Программа элективного курса "Методы решения физических задач"
элективный курс по физике (10, 11 класс) по теме

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение

 «Школа-интернат среднего общего образования»

с. Самбург Пуровского района

Рассмотрена на МС                                «Утверждаю»

Председатель МС                                        Директор

                                                                МКОУ «ШИСОО» с. Самбург

___________М.В. Савкина                                ____________А.М. Муравьёва

«___»_________2016 год                                «___»____________2016 год

Программа элективного курса

«Методы решения физических задач»

для учащихся 10-11 классов

Автор: учитель физики

Леонтьева Татьяна Леонидовна

с. Самбург

2016 год

I. Пояснительная записка

Курс рассчитан на учащихся 10-11 классов общеобразовательной школы и предполагает совершенствование подготовки школьников по освоению основных разделов физики.

II. Цели и задачи

• развитие интереса к физике и решению физических задач;
• совершенствование полученных в основном курсе знаний и умений;
• формирование представлений о постановке, классификации, приемах и методах решения школьных физических задач.

Программа элективного курса согласована с требованиями государственного образовательного стандарта и содержанием основных программ курса физики профильной школы. Она ориентирует учителя на дальнейшее совершенствование уже усвоенных учащимися знаний и умений. Для этого вся программа делится на несколько разделов. Первый раздел знакомит школьников с минимальными сведениями о понятии «задача», дает представление о значении задач в жизни, науке, технике, знакомит с различными сторонами работы с задачами. В частности, они должны знать основные приемы составления задач, уметь классифицировать задачу по трем-четырем основаниям. В первом разделе при решении задач особое внимание уделяется последовательности действий, анализу физического явления, проговариванию вслух решения; анализу полученного ответа. Если в начале раздела для иллюстрации используются задачи из механики, молекулярной физики, электродинамики, то в дальнейшем решаются задачи из разделов курса физики 11 класса. При повторении обобщаются, систематизируются как теоретический материал, так и приемы решения задач, принимаются во внимание цели повторения при подготовке к единому государственному экзамену. Особое внимание следует уделить задачам, связанным с профессиональными интересами школьников, а также задачам межпредметного содержания. При работе с задачами следует обращать внимание на мировоззренческие и методологические обобщения: потребности общества и постановка задач, задачи из истории физики, значение математики для решения задач, ознакомление с системным анализом физических явлений при решении задач и др.

При изучении первого раздела возможны различные формы занятий: рассказ и беседа учителя, выступление учеников, подробное объяснение примеров решения задач, коллективная постановка экспериментальных задач, индивидуальная и коллективная работа по составлению задач, конкурс на составление лучшей задачи, знакомство с различными задачниками и т. д. В результате школьники должны уметь классифицировать предложенную задачу, составлять простейшие задачи, последовательно выполнять и проговаривать этапы решения задач средней сложности.

При решении задач по механике, молекулярной физике, электродинамике главное внимание обращается на формирование умений решать' задачи, на накопление опыта решения задач различной трудности. Развивается самая общая точка зрения на решение задачи: как на описание того или иного физического явления физическими законами. Содержание тем подобрано так, чтобы формировать при решении задач основные методы данной физической теории.

Содержание программных тем обычно состоит из трех компонентов. Во-первых, в ней определены задачи по содержательному признаку; во-вторых, выделены характерные задачи или задачи на отдельные приемы; в-третьих, даны указания по организации определенной деятельности с задачами. Задачи учитель подбирает исходя из конкретных возможностей учащихся. Рекомендуется, прежде всего, использовать задачники из предлагаемого списка литературы, а в необходимых случаях школьные задачники. При этом следует подбирать задачи технического и краеведческого содержания, занимательные и экспериментальные. На занятиях применяются коллективные и индивидуальные формы работы: постановка, решение и обсуждение решения задач, подготовка к олимпиаде, подбор и составление задач на тему и т. д. Предполагается также выполнение домашних заданий по решению задач. В итоге школьники могут выйти на теоретический уровень решения задач: решение по определенному плану, владение основными приемами решения, осознание деятельности по решению задачи, самоконтроль и самооценка, моделирование физических явлений и т. д.

III. Требования к уровню усвоения дисциплины

После изучения курса ученики должны знать и  уметь:

1. Соотносить указанные в «Обязательном минимуме содержания образования» понятия с теми свойствами (особенностями) тел и процессов, для характеристики которых эти понятия введены в физику (проверка в виде  устного ответа или заданий с выбором ответа).

2. Раскрывать смысл физических законов  и принципов, указанных в «Обязательном минимуме содержания образования» (проверка в виде устного ответа или вопроса  с выбором ответа):

• принципы относительности, близкодействия, суперпозиции, соответствия;
• законы Ньютона, всемирного тяготения, Гука, сохранения импульса и энергии, термодинамики, сохранения электрического заряда, Кулона, закон Ома для полной цепи, закон электромагнитной индукции, законы геометрической оптики, радиоактивного распада;
• уравнение Клайперона - Менделеева; уравнение Эйнштейна для фотоэффекта;
• связь давления газа с его температурой и концентрацией частиц, температуры газа со средней энергией хаотического движения его частиц; взаимосвязь массы и энергии;
• постулаты специальной теории относительности; постулаты Бора.

3. Вычислять (проверка в виде заданий с выбором ответа):

• скорость и путь при равноускоренном прямолинейном движении;
• центростремительное ускорение;
• дальность полета тела, брошенного горизонтально, и высоту подъема тела, брошенного вертикально;
• ускорение тела по заданным силам, действующим на тело, и его массе;
• скорости тел после неупругого столкновения по заданным скоростям и массам сталкивающихся тел;
• скорость тела, используя закон сохранения механической энергии;
• период колебаний математического маятника, груза на пружине, свободных колебаний и колебательном контуре;
• установившуюся температуру, используя уравнение теплового баланса;
• неизвестный параметр идеального газа по заданным его параметрам с помощью уравнения Клайперона – Менделеева или основного уравнения кинетической теории газов;
• изменение внутренней энергии вещества при теплопередаче и совершении работы;
• КПД теплового двигателя;
• силу взаимодействия между двумя точечными неподвижными зарядами  в вакууме;
• силу,  действующую на электрический заряд в электрическом поле (при заданных значениях заряда и напряженности электрического поля);
• напряженность электрического поля, созданного несколькими точечными зарядами, используя принцип суперпозиции;
• работу по перемещению электрического заряда между двумя точками в электрическом поле (при заданных значениях заряда и разности потенциалов поля); напряженность однородного электрического поля по известной разности потенциалов между точками, отстоящими друг от друга на известном расстоянии;
• заряд и энергию конденсатора  по известной электроемкости и напряжению на его обкладках;
• ЭДС источника тока, силу тока,  напряжение и сопротивление в простейших электрических  цепях;
• силу, действующую на движущийся  электрический заряд или на проводник с током в магнитном поле;
• ЭДС индукции с помощью закона  электромагнитной индукции;
• энергетический выход простейших ядерных реакций по известным массам взаимодействующих частиц и продуктов реакции.

4. Определять (проверка в виде заданий  с выбором ответа):

• характер прямолинейного движения по графикам зависимости скорости (координаты) от времени;
• период, частоту, амплитуду, фазу, колебаний по уравнению гармонических колебаний;
• характер изопроцессов по графикам p, V; p, T и V, T;
• вид движения электрического заряда в однородном магнитном и электрическом полях;
• продукты ядерных реакций на основе  законов сохранения электрического заряда и массового числа;
• состав ядра по его заряду и массовому числу.

IV.Содержание курса

10 - 11 класс

Физическая задача. Классификация задач (2 ч)

Что такое физическая задача. Состав физической задачи. Физическая теория и решение задач. Значение задач в обучении и жизни.

Классификация физических задач по требованию, содержанию, способу задания, способу решения. Примеры задач всех видов.

Составление физических задач. Основные требования к составлению задач. Способы и техника составления задач. Примеры задач всех видов.

Правила и приемы решения физических задач (2 ч)

Общие требования при решении физических задач. Этапы решения физических задач. Работа с текстом задачи. Анализ физического явления; формулировка идеи решения (план решения). Выполнение плана решения задачи. Числовой расчет. Использование значение. Оформление решения задачи.

Типичные недостатки при решении и оформлении решения физических задач. Изучение примеров решения задач.

Различные приемы и способы физических задач: алгоритмы, аналоги, геометрические приемы, метод размерностей, графические решения и т.д.

Динамика и статистика (8 ч)

Координатный метод решения задач по механике. Решение задач на основные законы динамики: законы Ньютона, законы сил тяготения, упругости, трения, сопротивления. Решение задач на движение материальной точки, системы точек, твердого тела под действием нескольких сил.

Задачи на определение характеристик равновесия физических систем.

Задачи на принцип относительности: кинематические и динамические характеристики движения тела в разных инерциальных системах отсчета.

Подбор, составление и решение по интересам  различных сюжетных задач: занимательных, экспериментальных, на бытовом содержании, с техническим и краеведческим содержанием, военно-техническим содержанием.

Экскурсии с целью отбора данных для составления задач.

Законы сохранения (6 ч)

Классификация задач по механике: решение задач средствами кинематики, динамики, с помощью законов сохранения.

Решение задач на закон сохранения импульса и реактивное движение. Решение задач на определение работы и мощности. Решение задач на закон сохранения и превращения механической энергии.

Решение задач несколькими способами. Составление задач на заданные объекты или явления. Взаимопроверка решаемых задач. Знакомство с примерами решения задач по механике республиканских и международных олимпиад.

Решение конструкторских задач и задач на  проекты: модель акселерометра, модель маятника Фуко, модель кронштейна, модель пушки с противооткатным устройством, проекты самодвижущихся тележек, проекты устройств для наблюдения невесомости, модель автоколебательной системы.

Строение и свойства газов, жидкостей и твердых тел (8 ч)

Решение качественных задач на основные положения и основное уравнение молекулярно-кинетической теории (МКТ). Решение задач на описание поведения идеального газа: основное уравнение МКТ, определение скорости молекул, характеристики состояния газа в изопроцессах.

Решение задач на свойства паров: использование уравнения Менделеева-Клапейрона, характеристика критического состояния. Решение задач на описание явлений поверхностного слоя: работа сил поверхностного натяжения, капиллярные явления, избыточное давление в мыльных пузырях. Решение задач на определение характеристик влажности воздуха.

Решение задач на определение характеристик твердого тела: абсолютное и относительное удлинение, тепловое расширение, запас прочности, сила упругости.

Решаются качественные и количественные задачи. Особое внимание уделяется проговариванию решения качественных задач. С этой целью возможно шире используются графические и экспериментальные задачи, задачи бытового содержания.

Основы термодинамики (8 ч)

Решение комбинированных задач на первый закон термодинамики. Решение задач на тепловые двигатели.

Экскурсия с целью сбора данных для составления задач.

Решение конструкторских задач и задач на проекты: модель газового термометра; модель предохранительного клапана на определенное давление; проекты использования газовых процессов для подачи сигналов; модель тепловой машины; проекты практического определения радиуса тонких капилляров.

Электрическое и магнитное поля (10 ч)

Характеристика решения задач раздела: общее и разное, примеры и приемы решения.

Задачи разных видов на описание электрического поля различными средствами: законом сохранения заряда и законом  Кулона, силовыми линиями, напряженностью, разностью потенциалов, энергией. Решение задач на описание систем конденсаторов.

Задачи разных видов на описание магнитного поля тока и его действия: магнитная индукция и магнитный поток, сила Ампера и  сила Лоренца.

Решение качественных экспериментальных задач с использованием электрометра, магнитного зонда и другого оборудования.

Постоянный электрический ток в различных средах (9 ч)

Решение задач на различные приемы расчета сопротивления сложных электрических цепей. Решение задач различных видов на описание электрических цепей постоянного электрического тока с помощью закона Ома для замкнутой цепи, закона Джоуля - Ленца законов последовательного и параллельного соединений. Ознакомление с правилами Кирхгофа при решении задач. Постановка и решение фронтальных экспериментальных задач на определение изменения показаний приборов при изменении сопротивления тех или иных участок цепи, на определение сопротивлений участков цепи и т.д. Решение задач на расчет  участка цепи, имеющей ЭДС.

Решение задач на описание постоянного электрического тока в электролитах, вакууме, газах, полупроводниках: характеристика носителей, вольт-амперная характеристика, характеристика  конкретных явлений и др. Решаются качественные, экспериментальные, занимательные задачи, задачи с техническим содержанием, комбинированные задачи.

Решение конструкторских задач и задач на проекты: установка для нагревания жидкости на заданную температуру, модель автоматического устройства с электромагнитных реле. Проекты и модели освещения, выпрямитель и усилитель на полупроводниках, модели измерительных приборов, модели «черного ящика».

Электромагнитные колебания и волны (14 ч)

Решение задач разных видов на описание явления электромагнитной индукции: закон электромагнитной индукции, правило Ленца, индуктивность.

Решение задач на переменный электрический ток: характеристики переменного электрического тока, электрические машины, трансформатор.

Решение задач на описание различных свойств  электромагнитных волн: скорость, отражение, преломление, интерференция,  дифракция, поляризация. Решение задач по геометрической оптике: зеркала, оптические системы. Классификация задач по СТО и знакомство с приемами их решения.

Задачи на определение электрической схемы, содержащейся  в «черном ящике»: конструирование, приемы и примеры решения. Групповое и коллективное решение экспериментальных задач с использованием осциллографа, звукового генератора, трансформатора, комплекта приборов для изучения свойств электромагнитных волн, электроизмерительных приборов.

Экскурсия с целью сбора данных для составления задач.

Решение конструкторских задач и задач на проекты: плоский конденсатор заданной емкости,  генераторы различных колебаний, прибор для измерения освещенности, модель передачи электроэнергии и др.

V. Учебно-тематический план

VI. Литература для учащихся

1. Баканина Л. П. и др. Сборник задач по физике: Учеб. пособие для углубл. изуч. физики в 10 -11 кл. М.: Просвещение, 1995.

2. Балаш В. А. Задачи по физике и методы их решения. М.: Просвещение, 1983.

3. Буздин А. И., Зильберман А. Р., Кротов С.С. Раз задача, два задача ... М.: Наука, 1990.

4. Всероссийские олимпиады по физике. 1992-2001 /Под ред. С. М. Козела, В. П. Слободянина. М.: Вербум-М, 2002.

5. Гольдфарб И. И. Сборник вопросов и задач по физике. М.: Высшая школа, 1973

6. Кабардин О. Ф., Орлов В. А. Международные физические олимпиады. М.: Наука, 1985.

7. Кабардин О. Ф., Орлов В. А., Зильберман А. Р. Задачи по физике. М.: Дрофа, 2002.

8. Козел С.М., Коровин В. А., Орлов В. А. и др. Физика. 10-11 кл.: Сборник задач с ответами и решениями. М.: Мнемозина, 2004.

9. Ланге В. Н. Экспериментальные физические задачи на смекалку. М.: Наука, 1985

10. Малинин А. Н. Сборник вопросов и задач по физике. 10 - 11 классы. М.: Просвещение,2002.

11. Меледин Г.B. Физика в задачах: Экзаменационные задачи: с решениями. М: Наука, 1985.

12. Перельман Я.И. Знаете ли вы физику? М.: Наука, 1992.

13. Слободецкий И. Ш, Асламазов Л. Г. Задачи по физике. М.: Наука, 1980.

14. Слободецкий И. Ш, Орлов В. А. Всесоюзные олимпиады по физике. М.: Просвещение, 1982.

15. Черноуцан А. И. Физика. Задачи с ответами: и решениями. М.: Высшая школа, 2003.

16. http://www.ege.edu.ru/ru/ - ОФИЦИАЛЬНЫЙ ИНФОРМАЦИОННЫЙ ПОРТАЛ ЕДИНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ЭКЗАМЕНА.

17. http://www.fipi.ru/content/otkrytyy-bank-zadaniy-ege - «Федеральный институт педагогических измерений» Открытый банк заданий ЕГЭ.

VII. Литература для учителя

1. Аганов А. В. и др. Физика вокруг нас: Качественные задачи по физике. М.: Дом педагогики, 1998.

2. Бутырский Г. А., Сауров Ю. А. Экспериментальные задачи по физике. 10-11 кл. М.: Просвещение, 1998.

3. Каменецкий С. Е., Орехов В.Л. Методика решения задач по физике в средней школе. М.: Просвещение,1987.

4. Малинин А. Н. Теория относительности в задачах и упражнениях. М.: Просвещение, 1983.

5. Новодворская Е. М., Дмитриев Э. М. Методика преподавания упражнений по физике во втузе. М.: Высшая школа, 1981.

6. Орлов В. А., Никифоров Г.Г. Единый государственный экзамен. Контрольные измерительные материалы. Физика. М.: Просвещение, 2004.

7. Орлов. В. А., Никифоров Г.Г. Единый государственный экзамен: Методические рекомендации. Физика. М.: Просвещение, 2004.

8. http://www.ege.edu.ru/ru/ - ОФИЦИАЛЬНЫЙ ИНФОРМАЦИОННЫЙ ПОРТАЛ ЕДИНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ЭКЗАМЕНА.

9. http://www.fipi.ru/content/otkrytyy-bank-zadaniy-ege - «Федеральный институт педагогических измерений» Открытый банк заданий ЕГЭ.

        VIII. Методическое обеспечение курса.

1. Марон А.Е. Физика. 10 класс: Дидактические материалы – М.: Дрофа, 2016
2. Марон А.Е. Физика. 11 класс: Дидактические материалы – М.: Дрофа, 2016
3. Касьянов В.А. 10 кл.: Учебн. для общеобразоват. Учреждений. – М.: Дрофа, 2016
4. Касьянов В.А. 11 кл.: Учебн. для общеобразоват. Учреждений. – М.: Дрофа, 2016
5. Рымкевич А.П. Сборник задач по физике. – М.: Просвещение, 2016