Элективный курс "Практикум решения физических задач"
учебно-методическое пособие по физике на тему

Департамент образования и социально-правовой защиты детства

Администрации города Нижнего Новгорода

Муниципальное образовательное учреждение

«Лицей №87 имени Л.И.Новиковой»

Элективный курс

по физике

«Практикум решения физических задач»

8-11 классы.

Разработчики:

Л.М. Прохорова,

 учитель физики высшей категории,      Отличник народного просвещения

 А.А. Овсянникова,

 учитель физики высшей категории

г. Нижний Новгород

2009 год

     Элективный курс по физике «Практикум по решению задач»  предназначен для учащихся 8-11 классов. Учебный план курса:  8 класс: 1 час в неделю*35 недель=35 часов в год;  9 класс: 2 часа в неделю*35 часов=70 часов;  10 класс: 2 часа в неделю*35 недель=70 часов в год;  11 класс: 2 часа в неделю*35 часов=70 часов.

       В базовом курсе физики очень мало времени отводится  формированию навыка решения физических задач. Для решения задач по физике знание теории необходимо, но недостаточно. Можно хорошо знать формулы и при этом не уметь решать задачи. Для успешного их решения необходимо овладеть ещё так называемыми обобщенными знаниями, которые приобретаются на опыте, в процессе решения, в основном, к концу изучения курса физики.  Основу обобщенных знаний составляют фундаментальные понятия физики, имеющие методологический характер, такие, как физическая система, физическая величина, физический закон, состояние физической системы, физическое явление, идеальные объекты, идеальные процессы, физическая модель. При решении задач по физике необходимо создать систему методов как систему общих ориентиров для осуществления самостоятельной деятельности учащихся на каждом этапе решения. Существует мнение, что единого метода решения задач не существует, но существует общий подход (как система методов) к решению любой физической задачи:

• Метод анализа физической ситуации задачи;
• Метод применения физического закона;
• Система обще-частных методов;
• Метод упрощения и усложнения, метод оценки;
• Метод анализа решения;
• Метод постановки задачи,

При этом,  каждый отдельно взятый метод не является универсальным и проявляет наибольшую силу только в системе. Решение физических задач способствует формированию логического мышления, развивает способность переносить формальные математические знания в область физики, переводить текстовые условия в математическую символьную форму. В процессе применения системы общих методов отрабатываются алгоритмы решения  «любых» задач, с какими бы потом в жизни учащиеся ни встретились. Решение большого количества разнообразных задач тренирует учащихся в навыках приобретения,  использования новых и всё более глубоких знаний.

 Конечно же, следует отметить, что увеличение времени на решение расширенного блока задач преследует и прагматические цели: способствует лучшей подготовке учащихся к ЕГЭ, их социализации, профессиональной ориентации.

        Данный элективный курс составлен на основе программ базовых курсов по физике, опубликованных в сборнике «Программы для общеобразовательных учреждений. Физика. Астрономия»,  Москва, «Дрофа», 2009 год, в соответствии с федеральным компонентом Государственного стандарта общего образования и включает весь необходимый материал для изучения курса физики в общеобразовательных учреждениях.

Цель курса:

Способствовать более глубокому изучению курса физики через решение задач, формированию методологических знаний при решении физических задач. Научиться  учиться – главная задача ученика в школе.

Задачи курса:

•  Увеличить количество решаемых задач, различных  типов задач (качественных, расчетных, графических, экспериментальных, комбинированных, поставленных,  нестандартных, оригинальных,  проблемных …);
•  Познакомить с различными методами решения и способствовать формированию навыков решения,
• Способствовать формированию обобщенных навыков решения физических задач, путем применения общих подходов (системы методов) к решению любой физической задачи,
• Усилить практическую направленность  курса физики, способствовать формированию    практической деятельности школьников в данной области знаний,
• Освоить  алгоритмы решения стандартных задач,
•   Развивать познавательные интересы, интеллектуальные и творческие способности в процессе решения физических  задач,
• Способствовать формированию умения переноса теоретических знаний курса физики и математики, их применения при решении физических задач,

• Способствовать самоопределению ученика, помочь в  выборе дальнейшей профессиональной деятельности.

      Конкретное наполнение материала уроков определяется содержанием опубликованных учебников по выбранной учебной программе, сборников задач и дидактического материала, указанного в конце программы курса. Программа курса тесно связана с базовым курсом, но охватывает значительно большее количество разнообразных физических задач. Особенностью  элективного курса является то, что в 8, 10,11 классах  планирование «привязано» к календарно - тематическому планированию базового курса, решение задач проводится по всем темам базового курса.  В 9 классе изучается  одна тема «Механика», при этом, усилена не только практическая направленность этой темы, но и рассмотрен необходимый теоретический материал. Это обусловлено следующими факторами:

• Качественная     сторона темы «Механика» является наиболее понятной, наблюдаемой, близкой для учащихся;
• Именно с этой темы начинается активное внедрение математического аппарата, именно здесь требуется умение переносить математические знания в область физики, что является сложным для очень большого количества учащихся. Для формирования этого качества требуется для них значительно больше времени, что  достигается введением данного курса;
• Тема «Механика» является пропедевтической при изучении практически всех тем курса физики. Отрабатываемые при решении задач алгоритмы являются наиболее общими, применяемыми при решении большого блока комбинированных задач по всем темам;
• Анализ текстов ЕГЭ, вузовских, министерских олимпиад показывает, что задачи по теме: «Механика» занимают значительный объём,  а с учетом комбинированных задач – ещё больший;
•  Введение  этой темы в курс 9 класса разгружает профильный курс физики 10 класса, позволяет на качественно ином уровне проводить повторение данной темы в 10 классе и увеличивает временной ресурс при изучении остальных тем, а многократное повторение материала в новой ситуации позволяет изучить курс физики более эффективно.

Таким образом, программа 9 класса, соответствующая базовому курсу изучается в соответствии со своим календарно - тематическим планированием. До тех пор, пока изучается тема «Механика» элективный курс «привязан» к базовому курсу. Остальные темы «Электродинамика», «Атомная физика» изучаются на базовом уровне, как пропедевтические к курсам физики, изучаемым в старшей школе.  Дополнительно в элективном курсе изучается тема: «Механическая работа и энергия», отсутствующая в базовом курсе, имеющая наиважнейшее мировоззренческое значение.

Содержание элективного курса направлено на формирование общих учебных умений и навыков, обобщенных способов учебной, познавательной, коммуникативной, практической, творческой деятельности, на получение учащимися опыта этой деятельности, соответствует возрастным закономерностям развития учащихся.

 Наряду с классическими формами уроков,  применяются и некоторые педагогические технологии, имеющие деятельностный, личностно - ориентированный, субъет-субъектный характер, например, проектные технологии, технология на основе теории поэтапного формирования умственной деятельности Гальперина.

Ожидаемый результат обучения от введения элективного курса связан с успешным освоением программы, отслеживается не только по результатам тематических, итоговых зачетных работ, но и по результатам выступлений учащихся в различных предметных конкурсах, олимпиадах не только по физике, но и по астрономии при решении задач с астрофизическим содержанием, технических олимпиадах.

 Требования к уровню подготовки по окончании  изучения элективного курса соответствуют требованиям, приведенном в разделе   «Требования к уровню подготовки выпускников»:

В результате изучения физики первого концентра ученик должен:

знать/понимать:

1.Смысл понятий:

 физическое явление, физический закон, вещество, взаимодействие, электрическое поле,  магнитное поле, волна, атом, атомное ядро, ионизирующие излучения;

2. Смысл физических величин: 

  путь, скорость, ускорение, масса, плотность, сила, давление, импульс, работа, мощность, кинетическая энергия, потенциальная энергия, коэффициент полезного действия, внутренняя энергия, температура, количество теплоты, удельная теплоемкость, влажность воздуха, электрический заряд, сила электрического тока, электрическое напряжение, электрическое сопротивление, работа и мощность электрического тока, фокусное расстояние линзы;

3. Смысл физических законов:

  Ньютона, всемирного тяготения, сохранения импульса и механической энергии, сохранения энергии в тепловых процессах, сохранения электрического заряда, Ома для участка электрической цепи, Джоуля— Ленца, прямолинейного распространения света, отражения света;

Уметь:

1.описывать и объяснять физические явления:  равномерное прямолинейное движение, равноускоренное прямолинейное движение, передачу давления жидкостями и газами, плавание тел, механические колебания и волны, диффузию, теплопроводность,
конвекцию, излучение, испарение, конденсацию, кипение, плавление, кристаллизацию, электризацию тел, взаимодействие электрических зарядов, взаимодействие магнитов, действие магнитного поля на проводник с током, тепловое действие тока, электромагнитную индукцию, отражение, преломление и дисперсию света;

2.Использовать физические приборы и измерительные инструменты для измерения
физических величин: расстояния, промежутка времени, массы, силы, давления, температуры, влажности воздуха, силы тока, напряжения, электрического сопротивления, работы и мощности электрического тока;

3.представлять результаты измерений с помощью таблиц, графиков и выявлять на этой основе эмпирические зависимости: пути от времени, силы упругости от удлинения пружины, силы трения от силы нормального давления, периода колебаний маятника от длины нити, периода колебаний груза на пружине от массы груза и от жесткости пружины, температуры остывающего тела от времени, силы тока от напряжения на участке цепи, угла отражения от угла падения света, угла преломления от угла падения света;

4. выражать результаты измерений и расчетов в единицах Международной системы;

5. приводить примеры практического использования    физических    знаний  о  механических, тепловых, электромагнитных  явлениях;

6.решать задачи на применение изученных физических законов;

7.осуществлять самостоятельный поиск информации естественнонаучного содержания с использованием различных источников (учебных текстов, справочных и научно-популярных изданий, компьютерных баз данных, ресурсов Интернета), ее обработку и представление в разных формах (словесно, с помощью графиков, математических символов, рисунков и структурных схем);

8.использовать приобретенные знания и умения в практической   деятельности и   повседневной жизни для обеспечения безопасности в процессе использования транспортных средств, электробытовых приборов, электронной техники;  контроля   за  исправностью электропроводки, водопровода, сантехники и газовых приборов в квартире; рационального применения простых механизмов; оценки безопасности радиационного фона.

Программа курса.

8 класс(35 часов).

1. Тепловые явления (7 ч)

Тепловое движение. Термометр. Связь температуры тела со скоростью движения его молекул. Внутренняя энергия. Два способа изменения внутренней энергии: работа и теплопередача. Виды теплопередачи. Количество теплоты. Удельная теплоемкость вещества. Удельная теплота сгорания топлива. Закон сохранения энергии в механических и тепловых процессах.

2.        Изменение агрегатных
состояний вещества (5 ч)

Плавление и отвердевание тел. Температура плавления. Удельная теплота плавления. Испарение и конденсация. Кипение. Температура кипения. Удельная теплота парообразования. Объяснение изменений агрегатных состояний вещества на основе молекулярно-кинетических представлений.

3.        Электрические явления (14 ч)

Электризация тел. Два рода электрических зарядов. Проводники, диэлектрики и полупроводники. Взаимодействие заряженных тел. Электрическое поле. Закон сохранения электрического заряда. Дискретность электрического заряда. Электрон. Строение атомов.

Электрический ток. Гальванические элементы. Аккумуляторы. Электрическая цепь. Электрический ток в металлах. Носители электрических зарядов в полупроводниках, газах и растворах электролитов. Полупроводниковые приборы. Сила тока. Амперметр. Электрическое напряжение. Вольтметр. Электрическое сопротивление. Закон Ома для участка электрической цепи. Удельное сопротивление. Реостаты. Последовательное и параллельное соединения проводников. Работа и мощность тока. Количество теплоты, выделяемое проводником с током. Счетчик электрической энергии. Лампа накаливания. Электронагревательные приборы. Расчет электроэнергии, потребляемой бытовыми электроприборами. Короткое замыкание. Плавкие предохранители.

4. Электромагнитные явления (3 ч)

Магнитное поле тока. Электромагниты и их применение. Постоянные магниты.  Магнитные спектры. Магнитное поле Земли. Действие магнитного поля на проводник с током, сила Ампера, Электродвигатель. Динамик и микрофон.

5. Световые явления (5 ч)

Отражения света. Закон отражения. Плоское зеркало. Преломление света. Полное внутреннее отражение. Линза. Фокусное расстояние линзы. Построение изображений, даваемых тонкой линзой. Оптическая сила линзы. Формула тонкой линзы. Построение изображения источника, не лежащего на главной оптической оси. Оптические приборы. Телескоп.

Резервное время (1 ч)

9 класс (70 часов).

Основы кинематики (28 часов).

Механическое движение. Относительность движения. Система отсчета. Материальная точка. Траектория. Путь и перемещение. Мгновенная скорость. Классический закон сложения скоростей. Ускорение.  Равноускоренное прямолинейное движение.  Графики  зависимости кинематических величин от времени  при равномерном и равноускоренном движениях.  Движение тел под действием силы тяжести: свободное падение, движение тела, брошенного вертикально вверх, горизонтально, под углом к горизонту (движение материальной точки по параболе). Общие сведения о криволинейном движении: нормальное и тангенциальное ускорения, полное ускорение. Радиус кривизны траектории. Движение по окружности с постоянной по модулю скоростью. Центростремительное ускорение при движении по окружности. Период и частота.

Основы динамики (26 ч)

Первый закон Ньютона. Инерциальная система отсчета. Масса. Сила. Второй закон Ньютона. Сложение сил. Третий закон Ньютона. Прямая и обратная задачи механики. Гравитационные силы. Закон всемирного тяготения. Сила тяжести, центр тяжести. Движение искусственных спутников. Расчет первой космической скорости. Сила упругости. Закон Гука. Вес тела. Невесомость. Перегрузки. Силы трения. Движение при наличии силы трения.  Принцип относительности Галилея.

Законы сохранения в механике (16 ч)

Импульс тела. Закон сохранения импульса. Реактивное движение. Устройство ракеты. Механическая работа. Потенциальная и кинетическая энергии. Закон сохранения энергии в механических процессах. КПД механизмов и машин.

10 класс (70 часов)

Механика (30 ч)

Механическое движение и его виды. Относительность механического движения. Прямолинейное равноускоренное движение. Свободное падение. Движение по параболе. Кинематика движения по окружности. Принцип относительности Галилея. Законы динамики. Всемирное тяготение. Деформация и силы упругости. Закон Гука. Сила трения. Движение при наличии трения. Законы сохранения в механике. Элементы статики.  Границы применимости классической механики.

Молекулярная физика и термодинамика (15 ч)

Возникновение атомистической гипотезы строения вещества и ее экспериментальные доказательства. Строение и свойства жидкостей и твердых тел. Модель идеального газа. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории. Давление газа. Абсолютная температура как мера средней кинетической энергии теплового движения частиц вещества.

 Уравнение состояния идеального газа. Насыщенные и ненасыщенные пары. Зависимость давления и плотности насыщенного пара от температуры. Зависимость температуры кипения жидкости от давления. Критическая температура. Влажность воздуха. Твердые тела.

Внутренняя энергия. Работа в термодинамике. Количество теплоты. Первый закон термодинамики, его применение к различным процессам. Необратимость процессов в природе, их статистическое истолкование. Тепловые двигатели и охрана окружающей среды.

Электродинамика (25 ч)

Элементарный электрический заряд. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона. Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции напряженностей электрических полей. Проводники и диэлектрики в электрическом поле.  Потенциал и разность потенциалов. Электрическая ёмкость. Конденсаторы. Электроёмкость плоского конденсатора. Энергия электрического поля. Электрический ток.  Электродвижущая сила. Закон Ома для полной цепи. Электрический ток в металлах. Зависимость сопротивления от температуры. Сверхпроводимость. Электрический ток в полупроводниках. Собственная и примесная проводимость полупроводников. Электронно-дырочный переход. Полупроводниковый диод. Транзистор .Электрический ток в вакууме. Электрический ток  в жидкостях. Законы электролиза. Несамостоятельный и самостоятельный разряды.

11 класс (70 часов)

Электродинамика (25 часов)

Магнитное поле тока. Действие магнитного поля на движущиеся заряженные частицы и проводник с током. Магнитный поток. Явление электромагнитной индукции. Взаимосвязь электрического и магнитного полей. Магнитные свойства вещества. ЭДС индукции. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца. Вихревое электрическое поле.  Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля.

Колебательное движение и колебательная система. Свободные колебания в идеальных колебательных системах. Гармонические колебания. Период, частота, амплитуда, фаза гармонических колебаний. Пружинный и математический маятник. Превращение энергии при гармонических колебаниях. Резонанс.

Свободные и вынужденные электромагнитные колебания. Колебательный контур. Переменный электрический ток. Действующие значения напряжения и силы тока. Активное, емкостное и индуктивное сопротивления. Мощность в цепи переменного тока. Превращения энергии в колебательном контуре. Собственная частота колебаний в контуре. Затухающие электрические колебания. Автоколебания. Генератор незатухающих колебаний (на транзисторе).

 Производство электроэнергии. Принцип работы генераторов переменного и постоянного тока.  Трансформатор. Передача и использование электрической энергии. Проблемы современной энергетики и охрана природы.

 Электромагнитные волны. Волновые свойства света.  Изобретение радио А. С. Поповым. Принцип радиотелефонной связи. Модуляция и детектирование. Простейший радиоприемник. Радиолокация. Телевидение. Развитие средств  связи в России. Радиосвязь в космосе. Радиоастрономия.

Оптика (11 часов)

Геометрическая оптика. Законы геометрической оптики: прямолинейного распространения, отражения, преломления. Плоское и сферическое зеркало. Полное внутреннее отражение. Линза. Формула тонкой линзы. Сферическая и хроматическая аберрация. Увеличение линзы.

Глаз как оптическая система. Дефекты зрения. Очки.

Свет как электромагнитная волна. Скорость света. Интерференция света. Когерентность. Стоячие волны. Дифракция света. Принцип Гюйгенса—Френеля. Дифракционная решетка. Дифракционный спектр. Определение длины световой волны.

Поляризация света и ее применение в технике. Дисперсия и поглощение света. Дисперсионный спектр.

Электромагнитные излучения разных длин волн — радиоволны, инфракрасное излучение, видимое излучение, ультрафиолетовое, рентгеновское и гамма-излучение. Свойства и применения этих излучений.

Квантовая физика и элементы астрофизики (19 ч)

Гипотеза Планка о квантах. Фотоэффект. Законы фотоэффекта. Фотон. Гипотеза де Бройля о волновых свойствах частиц. Корпускулярно-волновой дуализм.

Планетарная модель атома. Квантовые постулаты Бора. Лазеры.

Строение атомного ядра. Ядерные силы. Дефект массы и энергия связи ядра. Ядерная энергетика. Влияние ионизирующей радиации на живые организмы. Доза излучения. Закон радиоактивного распада. Элементарные частицы. Фундаментальные взаимодействия.

Солнечная система. Звезды и источники их энергии. Галактика. Пространственные масштабы наблюдаемой Вселенной. Современные представления о происхождении и эволюции Солнца и звезд. Строение и эволюция Вселенной.

Обобщающее повторение курса физики 7-11 классов (15 часов)

Механика.

Молекулярная физика.

Термодинамика.

Электродинамика.

Оптика.

Квантовая физика.

Требования к уровню подготовки выпускников

В результате изучения физики на базовом уровне ученик должен знать/понимать

• смысл понятий: физическое явление, гипотеза, закон, теория, вещество, взаимодействие, электромагнитное поле, волна, фотон, атом, атомное ядро, ионизирующие излучения, планета, звезда, галактика, Вселенная;
• смысл физических величин: скорость, ускорение, масса, сила, импульс, работа, механическая энергия, внутренняя энергия, абсолютная температура, средняя кинетическая энергия частиц вещества, количество теплоты, элементарный электрический заряд;

• смысл физических законов классической механики, всемирного тяготения, сохранения энергии, импульса и электрического заряда, термодинамики, электромагнитной индукции, фотоэффекта;
• вклад российских и зарубежных ученых, оказавших наибольшее влияние на развитие физики;

уметь

• описывать и объяснять физические явления и свойства тел: движение небесных тел и искусственных спутников Земли; свойства газов, жидкостей и твердых тел; электромагнитную индукцию, распространение электромагнитных волн; волновые свойства света; излучение и поглощение света атомом; фотоэффект;
• отличать гипотезы от научных теорий; делать выводы на основе экспериментальных данных; приводить примеры, показывающие, что: наблюдения и эксперимент являются основой для выдвижения гипотез и теорий, позволяют проверить истинность теоретических выводов; физическая теория дает возможность объяснять известные явления природы и научные факты, предсказывать еще неизвестные явления;
• приводить примеры практического использования физических знаний: законов механики, термодинамики и электродинамики в энергетике; различных видов электромагнитных излучений для развития радио- и телекоммуникаций; квантовой физики в создании ядерной энергетики, лазеров;
• воспринимать и на основе полученных знаний самостоятельно оценивать информацию, содержащуюся в сообщениях СМИ, Интернете, научно-популярных статьях;
• использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни для обеспечения безопасности жизнедеятельности в процессе использования транспортных средств, бытовых электроприборов, средств радио- и телекоммуникационной связи; оценки влияния на организм человека и другие организмы загрязнения окружающей среды; рационального природопользования и защиты окружающей среды.

Примерное календарно-тематическое планирование.

8 класс (35 часов).

9 класс (70 часов)

10 класс(70 часов)

11 класс (70 часов)

 Литература для учеников:

1. Перышкин А.В. Физика. 8 класс.: Учеб. для общеобразоват. учреждений. – М.: Дрофа, 2008.
2. Перышкин А.В. Физика. 9 класс.: Учеб. для общеобразоват. учреждений. – М.: Дрофа,  2008.
3. Г.Я.Мякишев, А.З. Синяков «Физика. Механика. 10 класс», Москва, Дрофа, 2008
4. Лукашик В. И. Сборник задач по физике для 7-9 классов общеобразовательных учреждений.- М.: Просвещение, 2007
5. Рымкевич  А.П.  Сборник задач по физике для 10-11 классов общеобразовательных учреждений. – М.: Дрофа, 2008, 2009 гг.
6. Н.И.Гольдфарб «Сборник задач по физике, 9-11 классы», Москва, Дрофа, 1997
7. В.Н. Ланге «Экспериментальные задачи на смекалку», Москва, Наука, 1979,М.Е.
8. А.Е. Марон, Е.А. Марон «Сборник качественных задач по физике7-9»,Москва, Просвещение, 2006,

Литература для учителя: 

1. 1.Кирик Л.А. Физика-8. Разноуровневые самостоятельные и контрольные работы. -М.: Илекса, 2007
2. 2.Кирик Л.А. Физика-9. Разноуровневые самостоятельные и контрольные работы. -М.: Илекса, 2008
3. Марон А.Е. физика. 9 класс: Дидактические материалы. - М.: Дрофа, 2002
4. Марон А.Е. физика. 8 класс: Дидактические материалы. - М.: Дрофа, 2002
5. Тульчинский «Качественные задачи по физике 7-8»Москва, Просвещение,1976
6. Гендельштейн Л. Э., Кирик Л. А.Решение ключевых задач по физике для основной школы. 7-9 классы. – М.: Илекса, 2008.
7. Фадеева А. А. Тесты. Физика. 7-11 классы. – М.: ООО «Издательство АСТ», 2002
8. Задачи для подготовки к олимпиадам по физике в 9-11 классах. Кинематика./Авт.- сост. В. А. Шевцов.- Волгоград: Учитель, 2005
9. Волков В.а. тесты по физике:7-9 классы. – М.: ВАКО, 2009
10. ГИА-2009: экзамен в новой форме: физика: 9-й Кл./Авт. – сост. Е.Е. Камзеева, М. Ю. Демидова.- М.: АСТ: Астрель, 2009.
11. ГИА 2009. физика: тематические тренировочные задания: 9 класс / Н.Е. Важеевская, Н. С. Пурышева, Е.Е. Камзеева.- М.: Эксмо, 2009.
12. Б.С. Беликов «Решение задач по физике. Общие методы», Москва, Высшая школа, 1986.
13. Г.К.Селевко «Современные образовательные технологии», Москва, ИПИ, 1994
14. А.К.Колеченко «Энциклопедия педагогических технологий», Санкт-Петербург,

Каро, 2004

15. Г.К.Селевко «Педагогические технологии на основе активизации, интенсификации и эффективного управления УВП», Москва, НИИ школьных технологий, 2005
16. Е.А. Шашенкова «Исследовательская деятельность в условиях многоуровневого обучения», Москва, АПКиППРО, 2005,
17. В.И. Гутман, В.Н.Мощанский «Алгоритмы решения задач по механике в средней школе», Москва, Просвещение, 1988,
18. Н.И.Зорин «Элективный курс «Методы решения физических задач»», Москва,

Вако,2007

19. В.А. Попова, автор-составитель «Сборник элективных курсов. Физика. 10-11 классы», Волгоград, Учитель, 2007,
20. В.А. Орлов, Ю.А. Сауров «Элективный курс «Методы решения физических задач», Москва, Дрофа, 2006

Методические рекомендации.

В качестве примера рассмотрим типичные модели уроков, используемые в рамках элективного курса.

1.Уроки решения качественных задач.

    Качественная задача по физике – это такая задача, которая  решается путём логических умозаключений, основанных на законах физики, построения чертежа, рисунка, выполнения опыта, моделирования физических явлений. Именно в такой задаче вопрос ставится так, что ответа в учебнике на неё нет, и ученик должен сам его найти, синтезируя данные условия задачи и свои знания по физике.

Целесообразно использовать систему подбора качественных задач, направленных на:

1. мотивацию изучения физики (физика в быту, технике, живой природе…),
2. освоение фундаментальных знаний по физике (фундаментальные физические эксперименты, задачи с историческим содержанием, упражнения на закрепление основных физических понятий, теорий и законов…),
3.  формирование эвристических методов мышления учащихся (задачи-парадоксы, творческие проекты по физике, задачи с развивающим содержанием…).

Качественные задачи есть по всем темам курса физики, но особенно велика их роль на том этапе, на котором математический аппарат применяется при изучении физики ещё в недостаточной степени, то есть при изучении первого концентра – в 7-9 классах.

Есть прекрасные сборники качественных задач по физике, позволяющие подобрать блоки качественных задач по любой теме, в любой параллели, например, такие как:

• А.Е. Марон, Е.А. Марон «Сборник качественных задач по физике7-9»,Москва, Просвещение, 2006,
• Тульчинский «Качественные задачи по физике 7-8»Москва, Просвещение,1976 ,

Большой блок качественных задач представлен и в сборниках задач под редакцией Лукашика В.И. (7-9 класс) и Рымкевича А.П. (10-11 классы).

Именно при решении качественных задач целесообразно формировать такие методологические знания, как умение отвечать на поставленные вопросы грамотно, полно, аргументировано.

Покажем  на одном примере, какой алгоритм при этом применяется.

Вопрос: «Почему горящую нефть нельзя тушить водой?». При ответе на вопрос рекомендуется выстроить следующую цепочку:

Существуют и различные методики проведения уроков по решению качественных задач:

• комбинированные уроки, включающие этап решения качественных задач,
• урок отработки алгоритма ответов на качественные вопросы,
• турниры по решению качественных задач, на которых применяется коллективная форма работы,
• уроки – соревнования по решению и составлению качественных задач,
• контрольные работы по решению качественных задач

Использование качественных задач формирует творческую личность ученика, способствует более глубокому пониманию физических теорий и законов, развивается эвристическое нестандартное мышление, умение логически мыслить, анализировать и синтезировать явления, ученик приучается к точной, лаконичной, грамотной речи.

2.Уроки отработки алгоритмов  решения стандартных задач.

          Одним из средств развития мышления является решение задач. Но не всякая задача способствует этому. Не развивают мыслительные способности задачи на подстановку в формулу, хотя на первоначальном этапе обучения решению задач они тоже необходимы; непосильные для большинства учеников задачи тоже не разовьют мышление. Здесь важен дидактически обоснованный подбор системы задач и форма их организации на уроке. Важно вооружить учащихся методами решения задач, методы же решения  отдельных задач можно выразить в форме алгоритмов.

Есть прекрасное пособие по методике внедрения алгоритмов при решении физических задач по механике- В.И. Гутман, В.Н.Мощанский «Алгоритмы решения задач по механике в средней школе», Москва, Просвещение, 1988.

Алгоритм - система предписаний общего направления, последовательное применение которых позволит решить различные классы типовых задач.

Важно проводить алгоритмизацию типовых задач, так как:

• Алгоритмический метод подготавливает учащихся к решению творческих задач, так как в процессе алгоритмизации формируются те навыки, которые затем учащиеся в автоматическом режиме будут использовать при решении более сложных задач, то есть умственные действия более высокого уровня формируются поэтапно, а не скачком;
• Является мощным инструментом при решении очень большого класса типовых, стандартных задач,
• Позволяют научить решению физических задач значительно большее количество учащихся, так как алгоритмы вооружают методом рассуждений, создавая уверенность в своих силах, повышают самооценку.

Методически обоснованная последовательность алгоритмизации следующая:

1. Объяснение решения типичной задачи учителем;
2. Решение задачи учителем или сильным  учеником у доски с привлечением  к обсуждению хода решения всего класса (этап частично - самостоятельного решения);
3. Коллективное обсуждение хода решения, плана решения всем классом с последующим относительно самостоятельным выполнением решения в тетради всеми учащимися , комментированное решение ( частично - самостоятельное решение под руководством учителя);
4. Самостоятельное решение типовой задачи учащимися с последующей устной или письменной проверкой (этап самостоятельного решения с последующей проверкой);
5. Формулировка и запись обобщенного алгоритма для задач данного типа;
6. Отработка алгоритма при решении блока задач по определенной теме (в классе, дома);
7. Этап чистого контроля сформированности навыка решения типовых задач данного типа (проверочная работа);
8. Переход к решению задач повышенной сложности по данной теме, в дальнейшем, с включением элементом других тем, то есть постепенный переход к решению комбинированных задач;
9. Включение элементов олимпиадных задач;

Таким образом, применяется принцип поэтапного перехода от простого к сложному, поэтапного формирования умения решать сначала простые, затем типовые, затем всё более сложные задачи по, применяя следующую цепочку:

Решение  образца учителем →частично-самостоятельное решение под руководством учителя→формулировка и запись алгоритма→самостоятельное решение с комментированием этапов решения→самостоятельное решение блока задач→контроль.

     Формулировки алгоритмов по различным темам общеизвестны, здесь не приводятся.

Следует отметить, что целенаправленное формирование навыков применения алгоритмов при решении физических задач приводит к устойчивому навыку решения большого блока стандартных задач, является основой для решения более сложных задач, в целом, приводит к значительно лучшим результатам.

3. Урок-семинар  по решению нестандартных задач по теме: «Закон Всемирного тяготения».

Тема урока: «Закон Всемирного тяготения. Тяготение внутри тел»

1.        Цели урока:

А) развитие креативного мышления при решении нестандартных задач по физике с

применением элементов математики в 9 классе, т.е. таких задач, решение которых не

выходит за рамки программы, но требует нестандартных методов решения  задач (применения свойства симметрии пространства, метод аналогий) , не

поддающихся алгоритмизации;

Б) развитие научно-теоретического мышления;

В) углубление представлений о единстве природы, методах познания и описания;

Г) пропедевтика темы: «Напряженность. Разность потенциалов  электростатического

поля» в 10 классе на основе аналогии с гравитационным полем.

2. Учебные задачи: 

рассмотреть величину силы тяготения внутри полости сферы, зависимость силы тяготения внутри тела сферической формы в зависимости от расстояния, сравнить с З.В.Т. в классической форме, использование границ применения З.В.Т., применение формул элементарной геометрии, понятие предельного перехода, анализа кусочно-заданной функции для анализа физической ситуации.

3. Мотивация выбора темы: обусловлена целью: развитие нестандартного, научно-теоретического подхода при анализе физической ситуации на примере темы «Всемирное тяготение».
4. Структура урока:

1. Вступительная часть (орг.момент): формулировка темы, целей урока;
2. Актуализация знаний. Повторение З.В.Т.
3. Постановка проблемы с помощью задачи № 1.
4. Методы реализации:

• Задача №1. вывод №1.
• Задача №2. Вывод по задаче №2.
• Задача №3. Графический анализ. Вывод №3.
• Решение задачи № 4.
• Решение задачи №5.

            5).Применение результатов задач в новой ситуации.

6).Итоги семинара.

5. Содержание урока

1) Задача№1. 

В гипотетической шахте на глубине 100 км от центра Земли на тело действует сила гравитационного притяжения 9 Н, направленная к центру Земли. Какая сила будет действовать на тело на расстоянии 300 км?

2) Задача №2 (1)

Тело находится внутри однородного сферического слоя толщины h. Какова сила тяготения, действующая на него, если тело находится: а) в центре, б) в любой точке полости сферы.

Вывод    2.    На    тело,    находящееся    внутри    сферы,    действует    сила   тяготения, пропорциональная расстоянию от центра сферы до тела.

4) Задача №4. Анализируем проблемную задачу №1. таким образом,

6.   Применение выводов в новой ситуации.

Задача №4(2)

Телонаходится внутри тонкостенной сферы, на которой вырезан кружок массы

расстояние от дырки до телаНайти силу гравитационного взаимодействия данного тела

и сферы.

Решение:

Возникает   нескомпенсированное   действие   со   стороны   части   сферы   массы  m1

расположенной симметрично «дырке», то сила тяготения направлена от «дырки».

Задача №5.

Космонавт обнаружил планету, имеющую форму цилиндра радиуса 1000 км и                     высотой 10 км. На расстоянии 2 км над центром «диска» планеты на космический корабль действует сила притяжения 4 кН. Какой будет эта сила на расстоянии 4 км?

Решение: Т.к. форма планеты - «диск», то гравитационное поле вблизи поверхности однородно, т.е.

7.   Итоги урока.

Таким образом, на семинаре рассмотрено решение 5 нестандартных задач по теме

«Всемирное  тяготение»,   решение  которых  не  требовало   сложных  математических

расчетов, но требовало неординарного подхода к анализу и решению задач.

При решении было использовано:

• Свойство симметрии гравитационного поля, симметричного тела и асимметрии (задачи 4,3,2);
• Свойства однородного гравитационного поля (№5);
• Закон Всемирного тяготения в классической форме.

Доказано, что:

• На тело внутри сферы не действует сила тяготения;
• Внутри тела сила тяготения пропорциональна x.

8. Анализ урока.

Если урок рассмотреть многопрофильно, с позиций – содержательной, процессуальной (пед. техника) и коммуникативной, то в процессе урока-семинара выдержаны следующие компоненты:

1. содержательный

• Цели урока поставлены осознанно, выделена система знаний:
• Урок насыщен разноуровневыми и нестандартными задачами, расширяющими и углубляющими знания в данной области физики:
• В начале урока поставлена проблемная задача: в процессе семинара работа идет на высоком техническом уровне, моделируются различные ситуации; т.е. идет формирование научно-теоретического мышления через систему творческих заданий и моделирование как средство познания, т. Е. на основе базовых технологий;
• На уроке использованы активные формы обучения: проведен урок- семинар, требующий предварительной самостоятельной подготовки и активной работы в его процессе;
• Использованы в ходе урока ИКТ, таблицы;
• В процессе урока предусмотрена необходимость переноса знаний в нестандартные ситуации, идет осмысление преподносимых знаний,  изучаемых явлений.

1. процессуальный:

• для поддержания активности восприятия проводилась смена видов деятельности;
• в этой части анализа урока самоанализ желательно заменить внешним анализом.

1. коммуникативный

• ученики активно, спокойно работают на уроке, анализируют различные решения задач, предлагают свои решения, допускают и тактично исправляют ошибки, ищут совместно  с учителем правильное решение.

4. Примеры решения некоторых стандартных задач по кинематике и динамике нестандартными способами.

Нестандартность задачи определяется не только ее сложностью, но и способом решения. Так, в 9 классе при решении задач по теме «Кинематика» применяется координатный способ, как альтернативный, а векторный рассматриваем как общий.

Пример 1.

Постановка задачи. Найти время, дальность полета, максимальную высоту подъема тела, брошенного под углом к горизонту.

Анализ задачи.  Задача поставлена, идеализирована и считается, что:

А) тело – материальная точка;

Б) сопротивления воздуха нет;

В) не учитывается вращение Земли вокруг своей оси и вокруг Солнца;

Г) ускорение свободного падения постоянно и не зависит от широты места.

Если учитывать все дополнительные условия, то задача становится крайне сложной. Метод решения – векторный (формализованный)

 - перемещение при условии равномерного движения тела, брошенного под углом α.

перемещение по вертикали за то же время t. По принципу сложения перемещений:

     (треугольник перемещений)  

Далее переходим  к формальному (математическому) методу решения на основе темы по математике «решение треугольников».      

1. Из  ОАВ: АВ=ОА  , то          

2. Т.к. Fтр = 0, то время подъема равно времени спуска

t1  = t2  = t/2;

3. Дальность полета .        

4. Максимальная высота подъема:

                 , то

Т.о., .

При решении задач данным методом нет нагрузки на память, не применяются сложные уравнения равнопеременного движения, начальные условия, но знание математики – необходимо (впрочем, как и в координатном методе).

Векторным способом решаем определенный круг не только кинематических, но и динамических задач, а затем применяем при расчете электрических и магнитных полей.

Пример 2 (фрагмент).

 Из второго закона Ньютона:

, но (равновесие), то  и далее переходим к решению

математической задачи (решение треугольника)

, где FК=Еq… и т.д.

Приложения.

Примеры дидактического материала, применяемого при реализации курса.

8 класс

 Контрольная работа по теме «Электрический ток»

Вариант 1

1. В цепь последовательно включены три проводника сопротивлениями R1= 5Ом,

R2=6 Ом,

R3= 12 Ом. Какую силу тока показывает амперметр и каково напряжение между точками А и В, если вольтметр показывает 1,2 В (рис.1)?

2. Найдите распределение сил токов и напряжений в цепи, изображенной на рисунке 2, если UАD=72,5 В,  R1 = 2 Ом, R2 = 5 Ом, R3 = 10 Ом, R4 = 4Ом, R5 = 3 Ом,  R6 = 6 Ом.

3. Сила  тока в нагревательном элементе электрического чайника 4 А при напряжении 120 В. Найти сопротивление материала, из которого изготовлена обмотка, если на изготовление нагревателя пошло  18 м провода сечением 0,24 мм2.

4. Сколько теплоты выделится в проводнике сопротивлением 12 Ом за 10 мин, если его включили в сеть с напряжением 120 В. Как нужно соединить два проводника (нагревательных элемента), чтобы количество выделяющейся теплоты уменьшилось?

5. Электрический чайник имеет две обмотки сопротивлением R1 и R2. При подключении к источнику тока первой обмотки вода в чайнике закипает через 120 с, при подключении второй – через 240 с. Соотношение  равно:

   1) ¼ ;     2) ½;    3) ;     4) 2;    5) 4

6. В электрической цепи, схема которой

изображена на рис.3 показание амперметра равно:

    1) 2А;    2) 3А;   3) 4А;  4) 5 А    5) 6А

К.Р. Электрический ток

Вариант 2

1. Определите, что показывает амперметр, если вольтметр, включенный между концами первого сопротивления, равного 4 Ом показывает 22 В (риc.1). Определите напряжение на втором сопротивлении, если оно составляет 4 Ом.

2. Найдите распределение сил токов и напряжений в

 цепи, изображенной на рисунке 2, если UАD=192 В, R1 = 6 Ом,

 R2 = 4 Ом, R3 = 8 Ом, R4 = 10Ом, R5 = 6 Ом,  R6 = 3 Ом.

3. Электрическая цепь, имеющая спирали из никелиновой

проволоки сечением 1,5 мм2, длиной

 51 см, присоединяется к   сети с напряжением

110 В. Какое количество тепла отдает такая

 печь в течение 1 часа?

4. Электрокипятильник за 10 мин нагревает 2 кг воды от                  

150 С до кипения. Определите силу тока, потребляемого кипятильником, если напряжение в сети 220 В. КПД

   кипятильника считать равным 70%.

5. Электрический чайник имеет две обмотки сопротивлением R1 и R2. при подключении к источнику тока только первой обмотки вода в чайнике закипает через 120 с, при подключении обеих обмоток последовательно вода в чайнике закипает в 3 раза дольше. Сопротивление R2 равно:

  1)  R1/3;   2) R1/2;     3) R1;   4) 2R1;    5) 3 R1.    

6. 6. В электрической цепи, схема которой

изображена на рис.3 показание амперметра

равно:

    1) 0,5А;    2) 1А;   3) 4А;  4) 2 А    5) 2,5А

Тест по теме «Световые явления»

I вариант

Часть А

А1. Какое из названных ниже явлений объясняется прямолинейным распространением света?

1. Радуга.        3) Блеск драгоценных камней.
2. Тень от столба.        4) Молния.

А2. На пути светового луча помещают стеклянную пластинку. Какая стрелка показывает направление отраженного луча?

1)1;        3)3;

2) 2;        4) 4.

АЗ. Угол отражения светового луча равен 60°. Угол падения светового луча равен:

1)  900;   2) 300;     3)600;    4)1800.

А4. На рисунке изображены предмет и плоское зеркало. Выберите верное отражение этого предмета в зеркале.

1) 1;        2) 2;        3) 3;        4) 4.

А5. На каком из рисунков правильно показано преломление света?    

 1)А.

2. Б.
3. В.

4) На всех трех рисунках.

А6. Почему вскоре после выхода из порта в открытое море корабль даже в совершенно ясную погоду становится не видимым с берега?

1. Из-за быстрого уменьшения его видимых размеров.
2. Из-за свойства морской воды поглощать световые лучи.
3. Из-за свойства морской воды отражать световые лучи.
4. Из-за шарообразности Земли и прямолинейности распространения света.

А7. На рисунке представлены поперечные сечения трех стеклянных линз. Какие из них являются рассеивающими?

1. Только 1.        3) Только 3.
2. Только 2.        4) 1 и 2.

А8. Фокусные  расстояния  линз  равны: =0,25м,=0,5м, = 1 м,= 2 м. У какой линзы оптическая сила минимальна?
1) 1;        2) 2;        3) 3;        4) 4.

А9. Оптическую силу 5 диоптрий имеет линза с фокусным расстоянием:

1) 5 м;        2) 0,5 м;      3) 0,2 м;    4) 2 м.

А10. На каком из рисунков показано прохождение света через собирающую линзу?

1. А. 3) В.
2. Б.  4) Г.

А11. На рисунке представлено расположение собирающей линзы и трех предметов перед ней. Изображение какого из этих предметов будет мнимым, увеличенным, прямым?

а)        1.

б)        2.

в)        3.

г)        Изображение всех трех предметов.

А12. На каком из рисунков правильно показано исправление близорукости?

1. А.   3) В.
2. Б.  4) Г.

А13. Перед вертикально поставленным плоским зеркалом стоит человек. Как изменится расстояние между человеком и его изображением, если человек приблизился к плоскости зеркала на 1 м?

1. Уменьшится на 1 м.        3) Уменьшится на 2 м.
2. Не изменится.        4) Уменьшится на 0,5 м.

А14. Угол падения луча на рисунке равен:

А15. Угол между падающим и отраженным лучамиКаким будет угол отражения, если угол падения увеличится на?