометить для каждого заданного значения проблемы и Подчеркните цель. Но чтобы понять суть проблемы, ничто не сравнится с изложением всей ситуации в виде диаграммы.Диаграмма организует вашу работу и предложит дальнейшие действия. Один из моих курсантов сказал мне, что «Когда ученики рисуют схему и тщательно маркируют ее, они вынуждены думать о том, что происходит, и обычно у них все хорошо. Если они просто попробуйте математику, они ошибаются «.

      Держите цель на виду. Не попадитесь в тупики, которые никуда не вести, или даже по широким бульварам, которые куда-то ведут, но не к куда ты хочешь пойти. Иногда помогает отобразить стратегию в обратном направлении, поговорка: «Я хочу найти ответ Z . Если бы я знал Y , я мог бы найти Z . Если бы я знал X , я мог бы найти Y . . . » и так далее пока вы не вернетесь к тому, что указано в формулировке проблемы.

      Некоторые студенты считают полезным составить список предоставленной информации и цель, которую нужно раскрыть (например, «при постоянном ускорении начальное скорость и время, найдите смещение «). Другие считают его достаточным записать только цель (напр.г. «найти: перемещение»).

      Неэффективная стратегия. Не листайте книгу в поисках волшебная формула, которая даст вам ответ. Учителя физики не назначают проблемы, чтобы мучить невинные молодые умы. . . они ставят проблемы чтобы побудить вас к активному, интимному участию в концепциях и инструменты физики. Редко такое вовлечение обеспечивается за счет подтасовки цифр. в одно уравнение, поэтому редко вам будет назначена проблема, которая приводит к к этой атаке.В тех редких случаях, когда вы сталкиваетесь с проблемой, можно решить, подставив числа в формулу, что является наиболее эффективным способом чтобы найти эту формулу, нужно подумать о задействованных физических принципах, не листая страницы книги.

      Уточните проблему. Вас просят найти номер способов размещения шариков M в ведра N . Предполагать вы даже не можете приступить к разработке стратегии.Тогда попробуйте задачу 3 мячей в 5 ведрах. Решение более конкретной проблемы даст вам представление о том, как для решения более общей проблемы. И как только вы воспользуетесь этими подсказками, чтобы решить более общую проблему, вы можете проверить свое решение, попробовав его для уже решенный частный случай M = 3 и N = 5.

      Большие проблемы. Иногда вы будете сталкиваться с большими проблемами для который сразу не бросается в глаза ни при каком способе решения.В этом случае перерыв ваша проблема на несколько более мелких подзадач, каждая из которых достаточно проста что вы знаете, как это решить. На этом этапе разработки стратегии не важно что вы действительно решаете подзадачи, а знаете, что можете решить их. Вы можете начать с разработки стратегии, которая никуда не приведет, но тогда вы не теряли время зря на реализацию этой стратегии. Однажды ты наметили стратегию, которая ведет от данной информации к ответу, затем вы можете вернуться и выполнить вычисления.Эта стратегия была известен со времен древних под названием «разделяй и властвуй».

      Казнь (Тактика)

      В конце концов, конечно, вам от до придется засучить рукава и повозиться с проблемой. При этом не забывайте о своей стратегии и не забывайте а также следующие советы:

      Работа с символами. В зависимости от постановки задачи окончательный ответ может быть формулой или числом. В любом случае, однако, обычно проще решить задачу с символами и вставкой цифр, если требуется, только в самом конце.На это есть три причины: во-первых, это проще. выполнять алгебраические манипуляции с символом типа « м », чем с значение типа «2,59 кг». Во-вторых, часто бывает, что промежуточные количества отменить в конечном результате. Самое главное, выразив результат как уравнение позволяет вам изучить и понять его (см. «Проверка ответа») таким способом, который сам по себе не позволяет.

      (Работа с символами вместо цифр может привести к путанице относительно какие символы представляют данную информацию, а какие — неизвестное желаемое ответы.Вы можете решить эту проблему, запомнив, как рекомендовано выше, «держать цель в поле зрения».)

      Определите символы с мнемоническими именами. Если проблема связана с гелием атом, сталкивающийся с атомом золота, тогда определим m h как масса атома гелия и м г как масса золота атом. Если вместо этого вы выберете символы м 1 и м 2 , у вас есть хорошие шансы перепутать символы и их значения как вы решите проблему.И если вы вообще не определяете символы, но просто начните бросать около м и M , вы перепутаете оба себя и того, кто оценивает ваш ответ.

      Хранить вместе пакеты связанных переменных. При проблемах с ускорением, количество (1/2) на 2 появляется снова и снова. Этот набор переменных имеет простую физическую интерпретацию, прозрачную габариты и удобная запоминающаяся форма. Короче работать легко с пакетом. Воспользуйтесь этой легкостью. Не делить искусственно этот пакет на части, или напишите его в незнакомой форме, например t 2 а /2. Подобные пакеты встречаются во всех аспектах физики — некоторые даже даны имена (например, «радиус Бора» в атомной физике). Искать эти пакеты, подумайте о том, что они вам говорят, и уважайте их целостность.

      Опрятность и организованность. Я не твоя мать и не буду расскажут, как организовать комнату в общежитии или как решить свои проблемы. Но я могу вам сказать, что легче работать с аккуратными, хорошо организованными страницами. чем от каракулей. Также могу предупредить вас о некоторых подводных камнях почерка: Тщательно различайте между t и + , между l и 1, и между Z и 2. (Я пишу t с крючком внизу, l с надписями и Z с перекладиной.Ты сможешь сформировать свои собственные соглашения.) Эти предложения по аккуратности, организации, и почерк возникли не из ханжества — это практические советы которые помогают избежать алгебраических ошибок, и они предназначены для вашей пользы, а не для меня. (С другой стороны, не помешает быть аккуратным и организованным во благо вашего грейдера. Один мой классник заметил: «Если я не могу это прочитать, Я не могу отдать вам должное «.)

      Избегайте ненужных преобразований. Если проблема дает вам одну длину в метрах, а другой в дюймах, тогда, вероятно, лучше всего преобразовать все длины в метры.Но если все длины в дюймах, то нет необходимости конвертировать все в метры — ваш ответ должен быть в дюймах. Фактически, вы на самом деле может не потребоваться преобразование. Например, возможно, две длины дается в дюймах, и окончательный ответ зависит только от соотношения этих двух длин. В этом случае соотношение будет таким же, если длина переходят в дюймы или метры. Делать арифметические ошибки легко при конвертации. Если вы не конвертируете, вы не делаете ошибки!

      Будьте проще. Я не буду назначать барочные задачи, требующие извилистые объяснения и страницы алгебры. Если вы обнаружите, что работаете Таким образом, вы на ложном пути. Лекарство — остановиться, вернуться к началу и начните заново с новой стратегией. (Поколения студентов следили за этим правилом, вспомнив KISS: Keep It Simple and Straightward.)

      Проверка ответа

      Проверить свой ответ не означает сравнить его с ответом на спине. книги.Это значит найти характеристики своего ответа и сравнить их к характеристикам, которые вы ожидаете. Некоторые из ваших проблем — особенно те, которые назначены в начале курса — фактически проведут вас через этап проверки, чтобы познакомить вас с процессом. Другие проблемы предоставит вам возможность выполнить эту проверку. В любом случае проверка вашего ответ — это не просто хорошая практика решения проблем, которая помогает набирать очки по задачным заданиям и на экзаменах.Этап проверки способствует знакомству с содержанием физики и характером решения задач, а значит развивает вашу интуицию, чтобы решать другие проблемы — и узнавать больше физика — проще. (См. Дэниел Ф. Стайер, «Комментарий гостя:» Добраться до цели — половина веселье », Американский журнал физики 64 (1998) 105-106. )

      Размерный анализ. Предположим, вы нашли формулу для расстояния (например, в метрах) с точки зрения некоторой информации о скорости (в метрах в секунду), ускорение (метры / секунда 2 ) и время (секунды).Если ваша формула правильно, то все размеры справа должны отменяться так, чтобы в итоге получились «метры».

      Числовая разумность. Если ваша проблема просит вас найти масса белки, можете ли вы найти массу 1970 килограммов? Еще хуже, сделай вы нашли массу -1 970 килограммов?

      [ Разумные скорости. «Мои расчеты дают мне скорость 23 м / с. Это разумно? «Большинству людей трудно понять разумность скоростей, выраженных в метрах в секунду.Пока это качественное ощущение не разовьется, Американцы должны проверить разумность, переведя скорость в метры в секунду до скорости в милях в час: просто удвойте число (20 м / с составляет около 40 миль / час). Неамериканцы должны переводить в километры в час: просто умножьте это число в четыре раза (20 м / с — это примерно 80 км / ч). ]

      Алгебраически возможно. Приведет ли оценка вашей формулы разделить на ноль или извлечь квадратный корень из отрицательного числа?

      Функционально разумно. Зависит ли ваш ответ от данного количества разумным способом? Например, вас могут спросить, как далеко снаряд летит после того, как он запущен с заданной скоростью под заданным углом. Здравый смысл подсказывает, что если начальную скорость увеличить (соблюдая угол постоянная), то пройденное расстояние увеличится. Согласна ли ваша формула со здравым смыслом?

      Предельные значения и особые случаи. По дальности полета снаряда Проблема, о которой говорилось выше, для вертикального пуска дальность явно равна нулю.Дает ли ваша формула такой результат? Если вы решите задачу по двум объекты, дает ли это правильный результат, когда два объекта имеют равные массы? Когда один из них имеет нулевую массу (т.е. не существует)?

      Симметрия. Задачи часто имеют геометрическую симметрию, из которой вы можете определить направление вектора, но не его величину. Чаще они обладают симметрией «перестановки»: если ваша задача состоит из двух объектов, вы можно назвать куб «объектом номер 1» и сферу «объектом номер 2», но Ваш окончательный ответ не должен зависеть от того, как вы пронумеровали свои объекты.(То есть он должен дать такой же ответ, если каждая «1» заменена на «2» и наоборот.)

      Укажите единицы. «Расстояние 5,72» не является ответом. В том, что 5,72 мили, 5,72 метра или 5,72 дюйма? Аналогично, если ответ — вектор, должны быть указаны как величина, так и направление. (Направление может быть нарисовано в диаграмму, а не указано явно.)

      Значимые цифры. Любое число, полученное в результате эксперимента. приходит с некоторой неопределенностью.Большинство номеров в этом курсе имеют три значащих цифры. Если мяч катится на 3,24 метра за 2,41 секунды, тогда укажите его скорость как 1,34 м / с, а не 1,34439834 м / с. Самый вводный курсы физики не требуют формального или технического анализа ошибок, но вам следует избегать неточных утверждений, таких как второе частное выше.

      Большие проблемы. Если вы разбили свою большую проблему на несколько подзадачи, как рекомендовано выше, затем проверьте свои результаты в конце каждая подзадача.Если ваш ответ на вторую подзадачу прошел проверку, но ваш ответ на третью подзадачу не проходит проверку, тогда ваше выполнение ошибка почти наверняка относится к третьей подзадаче. Зная его общее местоположения, вы можете быстро вернуться и исправить ошибку, чтобы ее последствия не распространяться на остальные подзадачи. Это может реально сэкономить время.

      Сводка

      Задачи вашего курса физики могут быть интересными и увлекательными. Подойдите к ним в духе исследования, и они вас не разочаруют!

      1. Разработка стратегии
        1. Классифицируйте проблему по способу решения.
        2. Обобщите ситуацию диаграммой.
        3. Держите цель в поле зрения (возможно, записав ее).
      2. Тактика казни
        1. Работа с символами.
        2. Хранить вместе пакеты связанных переменных.
        3. Будьте аккуратными и организованными.
        4. Будьте проще.
      3. Проверка ответа
        1. По размерам?
        2. Численно обоснованный (включая знак)?
        3. Алгебраически возможно? (Пример: никаких воображаемых или бесконечных ответов.)
        4. Функционально разумно? (Пример: больший диапазон с большим начальная скорость.)
        5. Проверка особых случаев и симметрии.
        6. Номера отчетов с указанными единицами и разумно значимыми цифры.

      Дополнительная литература

      Классическое исследование техники решения математических задач:
      • Джордж Поля, Как решить (Princeton University Press, Princeton, Нью-Джерси, 1957).
      Более приземленный и несколько педантичный, но тем не менее ценный, является
      • Дональд Скарл, Как решать проблемы: для успеха в физике первокурсников, Engineering, and Beyond , третье издание (Dosoris Press, Glen Cove, New Йорк, 1993).
      Изучение следующих книг поможет развить ваш общий (в отличие от к строго математическим) навыкам решения задач:
      • Джеймс Л. Адамс, Conceptual Blockbusting: A Guide to Better Ideas (Нортон, Нью-Йорк, 1980),
      • Berton Roueche, The Medical Detectives (Times Books, Нью-Йорк, 1980) и Медицинские детективы, том II (Даттон, Нью-Йорк, 1984),
      • Мартин Гарднер, Ага! Insight (Фриман, Нью-Йорк, 1978),
      • Дональд Дж.Соболь, Тайны двух минут ,
      • Артур Конан Дойл, истории Шерлока Холмса,
      • Агата Кристи, Истории Эркюля Пуаро, в частности Убийство в Восточном экспрессе .
      Предусмотрено знакомство с новейшей литературой по навыкам решения физических задач. от
      • Фредерик Рейф, «Понимание и преподавание важной научной мысли процессы », American Journal of Physics 63 (1995) 17-35 (особенно раздел V),
      • Рольф Плотцнер, Комплексное использование качественного и количественного Знания в области решения физических задач (Питер Ланг, Франкфурт-на-Майне, 1994).

      Решение концептуальных задач в физике

      https://doi.org/10.1016/B978-0-12-387691-1.00009-0 Получить права и содержание

      Аннотация

      Студенты вводных курсов физики сосредотачиваются на количественных манипуляциях за счет обучения концепции и понимание того, как они применяются для решения проблем. Эта склонность к манипулированию уравнениями приводит к поверхностному пониманию и плохому долгосрочному удержанию. Мы обсуждаем альтернативный подход к решению физических проблем, который мы называем решением концептуальных проблем (CPS), который подчеркивает и подчеркивает роль концептуального знания в решении проблем.Мы представляем исследования, в которых изучалось влияние трех различных реализаций CPS на концептуальное обучение и решение проблем. Одно было лабораторным исследованием с использованием компьютерных инструментов для концептуального анализа проблем. Еще одно исследование проводилось в классе в рамках большого вводного курса колледжа, в ходе которого студенты писали концептуальные стратегии до решения задач. Третий вариант был реализован в классах средней школы, где учащиеся определили соответствующий принцип, написали обоснование того, почему принцип может быть применен, и предоставили план выполнения применения принципа (который затем использовался для создания уравнений).Во всех трех реализациях были обнаружены преимущества, которые измерялись различными концептуальными оценками и оценками решения проблем. В заключение мы подводим итоги того, что мы узнали из подхода CPS, и предлагаем некоторые взгляды на текущее и будущее состояние преподавания физики.

      Ключевые слова

      Оценка

      Концептуальная

      Средняя школа

      Вводная физика

      Решение проблем

      Написание стратегии

      Естественное образование

      Научное познание

      Оценка естествознания

      Концептуальная оценка

      Решение концептуальных проблем

      Рекомендуемые статьи статьи (0)

      Полный текст

      Copyright © 2011 Elsevier Inc.Все права защищены.

      Рекомендуемые статьи

      Цитирование статей

      Формулировка двух частей физических проблем | Информация для инструкторов | Вибрации и волны Решение проблем

      В этом разделе Вит Буза проводит различие между физикой и математикой, связанной с физическими проблемами. Он обсуждает, как это различие помогает ему определить, поняли ли студенты суть проблемы.

      Физические проблемы состоят из двух принципиально разных частей, и эти две части отражают суть научного метода.Первая часть относится к тому, что я называю «физическими законами в действии» (или пониманием физики). Для этого требуется, чтобы учащиеся обладали способностью переводить физические ситуации в математические выражения. Вторая часть включает в себя собственно математические вычисления. Когда у учеников возникают проблемы с решением проблемы, очень важно, чтобы учитель определил, какая из двух частей вызывает у ученика трудности. По моему опыту, учителя редко делают это.

      Часть I. Преобразование физических ситуаций в математические уравнения

      Физические задачи состоят из двух принципиально разных частей, и эти две части отражают суть научного метода.

      —Wit Busza

      Я могу вспомнить бесконечное количество примеров, когда студенты приходили ко мне и говорили: «Я не понимаю. Я действительно разбираюсь в физике, но мне кажется, что я никогда не могу решить проблемы. Что случилось?» Ответ на это почти всегда: «Вы не понимаете физику». Хотя большинство студентов считают постановку задачи тривиальной, на самом деле это самая сложная часть решения проблемы. Я часто прошу студентов сначала визуализировать механические части, увидеть, как они взаимосвязаны, и нарисовать схему того, что происходит в задаче.Вы будете удивлены, как часто они ошибаются! Так много студентов испытывают трудности с визуализацией в двух и трех измерениях.

      Когда я вспоминаю свой собственный опыт в начальной школе, у нас часто возникали проблемы со словами. Знаете, кто-то пришел с двумя яблоками и проделал с ними то и то и т. Д. Иногда мне было трудно уследить за тем, что происходит. Видите, это не математика. Это способность превращать язык в картину происходящего. И это большая проблема для студентов.Но это еще не конец.

      Теперь вы должны взять это описание ситуации на обычном языке — скажем, например, я держу мяч в руке в трех метрах над полом, а затем отпускаю — и перевести его в математику.

      Итак, этот мяч начал падать. Как оно падает? И на этом этапе вы, возможно, можете визуализировать это, но вам нужны законы природы, чтобы перевести это в математическую форму. Этот мяч движется все быстрее и быстрее, что математически означает, что вторая производная от его положения не равна 0, а является некоторой константой — в данном случае g.Итак, как только вы визуализируете картину, даже если вы можете представить, что происходит, вам все равно придется перевести это в математику. И это физика — понимание природы, того, как ведет себя система. Все это первая часть решения проблемы, и, повторяю, самая сложная часть. Но большинство студентов думают, что это легкая часть, а все остальное — сложная!

      Блок-схема решения физических задач (из справочного видео по решению проблем, «Простое гармоническое движение и введение в решение проблем»).

      Помочь себе можно по-разному. Например, если это проблема механики, вы рисуете диаграмму сил. Поразительно, сколько знаний и опыта нужно иметь, чтобы нарисовать так называемую диаграмму сил. Вы должны понимать, что такие величины, как скорость, ускорение, сила и т. Д., Могут быть математически представлены в виде векторов. Вы должны определить все относящиеся к делу части проблемы, а затем представить их в терминах математических величин.

      Итак, в типичной задаче физическая ситуация сводится к уравнению плюс вещи, которые мы называем «граничными условиями» или «начальными условиями».» У меня есть мяч. Держу в руке. И что с этим произойдет, зависит от того, когда я его отпущу. Я отпущу это сейчас или через час? Он будет делать то же движение, но его математическое описание будет немного отличаться в двух случаях. Итак, первый этап проблемы состоит из перевода физической ситуации, а также всех начальных и граничных условий в математические выражения.

      Часть II: Решение математических уравнений

      Математическое описание задачи знаменует собой конец первого этапа.Затем мы совершаем чудо: забываем, что математические уравнения и граничные условия имеют какое-то отношение к физике. Мы помещаем эти уравнения в компьютер или просим нашего дружелюбного профессора математики решить их. Нам не нужно сообщать компьютеру, что это имеет какое-то отношение к физической проблеме. Профессору нам нужно только сказать: «Послушайте, у меня есть эти уравнения с этими граничными условиями. Что произойдет со значением этого количества в зависимости от этого количества со временем? » Второй этап не имеет ничего общего с физикой! Мы вошли в мир математики.Только после того, как вы решите уравнения — и, конечно же, вы должны сделать это правильно, — вы сможете вернуться к физике. Это включает в себя знание правил определения того, что на самом деле происходит в результате решения ваших уравнений.

      Взвешивание физики Больше, чем математика в оценках

      Я стараюсь ставить более 50% оценки учащегося за физику, участвующую в задаче.

      Студенты ненавидят это, потому что они приходят и говорят: «Послушайте, в первых двух строках я сделал несколько глупых ошибок.А потом я сделал три страницы математики, и у меня получилось. И вы дали мне только 40% оценки. Это не справедливо.» Конечно, студент мог правильно понять всю математику, но он упустил суть проблемы. Я думаю, что очень важно, чтобы выставление оценок четко отражало то, что важно.

      Это сопротивление тому, что физика больше, чем математика, при оценивании заданий, является причиной того, что ученики ненавидят задачи с несколькими вариантами ответов, и почему в тот момент, когда вы задаете задачи с несколькими вариантами ответов, оценки резко падают.В задаче с множественным выбором вы должны понимать суть проблемы. Вы не можете просто угадать. И поэтому вы либо понимаете, какой из пяти законов природы применим, либо нет.

    Author: alexxlab

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.