Цатурян Армен Мишаевич
кандидат педагогических наук, доцент кафедры физики,  Ванадзорский государственный педагогический институт им. О. Туманяна,  директор Ванадзорской спецшколы с углубленным обучением математике и естественных дисциплин, г. Ванадзор, Армения
evrika24@rambler.ru  

Целесообразность решения качественных и комбинированных задач при обобщающем повторении курса физики 

Аннотация
В статье показана целесообразность решения качественных и комбинированных задач при обобщающем  повторении курса физики исходя из целей обучения физике и обеспечения конкурентоспособности учащихся на разных конкурсах.  

Ключевые слова:
качественные задачи, комбинированные задачи, обобщающее повторение физики. 

Реформирование системы школьного образования происходило  в последние годы на всем постсоветском пространстве и имело целью  повышение качества обучения. В Республике Армения обучение в школе стало 12-летним. Изменение срока обучения привело к необходимости пересмотреть содержательную и психолого-педагогическую систему цикла обучения. Среди заметных изменений - важность, которая стала придаваться  обобщающему повторению курса экзаменационных дисциплин в конце обучения. Все второе полугодие 12-ого класса программой обучения предусмотрено повторению пройденного материала и организации консультаций. Достаточно большое число часов (136 ч.), отводимых на повторение курса физики требует разработки учебно-методической системы его эффективной организации. В [1] в общих чертах определены основные принципы проведения обобщающего повторения, которые предполагают использование современных технологий обучения и базируются на концепции “Повторение как обобщающая модель обучения”.  

На основе анализа учебно-методической литературы и собственного многолетнего опыта работы нами установлено, что обобщающее повторение должно основываться на стержневых идеях физики, в том числе фундаментальных законах, теориях, понятиях и т.д., и осуществляться через широкое применение знаний.  В настоящей статье иллюстрируется  процесс отбора задач, рассмотрение которых способствует повышению эффективности обобщающего повторения. 

Варианты, предлагаемые на экзаменах, содержат такие тестовые задания и задачи, решение которых предполагает с одной стороны применение качественных методов, а с другой – использование знаний закономерностей, изученных в разных разделах курса физики. Поэтому и в  процессе повторения целесообразно обсуждать такие тестовые вопросы и задачи, решение которых предполагает применение качественных методов, и задачи, для решения которых необходимо применять знания из разных разделов физики, то есть комбинированные задачи. 

Приведем примеры. 

Задача 1.

Тела A и B брошены под разным углом к горизонту с разными начальными скоростями, как показано на рис. 1. Которое из них полетит дальше? Сопротивление воздуха не учитывать [2, с. 40]. 

При решении этой задачи традиционным методом иногда учащимся кажется, что дальности полета равны, так как равны горизонтальные составляющие начальных скоростей. Но из формулы для дальности полета          

                     (1)

очевидно, что при этом необходимо сравнивать и время полета. Тогда им надо вспомнить формулы для длительности полета:  

          (2) 

Учитывая, что выражение представляет собой вертикальную составляющую  начальной скорости, очевидно, что     так

как  .  Тогда из формул (1) и (2) следует, что тело A полетит дальше, чем тело B

К ответу этой задачи можно прийти без формул, только с помощью качественных рассуждений, если рассматривать движение тела A относительно тела B. Так как они друг относительно друга движутся равномерно со скоростью  ,которая всегда направлена вертикально вверх, следовательно, тела A и B при движении всегда находятся на одной вертикали, притом тело A всегда выше тела B (рис. 2). Это означает, что когда тело B ударяет о Землю, тело A в этот момент находится выше него по вертикали и еще

 

находится в движении. Так как горизонтальное перемещение тел непрерывно увеличивается, то тело A полетит дальше тела B.

 Задача 2.

Четыре одинаковых бруска находятся на гладкой горизонтальной плоскости, как показано на рис. 3. На них действует постоянная сила F. Насколько изменится натяжение нити, если третий и четвертый бруски переложить на первый (рис. 4).

Для решения этой задачи традиционным методом нам придется использовать второй закон Ньютона для каждого тела в первом и втором случаях (рис. 3, 4), а затем определить натяжение нити в обоих случаях. 

Но можно подойти к решению этой задачи иначе. Так как в обоих случаях на систему тел действует одна и та же сила , то в обоих случаях она приобретает одинаковое ускорение. Очевидно, что при этом во втором случае натяжение нити в три раза больше, чем в первом, так как во втором случае масса в три раза больше, чем в первом. 

Нетрудно заметить, что результат не зависит от количества брусков на правой стороне. 

Задача 3.

В одном случае к потолку подвешивают цепочку длиной L , закрепив ее конец на расстоянии меньшем L , а в другом случае к этим же точкам подвешивают два стержня длиной L / 2 каждый, соединив их другие концы (рис. 5). В каком случае центр тяжести системы будет выше? [3, с. 37] 

Для того, чтобы привести цепочку (рис. 5а) в форму, подобную форме стержней (рис. 5 б), необходимо к середине цепочки приложить внешнюю силу, направленную вертикально вниз, совершая при этом некую работу, в результате чего центры тяжести систем будут находиться на одном уровне. Следовательно, во втором случае (рис. 5 б) центр тяжести системы находился выше. 

Целесообразность решения комбинированных задач при обобщающем повторении объясняется, в первую очередь, тем, что при этом представляется возможность в рамках решения каждой такой задачи применять знания из разных разделов  физики, выявляя существующие в обсуждаемой задаче причинно-следственные связи. 

Приведем примеры комбинированных задач с указанием законов, формул и явлений, знание которых необходимо при решении каждой из них.  

Задача 4.

Электрон со скоростью  м/с влетает в однородное магнитное поле с индукцией Тл под углом 30^о к линиям индукции. Найти силу, действующую на электрон со стороны магнитного поля, ускорение электрона, период вращения электрона, величину шага спирали. 

1. Сила Лоренца

2. Второй закон Ньютона

3. Формула для расчета периода вращения

4. Формула для расчета центростремительного ускорения

5. Первый закон Ньютона.

6. Формула для определения перемещения при равномерном движении

Задача 5.

Проводящий контур диаметром 0,1 м и с сопротивлением 0,5 Ом находится в переменном магнитном поле. Индукция магнитного поля за время 0,2 с линейно возрастает с 0 до 0,8 Тл, затем за время 0,1 с линейно уменьшается до 0. Вектор индукции магнитного поля перпендикулярен плоскости контура. Найти максимальную величину потока вектора индукции, проходящего через контур, модуль ЭДС при возрастании и уменьшении вектора  индукции магнитного поля, количество теплоты, выделяющейся в контуре за все время. 

1. Явление электромагнитной индукции.

2. Формула для расчета потока вектора магнитной индукции

3. Закон электромагнитной индукции 

4. Закон Джоуля-Ленца 

5. Закон Ома  

В заключении повторим, что как показывает наш опыт, при обобщающем повторении курса физики целесообразно делать акцент на применении теоретических знаний для решения тестовых заданий и задач. Для эффективной организации повторения целесообразно применять качественные методы, а также рассматривать комбинированные задачи.

Литература

1. Цатурян А.М. Повторение курса физики как обобщающая модель обучения физике. Известия Российского государственного педагогического университета им. А.И. Герцена. - СПб.: РГПУ им. Герцена, 2011, № 141. - С. 141-148.

2. Казарян Э.М., Меликян Г. Сборник тестовых заданий по физике. Ереван. Эдит Принт, 2008.–336 с.

3. Олимпиады “Интеллектуальный марафон”, физика. Составители В.В. Альминдеров, А.И. Черноуцан.- М.: Бюро Квантум, 2006.- 144С.

Рекомендовано к публикации:
А.А.Ахаян, доктор педагогических наук, член Редакционной Коллегии

_____

Armen M. Tsaturyan
Сandidate of pedagogical sciences, Docent,  H. Tumanyan Teachers’ Training Institute,   Vanadzor-city,  Armenia
evrika24@rambler.ru 

The purposefulness of the solution of qualitative and combinational sums throughout the generalizing repetition of physics course 

The article reveals the purposefulness of the solution of qualitative and combinational sums throughout the generalizing repetition of physics course proceeding from teaching physics and competitive provision of participants in various contests. 

Key words: qualitative sums, combinational sums, generalizing repetition of physics